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關(guān)鍵詞:高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)抗震
前言:由于地震作用是一種隨機(jī)性很強(qiáng)的循環(huán)、往復(fù)荷載,建筑物的地震破壞機(jī)理又十分復(fù)雜,存在著許多模糊和不確定因素,在結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方面,由于未能充分考慮結(jié)構(gòu)的空間作用、非彈性性質(zhì)、材料時(shí)效、阻尼變化等多種因素,計(jì)算方法還很不完善,單靠微觀(guān)的數(shù)學(xué)力學(xué)計(jì)算還很難使建筑結(jié)構(gòu)在遭遇地震時(shí)真正確保具有良好的抗震能力。
1 高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則
1.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性等方面的性能
(1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)遵守“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)底層柱(墻)”的原則。
(2)對(duì)可能造成結(jié)構(gòu)的相對(duì)薄弱部位,應(yīng)采取措施提高抗震能力。
(3)承受豎向荷載的主要構(gòu)件不宜作為主要耗能構(gòu)件。
1.2 盡可能設(shè)置多道抗震防線(xiàn)
(1)一個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)由若干個(gè)延性較好的分體系組成,并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接協(xié)同工作。例如框架―剪力墻結(jié)構(gòu)由延性框架和剪力墻兩個(gè)分體組成,或由雙肢或多肢剪力墻體系組成。
(2)強(qiáng)烈地震之后往往伴隨多次余震,如只有一道防線(xiàn),則在第一次破壞后再遭余震,將會(huì)因損傷積累導(dǎo)致倒塌。抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部冗余度,有意識(shí)地建立一系列分布的屈服區(qū),主要耗能構(gòu)件應(yīng)有較高的延性和適當(dāng)剛度,以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量,提高結(jié)構(gòu)抗震性能,避免大震時(shí)倒塌。
(3)適當(dāng)處理結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系,同一樓層內(nèi)宜使主要耗能構(gòu)件屈服后,其他抗側(cè)力構(gòu)件仍處于彈性階段,使“有效屈服”保持較長(zhǎng)階段,保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。
(4)在抗震設(shè)計(jì)中某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超強(qiáng),可能造成結(jié)構(gòu)的其他部位相對(duì)薄弱,因此在設(shè)計(jì)中不合理的加強(qiáng)以及在施工中以大帶小,改變抗側(cè)力構(gòu)件配筋的做法,都需要慎重考慮。
1.3 對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位,應(yīng)采取措施提高其抗震能力
(1)構(gòu)件在強(qiáng)烈地震下不存在強(qiáng)度安全儲(chǔ)備,構(gòu)件的實(shí)際承載能力分析是判斷薄弱部位的基礎(chǔ)。
(2)要使樓層(部位)的實(shí)際承載能力和設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性受力的比值在總體上保持一個(gè)相對(duì)均勻的變化,一旦樓層(部位)的比值有突變時(shí),會(huì)由于塑性?xún)?nèi)力重分布導(dǎo)致塑性變形的集中。
(3)要防止在局部上加強(qiáng)而忽視了整個(gè)結(jié)構(gòu)各部位剛度、承載力的協(xié)調(diào)。
(4)在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層(部位),使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移,這是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。
2 提高短柱抗震性能的應(yīng)對(duì)措施
有抗震設(shè)防要求的高層建筑除應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度要求外,還要滿(mǎn)足延性的要求。鋼筋混凝土材料本身自重較大,所以對(duì)于高層建筑的底層柱,隨著建筑物高度的增加,其所承擔(dān)的軸力不斷增加,而抗震設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件有明確的延性要求,在層高一定的情況下,提高延性就要將軸壓比控制在一定的范圍內(nèi)而不能過(guò)大,這樣則必然導(dǎo)致柱截面的增大,從而形成短柱,甚至成為剪跨比小于1.5的超短柱。眾所周知,短柱的延性很差,尤其是超短柱幾乎沒(méi)有延性,在建筑遭受本地區(qū)設(shè)防烈度或高于本地區(qū)設(shè)防烈度的地震影響時(shí),很容易發(fā)生剪切破壞而造成結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌。
混凝土短柱的延性主要受軸壓比的影響,同時(shí)配箍率、箍筋的形式對(duì)混凝土短柱的影響也很大。高層混凝土結(jié)構(gòu)短柱,特別是結(jié)構(gòu)低層的混凝土短柱,其軸壓比很大,破壞時(shí)呈脆性破壞,其塑性變形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能,主要也就是提高混凝土短柱的延性。因此,可以從以下幾方面著手,采取措施提高混凝土的抗震性能。
2.1 提高短柱的受壓承載力
提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比,從而改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能。減小柱截面和提高剪跨比,最直接的方法就是提高混凝土的強(qiáng)度等級(jí),即采用高強(qiáng)混凝土來(lái)增加柱子的受壓承載力,降低其軸壓比;但由于高強(qiáng)混凝土材料本身的延性較差,采用時(shí)須慎重或與其他措施配合使用。此外,可以采用鋼骨和鋼管混凝土柱以提高短柱的受壓承載力。
2.2 采用鋼管混凝土柱
鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式,由混凝土填入薄壁圓形鋼管內(nèi)而形成的組合結(jié)構(gòu)材料。由于鋼管內(nèi)的混凝土受到鋼管的側(cè)向約束,使得混凝土處于三向受壓狀態(tài),從而使混凝土的抗壓強(qiáng)度和極限壓應(yīng)變得到很大的提高,混凝土特別是高強(qiáng)混凝土的延性得到顯著改善。同時(shí),鋼管既是縱筋,又是橫向箍筋, 其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下,相當(dāng)于配筋率至少都在4.6%。
當(dāng)選用了高強(qiáng)混凝土和合適的套箍指標(biāo)后,柱子的承載力可大幅度提高,通常柱截面可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上,消除了短柱并具有良好的抗震性能。
2.3 采用分體柱
由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多,在地震作用下往往是因剪壞而失效,其抗彎強(qiáng)度不能完全發(fā)揮。因此,可人為地削弱短柱的抗彎強(qiáng)度,使抗彎強(qiáng)度相應(yīng)于或略低于抗剪強(qiáng)度,這樣,在地震作用下,柱子將首先達(dá)到抗彎強(qiáng)度,從而呈現(xiàn)出延性的破壞狀態(tài)。分體柱方法已在實(shí)際工程中得到應(yīng)用。人為削弱抗彎強(qiáng)度的方法,可以在柱中沿豎向設(shè)縫將短柱分為2或4個(gè)柱肢組成的分體柱,分體柱的各柱肢分開(kāi)配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設(shè)置一些連接鍵,以增強(qiáng)它的初期剛度和后期耗能能力。一般,連接鍵有通縫、預(yù)制分隔板、預(yù)應(yīng)力摩擦阻尼器、素砼連接鍵等形式。
3 結(jié)束語(yǔ)
抗震概念設(shè)計(jì)是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)高度重視的部分,但是地震又是一種隨機(jī)性振動(dòng),這就要求我們的結(jié)構(gòu)工程師們不僅需要具有扎實(shí)的計(jì)算設(shè)計(jì)功底,還要具備清晰的概念和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在設(shè)計(jì)過(guò)程中更好地運(yùn)用概念設(shè)計(jì)去解決理論和細(xì)節(jié)問(wèn)題,從而創(chuàng)造出更加安全、適用、經(jīng)濟(jì)美觀(guān)的高層建筑。
可以說(shuō),高層建筑本身就是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。要搞好這項(xiàng)工程,必須通過(guò)了解工程對(duì)象,掌握工程特點(diǎn),進(jìn)而采取相應(yīng)措施,保證建筑的質(zhì)量與效果。隨著當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展,高層建筑將成為未來(lái)建筑的主要趨勢(shì),我們建筑工作者有必要也有責(zé)任掌握更多的高層建筑的設(shè)計(jì)知識(shí),為我國(guó)的建筑業(yè)服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
[1]朱鏡清.結(jié)構(gòu)抗震分析原理[M].地震出版社,2002,11
[2]徐宜,丁勇春.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析和設(shè)計(jì)的探討(J].江蘇建筑,2009
中圖分類(lèi)號(hào):TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):abstract:The high-rise building design, can't just pay attention to the building itself the creation of the facade, and should with the scale of the people for reference coefficient, fully consider people observe viewpoints, the sights, perspective, and high building use close degree, from the macro environment of the city to the microscopic texture of the materials to create a good design of the scale of the feeling, of the high-rise building is divided into five kinds of main external scale scale: the city scale, the overall scale, streets scale, scale, detail scales approach.
Keywords: architectural design, scale, concepts, plan, the top
伴隨高層建筑外部造型設(shè)計(jì)多以追求建筑形象的新、奇、特為目標(biāo),每棟高層都想表現(xiàn)自己,突出自我,而這樣做的結(jié)果只能使整個(gè)城市顯得紛繁無(wú)序、生硬,建筑個(gè)體外部體量失衡,缺乏親近感,拒人于千里之外。造成這種現(xiàn)象的主要原因是缺乏對(duì)高層建筑的外部尺度的認(rèn)真仔細(xì)推敲,因此,對(duì)高層建筑的外部尺度的研究是很有必要的。 首先定義一下尺度,所謂的尺度就是在不同空間范圍內(nèi),建筑的整體及各構(gòu)成要素使人產(chǎn)生的感覺(jué),是建筑物的整體或局部給人的大小印象與其真實(shí)大小之間的關(guān)系問(wèn)題。它包括建筑形體的長(zhǎng)度、寬度、整體與城市、整體與整體、整體與部分、部分與部分之間的比例關(guān)系,及對(duì)行為主體人產(chǎn)生的心理影響。講到尺度時(shí)應(yīng)注意它與尺寸之間的區(qū)別,尺度一般不是指建筑物或要素的真實(shí)尺寸,而是表達(dá)一種關(guān)系及其給人的感覺(jué),尺寸是用度量單位。高層建筑設(shè)計(jì)時(shí),不能只單單重視建筑本身的立面造型的創(chuàng)造,而應(yīng)以人的尺度為參考系數(shù),充分考慮人觀(guān)察視點(diǎn)、視距、視角,和高層建筑使用親近度,從宏觀(guān)的城市環(huán)境到微觀(guān)的材料質(zhì)感的設(shè)計(jì)都要?jiǎng)?chuàng)造良好的尺度感,把高層建筑的外部尺度分為五種主要尺度:城市尺度、整體尺度、街道尺度、近人尺度、細(xì)部尺度。1.高層建筑設(shè)計(jì)中的外部尺度1.1城市尺度高層建筑是一座城市有機(jī)組成部分,因其體量巨大,高度很大,是城市的重要景點(diǎn),對(duì)城市產(chǎn)生重大的影響。從對(duì)城市整體影響的角度來(lái)看,表現(xiàn)在高層建筑對(duì)城市天際輪廓線(xiàn)的影響,城市的天際輪廓線(xiàn)有實(shí)、虛之分,實(shí)的天際線(xiàn)即是建筑物的輪廓,虛的天際線(xiàn)是建筑物頂部之間連接的光滑曲線(xiàn),高層建筑在城市天際線(xiàn)創(chuàng)造中起著重要的作用,因城市的天際輪廓線(xiàn)從一個(gè)城市很遠(yuǎn)的地方就可以看見(jiàn),也是一座城市給一個(gè)進(jìn)入它的人第一印象。因此,高層建筑尺度的確定應(yīng)與整個(gè)城市的尺度相一致,而不能脫離城市,自我夸耀,唯我獨(dú)尊,不利于優(yōu)美、良好天際線(xiàn)的形成,直接影響到城市景觀(guān)。高層建筑對(duì)城市局部或部分產(chǎn)生的影響,是指從市內(nèi)比較開(kāi)闊的地方,如:廣場(chǎng)、干道、開(kāi)放的水系和綠地所看到的天際線(xiàn),也直接影響人民的日常生活。因此,城市天際輪廓線(xiàn)不僅影響人從城市所看的景觀(guān),也直接影響到市內(nèi)居民的生活與視覺(jué)觀(guān)賞。1.2整體尺度整體尺度是指高層建筑各構(gòu)成部分,如:裙房、主體和頂部等主要體塊之間的相互關(guān)系及給人的感覺(jué)。整體尺度是設(shè)計(jì)師十分注重的,關(guān)于建筑的整體尺度的均衡理論有許多種,但都強(qiáng)調(diào)整體尺度均衡的重要性。面對(duì)一棟建筑物時(shí),人的本能渴望是能把握該棟建筑物的秩序或規(guī)律,如果得到這一點(diǎn),就會(huì)認(rèn)為這一建筑物容易理解和掌握,若不能得到這一點(diǎn),人對(duì)該建筑物的感知就會(huì)是一些毫無(wú)意義的混亂和不安。因此,建筑物的整體尺度的掌握是十分重要的,在設(shè)計(jì)時(shí)要注意下面的兩點(diǎn):1.2.1各部分尺度比例的協(xié)調(diào)高層建筑一般由三個(gè)部分組成的——裙房、主體和頂部,也有些建筑在設(shè)計(jì)中加入了活躍元,以使整棟建筑造型生動(dòng)活躍起來(lái)。一個(gè)造型美的高層建筑是建立在很好地處理了這幾個(gè)部分之間的尺度關(guān)系,而這三個(gè)部分尺度的確定,應(yīng)有一個(gè)統(tǒng)一的尺度參考系(如把建筑的一層或幾層的高度作為參考系),不能每一部分的尺度參考系都不同,這樣易使整個(gè)建筑含糊、難以把握。1.2.2高層建筑中各部分細(xì)部尺度應(yīng)有層次性高層建筑各部分細(xì)部尺度的劃分是建立在整體尺度的基礎(chǔ)上的,各個(gè)主要部分應(yīng)有更細(xì)的劃分,尺度具有等級(jí)性,才能使各個(gè)部分造型構(gòu)成豐富。尺度等級(jí)最高部分為高層建筑的某一整個(gè)部分(裙房、主體和頂部),最低部分通常采用層高、開(kāi)間的尺寸、窗戶(hù)、陽(yáng)臺(tái)等這些為人們所熟知的尺寸,使人們觀(guān)察該建筑時(shí)很容易把握該部分的尺度大小。一般在最高和最低等級(jí)之間還有1~2個(gè)尺度等級(jí),也不易過(guò)多,太多易使建筑造型復(fù)雜而難以把握。1.3街道尺度街道尺度是指高層建筑臨街面的尺度對(duì)街道行人的視覺(jué)影響。這是人對(duì)高層建筑近距離的感知,也是高層建筑設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)。臨近街道的高層建筑部分的尺度確定,主要考慮到街道行人的舒適度,高層建筑主體因?yàn)槌叨冗^(guò)大,易向后退,使底層的裙房置于沿街部分,減少了高層建筑對(duì)街道的壓迫感。例如:上海南京路兩邊的高層建筑置于后面,裙房置于前使兩側(cè)的建筑高度與街道的寬度的比例為1∶12,形成良好的購(gòu)物環(huán)境。為了保持街道空間及視覺(jué)的連續(xù)性,高層建筑臨街面應(yīng)與沿街的其他建筑相一致,宜有所呼應(yīng)。如:在新加坡老區(qū)和改建后的一條干道的兩側(cè),為了不致造成新區(qū)高層和老區(qū)低層截然分開(kāi),沿新區(qū)一側(cè)作了和老區(qū)房屋高度相同中相似的裙房,高層稍后退,形態(tài)效果良好的對(duì)話(huà)關(guān)系。
1.4近人尺度
近人尺度是指高層建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸給人的感覺(jué)。這部分經(jīng)常為使用者所接觸,也易被人們仔細(xì)觀(guān)察,也是人們對(duì)建筑直接感觸的重要部分。其尺度設(shè)計(jì)應(yīng)以人的尺度為參考系,不宜過(guò)大或過(guò)小,過(guò)大易使建筑缺少親近性,過(guò)小則減小了建筑的尺度感,使建筑猶如玩具。
1.在近人尺度處理中,應(yīng)特別注意建筑底層及入口的柱子、墻面的尺度劃分,檐口、門(mén)、窗及裝飾的處理,使其尺度感比以上幾個(gè)部分更細(xì)。對(duì)入口部分及建筑周邊空間加以限定,創(chuàng)造一個(gè)由街道到建筑的過(guò)渡緩沖的空間,使人的心理有一個(gè)逐漸變化的過(guò)程。如:上海圖書(shū)館門(mén)前采用柱廊的形式,使出入館的人有一個(gè)過(guò)渡區(qū),這樣使建筑更具有近人及親人性。
2.高層建筑外部尺度設(shè)計(jì)的原則
2.1建筑與城市環(huán)境在尺度上的統(tǒng)一 。注意高層建筑布置對(duì)城市輪廓線(xiàn)的影響,因?yàn)樵诔鞘休喞€(xiàn)的組織中,起最大作用的是建筑物,特別是高層建筑,因而它的布置應(yīng)遵行有機(jī)統(tǒng)一的原則進(jìn)行布置:(1)高層建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但為避免其相互干擾,可以采用一系列不同的高度,或雖采用相仿高度,但彼此間距適當(dāng),組成有關(guān)的構(gòu)圖。也可以單棟高層建筑布置在道路轉(zhuǎn)彎處,以豐富行人的視覺(jué)觀(guān)賞。(2)若高層建筑彼此間毫無(wú)關(guān)系,隨處隨地而起不到向心的凝聚感,則不會(huì)產(chǎn)生令人滿(mǎn)意的和諧整體。(3)高層建筑的頂部不應(yīng)雷同或減少雷同,因?yàn)檫@會(huì)極大影響輪廓線(xiàn)的優(yōu)美感。
2.2同一高層建筑形象中,尺度要有序。高層建筑設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)充分考慮建筑的城市尺度、整體尺度、街道尺度、近人尺度、細(xì)部尺度這一尺度的序列,在某一尺度設(shè)計(jì)中要遵守尺度的統(tǒng)一性,不能把幾種尺度混淆使用,才能保證高層建筑物與城市之間、整體與局部之間、局部與局部之間及與人之間保持良好的有機(jī)統(tǒng)一。
關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);概念設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào):TU208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
前言
在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)下,我國(guó)的城市化進(jìn)程不斷加快,城市規(guī)模的迅速擴(kuò)大和城市人口的不斷增加,使得城市建設(shè)用地急劇減少。為了緩解日益緊張的人地矛盾,滿(mǎn)足城市居民的住房需求,建筑逐漸向著高層化的方向發(fā)展,高層建筑在城市形象中發(fā)揮著不可替代的作用,做好建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),凸顯建筑的造型創(chuàng)意,在建筑中更加完美地展現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)理念,對(duì)于城市形象工程的建設(shè)是十分重要的。
一、概念設(shè)計(jì)的相關(guān)概念
概念設(shè)計(jì),是指由分析用戶(hù)需求,到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的、可組織的、有目標(biāo)的設(shè)計(jì)活動(dòng),表現(xiàn)為一個(gè)由粗到細(xì),由模糊到清晰,由抽象到具體的不斷進(jìn)化的過(guò)程。具體來(lái)講,概念設(shè)計(jì)就是利用設(shè)計(jì)概念,并以其為主線(xiàn),貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的設(shè)計(jì)方法,是一個(gè)完整而全面的設(shè)計(jì)過(guò)程。對(duì)于建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域而言,概念設(shè)計(jì)主要是建筑設(shè)計(jì)人員根據(jù)自身豐富的工作經(jīng)驗(yàn),以及對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)布局的了解和判斷,對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行構(gòu)思,從宏觀(guān)層面,決定建筑的結(jié)構(gòu)、形態(tài)等基本問(wèn)題。要想確保建筑設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性,必須有正確的概念設(shè)計(jì)為指導(dǎo),以避免因經(jīng)驗(yàn)不足或者錯(cuò)誤判斷而產(chǎn)生不符合客觀(guān)事實(shí)的現(xiàn)象。
二、概念設(shè)計(jì)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系探討
概念設(shè)計(jì)是指以設(shè)計(jì)師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行的定性設(shè)計(jì),而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)概念設(shè)計(jì)的要求及力學(xué)等定量設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)逆向過(guò)程,其中,定量設(shè)計(jì)主要包括建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力、配筋數(shù)量及結(jié)構(gòu)變形等參數(shù)。若概念設(shè)計(jì)不合理,將會(huì)影響整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),由于概念設(shè)計(jì)是體現(xiàn)出設(shè)計(jì)師的一種先進(jìn)設(shè)計(jì)思想,因此,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)師需要根據(jù)建筑的整個(gè)概念進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)構(gòu)件與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行協(xié)同處理。所以,概念設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩者之間的關(guān)系是相輔相成的。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題
在高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)中,需要遵循幾個(gè)一般性的原則:
(1)合理選擇設(shè)計(jì)方案:一個(gè)成功的設(shè)計(jì)必須選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案 ,即要選擇一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力明確 ,傳力簡(jiǎn)捷 ,同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系 ,地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向規(guī)則。總之 ,必須對(duì)工程的設(shè)計(jì)要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)、施工條件等情況進(jìn)行綜合分析 ,并與建筑、水、暖、電等專(zhuān)業(yè)充分協(xié)商 ,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型 ,確定結(jié)構(gòu)方案 ,必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行多方案比較 ,擇優(yōu)選用。
(2)合理選擇計(jì)算簡(jiǎn)圖: 計(jì)算簡(jiǎn)圖與實(shí)際結(jié)構(gòu)之間不可能完全一致,必然會(huì)存在一定的誤差,只要這些誤差在允許的范圍內(nèi),都可以正常使用,但是如果誤差較大,就需要重新進(jìn)行處理和計(jì)算。在這個(gè)過(guò)程中,計(jì)算簡(jiǎn)圖的選擇是非常關(guān)鍵的,選取不當(dāng)很容易引發(fā)安全事故,因此需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員的重視。
(3)正確分析計(jì)算結(jié)果: 在計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)不斷普及的現(xiàn)在,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,很多時(shí)候都會(huì)采用各種各樣的專(zhuān)業(yè)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),但是由于軟件程序等因素,設(shè)計(jì)出來(lái)的建筑結(jié)構(gòu)可能不會(huì)十分精準(zhǔn),從而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的偏差和錯(cuò)誤。對(duì)此,設(shè)計(jì)人員需要正視計(jì)算機(jī)得出的結(jié)果,結(jié)合自身的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),對(duì)其進(jìn)行分析和判斷,確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。這里針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)中幾個(gè)關(guān)鍵性的部位,對(duì)其概念設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探討。
1.樓層平面剛度
在對(duì)高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),由于建筑自身的復(fù)雜性,計(jì)算數(shù)據(jù)龐雜,因此一般都是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)前常用的計(jì)算程序,通常都是將樓層假設(shè)為剛性樓面(樓板平面內(nèi)剛度無(wú)限大),極個(gè)別的軟件會(huì)考慮彈性樓板的情況。如果確定樓層為剛性樓面,則認(rèn)為其在平面空間內(nèi),只作剛體運(yùn)動(dòng),而不會(huì)發(fā)生剪切和彎曲變形。而由于采用了剛度無(wú)限大的假設(shè),則在對(duì)建筑樓層進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),樓面的構(gòu)造需要保證樓板剛度的無(wú)限大。在現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)中認(rèn)為,當(dāng)樓板在自身平面內(nèi)的撓度小于1/2000,可以將其看做剛性樓板。在這種情況喜愛(ài),模擬計(jì)算的結(jié)果基本上可以準(zhǔn)確地反映建筑結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力情況,以此為基礎(chǔ)所設(shè)計(jì)出來(lái)的建筑結(jié)構(gòu),是比較合理的,在安全方面也有著很大的保障。反之,如果設(shè)計(jì)的樓板變形較為明顯,如樓面寬度狹窄、平面上存在較長(zhǎng)的外伸段、存在錯(cuò)層結(jié)構(gòu)等,如果按照剛性樓面進(jìn)行計(jì)算,則很難保證結(jié)果的準(zhǔn)確性,結(jié)構(gòu)的安全性和合理性也就存在很大的不足,對(duì)于這種情況,需要按照柔性樓面對(duì)其進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)。
2.抗震設(shè)計(jì)
建筑自身的抗震能力直接影響著建筑的穩(wěn)定性和安全性,因此,建筑設(shè)計(jì)人員在對(duì)高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),需要將建筑的抗震概念設(shè)計(jì)充分考慮進(jìn)去,以減少?gòu)?qiáng)烈震動(dòng)對(duì)于建筑的影響和破壞。從建筑的整體結(jié)構(gòu)來(lái)看,不僅存在有敏感薄弱的部位,也存在有堅(jiān)固抗震的部位,當(dāng)震動(dòng)到來(lái)時(shí),震動(dòng)波作用在建筑上,如果集中于建筑的敏感薄弱部位,則很可能造成建筑結(jié)構(gòu)的損壞,甚至可能瞬間倒塌。而為了使得建筑具備較強(qiáng)的抗震能力,設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì),使得建筑可以在面臨強(qiáng)烈震動(dòng)時(shí),對(duì)受到的沖擊作用進(jìn)行分散,從而確保建筑的穩(wěn)定和安全。建筑抗震概念設(shè)計(jì)需要考慮幾個(gè)基本原則: 首先,結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。當(dāng)?shù)卣饋?lái)襲時(shí),建筑應(yīng)該具有直接而且明確的傳力途徑,以確保對(duì)作用力的快速分散。其次,結(jié)構(gòu)規(guī)則而且均勻。規(guī)則均勻的建筑結(jié)構(gòu),其承載力也會(huì)分布的比較均勻,傳力途徑突變的概率也會(huì)比較小,建筑自身的安全性更強(qiáng)。然后,結(jié)構(gòu)的剛度和整體性。在地震中,建筑承受的作用力方向是不規(guī)則的,可能來(lái)自任意一個(gè)方向,因此,在對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),需要確保其在各個(gè)方向上都具備一定的承載能力,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行合理選擇,確保結(jié)構(gòu)的整體性,可以有效減少地震對(duì)于建筑的破壞。
3.基礎(chǔ)埋深
對(duì)于高層建筑而言,由于自重較大,對(duì)于基礎(chǔ)的承載能力要求較高,因此,建筑設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),為了保證建筑的穩(wěn)定性和抗震性,需要適當(dāng)增加建筑基礎(chǔ)的埋深。在相關(guān)規(guī)范中,對(duì)于高層建筑的基礎(chǔ)埋深,有著非常明確的標(biāo)準(zhǔn),如果采用的是天然地基或者復(fù)合地基,則基礎(chǔ)埋深應(yīng)該為建筑自身高度的 1/15,如果采用的是樁基礎(chǔ),則基礎(chǔ)埋深應(yīng)該為建筑高度的1/18。從這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看,建筑基礎(chǔ)的埋深僅僅需要考慮基礎(chǔ)的型式以及建筑自身的高度,但是在實(shí)際施工中,基礎(chǔ)埋深的設(shè)計(jì)還需要充分考慮建筑的裙房底座寬度、地下室底盤(pán)寬度、高寬比等各方面的因素。當(dāng)建筑的高度和基礎(chǔ)型式相同時(shí),如果高寬比較大,則基礎(chǔ)埋深應(yīng)該適當(dāng)增大; 當(dāng)?shù)叵率颐娣e與塔樓投影面積相同時(shí),基礎(chǔ)埋深同樣需要加大。建筑設(shè)計(jì)人員需要充分理解高層建筑基礎(chǔ)埋深的本質(zhì)涵義,在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行靈活運(yùn)用,以確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和可靠性。
(4)采取相應(yīng)的構(gòu)造措施: 始終牢記“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉原則” 注意構(gòu)件的延性性能 加強(qiáng)薄弱部位 注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度 ,尤其是鋼筋的直線(xiàn)段錨固長(zhǎng)度 考慮溫度應(yīng)力的影響。除此之外 ,還應(yīng)注意按均勻、對(duì)稱(chēng)、規(guī)整原則考慮平面和立面的布置 綜合考慮抗震的多道防線(xiàn) 盡量避免薄弱層的出現(xiàn) 以及正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算等等都需要概念設(shè)計(jì)作指導(dǎo)。
結(jié)語(yǔ)
總而言之,在高層建筑設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)受到了越來(lái)越多的重視,建筑設(shè)計(jì)人員在保證建筑結(jié)構(gòu)安全性的基礎(chǔ)上,不斷創(chuàng)新,使得概念設(shè)計(jì)在建筑設(shè)計(jì)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,推動(dòng)了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]王允.淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題[J].中華民居(下旬刊).2013.
[2]王榮書(shū).高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)探析[J].黑龍江科技信息,2010.
【關(guān)鍵字】概念設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)選型;構(gòu)造做法;基礎(chǔ);目標(biāo)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,城市化進(jìn)程的加快,城市中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑愈來(lái)愈多,由于建筑形式的多樣化,建筑設(shè)計(jì)理念的不斷創(chuàng)新,各種不同使用功能的多元化等諸多因素,使得高層建筑形體日趨復(fù)雜,形態(tài)各異,給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)增加了一定的難度,往往會(huì)遇到一些規(guī)范或規(guī)程未論及的問(wèn)題,這時(shí)概念設(shè)計(jì)就顯得尤其重要
一、何為概念設(shè)計(jì)
具體的講,是指在沒(méi)有進(jìn)行認(rèn)真運(yùn)算的時(shí)候,通過(guò)大層次的控制特征對(duì)構(gòu)造等的綜合內(nèi)以及分部信息開(kāi)展的一種整理的設(shè)計(jì)理念。概念指的是當(dāng)我們?cè)陂_(kāi)展具體活動(dòng)的時(shí)候,通過(guò)一定的認(rèn)知能力而發(fā)展變化得到的?,F(xiàn)在,我們?cè)陂_(kāi)展實(shí)際的結(jié)構(gòu)探索的時(shí)候仍然面臨許多的不利現(xiàn)象,在開(kāi)展設(shè)計(jì)的時(shí)候是按照假定等的方式來(lái)進(jìn)行的。所以,規(guī)定構(gòu)造設(shè)計(jì)人員對(duì)綜合內(nèi)容和不同的分層內(nèi)容進(jìn)行深入的了解,特別是對(duì)那些不容易進(jìn)行細(xì)致的力學(xué)探索或者是在活動(dòng)中無(wú)法辨別的事項(xiàng)中結(jié)合綜合構(gòu)造和分部間的理論內(nèi)容,將其運(yùn)用到具體的活動(dòng)里,改變了傳統(tǒng)模式中的呆板模式,進(jìn)而能夠有效的體現(xiàn)出設(shè)計(jì)人員的主觀(guān)能動(dòng)思想 。
二、建筑的概念設(shè)計(jì)應(yīng)從以下及方面進(jìn)行
1、結(jié)構(gòu)選型布置的概念設(shè)計(jì)
(1)結(jié)構(gòu)平面布置剛度宜均勻,減少扭轉(zhuǎn)。高層建筑的平面布置宜簡(jiǎn)單,規(guī)則,盡量減少突出、凹進(jìn)等復(fù)雜平面。更重要的是結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)要盡可能剛度均勻,即結(jié)構(gòu)的剛心與質(zhì)心盡量接近,減少地震作用下的扭轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)的危害很大。減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn),一是減少地震作用引起的扭轉(zhuǎn),二是增加結(jié)構(gòu)抵抗扭轉(zhuǎn)的能力。平面剛度布置均勻,可減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)。而影響平面剛度均勻的主要因素是剪力墻的布置。剪力墻集中布置在結(jié)構(gòu)平面的一端或一側(cè)是不好的。大剛度抗側(cè)力單元偏置的結(jié)構(gòu)在地震作用下扭轉(zhuǎn)大,而對(duì)稱(chēng)布置剪力墻、井筒有利于減少扭轉(zhuǎn)。周邊布置剪力墻,或周邊布置剛度很大的框筒等,都是增加結(jié)構(gòu)抗扭剛度的重要措施,有利于抵抗扭轉(zhuǎn)。為了減少地震作用下的扭轉(zhuǎn),還要注意平面上質(zhì)量分布,質(zhì)量偏心會(huì)引起扭轉(zhuǎn),質(zhì)量集中在周邊會(huì)加大扭轉(zhuǎn)。
(2)結(jié)構(gòu)豎向剛度宜均勻,避免薄弱層,減少鞭梢效應(yīng)。結(jié)構(gòu)宜做成上下等寬或由下向上向心逐漸減小的體型,更重要的是結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度應(yīng)當(dāng)沿高度均勻分布,或沿高度向心逐漸減小。各層剪力墻的布置是影響結(jié)構(gòu)豎向剛度是否均勻的主要因素??蛑Ъ袅Y(jié)構(gòu)是典型的結(jié)構(gòu)豎向剛度有突變的結(jié)構(gòu),框支層的變形大,為薄弱層,容易發(fā)生地震震害。故在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),不允許將全部或大部分剪力墻設(shè)計(jì)成框支,必須有一走數(shù)量的落地剪力墻,將框支剪力墻轉(zhuǎn)換層以上的剪力較均勻的轉(zhuǎn)移到落地剪力墻,從而避免軟弱層引起的震害。
2、構(gòu)造做法的概念設(shè)計(jì)
預(yù)先估計(jì)和分析結(jié)構(gòu)的薄弱部位、破壞形態(tài),調(diào)整承載力以加強(qiáng)或削弱某些部位有意識(shí)設(shè)置構(gòu)造措施。使結(jié)構(gòu)的構(gòu)造做法和建筑構(gòu)造要求相一致,結(jié)構(gòu)的理論構(gòu)造要求和施工的實(shí)際構(gòu)造做法保持一致。
3、基礎(chǔ)的概念設(shè)計(jì)
在建筑中基礎(chǔ)不但會(huì)和地基有影響,同時(shí)還和其上的構(gòu)造有一定的關(guān)聯(lián),除了在物體的外邊發(fā)生較為嚴(yán)重的荷載時(shí),其他情況下其形變都是呈現(xiàn)出中間多,小的特征。在進(jìn)行地質(zhì)條件選型中,首先地基地質(zhì)要好,或采用樁基。要求地基沉降量不能過(guò)大,重要的是控制高低層的沉降差,天然地基的建筑,高層部分一般采用滿(mǎn)堂紅基礎(chǔ),低層部分采用雙向條形或單獨(dú)基礎(chǔ),高層建筑常設(shè)有通往地下車(chē)庫(kù)的通道,通道緊貼高層的外壁,并平行于外壁,作為車(chē)道的底板,便于鋪防水層,也保證了高層建筑的整體連接。根據(jù)不同建筑的地理位置結(jié)構(gòu)形式可選擇樁基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ),當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較軟弱,建筑物層數(shù)較多,荷載較大的情況下,天然地基不能滿(mǎn)足地基承載力的要求可以采用樁基將上部結(jié)構(gòu)荷載直接傳到下部堅(jiān)實(shí)的持力層,高層建筑的樁基礎(chǔ)可采用預(yù)制鋼筋混凝土樁,混凝土灌注樁和鋼管樁。箱形基礎(chǔ),箱開(kāi)基礎(chǔ)在高層建筑中廣泛應(yīng)用,它整體剛度好,能將上部結(jié)構(gòu)的荷載均勻地傳給基礎(chǔ),對(duì)上部結(jié)構(gòu)能良好地嵌固,箱基有效地抵抗不均勻沉降,并與周?chē)馏w協(xié)同工作,提高建筑物的抗震和抗風(fēng)能力。筏形基礎(chǔ),筏形基礎(chǔ)適用于上部結(jié)構(gòu)荷載較大,地基承載力較低的工程,筏形基礎(chǔ)整體較好,剛度大,能有效地分散上部結(jié)構(gòu)的荷載,調(diào)整基底的壓力和不均勻沉降。在建造下部基層時(shí),基礎(chǔ)鋼筋應(yīng)力不斷增長(zhǎng),建筑到四五層時(shí)鋼筋應(yīng)力達(dá)到最高值,以后隨層數(shù)和荷載的增加應(yīng)力又逐漸減小,這種現(xiàn)象是基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)協(xié)同作用的結(jié)果,當(dāng)上部結(jié)構(gòu)高低層數(shù)差別很大,但地下室有直通要求時(shí),應(yīng)做成整體基礎(chǔ),高低層不分開(kāi)是有條件的。
三、概念設(shè)計(jì)的目標(biāo)
1.設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常采用的設(shè)計(jì)方法是通過(guò)查找手冊(cè)、以及結(jié)合計(jì)算機(jī)程序等方式進(jìn)行,這一切都是缺少創(chuàng)新性。而概念設(shè)計(jì)則是要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)充分結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及理論知識(shí),采取一系列的合理想象及創(chuàng)新進(jìn)行規(guī)劃,得出具有合理性以及一定創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2.優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果?;诟拍钤O(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其包含分析、綜合以及評(píng)估三步。分析階段主要是對(duì)問(wèn)題進(jìn)行全方位的了解,因?yàn)榇嬖诜治鰯?shù)據(jù)不完整與不準(zhǔn)確的特點(diǎn),此階段具有一定的模糊性質(zhì),綜合階段則是要求工程師將理論知識(shí)和實(shí)際情況,通過(guò)結(jié)合設(shè)計(jì)師的想象力以及創(chuàng)新意識(shí)從而實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)規(guī)劃。最后評(píng)估階段是最優(yōu)方案的選擇過(guò)程。這種優(yōu)選方案不僅可以有效地防止了結(jié)構(gòu)后期出現(xiàn)的繁瑣計(jì)算,更重要的是體現(xiàn)了方案的可靠性與經(jīng)濟(jì)性。
3.提升工程師設(shè)計(jì)能力。概念設(shè)計(jì)其是在正確理念和原則的指引下,允許工程師在設(shè)計(jì)中進(jìn)行一定程度的發(fā)揮,因此避免了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員一味采用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì),這方便于結(jié)構(gòu)師從根源查找問(wèn)題,從而使計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確。因此,概念設(shè)計(jì)無(wú)論在理論知識(shí)、方式還是思想以及手段等方面都為建筑結(jié)構(gòu)提供了科學(xué)有效的技術(shù)平臺(tái)。
四、結(jié)束語(yǔ)
概念設(shè)計(jì)在我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中發(fā)揮著巨大的作用,無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)考慮還是安全使用角度考慮,它都是值得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員去學(xué)習(xí)去借鑒的。同時(shí)概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容也較為復(fù)雜,內(nèi)容較多,綜合性強(qiáng),需要設(shè)計(jì)人員從多角度的去理解結(jié)構(gòu)整體的受力狀態(tài),通過(guò)不斷的積累結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),不斷的進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新,從而做出外形美觀(guān),經(jīng)濟(jì)適用,安全耐久的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn):
[1]林同炎.結(jié)構(gòu)概念和體系[M]. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2010.
[2]方鄂華.高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社.2004.
[3].高?;?結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].山西建筑.2012(01):30-31
關(guān)鍵詞:高層建筑、剪力墻結(jié)構(gòu)、優(yōu)化、措施
引言
在調(diào)查研究過(guò)程當(dāng)中,對(duì)于高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的關(guān)心程度早已提升到一個(gè)很高的層面。在這些研究人員當(dāng)中,較為重視的就是如何將剪力墻存在的缺點(diǎn)予以改進(jìn),在最大限度上將工程施工的經(jīng)濟(jì)成本控制在最低,將工程質(zhì)量提升等。結(jié)合這些研究,筆者做出以下分析:
1 對(duì)于高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)
對(duì)于一幢建設(shè)較為成功的高層建筑而言,其應(yīng)當(dāng)有著能夠承受建筑內(nèi)所有重力負(fù)荷并保持穩(wěn)定的作用,并且還需要對(duì)于自然界給予的壓力有著一定的承受能力,諸如風(fēng)荷載,地震作用等。進(jìn)而保證整個(gè)建筑的穩(wěn)固以及建筑內(nèi)部的各類(lèi)裝飾或者墻體的安全,最后提供給在內(nèi)生活或工作的人們一個(gè)良好的環(huán)境。
同一般結(jié)構(gòu)的建筑相比,高層建筑在水平方向的荷載以及受地震的影響要大得多。并且,在建筑高度增加的同時(shí),位移增加也會(huì)加大,而彎矩次之。所以對(duì)于高層建筑設(shè)計(jì)而言,承載能力是關(guān)鍵,較大的抗側(cè)剛度也是必不可少的部分,這樣就能夠保證水平荷載產(chǎn)生的側(cè)向變形控制在一定范圍內(nèi)?;诖耍袅Y(jié)構(gòu)在水平力作用下側(cè)向變形的特征為彎曲型,其承受豎向荷載及水平荷載的能力都較大。并且具有整體性好,側(cè)向剛度大,水平力作用下側(cè)移小,并且由于沒(méi)有梁、柱等外露與凸出,便于房間內(nèi)部布置等優(yōu)點(diǎn),正好在這方面予以運(yùn)用。
在構(gòu)建地下室或者下部一層、幾層,需要大空間時(shí)就可以形成部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)。在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)以及剪力墻結(jié)構(gòu)兩種不同結(jié)構(gòu)的過(guò)渡層必須設(shè)置轉(zhuǎn)換層。受益于剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),能夠建造出比框架結(jié)構(gòu)更高、更多層數(shù)的建筑。只是還要考慮其存在的不足,也就是只能以小房間為主,比如住宅、賓館、單身公寓等。同時(shí),賓館中需要大空間的門(mén)廳、餐廳、商場(chǎng)等,往往設(shè)置在另外的建筑單元中。并且為了適用任何方向的水平力(或地震作用),因此對(duì)于矩形平面,剪力墻在縱橫雙向均應(yīng)設(shè)置;對(duì)于圓形平面,剪力墻應(yīng)沿徑向及環(huán)向設(shè)置;三角形平面,宜沿三個(gè)主軸方向設(shè)置剪力墻。
2 剪力墻的優(yōu)缺點(diǎn)
2.1 剪力墻的優(yōu)點(diǎn)
對(duì)于剪力墻的優(yōu)點(diǎn)而言,主要體現(xiàn)的方面在于有著很強(qiáng)的整體性以及用鋼量小卻剛度大等,這樣就決定了其能夠在高層建筑中得到大范圍的運(yùn)用。而且,當(dāng)墻體采用剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí),能夠讓承重墻和分隔墻互為一體,整體上就顯得較為經(jīng)濟(jì),也就非常適用于諸如旅館類(lèi)多房間結(jié)構(gòu)的建筑當(dāng)中。同時(shí),使用剪力墻結(jié)構(gòu),能夠很好的保證建筑外形的美觀(guān)性,能夠避免露柱或者露梁的狀況發(fā)生,也從另一方面使得室內(nèi)空間得到拓展。
2.2 剪力墻的缺點(diǎn)
在對(duì)剪力墻的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析之后,若換成其他角度去考慮剪力墻的話(huà),其還是存在以下幾個(gè)缺點(diǎn):
(1)受剪力墻自身具有很大抗側(cè)剛度的影響,在地震中,剪力墻產(chǎn)生的反應(yīng)也就會(huì)相應(yīng)的增大,進(jìn)而使得在剪力墻的上、下部結(jié)構(gòu)上的資金成本增加,使得經(jīng)濟(jì)壓力加大;
(2)此類(lèi)墻體所澆筑的內(nèi)容主要的還是混凝土,這樣其本身所具有的重量就會(huì)很大,無(wú)形中造成了材料的浪費(fèi),也會(huì)使得建筑在地震之中的反應(yīng)加劇;
(3)運(yùn)用剪力墻結(jié)構(gòu),雖然每個(gè)墻肢在承載能力上有一定的承受能力,但是這些墻肢所具有的軸壓并不大,因此使得應(yīng)有的性能難以很好的發(fā)揮。
3 對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)方案的選擇
不論選擇何種剪力墻結(jié)構(gòu)方案,仍需要以建筑結(jié)構(gòu)的施工安全得到了保障之后為前提,并且還需要對(duì)工程造價(jià)的高低進(jìn)行充分考慮,盡量的擇選出最適合高層建筑的結(jié)構(gòu)形式。而在框支剪力墻的結(jié)構(gòu)當(dāng)中,選擇短肢剪力墻結(jié)構(gòu)也比較不錯(cuò)。在框支剪力墻的結(jié)構(gòu)中,為使上下層的剛度變化適度,能夠利用短肢剪力墻結(jié)構(gòu),這是由于它對(duì)剪力墻的剛度有所緩解。比如使用加大下一層的剛度,產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益則會(huì)比較明顯。假如高層建筑物的層數(shù)在18以上,最佳的選擇方式還是普通剪力墻結(jié)構(gòu)。如果將短肢剪力墻結(jié)構(gòu)運(yùn)用到層數(shù)過(guò)大的建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中,會(huì)導(dǎo)致其剛度不達(dá)標(biāo),從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的安全性能也受到其影響。
4 對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
4.1 加大對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視程度
當(dāng)前,居民們都希望自身所居住的建筑能夠擁有多種功能,這也是建設(shè)人員需要考慮的問(wèn)題。但是,當(dāng)前的高層建筑往往有著較強(qiáng)的綜合性能,特別是在使用的方面,上下部的機(jī)構(gòu)并不相同。所以,就需要對(duì)對(duì)應(yīng)的變化在選擇高層建筑物自身的結(jié)構(gòu)布置時(shí)進(jìn)行充分考慮。
對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的重視,是考慮到在高位轉(zhuǎn)換的底部大空間當(dāng)中,其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。并且在進(jìn)行高位轉(zhuǎn)換時(shí),剛度以及質(zhì)量較大的轉(zhuǎn)換層升高,有效的將其本身與上下的剛度調(diào)整到接近的地步也相當(dāng)有必要。不過(guò)對(duì)于轉(zhuǎn)換層自身來(lái)說(shuō),其質(zhì)量以及剛度都不適宜較大,在最終時(shí),是否能夠確保轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角基本達(dá)到均勻的情況,就需要在水平作用力的作用之下,進(jìn)行空間精確分析,檢查其均勻情況。
并且在采用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式時(shí),在選擇上,偏向于重量與剛度皆偏小的材料,在實(shí)際的計(jì)算中,對(duì)于參與到了組合的振型數(shù)需要多多的進(jìn)行選擇。通過(guò)計(jì)算,我們能夠計(jì)算出在結(jié)構(gòu)當(dāng)中,哪一部分才是最薄弱的,然后再通過(guò)內(nèi)力分配特點(diǎn)的具體研究,改善薄弱部位的設(shè)計(jì)性能,適當(dāng)?shù)膶?duì)于構(gòu)件的配筋進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,從而達(dá)到改善薄弱部位性能的目的。
4.2 改良連梁設(shè)計(jì)
對(duì)于連梁的抗震以及非抗震的設(shè)計(jì)時(shí),其高跨比存在大于或者小于2.5兩類(lèi),而且對(duì)于截面配筋以及受剪承載力兩個(gè)方面都有了相應(yīng)的規(guī)范。而可以使用以下兩種方式針對(duì)塑性調(diào)幅:
(1)在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算之前,就需要拆減連梁的剛度;
(2)在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算之后,連梁的剪力與彎矩的組合值還需要乘上一個(gè)折減系數(shù)。
5 結(jié)語(yǔ)
結(jié)合以上所述,設(shè)計(jì)人員在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中的剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)先要對(duì)其本身的概念要有較為深入的認(rèn)識(shí),并可以借鑒以上幾點(diǎn)的論述,來(lái)對(duì)概念性的剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,以便能夠建出更加符合當(dāng)前社會(huì)要求的建筑,方便人們的生活。
參考文獻(xiàn)
[1] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50010-2010)
[2] 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50011-2010)
[3] 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ 3-2010)
[4]門(mén)進(jìn)杰,李慧娟,史慶軒,賀志堅(jiān),王順禮,周琦.某板式住宅高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].結(jié)構(gòu)工程師,2013,03:1-10.
[5]王和平.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析探討[J].四川建材,2008,05:85-86.
[6]謝向鵬,李獻(xiàn)軍,高菊芳.試析高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu),2013,24:175.
關(guān)鍵詞:高層建筑;建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)應(yīng)用
中圖分類(lèi)號(hào):TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
引言
地震作為最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一,一旦發(fā)生,就會(huì)給社會(huì)帶來(lái)巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。近幾年來(lái),國(guó)內(nèi)外地震災(zāi)害頻發(fā),無(wú)情地剝奪了上百萬(wàn)人的生命。而這些傷害基本上都是由于建筑物的倒塌引起的,尤其是高層建筑。若在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中能加強(qiáng)抗震概念的設(shè)計(jì),將會(huì)從一定程度上減小損失。因此,如何才能夠提高高層建筑的抗震性能的概念設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了建筑行業(yè)研究的重點(diǎn)工作。
一、抗震概念設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一些計(jì)算方法,但是這些方法主要是針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些細(xì)節(jié),而忽略了對(duì)整體結(jié)構(gòu)的考慮。因此,傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論并不能完全地適用于高層建筑的抗震設(shè)計(jì),照本宣科式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能滿(mǎn)足現(xiàn)代建筑物的要求。在高層建筑的抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中,設(shè)計(jì)師們都會(huì)融入概念設(shè)計(jì)??拐鸶拍钤O(shè)計(jì)是指根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)和地震災(zāi)害的發(fā)生情況,從整體上研究工程項(xiàng)目的抗震決策,包括使用材料的種類(lèi)、抗震方案以及結(jié)構(gòu)的內(nèi)部構(gòu)造等等方面。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念設(shè)計(jì)的意義
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該非常重視抗震概念設(shè)計(jì),因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,當(dāng)發(fā)生地震時(shí)具有動(dòng)力不確定性特點(diǎn),人們對(duì)地震時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的局限性,再加上材料性能和施工安裝的變易性、模擬地震波的模糊性等因素,導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果和實(shí)際之間具有很大的差異。簡(jiǎn)單的依賴(lài)數(shù)值計(jì)算獲得結(jié)構(gòu)并不能有效的解決高層建筑的實(shí)際抗震問(wèn)題,尤其是地質(zhì)特征的差異性原因,導(dǎo)致許多國(guó)家甚至是地區(qū)指定的抗震規(guī)范都有明顯的差異。高層建筑結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)在依據(jù)數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上,還增加了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)元素,并且結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)甚至比分析計(jì)算更重要,使得這一抗震設(shè)計(jì)理念能夠滿(mǎn)足區(qū)域差別下從事高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際需求。強(qiáng)調(diào)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念設(shè)計(jì)的重要性,其目的是為了引起高層建筑結(jié)構(gòu)工程是在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),特別重視相應(yīng)的結(jié)構(gòu)規(guī)程以及抗震概念設(shè)計(jì)中的相關(guān)規(guī)定,從而擺脫傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中只重視計(jì)算結(jié)果的誤區(qū),要求結(jié)構(gòu)工程師嚴(yán)格的按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原則,再結(jié)合地區(qū)的抗震規(guī)范,以此保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震概念設(shè)計(jì)的原則
(1)結(jié)構(gòu)的整體性。在高層建筑結(jié)構(gòu)中,樓蓋的整體性對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的整體性起到十分重要的作用,其相當(dāng)于水平隔板,不僅要求聚集和傳遞慣性力至各個(gè)豎向抗側(cè)力的子結(jié)構(gòu),還要求這些子結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗震能力,能夠抵抗地震作用,尤其是當(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的分布不均勻、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜以及抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)的水平變形特征存在差異時(shí),整個(gè)高層建筑就依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同工作。
(2)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性。結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性指的是結(jié)構(gòu)在地震作用下具有明確、直接的傳力途徑。在高層建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中明確規(guī)定“結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖與合理的地震作用傳遞途徑”,只有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,才能對(duì)結(jié)構(gòu)的位移、內(nèi)力以及模型進(jìn)行分析,準(zhǔn)確的分析出高層建筑抗震的薄弱環(huán)節(jié),然后采取相應(yīng)的措施,避免薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn)。
(3)結(jié)構(gòu)的剛度。結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力水平在地震作用下是雙向的,確定結(jié)構(gòu)的剛度,然后合理的布置結(jié)構(gòu)能夠抵抗任意方向上的地震作用。通常狀況下,地結(jié)構(gòu)沿著平面上兩個(gè)主軸方向都應(yīng)該具有足夠的剛度與抗震能力,結(jié)構(gòu)的剛度不僅僅應(yīng)該控制結(jié)構(gòu)的變形,還應(yīng)該盡可能降低地震作用對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的沖擊,如果結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變形,將會(huì)產(chǎn)生重力二階效應(yīng),導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失衡而被破壞,降低高層建筑的抗震可靠性,因此,在抗震概念設(shè)計(jì)中,應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)。
(4)結(jié)構(gòu)的規(guī)則性與均勻性。高層建筑的豎向和立面的剖面布置應(yīng)該規(guī)則,結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的變化應(yīng)該巨暈,避免側(cè)向剛度以及抗側(cè)力結(jié)構(gòu)承載力的突變。沿著建筑物的豎向,機(jī)構(gòu)布置和建筑造型應(yīng)該規(guī)則和相對(duì)均勻,避免傳力途徑、剛度以及承載力的突變,防止結(jié)構(gòu)在豎向上的某一樓或者少數(shù)樓層之間出現(xiàn)薄弱的環(huán)節(jié)。
四、抗震概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
(1)抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)該重視高層建筑的結(jié)構(gòu)規(guī)律。在高層建筑的抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)用中,應(yīng)該對(duì)高層建筑的體型設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)的修正,保證在質(zhì)量、剛度、對(duì)稱(chēng)、規(guī)則上分布均勻,保證設(shè)計(jì)的整體性,避免局部出現(xiàn)剛度過(guò)大的問(wèn)題。高層建筑的結(jié)構(gòu)布局對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)具有十分重要的作用,簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)的建筑在地震中的應(yīng)力分析和實(shí)際反映很容易做到,并且能夠達(dá)到相一致,但是在凹凸的立面與錯(cuò)層設(shè)計(jì)的高層建筑中,當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)將會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的地震效應(yīng),很難做到對(duì)高層建筑抗震效果的最佳分析。因此,高層建筑的抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)的規(guī)律性。
(2)抗震概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)體系上的應(yīng)用。高層建筑抗震結(jié)構(gòu)體系是抗震概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,抗震概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)體系上的應(yīng)用依據(jù)高層建筑物的高度以及抗震等級(jí)選擇合適的抗側(cè)力體系,通過(guò)概念近似手算確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性以及主要構(gòu)件的基本尺寸??拐鸾Y(jié)構(gòu)方案選擇的合理性,直接影響建筑抗震概念設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與安全性。合理的選擇建筑結(jié)構(gòu)體系,應(yīng)該注意以下三個(gè)方面:其一,選擇建筑結(jié)構(gòu)體系時(shí),應(yīng)該對(duì)因?yàn)椴糠纸Y(jié)構(gòu)或者部分構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整體建筑結(jié)構(gòu)體系喪失對(duì)抗震能力或者重力荷載的承載能力,應(yīng)該堅(jiān)持抗震設(shè)計(jì)原則中的贅余度功能和內(nèi)力重分配功能,這一原則的重要性在許多建筑物地震后的實(shí)際狀況中都得到了很好的印證;其二,選擇建筑結(jié)構(gòu)體系時(shí),不僅僅應(yīng)該要求建筑體系的受力明確、傳力合理以及傳力路線(xiàn),還應(yīng)該有合理的地震作用傳遞途徑和明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖,這些都應(yīng)該和不間斷的抗震分析相符合;其三,其中延性是建筑結(jié)構(gòu)中的重要特性之一,結(jié)構(gòu)體系的變形能力取決于組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和連接的延性水平,提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性水平,是提高高層建筑抗震設(shè)計(jì)概念在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的重點(diǎn)問(wèn)題,通過(guò)采用豎向和水平向混凝土構(gòu)件,能夠增強(qiáng)對(duì)砌體結(jié)構(gòu)的約束,當(dāng)配筋砌體在地震中即使產(chǎn)生裂縫也不會(huì)倒塌或者散落,保證高層建筑早地震中不至于喪失對(duì)重力荷載的承載能力。
(3)抗震概念設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的應(yīng)用。高層建筑抗震的實(shí)現(xiàn)需要各個(gè)構(gòu)件的支撐,因此,抗震結(jié)構(gòu)體系中的各個(gè)構(gòu)件都必須具有一定的剛度與強(qiáng)度,并且還應(yīng)該具有可靠的連接性。高層建筑的結(jié)構(gòu)體系是一個(gè)多層次超靜定結(jié)構(gòu),因此其抗震結(jié)構(gòu)也應(yīng)該設(shè)置多道抗震防線(xiàn),這樣在地震作用下,即使一部分構(gòu)件先被破壞,剩余的構(gòu)件依然具備支撐的作用,形成獨(dú)立的抗震結(jié)構(gòu),承受地震力與豎向荷載。因此,合理的預(yù)見(jiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)先屈服或者破壞的位置,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系,形成多道抗震防線(xiàn),實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)體系的合理控制,這是結(jié)構(gòu)抗震耗能的一種有效措施,是建筑抗震結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。
結(jié)束語(yǔ)
高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅僅是種技術(shù),某種程度上更是一門(mén)藝術(shù)。無(wú)論什么設(shè)計(jì),它都沒(méi)有唯一的答案,只有通過(guò)不斷的比較、研究,才能找到最優(yōu)方案。這就要求設(shè)計(jì)師們不懈努力地去追求完善的設(shè)計(jì)方案。隨著社會(huì)的發(fā)展,高層建筑的設(shè)計(jì)已經(jīng)不能盲目地照搬課本上的規(guī)范和計(jì)算機(jī)程序,需要?jiǎng)?chuàng)新??偠灾?,一幢建筑物,要想做到“小震不壞,中震可修,大震不倒”,就應(yīng)該要做好文中所提到的幾個(gè)重點(diǎn)。高層建筑物中的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)更加人性化,更加合理化。除此之外,抗震概念設(shè)計(jì)不僅拓寬了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路,同時(shí)還為高層建筑的設(shè)計(jì)提供了新的方向,在建筑行業(yè)當(dāng)中發(fā)揮了重要的作用。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵字:高層建筑建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比較,結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)的各專(zhuān)業(yè)中
1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與低層多層建占有更重要的地位。不同結(jié)構(gòu)體系的選擇,直接關(guān)系到建筑平面布置,立面體型,樓層高度,機(jī)電管道的設(shè)置,施工技術(shù)要求,施工工期的長(zhǎng)短和投資造價(jià)的高低。
2、高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中水平力是設(shè)計(jì)的主要因素。在低多層房屋結(jié)構(gòu)中,水平力產(chǎn)生的影響較小,以抵抗豎向荷載為主,側(cè)向位移小,通??梢院雎圆挥?jì)。在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,隨著結(jié)構(gòu)高度的增加,水平力(風(fēng)荷載或地震作用)產(chǎn)生的內(nèi)力和位移迅速增大。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的承載力,而且必須使結(jié)構(gòu)具有足夠的抵抗側(cè)向力的剛度,將結(jié)構(gòu)在水平力作用下所產(chǎn)生的側(cè)向位移限制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。因此,高層建筑所需的側(cè)向剛度由位移控制。
4、高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮,如果在同樣基礎(chǔ)條件下,減輕房屋自重意味著不增加基礎(chǔ)造價(jià)和處理措施,可以多建層數(shù),這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟(jì)效益。另外地震效應(yīng)是與建筑的質(zhì)量成正比的,減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效方法。因此在高層建筑中,結(jié)構(gòu)材料宜采用高強(qiáng)度材料。
5、在高層建筑的抗風(fēng)設(shè)計(jì)中,應(yīng)保證結(jié)構(gòu)有足夠承載力,必須具有足夠的剛度;控制好在風(fēng)荷載作用下的位移值,保證有良好的居住和工作條件;維護(hù)結(jié)構(gòu)和裝飾構(gòu)件必須有足夠的承載力,并與主體結(jié)構(gòu)可靠連接。
6、有抗震設(shè)防的高層建筑應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)勘察,摸清地質(zhì)情況,選擇位于開(kāi)闊平坦地帶,具有較好場(chǎng)地土的對(duì)抗震有利的地段。
7、地基基礎(chǔ)的承載力和剛度要與上部結(jié)構(gòu)的承載力和剛度相適應(yīng)。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連接部位考慮受彎承載力增大時(shí),相臨基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)嵌固部位的地下室結(jié)構(gòu)。應(yīng)考慮彎矩增大的作用。
8、剪跨比和剪壓比是判別梁、柱和墻肢等抗側(cè)力構(gòu)件抗震性能的重要指標(biāo)。剪跨比用于區(qū)分變形特征和變形能力,剪壓比用于限制內(nèi)力,保證延性。
二、高層建筑概念設(shè)計(jì)的基本原則
1、以承載力、剛度、延性為主導(dǎo)目標(biāo),實(shí)施多道防線(xiàn)、剛?cè)峤Y(jié)合的結(jié)構(gòu)形式。即應(yīng)具有一定大的剛度和承載力來(lái)抵御風(fēng)荷載和小震,隨著第一道防線(xiàn)破壞,結(jié)構(gòu)變?nèi)岷笕杂凶銐虼蟮膹椝苄宰冃文芰脱有院哪苣芰?lái)抵御未來(lái)可能遭遇的罕遇大震。例如,林同炎教授根據(jù)此思想設(shè)計(jì)的18層馬那瓜美洲銀行在1972年的馬那瓜大地震中經(jīng)受了絕佳的考驗(yàn)。
2、在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算時(shí),應(yīng)該運(yùn)用最簡(jiǎn)單、最直接、概念最清楚的計(jì)算方法,將結(jié)構(gòu)的受力與傳力途徑設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單、直接,明確。盡可能避免出現(xiàn)以抗扭為主導(dǎo)的關(guān)鍵性傳力構(gòu)件。
3、盡可能使結(jié)構(gòu)平面布置的正交抗側(cè)力剛度中心(簡(jiǎn)稱(chēng)剛心)和建筑物表面力 (風(fēng)力)作用中心或質(zhì)量重心(質(zhì)心)靠近或重合,以避免或減小在風(fēng)荷載或地震作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。
4、建筑物豎向布囂的抗側(cè)力剛度構(gòu)件也最好設(shè)計(jì)成均勻、連續(xù),避免出現(xiàn)軟弱層和上下層問(wèn)的剪切剛度、彎曲剛度和軸壓剛度的突變。
5、應(yīng)重視上部結(jié)構(gòu)與其支承結(jié)構(gòu)整體共同作用的機(jī)理,即傳力與受力結(jié)構(gòu)兩者之間的共同作用;例如,在高層建筑的箱基和筏基的底板設(shè)計(jì)中,計(jì)算軟件無(wú)法進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)一地下室一地基基礎(chǔ)的相互作用分析,計(jì)算出來(lái)的底板內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于底板實(shí)際受到的內(nèi)力。
三、高層建筑中的結(jié)構(gòu)體系的選擇
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際上是在各種約束條件下的最優(yōu)化選擇過(guò)程。在這一過(guò)程中要對(duì)建筑材料與結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行綜合考慮,如建筑材料形式主要有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)、混凝土和鋼的組合結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)體系主要有剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)中簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)。
對(duì)于結(jié)構(gòu)選型來(lái)說(shuō),沒(méi)有普遍使用的選擇標(biāo)準(zhǔn),往往是隨著建筑的環(huán)境、功能要求有所變化,每一選擇都有其優(yōu)劣性。需要設(shè)計(jì)師仔細(xì)斟酌。例如:框筒是高層建筑最常用的結(jié)構(gòu)形式,為了減少框簡(jiǎn)的剪力滯后,外框筒一般應(yīng)采用密柱高裙梁的形式。但這種做法不僅限制了建筑體型和建筑功能,而且當(dāng)建筑的平面尺寸較大時(shí)也往往難以發(fā)揮結(jié)構(gòu)的效能。因而,在結(jié)構(gòu)的豎向平面內(nèi)增加斜向支撐,形成組合框架式結(jié)構(gòu)或框架簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)的做法,已在工程界廣泛采用,并被認(rèn)為是增加高層結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度的最有效和經(jīng)濟(jì)的方法。香港的中銀大廈、上海證券大廈等工程,在外框筒中增加了斜撐,達(dá)到了結(jié)構(gòu)和建筑的完美結(jié)合。
選型與布置的具體內(nèi)容:
一是結(jié)構(gòu)平面形狀和立體體型的選擇。平面形狀宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱(chēng),避免過(guò)多的外伸、內(nèi)凹,以預(yù)防地震時(shí)產(chǎn)生大的震害。
二是電梯間的布置。電梯間會(huì)對(duì)樓板產(chǎn)生較大的削弱,布置時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)端角和凹凸處。同時(shí),還應(yīng)避免在電梯開(kāi)洞后將建筑物截為兩段。在純框架結(jié)構(gòu)中,電梯井一般不宜采用鋼筋混凝土井筒,所以,到底設(shè)計(jì)成框架結(jié)構(gòu)還是框剪結(jié)構(gòu),必須十分明確。如為框架結(jié)構(gòu),則不宜設(shè)剪力墻:如設(shè)計(jì)為框剪結(jié)構(gòu),剪力墻的數(shù)量必須足夠。
三是錯(cuò)層的布置。一般說(shuō)來(lái),高層建筑不應(yīng)設(shè)置錯(cuò)層,對(duì)于因局部取消梁板而形成的聯(lián)層柱,應(yīng)控制其高度。
四是必須具有明確的主群樓關(guān)系。
五是為防止地震時(shí)高層建筑的傾覆和滑移,基礎(chǔ)必須有足夠的埋深。
四、提高結(jié)構(gòu)的抗震性能
由于高層建筑的受力特點(diǎn)不同于低層建筑,因此在地震區(qū)進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度外,還應(yīng)具有良好的抗震性能。通過(guò)合理的抗震設(shè)計(jì),使建筑物達(dá)到小震不壞,中震可修,大震不倒。為了達(dá)到這一要求,結(jié)構(gòu)必須具有一定的塑性變形能力來(lái)吸收地震所產(chǎn)生的能量,減弱地震破壞的影響。
框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使節(jié)點(diǎn)基本不破壞,梁比柱的屈服易早發(fā)生。同一層中各柱兩端的屈服歷程越長(zhǎng)越好,底層柱底的塑性鉸宜晚形成,應(yīng)使梁、柱端的塑性鉸出現(xiàn)得盡可能分散,充分發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)的抗震能力。為了保證鋼筋砼結(jié)構(gòu)在地震作用下具有足夠的延性和承載力,應(yīng)按照“強(qiáng)柱弱粱”、“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì),合理地選擇柱截面尺寸,控制柱的軸壓比,注意構(gòu)造配筋要求,特別是要加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造措施。
關(guān)鍵詞:高層建筑、概念設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)體系
引言:高層建筑相比于其他建筑來(lái)說(shuō)有著自己獨(dú)特的設(shè)計(jì)特點(diǎn),高層建筑的高度、自重力以及受到水平拉力時(shí)的反應(yīng)都區(qū)別于其他的建筑,因此,在進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)時(shí),不僅要注意結(jié)構(gòu)的定量計(jì)算分析,更應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì),即結(jié)構(gòu)的宏觀(guān)控制和定性判斷。
1、高層建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)
高層建筑結(jié)構(gòu)從出現(xiàn)發(fā)展到現(xiàn)在,隨著不同結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn),建筑形式相繼呈現(xiàn)出不同的表現(xiàn)狀態(tài)。從結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看待高層建筑的話(huà),桿狀是高層建筑結(jié)構(gòu)形式的基本特點(diǎn),相比起豎向荷載,水平荷載成為了高層建筑結(jié)構(gòu)的控制因素,高層建筑結(jié)構(gòu)的底部在水平荷載的壓力下,其彎矩和剪力都表現(xiàn)為最大,這就要求高層建筑結(jié)構(gòu)要有很強(qiáng)的抗側(cè)移和抗傾覆能力,設(shè)計(jì)的基本概念也就因此而成為對(duì)建筑形體、剛度、延性還有結(jié)構(gòu)體系的合理正確的要求。高層建筑選擇結(jié)構(gòu)體系的決定因素通常是建筑物自身的高度和空間,不同的結(jié)構(gòu)體系因?yàn)閯偠?、?qiáng)度、結(jié)構(gòu)樣式都不盡相同,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)所適合的高度和空間也會(huì)不同。
高層建筑結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)件包括板、梁、柱、框架、衍架、網(wǎng)架、拱、殼體、墻,還有索,板的高度大于厚度,承受的是垂直于板面的荷載,梁是截面小于跨度的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,柱是線(xiàn)性構(gòu)件,框架既能承受豎向荷載,同時(shí)也能承受水平荷載,衍架是具有三角形區(qū)格的平面或者是空間的承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件,網(wǎng)架是通過(guò)節(jié)點(diǎn)按照一定的網(wǎng)格形式連接多根桿件而形成的空間結(jié)構(gòu),拱式平面結(jié)構(gòu)構(gòu)件,殼體是曲面形的構(gòu)件,墻是豎向構(gòu)件,承受的是平行于墻面方向的荷載,索是以柔性受拉鋼索形成的構(gòu)件。
高層建筑結(jié)構(gòu)體系有鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和一種混合結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)包括框架結(jié)構(gòu)體系,也就是鋼性連接的柱梁體系,但是這種結(jié)構(gòu)體系的有效性只限于中層建筑結(jié)構(gòu),框架剪力衍架結(jié)構(gòu)體系,既有框架,又有剪力衍架的一種結(jié)構(gòu)體系,框筒和成束筒,框筒是一種筒體結(jié)構(gòu),在很大程度上增加了建筑物的抗顛覆能力,成束筒是將單獨(dú)的筒體捆綁在一起,這種結(jié)構(gòu)體系不僅減小了筒體的剪力滯后效應(yīng),還大大加強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的側(cè)向荷載能力,對(duì)角支撐筒體就是在外框筒結(jié)構(gòu)上增加交叉斜支撐形成的結(jié)構(gòu)體系,這種結(jié)構(gòu)體系有效性很強(qiáng),可以增加窗洞面積,由三位空間衍架組成的結(jié)構(gòu)體系叫空間衍架結(jié)構(gòu)體系,內(nèi)部對(duì)角支撐衍架實(shí)際上也是一種空間衍架結(jié)構(gòu)。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)包括框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框筒、筒中筒、成束筒結(jié)構(gòu)體系、內(nèi)填支撐筒、巨型柱―核心墻這幾種結(jié)構(gòu)體系,而混合結(jié)構(gòu),也稱(chēng)組合結(jié)構(gòu),是鋼材和鋼筋混凝土組合而形成的混合結(jié)構(gòu)體系,到現(xiàn)在為止,已經(jīng)有三種結(jié)構(gòu)體系得到了很好的發(fā)展,第一種是在一個(gè)鋼結(jié)構(gòu)高層建筑中涉及核心筒,第二種是將型和混凝土的組合構(gòu)件運(yùn)用到外筒體的密柱深梁中,第三種是混合豎向體系,就是建筑物的上部采用鋼結(jié)構(gòu),中下部采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
2、概念設(shè)計(jì)
2、1 概念設(shè)計(jì)的含義及其重要性
概念設(shè)計(jì)是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師和建筑師的一種能力的印證,它需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師和建筑師們?cè)谶M(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí),有效的把握建筑的結(jié)構(gòu)體系,不經(jīng)過(guò)計(jì)算,就能從整體的角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震措施進(jìn)行指導(dǎo),僅從平面和立面的形式就可以對(duì)設(shè)計(jì)空間綜合的進(jìn)行協(xié)調(diào),從而使最后的空間定形,無(wú)論是在功能要求,還是形式的需要方面都能與所設(shè)計(jì)的平、立面形式相吻合。當(dāng)然,如果建筑師或者結(jié)構(gòu)工程師想要進(jìn)行結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì),他們首先就需要深刻的理解高層建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)作用、地震作用、場(chǎng)地土特征、結(jié)構(gòu)的真實(shí)效應(yīng)還有地震作用等以及其他的一些相關(guān)的基本概念。
2、2 結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的原則
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該遵循的第一個(gè)原則就是全面考慮的原則,要巨無(wú)細(xì)遺的考慮到建筑設(shè)計(jì)中的方方面面,包括建筑結(jié)構(gòu)和施工方面的考慮,從整體到局部都要進(jìn)行很好的把握,更不能忽視他們之間的關(guān)系,還有建筑完成后帶給使用者在視覺(jué)感受、功能使用方面、成本預(yù)算方面等的考慮。
從實(shí)際出發(fā),結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡赜蛐蕴攸c(diǎn),根據(jù)建筑即將坐落地區(qū)的自然條件、人文條件、歷史文化、資源和材料限制等方面從現(xiàn)實(shí)的角度考慮建筑的結(jié)構(gòu)概念。
高層建筑擁有自己的自重特點(diǎn),要從減輕自重的原則出發(fā),建筑結(jié)構(gòu)所承受的荷載大部分都是來(lái)自建筑物本身的自重,減輕自重也就減輕了結(jié)構(gòu)的負(fù)荷。要讓建筑結(jié)構(gòu)合理受力,荷載均勻分布,多跨連續(xù)、空間作用、剛性連接、超靜定的受理系統(tǒng)都可以使結(jié)構(gòu)的受力狀況均勻分布,分析結(jié)構(gòu)的受力狀況時(shí),還要從各部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的直接受力狀況和整體結(jié)構(gòu)的宏觀(guān)受力狀況分析。材料盡可能的選用以軸向應(yīng)力為主的受力狀態(tài),合理的組織構(gòu)件的截面。
優(yōu)先選型,就是要優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系,根據(jù)實(shí)際條件優(yōu)化選擇合適的基本構(gòu)件,并確定他們的聯(lián)系,確定構(gòu)件的基本支撐做法。
2、3 高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)
所謂的高層建筑,我們完全看以把它想成是一個(gè)從地面拋向空中的懸臂掛件,它的高度就決定了這種建筑承受的水平的和豎向的荷載都要強(qiáng)于一般建筑物,對(duì)他的抗彎矩和抗剪力的能力在概念設(shè)計(jì)階段就要考慮細(xì)致,高層建筑特殊的受力特點(diǎn)不同于低層建筑,高度越高,水平荷載越強(qiáng),例如地震和風(fēng)力產(chǎn)生的作用就會(huì)越強(qiáng),因此在地震強(qiáng)區(qū)若想建造高層建筑,就必須要保證所有的結(jié)構(gòu),包括結(jié)構(gòu)細(xì)部都具有足夠的剛度和強(qiáng)度,還必須具有很強(qiáng)的抗震能力。
在框架結(jié)構(gòu)體系中,梁柱的節(jié)點(diǎn)是這種結(jié)構(gòu)體系的組合點(diǎn),因此在增強(qiáng)抗震能力的環(huán)節(jié)中,節(jié)點(diǎn)也就成了關(guān)鍵部件,如果梁柱節(jié)點(diǎn)遭到破壞,那么框架結(jié)構(gòu)的剪切脆性就會(huì)破壞,在節(jié)點(diǎn)處相交的梁和柱就會(huì)失效,“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”、“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則,可以保證框架結(jié)構(gòu)體系在地震的壓力下還能保證足夠強(qiáng)的延性和承載力,構(gòu)造配筋、柱的軸壓比,還有截面尺寸的選擇,都可以影響到框架結(jié)構(gòu)的抗震能力,尤其是對(duì)于節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造措施。
關(guān)鍵詞:高層建筑概念設(shè)計(jì)意義探討
一概念設(shè)計(jì)意義
多高層結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的基本原則有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、規(guī)則及具有足夠的水平剛度和抗震能力;注重結(jié)構(gòu)的整體性。概念設(shè)計(jì)的范圍較大,即有大的方案選擇,又有小的細(xì)節(jié)構(gòu)造,應(yīng)該貫穿在設(shè)計(jì)的各階段和步驟中。概念設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)工程師通過(guò)自身的力學(xué)知識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用經(jīng)無(wú)數(shù)事故分析,震害分析,模擬實(shí)驗(yàn)的定量定性分析及長(zhǎng)期的困內(nèi)外設(shè)計(jì)與使用經(jīng)驗(yàn)分析、歸納、總結(jié)出來(lái)的具有基礎(chǔ)性、整體性、全局性和關(guān)鍵性的設(shè)計(jì)基本原則、規(guī)定和方法。通過(guò)概念設(shè)計(jì)能夠從宏觀(guān)上確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本問(wèn)題,在初步設(shè)計(jì)時(shí)把握建筑的概念性整體方案,明確結(jié)構(gòu)總體系與各分體系之間的傳力關(guān)系,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性,保證結(jié)構(gòu)成為高延性的抗震耗能結(jié)構(gòu)。
二 概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用分析
⑴平立面形式是保證結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的重要基本條件。結(jié)構(gòu)平面的布置必須考慮有利于抵抗水平荷載和豎向荷載,做到受力明確,傳力集中,盡可能減少扭轉(zhuǎn)影響。許多震害表明,平面不規(guī)則不對(duì)稱(chēng)的建筑,無(wú)論是砌體結(jié)構(gòu)還是混凝土結(jié)構(gòu)都會(huì)因扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生而破壞。因此,簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱(chēng)、長(zhǎng)寬比不大,平面外伸長(zhǎng)度小的平面形式是理想的選擇。這樣做可使結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量和承載力分布均勻,質(zhì)量中心和剛度中心宜重合,實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的減小。建筑的立面形式以連續(xù)、簡(jiǎn)潔為宜,較大程度的內(nèi)收、外挑或中間層部分構(gòu)件不連續(xù)會(huì)造成結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量沿豎向分布不均勻,豎向抗剪承載力不連續(xù),豎向剛度出現(xiàn)突變和不規(guī)則,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的抗震不利。面對(duì)當(dāng)前建筑方案中出現(xiàn)平立面不規(guī)則的情況,作為結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的原則盡可能地與建筑工程師溝通,通過(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置和加強(qiáng)構(gòu)造措施等設(shè)計(jì)手段使結(jié)構(gòu)趨于合理。
對(duì)于平面規(guī)則的結(jié)構(gòu),如果剛度中心偏心,仍會(huì)有扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象產(chǎn)生。這時(shí)可調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件,使其均勻布置,尤其是考慮具有較大剛度的樓梯間布置。另外,注意控制結(jié)構(gòu)的周期比、位移比。周期比是結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期的比值,表明了側(cè)向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度的相對(duì)關(guān)系;位移比是樓層豎向構(gòu)件最大位移與平均位移的比值,是各樓層相對(duì)剛度大小的體現(xiàn)??刂扑鼈兛墒菇Y(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件平面布置更合理、更有效,使結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。周期比超限時(shí),當(dāng)位移比滿(mǎn)足要求時(shí),可減小抗側(cè)力構(gòu)件的剛度,加大平動(dòng)自振周期,對(duì)框剪和剪力墻結(jié)構(gòu),連接樓層端部橫縱剪力墻,形成“T”型和“L”型,加大結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。位移比超限時(shí),可提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度和承載力,對(duì)于平面特別復(fù)雜和剛度相差懸殊的結(jié)構(gòu)可設(shè)置防震縫。
⑵多高層建筑的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該具有足夠的抵抗水平荷載和豎向荷載的能力,同時(shí),還應(yīng)具有良好的抗震承載力和變形能力,出色的耗能性能。筆者認(rèn)為應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。 a.形成明確的傳力路徑。多高層建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備明確合理的傳力途徑,使作用在其上部的豎向及水平荷載能夠直接傳往基礎(chǔ),避免傳力的迂回。其次盡可能形成簡(jiǎn)單正確的計(jì)算簡(jiǎn)圖,減小計(jì)算模型與實(shí)際情況的差異。所以在具有轉(zhuǎn)換層、錯(cuò)層、大底盤(pán)多塔等復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系中,概念設(shè)計(jì)更為突出。b.保證多道防線(xiàn)措施的運(yùn)用?!犊拐鹨?guī)范》要求結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有多道防線(xiàn),通過(guò)合理處理結(jié)構(gòu)剛度、承載力分布和構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系,利用前道防線(xiàn)的破壞,消耗地震能量。改變結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性,減小地震作用,保證“大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)。實(shí)踐表明:在純框架結(jié)構(gòu)中,增加鋼或鋼筋混凝土柱間支撐,利用支撐的屈曲耗能,能夠成為第一道防線(xiàn)很好地保護(hù)框架柱子。在框一剪結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)中,連梁的開(kāi)裂和屈曲可消耗能量保護(hù)墻體,但前提必須加強(qiáng)連梁的抗剪性能,保證強(qiáng)剪弱彎,或者設(shè)置雙連粱也能夠起到良好的效果。多層砌體結(jié)構(gòu)中設(shè)置罔梁和構(gòu)造柱,在汶川大地震中再次驗(yàn)證了能夠增大砌體延性,加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的抗震作用,成為砌體結(jié)構(gòu)的第二道防線(xiàn)。多道防線(xiàn)作為概念設(shè)計(jì)對(duì)于防止結(jié)構(gòu)倒塌具有重要意義,在設(shè)計(jì)中應(yīng)予以足夠的重視。c.真正實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁。強(qiáng)柱弱梁是保證結(jié)構(gòu)延性的措施之一,即使塑性鉸出現(xiàn)在梁端,形成梁鉸機(jī)制,使得柱子不發(fā)生斷裂,保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這一措施在《抗震規(guī)范》和《高規(guī)》具體表現(xiàn)為梁端彎矩設(shè)計(jì)值М。小于柱端彎矩設(shè)計(jì)值M,根據(jù)不同的抗震等級(jí),滿(mǎn)足M>M,為抗震調(diào)整系數(shù)。
但在具體設(shè)計(jì)中,由于考慮現(xiàn)澆樓板參與梁的受力,將粱的抗彎剛度增大1.5~2倍,同時(shí)梁的支座配筋率高甚至出現(xiàn)超筋,加上板的實(shí)際配筋,使梁的實(shí)際剛度增大,實(shí)際梁端承載力大于梁端彎矩。盡管通過(guò)柱端彎矩調(diào)整系數(shù)放大彎矩,但柱子的實(shí)際配筋往往以構(gòu)造配筋居多。因此實(shí)際結(jié)構(gòu)體系卻成為強(qiáng)梁弱柱的柱鉸機(jī)制,反而降低了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。所以對(duì)于柱子可加大配筋,適當(dāng)減小梁的截面尺寸和限制鋼筋用量,將利用軟件計(jì)算的梁端配筋調(diào)整系數(shù)取1.O,不再放大梁端的實(shí)配鋼筋面積,考慮板鋼筋的實(shí)際作用。這些是保證強(qiáng)柱弱梁得以真正實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)措施。
⑶結(jié)構(gòu)的整體性是保證結(jié)構(gòu)各體系及構(gòu)件間共同工作的必要前提,結(jié)構(gòu)空間整體剛度的大小直接決定了結(jié)構(gòu)抗震能力的強(qiáng)弱。加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性,避免由于部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生局部破壞而導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)喪失承載力發(fā)生倒塌。a.保證樓蓋的剛性要求。多高層建筑結(jié)構(gòu)中,樓蓋對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性起著非常重要的作用,它不僅要承受豎向荷載,而且作為豎向抗側(cè)力構(gòu)件的水平支撐,兼有向其傳力和保證其協(xié)調(diào)工作的作用。尤其當(dāng)豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置不均勻、復(fù)雜或各抗側(cè)力構(gòu)件水平位移不同時(shí),結(jié)構(gòu)將更加依靠樓蓋體系來(lái)保證抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作。因此樓蓋設(shè)計(jì)應(yīng)采用現(xiàn)澆形式,盡量避免平面狹長(zhǎng)、跨度或外伸長(zhǎng)度較大,平面不規(guī)則,樓蓋開(kāi)大洞等情況。b.注重非結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震措施。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機(jī)電設(shè)備及其與結(jié)構(gòu)主體的連接。雖然在抗震設(shè)防上非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破損程度允許高于主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件,但其破壞和功能喪失也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失甚至危及人的生命安全
對(duì)非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,其基本抗震措施有:加強(qiáng)與主體結(jié)構(gòu)連接部位的預(yù)埋件、錨固件設(shè)計(jì),以承受非結(jié)構(gòu)構(gòu)件傳給主體結(jié)構(gòu)的附加地震作用;優(yōu)先選用輕質(zhì)材料墻體作為非承重墻體,合理布置剛性非承重墻體的位置,避免結(jié)構(gòu)形成剛度不均勻;填充墻體應(yīng)采用有效措施與主體結(jié)構(gòu)拉結(jié),同時(shí)考慮減小對(duì)結(jié)構(gòu)體系的不利影響,例如采用柔性拉結(jié);通過(guò)設(shè)置連系梁、圈梁,構(gòu)造柱等加強(qiáng)自身的穩(wěn)定性和與主體的拉結(jié)。
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
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