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【關(guān)鍵詞】高層建筑;梁式轉(zhuǎn)換層;施工
1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式
高層建筑結(jié)構(gòu)下部受力比上部大,按常理來說,在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就要考慮下部的剛度要大于上部結(jié)構(gòu);采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網(wǎng),而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然,這在高層建筑設(shè)計(jì)中是不現(xiàn)實(shí)的,因?yàn)楦邔咏ㄖ氖褂霉δ軐臻g要求卻是下部大空間,往上部逐漸減小,因此對高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就要考慮反常規(guī)設(shè)計(jì)方法。在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)中,規(guī)范對轉(zhuǎn)換梁的最小高度和寬度作如下規(guī)定:框支梁截面的寬度不宜大于框支柱相應(yīng)方向的截面寬度,不宜小于其上墻體截面厚度的 2 倍,且不易小于400mm;當(dāng)梁上托柱時(shí),尚不應(yīng)小于梁寬方向的柱截面寬度。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí),轉(zhuǎn)換梁高不小于其跨度的1/6;非抗震設(shè)計(jì)時(shí),轉(zhuǎn)換梁高不小于跨度的1/8。從該設(shè)計(jì)規(guī)程中可知,采取這些限制主要是保證轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的整體剛度,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的可靠性。
1.1 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式
實(shí)際工程中應(yīng)用的梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)有多種形式,主要原理就是利用下部的轉(zhuǎn)換大梁來支托上部結(jié)構(gòu)。
1.2 梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)受力機(jī)理分析
梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的傳力途徑為墻—梁—柱(墻)的形式,傳力直接,便于分析計(jì)算。轉(zhuǎn)換大梁的受力主要受上部剪力墻剛度、剪力墻與轉(zhuǎn)換大梁的相對剛度和轉(zhuǎn)換大梁與下部支撐結(jié)構(gòu)的相對剛度影響。為弄清轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)與上部墻體共同工作的性能,對轉(zhuǎn)換梁承托層數(shù)對其內(nèi)力的影響用有限元程序進(jìn)行了分析,從分析結(jié)果中我們知道,對一般結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換大梁,上部墻體考慮三層與考慮 4 層、5 層內(nèi)力的設(shè)計(jì)控制內(nèi)力差異不大于 5%,故在分析計(jì)算時(shí)可只考慮計(jì)算 3 層。從計(jì)算分析不論轉(zhuǎn)換大梁上部墻體的形式如何,只要墻體有一定長度,轉(zhuǎn)換大梁中的彎矩就會比不考慮上部墻體作用要小,同時(shí)轉(zhuǎn)換大梁也會有一段范圍出現(xiàn)受拉區(qū)。
2 梁式轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 結(jié)構(gòu)豎向布置
高層建筑的側(cè)向剛度宜下大上小,且應(yīng)避免剛度突變。然而帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)顯然有悖于此,因此對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度作了專門規(guī)定。對該工程而言,屬于“高位轉(zhuǎn)換”。轉(zhuǎn)換層上下等效側(cè)向剛度比宜接近于 1,不應(yīng)大于 1.3。在設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)把握的原則歸納起來,就是要強(qiáng)化下部,弱化上部??梢圆捎玫姆椒ㄓ幸韵聨追N:1)與建筑專業(yè)協(xié)商,使盡可能多的剪力墻落地,必要時(shí)甚至可在底部增設(shè)部分剪力墻(不伸上去)。除核心筒部分剪力墻在底部必須設(shè)置外,還與建筑專業(yè)協(xié)商后,讓兩側(cè)各有一片剪力墻落地。這些無疑都大大增強(qiáng)了底部剛度。
2)加大底部剪力墻厚度。轉(zhuǎn)換層以下剪力墻中,核心筒部分的厚度取為 600mm,其余部分的厚度取為 400mm。
3)底部剪力墻盡量不開洞或開小洞,以免剛度削弱太大。
4)提高底部柱、墻混凝土強(qiáng)度等級,采用 C50 混凝土。
5)適當(dāng)減少轉(zhuǎn)換層上部剪力墻數(shù)目,控制剪力墻厚度,并可在某些較長剪力墻中部開結(jié)構(gòu)洞,以弱化上部剛度。弱化上部剛度不僅對控制剛度比有利,還可減輕建筑物重量,減小框支梁承受的荷載;增大結(jié)構(gòu)自振周期,減小地震作用力。工程綜合采用上述幾種方法后,轉(zhuǎn)換層上下剛度比在 X 方向?yàn)?0.725,在 Y 方向?yàn)?0.813,滿足規(guī)范要求,效果良好。雖然上下部剛度比滿足要求,但畢竟工程仍屬于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換層及其下各層為結(jié)構(gòu)薄弱層,因而應(yīng)將該兩層的地震剪力乘以 1.15 的增大系數(shù)。
2.2 結(jié)構(gòu)平面布局
工程底部為框架—剪力墻結(jié)構(gòu),體型簡單、規(guī)則;上部為純剪力墻結(jié)構(gòu)。在剪力墻平面布置上,東西向完全對稱,南北向質(zhì)量中心與剛度中心偏差不超過 2m,結(jié)構(gòu)偏心率較小。除核心筒外,其余剪力墻布置分散、均勻;且盡量沿周邊布置,以增強(qiáng)抗扭效果。查閱計(jì)算結(jié)果,扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.85,各層最大水平位移與層間位移比值不大于 1.3,均滿足平面布置及控制扭轉(zhuǎn)的要求??梢姽こ唐矫娌季忠?guī)則合理,抗扭效果良好。
3 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與構(gòu)造
由框支主梁承托轉(zhuǎn)換次梁及次梁上的剪刀墻,其傳力途徑多次轉(zhuǎn)換,受力復(fù)雜??蛑е髁撼惺芷渖喜考袅Φ淖饔猛?,還需要承受梁傳給的剪力,扭矩和彎矩,框支主梁易受剪破壞。對于有抗震設(shè)防要求的建筑,為了改善結(jié)構(gòu)的受力性能,提高其抗震能力,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置時(shí),可以將一部分剪力墻落地,并貫通至基礎(chǔ),做成落地剪力墻與框支墻協(xié)同工作的受力體系。
3.1 轉(zhuǎn)換梁的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求
轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計(jì)算確定,以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉(zhuǎn)換梁不宜開洞,若需要開洞,洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強(qiáng)措施,箍筋要加密,以增強(qiáng)其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計(jì)算時(shí)宜將剪力設(shè)計(jì)值乘放大系數(shù)1.2。當(dāng)洞口內(nèi)力較大時(shí),可采用型鋼構(gòu)件來加強(qiáng)。
轉(zhuǎn)換梁的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C30。轉(zhuǎn)換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設(shè)計(jì)時(shí)為0.3%,轉(zhuǎn)換梁中主筋不宜有接頭,轉(zhuǎn)換梁上部主筋至少應(yīng)有50%沿梁全長貫通,下部主筋應(yīng)全部貫通伸入柱內(nèi)。
3.2 框支柱的設(shè)計(jì)與構(gòu)造要求
框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計(jì)算確定。地震作用下框支柱內(nèi)力需調(diào)整??拐鹪O(shè)計(jì)時(shí),框支柱的柱頂彎矩應(yīng)乘以放大系數(shù),并按放大后的彎矩設(shè)計(jì)值進(jìn)行配筋;剪力調(diào)整——框支柱承受的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下列規(guī)定采用:框支柱的數(shù)目不多于10根時(shí),當(dāng)框支層為1~2層時(shí),每層每根柱承受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的2%;當(dāng)框支層。為3層及3層以上時(shí),各層每根柱所受的剪力應(yīng)至少取基底剪力的3%;框支柱的數(shù)目多于10根時(shí),當(dāng)框支層為1~2層時(shí),每層每根柱承受的剪力之和應(yīng)取基底剪力的20%;當(dāng)框支層為3層及3層以上時(shí),每層框支柱承受剪力之和應(yīng)取基底剪力的30%;框支柱剪力調(diào)整后,應(yīng)相應(yīng)調(diào)整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩,框支柱軸力可不調(diào)整。
框支柱全部縱向鋼筋配筋率,抗震等級一級時(shí)不小于1.2%,二級時(shí)不小于1.0%,三級時(shí)不小于0.9%,四級及非抗震設(shè)計(jì)時(shí)不小于0.8%??v向鋼筋間距抗震設(shè)計(jì)時(shí)不大于200mm,且不小于80mm,全部縱向鋼筋配筋率不宜大于4%。
3.3 轉(zhuǎn)換梁的截面設(shè)計(jì)方法
目前國內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作普遍采用的轉(zhuǎn)換梁截面設(shè)計(jì)方法。主要有:應(yīng)力截面設(shè)計(jì)方法。對轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行有限元分析得到的結(jié)果是應(yīng)力及其分布規(guī)律,為能直接應(yīng)用轉(zhuǎn)換梁有限元法分析后的應(yīng)力大小及其分布規(guī)律進(jìn)行截面的配筋計(jì)算,假定不考慮混凝土的抗拉作用,所有拉力由鋼筋承擔(dān)鋼筋達(dá)到其屈服強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。受壓區(qū)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
4 結(jié)語
通過高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程實(shí)踐,體會如下:根據(jù)建筑平面及功能要求合理選擇轉(zhuǎn)換層形式,正確選擇建筑抗震類別是轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn),結(jié)合結(jié)構(gòu)布置,正確選擇各分部的抗震等級,構(gòu)件設(shè)計(jì)應(yīng)注重抗震延性設(shè)計(jì)的概念,對主要構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn):
[1]期刊論文.帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-沿海企業(yè)與科技 11/1(11)
關(guān)鍵詞:高層建筑,抗震設(shè)計(jì),抗震結(jié)構(gòu),抗震技術(shù)
2008年的汶川地震和2010年的玉樹地震對中國來說無不是沉重的打擊,不但造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,更心痛的是有那么的生命離開了我們,這不得不讓人們反思我們建筑的抗震設(shè)防能力。在地震中,幾乎所有的建筑都倒塌了,相對于低層建筑而言,高層建筑破壞和倒塌的后果就更加嚴(yán)重。近年來國內(nèi)國外高層、超高層建筑的高度不斷攀升,就在2010年正式開放的哈利法塔的高度達(dá)到了驚人的828米,而且建筑的體型越來越復(fù)雜,不規(guī)則結(jié)構(gòu)越來越多,這對于結(jié)構(gòu)的抗震都是十分不利的。為保證高層結(jié)構(gòu)的抗震安全,達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一,有必要對高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)、抗震結(jié)構(gòu)和抗震技術(shù)進(jìn)行探討。
1.地震導(dǎo)致建筑破壞的原因
根據(jù)地震經(jīng)驗(yàn),地震期間導(dǎo)致高層建筑破壞的直接原因可分為以下三種情況:
(1)地震引起的山崩、滑坡、地陷、地面裂縫或錯位等地面變形,對其上部建筑的直接危害;
(2)地震引起的砂土液化、軟土震陷等地基失效,對上面建筑物所造成的破壞;
(3)建筑物在地面運(yùn)動激發(fā)下產(chǎn)生劇烈震動過程中,因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、過大變形、連接破壞、構(gòu)件失穩(wěn)或整體傾覆而破壞;
2.建筑的抗震概念設(shè)計(jì)
所謂“建筑抗震概念設(shè)計(jì)”是指根據(jù)地震災(zāi)害和工程經(jīng)驗(yàn)等所形成的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想,依此進(jìn)行建筑和結(jié)構(gòu)總體布置并確定細(xì)部構(gòu)造的過程??萍颊撐?。
3.建筑抗震設(shè)計(jì)方法的發(fā)展過程
3.1、靜力理論階段
水平靜力抗震理論始創(chuàng)于意大利,發(fā)展于日本,1900年日本學(xué)者大森房吉提出“震度法”的概念。該理論認(rèn)為:結(jié)構(gòu)物所收到的地震作用,可以簡化為作用于結(jié)構(gòu)的等效水平靜力,其大小等于結(jié)構(gòu)重力荷載乘以一個(gè)系數(shù)。
3.2、反應(yīng)譜理論階段
我國及國際上多數(shù)國家抗震設(shè)計(jì)規(guī)范本質(zhì)上都采用了反應(yīng)譜理論及結(jié)構(gòu)能力設(shè)計(jì)原則。其主要特點(diǎn)如下:
(1) 用規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜進(jìn)行結(jié)構(gòu)線彈性分析。
(2) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力是根據(jù)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜所作的結(jié)構(gòu)線彈性計(jì)算通過荷載和地震作用效應(yīng)組合后內(nèi)力進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(3) 在早期方案設(shè)計(jì)階段,結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)體型的規(guī)則性及結(jié)構(gòu)的整體性滿足規(guī)范的規(guī)定,以使結(jié)構(gòu)能可靠地發(fā)揮非彈性延性變形能力。
3.3、動力理論階段
1971年美國圣費(fèi)南多地震的震害,使人們清楚地認(rèn)識到“反應(yīng)譜理論只說出了問題的一大半,而地震持時(shí)對結(jié)構(gòu)破壞程度的重要影響沒有得到考慮”,從而推動了采用地震加速度過程a(t)來計(jì)算結(jié)構(gòu)反應(yīng)過程的動力法的研究。此一新理論不但考慮了地震的持時(shí),還更近一步地考慮了地震過程中反應(yīng)譜所不能概括的其他特性。
4.高層建筑結(jié)構(gòu)體系
設(shè)計(jì)地震區(qū)的高層建筑,在確定結(jié)構(gòu)體系時(shí),除了要考慮前面所提到的材料用量、建筑內(nèi)部空間和使用的房屋高度等因素外,還需進(jìn)一步考慮下列抗震設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:
(1)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的地震力傳遞路線;
(2)具備多道抗震防線,不會因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效而導(dǎo)致整個(gè)體系喪失抵抗側(cè)力或承受重力荷載的能力
(3)具有必要的承載力、良好的延性和較多的耗能潛力,從而使結(jié)構(gòu)體系遭遇地震時(shí)有足夠的防倒塌潛力;
(4)沿水平和豎向,結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度分布均勻,或按需要合理分布,避免出現(xiàn)局部削弱或突變形成薄弱環(huán)節(jié),從而防止地震時(shí)出現(xiàn)過大的應(yīng)力集中或塑性變形集中。
在確定建筑方案的同時(shí),應(yīng)綜合考慮房屋的重要性、設(shè)防烈度、場地條件、房屋高度、地基基礎(chǔ)以及材料供應(yīng)和施工條件,并結(jié)合體系的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo),選擇最合適的結(jié)構(gòu)體系。
5.建筑抗震措施或設(shè)計(jì)
5.1、錯開地震動卓越周期
一個(gè)場地的地面運(yùn)動,一般均存在著一個(gè)破壞性最強(qiáng)的主振周期,如果建筑物的自振周期與這個(gè)卓越周期相等或相近,建筑物的破壞程度就會因共振而加重。地震動卓越周期又稱地震動主導(dǎo)周期。
從眾多的地震倒塌建筑物中可以看出,建筑周期與地震動卓越周期相接近,是引起建筑共振破壞的主要因素和直接原因。因此,在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí),首先要估計(jì)地震引起該建筑所在場地的地震動卓越周期;然后,在進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)時(shí),通過改變房屋層數(shù)和結(jié)構(gòu)類型,盡量加大建筑物基本周期與地震動卓越周期的差距。
5.2、采取基礎(chǔ)隔震措施
傳統(tǒng)的抗震方法是依靠結(jié)構(gòu)的承載力和變形能力,來耗散地震能量,使結(jié)構(gòu)免于倒塌,但由于是一種“被動防震”,就不免存在許多不足之處。地震對建筑的破壞作用,是由于地面運(yùn)動激發(fā)起建筑的強(qiáng)烈振動所造成的,也就是說,破壞能量來自地面,通過基礎(chǔ)向上部結(jié)構(gòu)傳遞。人們總結(jié)地震經(jīng)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),地震時(shí)結(jié)構(gòu)底部的有限滑動,能大幅度地減輕上部結(jié)構(gòu)的破壞程度??萍颊撐摹?/p>
基于可動概念的基礎(chǔ)隔震方案很多,主要有:(1)軟墊式隔震。在房屋底部設(shè)置若干個(gè)帶鉛芯的鋼板橡膠隔振裝置,使整個(gè)房屋坐落在軟墊層上,遭遇地震時(shí),樓房底面與地面之間產(chǎn)生相對水平位移,房屋自振周期加長,主要變形都發(fā)生在軟墊塊處,上部結(jié)構(gòu)層間側(cè)移變得很小,從而保護(hù)結(jié)構(gòu)免遭破壞。(2)滑移式隔震。在房屋基礎(chǔ)底面處設(shè)置鋼珠、鋼球、石墨、砂粒等材料形成的滑移層或滾動層,使建筑物遇地震時(shí)在該處發(fā)生較大位移的滑動,達(dá)到隔震目的。(3)擺動式隔震??萍颊撐?。擺動式隔震方式實(shí)質(zhì)上是柔性底層概念的改進(jìn)和引伸。(4)懸吊式隔震。這一隔震方式的構(gòu)思是,將整個(gè)建筑懸吊在支架下面,避免地震的直接沖擊,從而大幅度較小建筑物所受到的地震慣力。
5.3、削減地震反應(yīng)——提高結(jié)構(gòu)阻尼
為了提高結(jié)構(gòu)阻尼,可以在結(jié)構(gòu)上設(shè)置阻尼器,以吸收地震輸入的能量,減小結(jié)構(gòu)變形。臺北101大樓在87~92樓安裝了一個(gè)巨大的鋼球風(fēng)阻尼器,是世界上目前最大的大樓風(fēng)阻尼器,它的球體直徑5.5米,由四十一層12.5厘米厚鋼板結(jié)合為球形,重量660噸,可以有效減輕由于颶風(fēng)和地震所引起的震動和側(cè)移。
為高層建筑提供附加阻尼的另一新途徑,是利用主體結(jié)構(gòu)與剛性掛板之間特殊裝置的非彈性性能和摩擦。采取這一措施后,可以使阻尼比僅為2%的抗彎鋼框架,有效粘滯阻尼比增加到8%或更多,從而使底部地震剪力和頂點(diǎn)側(cè)移降低50%。
此外,通過采用高延性構(gòu)件和附設(shè)耗能裝置也能有效削減地震反應(yīng)。
6.高層建筑抗震技術(shù)發(fā)展展望
未來高層建筑的發(fā)展趨勢,體型將更趨復(fù)雜,結(jié)構(gòu)體系將更趨多樣化。出于對建筑藝術(shù)上的要求,高層建筑的體型將會更為復(fù)雜和多樣,許多高層建筑都是綜合性的和多用途的,因此對建筑和結(jié)構(gòu)必然提出新的更高的要求。從結(jié)構(gòu)體系上看,也決不會停留在原有的幾種形式上,而會更好地滿足功能和藝術(shù)上的需求,創(chuàng)造出新的結(jié)構(gòu)體系。
參考文獻(xiàn)
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[3]王紅霞.論高層建筑抗震概念設(shè)計(jì).山西建筑,2007,12(35):74—75.
[論文關(guān)鍵詞]高層建筑;結(jié)構(gòu)特點(diǎn);結(jié)構(gòu)體系
我國改革開放以來,建筑業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,近十幾年我國已建成高層建筑萬棟,建筑面積達(dá)到2億平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層,高325米;廣州中天廣場80層,高322米;上海金茂大廈88層,高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓:地王國際商會中心即地王大廈共54層,高206.3米。隨著城市化進(jìn)程加速發(fā)展,全國各地的高層建筑不斷涌現(xiàn),作為土建工作設(shè)計(jì)人員,必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)體系,只有這樣才能使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量的基本原則。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較,結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置,不同結(jié)構(gòu)體系的選擇,直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機(jī)電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長短和投資造價(jià)的高低等。其主要特點(diǎn)有:
(一)水平力是設(shè)計(jì)主要因素
在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中,往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而在高層建筑中,盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響,但水平荷載卻起著決定性作用。因?yàn)榻ㄖ灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值,僅與建筑高度的一次方成正比;而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力,是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面,對一定高度建筑來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用,其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。
(二)側(cè)移成為控指標(biāo)
與低層或多層建筑不同,結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加,水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大,與建筑高度H的4次方成正比(=qH4/8EI)。
另外,高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大,在設(shè)計(jì)中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度,還要求具有足夠的抗推剛度,使結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi),否則會產(chǎn)生以下情況:
1.因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力,尤其是豎向構(gòu)件,當(dāng)側(cè)向位移增大時(shí),偏心加劇,當(dāng)產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過一定數(shù)值時(shí),將會導(dǎo)致房屋側(cè)塌。
2.使居住人員感到不適或驚慌。
3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞,使機(jī)電設(shè)備管道損壞,使電梯軌道變型造成不能正常運(yùn)行。
4.使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫,甚至損壞。
(三)抗震設(shè)計(jì)要求更高
有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),除要考慮正常使用時(shí)的豎向荷載、風(fēng)荷載外,還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能,做到小震不壞、大震不倒。
(四)減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要
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,如果在同樣地基或樁基的情況下,減輕房屋自重意昧著不增加基礎(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。
地震效應(yīng)與建筑的重量成正比,減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了,不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大,還由于重心高地震作用傾覆力矩大,對豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力,從而造成附加彎矩更大。
(五)軸向變形不容忽視
采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中,框架中柱的軸壓應(yīng)力往往大于邊柱的軸壓應(yīng)力,中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當(dāng)房屋很高時(shí),此種軸向變形的差異將會達(dá)到較大的數(shù)值,其后果相當(dāng)于連續(xù)梁中間支座沉陷,從而使連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小,跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大。
(六)概念設(shè)計(jì)與理論計(jì)算同樣重要
抗震設(shè)計(jì)可以分為計(jì)算設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)兩部分。高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算是在一定的假想條件下進(jìn)行的,盡管分析手段不斷提高,分析的原則不斷完善,但由于地震作用的復(fù)雜性和不確定性,地基土影響的復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性,可能導(dǎo)致理論分析計(jì)算和實(shí)際情況相差數(shù)倍之多,尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性階段之后,會出現(xiàn)構(gòu)件局部開裂甚至破壞,這時(shí)結(jié)構(gòu)已很難用常規(guī)的計(jì)算原理去進(jìn)行分析。實(shí)踐表明,在設(shè)計(jì)中把握好高層建筑的概念設(shè)計(jì)也是很重要的。
二、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系
(一)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
1.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑、設(shè)備和施工密切配合,做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理,并積極采用新技術(shù)、新工藝和新材料。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重視結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造,擇優(yōu)選擇抗震及抗風(fēng)性能好而經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系與平、立面布置方案,并注意加強(qiáng)構(gòu)造連接。在抗震設(shè)計(jì)中,應(yīng)保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能,使整個(gè)結(jié)構(gòu)有足夠的承載力、剛度和延性。
(二)高層建筑結(jié)構(gòu)體系及適用范圍
目前國內(nèi)的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)體系有:框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。
1.框架結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)體系是由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)四種承重構(gòu)件組成。由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架,它是主要承重結(jié)構(gòu),各平面框架再由連系梁連系起來,即形成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系,它是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。
框架結(jié)構(gòu)體系優(yōu)點(diǎn)是:建筑平面布置靈活,能獲得大空間,建筑立面也容易處理,結(jié)構(gòu)自重輕,計(jì)算理論也比較成熟,在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低。
框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是:框架結(jié)構(gòu)本身柔性較大,抗側(cè)力能力較差,在風(fēng)荷載作用下會產(chǎn)生較大的水平位移,在地震荷載作用下,非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞比較嚴(yán)重。
框架結(jié)構(gòu)的適用范圍:框架結(jié)構(gòu)的合理層數(shù)一般是6到15層,最經(jīng)濟(jì)的層數(shù)是10層左右。由于框架結(jié)構(gòu)能提供較大的建筑空間,平面布置靈活,可適合多種工藝與使用的要求,已廣泛應(yīng)用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學(xué)校及多層工業(yè)廠房和倉庫中。
2.剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中為了提高房屋結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度,在其中設(shè)置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”,剪力墻的主要作用在于提高整個(gè)房屋的抗剪強(qiáng)度和剛度,墻體同時(shí)也作為維護(hù)及房間分格構(gòu)件。
剪力墻結(jié)構(gòu)中,由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載,剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置,它剛度大,空間整體性好,用鋼量省。歷史地震中,剪力墻結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了良好的抗震性能,震害較少發(fā)生,而且程度也較輕微,在住宅和旅館客房中采用剪力墻結(jié)構(gòu)可以較好地適應(yīng)墻體較多、房間面積不太大的特點(diǎn),而且可以使房間不露梁柱,整齊美觀。
剪力墻結(jié)構(gòu)墻體較多,不容易布置面積較大的房間,為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求,以及在住宅樓底層布置商店和公共設(shè)施的要求,可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架,形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
在框支剪力墻中,底層柱的剛度小,形成上下剛度突變,在地震作用下底層柱會產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形,因此,在地震區(qū)不允許采用這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)。
3.框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻,可以組成框架—剪力墻結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點(diǎn),又有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力,因而廣泛地應(yīng)用于高層建筑中的辦公樓和旅館。
4.筒體結(jié)構(gòu)體系。隨著建筑層數(shù)、高度的增長和抗震設(shè)防要求的提高,以平面工作狀態(tài)的框架、剪力墻來組成高層建筑結(jié)構(gòu)體系,往往不能滿足要求。這時(shí)可以由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體,成為豎向懸臂箱形梁,加密柱子,以增強(qiáng)梁的剛度,也可以形成空間整體受力的框筒,由一個(gè)或多個(gè)筒體為主抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)。通常筒體結(jié)構(gòu)有:
(1)框架—筒體結(jié)構(gòu)。中央布置剪力墻薄壁筒,由它受大部分水平力,周邊布置大柱距的普通框架,這種結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)類似框架—剪力墻結(jié)構(gòu),目前南寧市的地王大廈也用這種結(jié)構(gòu)。
(2)筒中筒結(jié)構(gòu)。筒中筒結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外兩個(gè)筒體組合而成,內(nèi)筒為剪力墻薄壁筒,外筒為密柱(通常柱距不大于3米)組成的框筒。由于外柱很密,梁剛度很大,門密洞口面積?。ㄒ话悴淮笥趬w面積50%),因而框筒工作不同于普通平面框架,而有很好的空間整體作用,類似一個(gè)多孔的豎向箱形梁,有很好的抗風(fēng)和抗震性能。目前國內(nèi)最高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)如上海金茂大廈(88層、420.5米)、廣州中天廣場大廈(80層、320米)都是采用筒中筒結(jié)構(gòu)。
(3)成束筒結(jié)構(gòu)。在平面內(nèi)設(shè)置多個(gè)剪力墻薄壁筒體,每個(gè)筒體都比較小,這種結(jié)構(gòu)多用于平面形狀復(fù)雜的建筑中。
(4)巨型結(jié)構(gòu)體系。巨型結(jié)構(gòu)是由若干個(gè)巨柱(通常由電梯井或大面積實(shí)體柱組成)以及巨梁(每隔幾層或十幾個(gè)樓層設(shè)一道,梁截面一般占一至二層樓高度)組成一級巨型框架,承受主要水平力和豎向荷載,其余的樓面梁、柱組成二級結(jié)構(gòu),它只是將樓面荷載傳遞到第一級框架結(jié)構(gòu)上去。這種結(jié)構(gòu)的二級結(jié)構(gòu)梁柱截面較小,使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。
除以上介紹的幾種結(jié)構(gòu)體系外,還有其他一些結(jié)構(gòu)形式,也可應(yīng)用,如薄殼、懸索、膜結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架等,不過目前應(yīng)用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結(jié)構(gòu)。
[參考文獻(xiàn)]
[1]GB50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范.
[2]GB50010-2002混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.
【關(guān)鍵字】高層剪力墻結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化
1 工程概況
本工程建設(shè)地點(diǎn)位于廣西貴港市,剪力墻結(jié)構(gòu),地下一層,地上34層,建筑總高度95.7米,結(jié)構(gòu)平面長向34.4m,短向23.0m,場地地震基本烈度6度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.05g,設(shè)計(jì)地震分組第一組,建筑場地類別Ⅱ類,基本風(fēng)壓W0=0.35kN/m2。結(jié)構(gòu)平面圖如圖1所示。
2 結(jié)構(gòu)分析
2.1 結(jié)構(gòu)平面布置優(yōu)化
本工程結(jié)構(gòu)平面中部內(nèi)凹尺寸大于相應(yīng)邊長的30%,較為薄弱;右側(cè)中間有較大開洞,導(dǎo)致樓板不連續(xù),甚至結(jié)構(gòu)位移比居高不下。
針對結(jié)構(gòu)平面存在的問題,設(shè)計(jì)過程中采取了如下措施:
2.1.1 中部內(nèi)凹處加設(shè)結(jié)構(gòu)板,避免內(nèi)凹過大導(dǎo)致中部削弱過重。
2.1.2 右側(cè)大開洞處加設(shè)梁連接洞口兩側(cè)豎向構(gòu)件,加強(qiáng)右側(cè)構(gòu)件整體性及洞口兩端變形協(xié)調(diào)能力。本文將著重對比本項(xiàng)措施實(shí)施前后,周期比、位移比等結(jié)構(gòu)重要參數(shù),分析此措施的效果。
2.2 計(jì)算結(jié)果分析
2.2.1 結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算
本工程PKPM結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算的結(jié)果如下:
X向剛重比 EJd/GH2=2.63
Y向剛重比 EJd/GH2=2.11
該結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH2大于1.4,能夠通過高規(guī)(5.4.4)的整體穩(wěn)定驗(yàn)算。
該結(jié)構(gòu)剛重比EJd/GH2小于2.7,應(yīng)該考慮重力二階效應(yīng)。
2.2.2 單位面積重力荷載
一般情況下,剪力墻結(jié)構(gòu)的單位面積重力荷載大致在以下范圍內(nèi):14~16 kN/m2
計(jì)算結(jié)果文件顯示,結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層單位面積質(zhì)量為1476.06 kg/m2,處于經(jīng)驗(yàn)值范圍之內(nèi),可見模型輸入及荷載輸入無誤。
2.2.3 層間位移角
結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角應(yīng)滿足《建筑抗震規(guī)范》第5.5.1條及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的第4.6.3條的要求,查表得剪力墻結(jié)構(gòu)的彈性層間位移角限值為1/1000。
查計(jì)算結(jié)果文件,X方向風(fēng)荷載作用下,X方向最大層間位移角即為本工程層間位移角最大值,其值為1/1256,滿足規(guī)范對層間位移角的限值要求。
2.2.4 樓層側(cè)向剛度比及抗剪承載力比
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的第4.4.2條規(guī)定:抗震設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu),其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%。第4.4.3條規(guī)定:A級高度高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不宜小于其上一層受剪承載力的80%,不應(yīng)小于其上一層受剪承載力的65%。
本工程豎向剛度沒有突變,樓層側(cè)向剛度滿足第4.4.2條關(guān)于樓層側(cè)向剛度的要求。同時(shí),樓層受剪承載力也滿足第4.2.3條關(guān)于樓層受剪承載力的要求。
2.2.5 周期比
周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)。它的目的不是在要求結(jié)構(gòu)具有足夠大的剛度,而是保證結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性,避免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)造成不利影響。在高層建筑結(jié)構(gòu)中,第一、二振型不能發(fā)生扭轉(zhuǎn)為主。
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.3.5條規(guī)定:結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比,A級高度建筑不應(yīng)大于0.9,B級高度建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。
查計(jì)算結(jié)果文件,(T1是平動為主的第一自振周期,T3是扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期):
未實(shí)施措施二前,
T1=3.822 S, T3=3.113 S,
T3/ T1=3.113/3.822=0.814
實(shí)施措施二后,
T1=3.788 S, T3=2.999 S,
T3/ T1=2.999/3.788=0.792
本工程屬于A級高度建筑,周期比滿足規(guī)范的要求。
對比措施二實(shí)施前后周期及周期比的數(shù)值可知:措施二實(shí)施后,結(jié)構(gòu)剛度得到了加強(qiáng),周期明顯有所減小,而周期比也有所降低。措施二有效。
2.2.6 位移比
位移比的控制有利于保證結(jié)構(gòu)平面規(guī)則性,避免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)對結(jié)構(gòu)造成不利影響
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》4.3.5條規(guī)定:在考慮偶然偏心影響的地震作用下,樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移,A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍,不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍;B級高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍,不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。
查計(jì)算結(jié)果文件:未實(shí)施措施二前,最大位移比出現(xiàn)在X+5% 偶然偏心地震力作用下,最大位移比值為1.41;實(shí)施措施二后,最大位移比也同樣出現(xiàn)在X+5% 偶然偏心地震力作用下,只是最大位移比值變?yōu)?.36。
實(shí)施措施二后,最大位移比值減小了3.5%,可見措施二對減小本結(jié)構(gòu)的最大位移比有顯著的效果。然措施二僅僅是加設(shè)了短短的一段梁,可謂經(jīng)濟(jì)而有效。
3 結(jié)語
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是科學(xué)理論與應(yīng)用實(shí)際的高度結(jié)合,其間需要設(shè)計(jì)人員運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)等專業(yè)知識,并結(jié)合自己的工程經(jīng)驗(yàn)才能做到的。目標(biāo)是安全而經(jīng)濟(jì)。
本文中針對目標(biāo)高層所作出的兩項(xiàng)優(yōu)化雖然簡單,然措施一有效的削弱了樓層平面內(nèi)剛度突變,大大的減小了平面中部薄弱處的危險(xiǎn)因素,措施二使得結(jié)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù)更趨合理??梢姾唵蔚膬?yōu)化方案也能得到滿意的效果,希望廣大設(shè)計(jì)人員不懼麻煩,作出更多優(yōu)秀的作品。
參考文獻(xiàn)
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摘要:我國是一個(gè)地震多發(fā)的國家。因此,現(xiàn)在越來越多的人非常重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)問題。所以,本文主要就建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問題、具體的抗震設(shè)計(jì)舉措進(jìn)行研究與分析。
關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);關(guān)鍵問題;具體舉措
【中圖分類號】TU318【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】2236-1879(2017)20-0217-01
引言:隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,一棟棟高樓大廈拔地而起,但與此同時(shí),在我國是地震多發(fā)國家的背景下,建筑抗震等安全因素成為設(shè)計(jì)需要考慮的因素之一,現(xiàn)階段,我國的建筑抗震水平較高,但因地震導(dǎo)致房屋倒塌的情況時(shí)有發(fā)生,為了能更好的提高建筑抗震水平,在建筑抗震設(shè)計(jì)方面更加合理,作為中學(xué)生了解建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問題、具體的抗震設(shè)計(jì)舉措是很有必要的。建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題
(一)場地的科學(xué)選擇。
建筑場地的科學(xué)選擇,直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的水平與質(zhì)量。因此,有關(guān)的工程設(shè)計(jì)人員需要對于建筑物建設(shè)的場地進(jìn)行全面的考察工作,選擇具有土質(zhì)松軟、地質(zhì)元素分布不均衡的區(qū)域來進(jìn)行地段的選擇,避免地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生出地裂或者是地表錯動問題。
(二)建筑結(jié)構(gòu)的合理化抗震設(shè)計(jì)。
建筑結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計(jì)也對于提升建筑抗震設(shè)計(jì)的質(zhì)量與水平發(fā)揮著重要的作用。比如:使用高強(qiáng)度的建筑材料使得建筑物的結(jié)構(gòu)框架具有完整性的構(gòu)造。而高質(zhì)量設(shè)計(jì)圖紙的應(yīng)用,可以使得建筑物的各個(gè)部位進(jìn)行更加合理、科學(xué)的布局,最終形成強(qiáng)有力的抗震效果。
(三)建筑平面布置的規(guī)則性。
進(jìn)行滿足有關(guān)抗震設(shè)計(jì)要求的施工,可以極大提高建筑的抗震水平與能力。比如:綜合的考慮到各個(gè)方面的因素,應(yīng)用現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)進(jìn)行對稱性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),將會對于建筑的抗震實(shí)際效果進(jìn)行科學(xué)的提升。同時(shí),我們需要清楚的了解到各種科學(xué)的設(shè)計(jì)需要真正的落實(shí)到施工實(shí)踐中,使得設(shè)計(jì)的成果真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際的應(yīng)用成果[1]。
一、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的具體舉措
(一)基礎(chǔ)隔震措施。
所謂的基礎(chǔ)隔震指的是應(yīng)用各種各樣的減震裝置來完成有關(guān)建筑物的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。具體來講,將有效的抗震、隔震的裝置應(yīng)用到建筑物自身的部位中,從而達(dá)到保護(hù)建筑物,使其具有良好抗震、隔震效果的一種方式。但是,這種方式不適用于高大的建筑物中。原因在于,在高大建筑物中應(yīng)用抗震裝置會導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生出自振周期問題,無法達(dá)到應(yīng)有的抗震效果。在我國的生活中常見的抗震裝置有橡膠墊裝置、混合隔震裝置等。對于這些裝置應(yīng)用摩擦移動或者是粘彈性隔震的方式就可以進(jìn)行有效的防震,保障建筑物具有良好的防震要求[2]。
(二)特殊材料在地基隔震中的應(yīng)用。
應(yīng)用特殊的材料全面保障建筑物的地基具有良好的防震性能,也是一個(gè)重要的防震舉措。具體來講,應(yīng)用高效的瀝青原料與粘土、砂子等進(jìn)行混合性的應(yīng)用,可以提高建筑物整體的質(zhì)量與水平,保障建筑物的安全。目前這種方法已經(jīng)在建筑物的防震設(shè)計(jì)中進(jìn)行了一定程度的應(yīng)用,并且取得了不錯的應(yīng)用效果[3]。
(三)建筑結(jié)構(gòu)懸掛隔震。
所謂的建筑結(jié)構(gòu)懸掛隔震指的是在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中,應(yīng)用懸掛的方式來對于建筑物大部分結(jié)構(gòu)或者是整體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效減震處理,使得地震發(fā)生時(shí)地震災(zāi)害的破壞力量對于懸掛的建筑結(jié)構(gòu)沒有非常大的影響,最終減輕地震對建筑的破壞程度,避免重大的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。比如:在一些大型鋼結(jié)構(gòu)建筑中應(yīng)用懸掛的方式來進(jìn)行有關(guān)的設(shè)計(jì),使得有關(guān)的子框架通過鎖鏈或者是吊桿方式的應(yīng)用懸掛在主框架上。這種設(shè)計(jì)方式應(yīng)用的意義在于地震發(fā)生之后,地震一部分破壞力量會傳導(dǎo)在這些鎖鏈或者是吊桿上,降低了地震對于建筑物地基以及墻面的影響,提高了建筑物地基抗震的實(shí)際效果[4]。
(四)建筑層間的隔震。
對于建筑物層間進(jìn)行有效的隔震是一種操作簡單、工序簡單的應(yīng)用方式。但是,這種方式與其它方面的隔震使用舉措比較起來只能對于地震破壞力量的10%到30%進(jìn)行有效的預(yù)防,無法從根本上形成強(qiáng)有力的抗震效果。因此,這種方式需要與其它模式的抗震舉措進(jìn)行綜合性的應(yīng)用,形成對于建筑物的有力保護(hù),全面提高其應(yīng)對地震破壞力量的能力。
(五)建筑結(jié)構(gòu)的加固隔震。
為了全面提高建筑物結(jié)構(gòu)的抗震能力,我們需要采取各種的方式對于建筑物進(jìn)行必要的加固處理,提升建筑物的質(zhì)量。具體來講,第一,在建筑物竣工之后,有關(guān)的工程施工技術(shù)人員可以應(yīng)用阻尼的方式對于建筑物進(jìn)行全面的加固,最終使得建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果得到加強(qiáng)。第二,為了提高高層建筑的抗震效果,我們可以應(yīng)用消能減震裝置來提高其抗震的能力,使得高層建筑也可以在地震發(fā)生時(shí)具有對地震破壞力的抵御能力,避免重大的財(cái)產(chǎn)損失與人員傷亡。比如:消能減震裝置在建筑物隔震夾層中進(jìn)行應(yīng)用,可以極大提高建筑物結(jié)構(gòu)的抗震效果[5]。
二、結(jié)論:
通過上述幾個(gè)方面,對于建筑物結(jié)構(gòu)抗震若干問題進(jìn)行科學(xué)的研究與探討,有利于建筑物施工的企業(yè)應(yīng)用眾多的具體方法全面提高建筑物結(jié)構(gòu)抗震的質(zhì)量與水平,保障建筑物在地震發(fā)生時(shí)具有強(qiáng)有力抵御地震的能力,減少人員的傷亡與財(cái)產(chǎn)上的損失。如今總體的設(shè)計(jì)理念與方式比較先進(jìn),但也需要與時(shí)俱進(jìn),不斷提高建筑抗震等級,為人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全提高保障。
參考文獻(xiàn)
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[4] 李琛琛. 關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)若干問題的討論[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016,18:245.
關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問題;對策
中圖分類號:TU208文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
引言
城市建設(shè)進(jìn)程的加快,大量人口涌入到城市當(dāng)中,城市用地呈現(xiàn)非常緊張的局面,在這種情況下,高層建筑項(xiàng)目得以快速發(fā)展起來。高層建筑由于其垂直高度較大,而且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,需要具有良好的承載力和抗震性,所以對于建筑材料、施工技術(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有越來越高的要求。特別是目前高層建筑結(jié)構(gòu)開始向復(fù)雜化和多樣化的方向發(fā)展,這就給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師帶來了更大的挑戰(zhàn)。
一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題
1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙過于簡單
在建筑項(xiàng)目施工中,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的作用至關(guān)重要,要想使圖紙能夠更加完善和合理,要在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)對每個(gè)細(xì)節(jié)問題都進(jìn)行重視,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面要對建筑結(jié)構(gòu)類型、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)抗震等級、建筑結(jié)構(gòu)防裂等問題進(jìn)行重視。但是,在現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,存在著很多的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不規(guī)范的情況,在設(shè)計(jì)方面采用的標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范,設(shè)計(jì)圖紙中對很多事物的標(biāo)高等重要信息沒有進(jìn)行明確,導(dǎo)致建筑項(xiàng)目在施工中出現(xiàn)了很大的隨意和混亂問題,對建筑項(xiàng)目的質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響。
2、建筑基礎(chǔ)選型不夠合理
建筑結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)選型方面對建筑的安全性、實(shí)用性、科學(xué)性以及合理性問題要進(jìn)行重視?,F(xiàn)在,很多的高層建筑項(xiàng)目在基礎(chǔ)選型方面出現(xiàn)了不合理以及不科學(xué)的現(xiàn)象,地基的承載能力不足導(dǎo)致建筑項(xiàng)目出現(xiàn)變形的問題。不合理的建筑基礎(chǔ)選型會導(dǎo)致建筑項(xiàng)目地基出現(xiàn)不均勻的沉降問題,對建筑的安全系數(shù)有很大影響,建筑質(zhì)量無法達(dá)到要求,對建筑項(xiàng)目的使用壽命也將產(chǎn)生很大的影響。
3、高層建筑消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠規(guī)范合理
高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的,因?yàn)槠涔δ艿亩鄻踊?,就要求其?nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多樣化。不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又會需要不同性質(zhì)的材料,這也給高層建筑的設(shè)計(jì)帶來了障礙。換言之,材料的可燃性會加大火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn),特別是在風(fēng)力較大的高層建筑中,一旦發(fā)生了火災(zāi),就會迅速擴(kuò)張火勢,對高層建筑的安全性造成了極大的威脅。此外,高層建筑的層數(shù)越多,越應(yīng)該充分考慮到高層建筑材料的特性。
4、地下室外墻設(shè)計(jì)不夠科學(xué)
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,地下室外墻設(shè)計(jì)占據(jù)非常重要的地位,其也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常容易出現(xiàn)問題的部分。地下室外墻設(shè)計(jì)對地下室建設(shè)有很大的影響,對整個(gè)建筑項(xiàng)目的承載能力也有很大的影響,因此,在設(shè)計(jì)方面比較嚴(yán)格。但是,地下室外墻設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中并沒有得到很多人員的重視,在施工中也出現(xiàn)了很多的問題,比較常見的問題就是地下水位的高低、地下層數(shù)、地上負(fù)載等因素,這些因素對建筑項(xiàng)目的安全系數(shù)都有很大的影響,對建筑項(xiàng)目的質(zhì)量也有很大的影響。
二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)對策略
1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙過于簡單
在建筑項(xiàng)目施工中,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的作用至關(guān)重要,要想使圖紙能夠更加完善和合理,要在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)對每個(gè)細(xì)節(jié)問題都進(jìn)行重視,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面要對建筑結(jié)構(gòu)類型、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)抗震等級、建筑結(jié)構(gòu)防裂等問題進(jìn)行重視。但是,在現(xiàn)在的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,存在著很多的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不規(guī)范的情況,在設(shè)計(jì)方面采用的標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范,設(shè)計(jì)圖紙中對很多事物的標(biāo)高等重要信息沒有進(jìn)行明確,導(dǎo)致建筑項(xiàng)目在施工中出現(xiàn)了很大的隨意和混亂問題,對建筑項(xiàng)目的質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響。
2、保障建筑基礎(chǔ)選型的合理性
建筑結(jié)構(gòu)在選型方面要對兩方面的指標(biāo)進(jìn)行重視,對建筑外形設(shè)計(jì)情況和建筑項(xiàng)目所在區(qū)域的地質(zhì)情況要進(jìn)行掌握。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在拿到提資圖以后,不能盲目的開展建模計(jì)算工作,要對建筑項(xiàng)目的外形設(shè)計(jì)特征和建筑項(xiàng)目所在區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行全面的認(rèn)知和分析。建筑基礎(chǔ)選型過程中,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要和其他方面的工作人員進(jìn)行充分的協(xié)調(diào),設(shè)計(jì)出更加可行的方案。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性得到保證,才能保證建筑項(xiàng)目施工的質(zhì)量。
3、優(yōu)化高層建筑的消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
隨著建筑業(yè)的發(fā)展,高層建筑在城市中的應(yīng)用越發(fā)普遍。除去自然災(zāi)害引發(fā)的地震以外,還要充分考慮人為因素引起的災(zāi)害,比如火災(zāi)。高層建筑結(jié)構(gòu)越復(fù)雜越高,那么一旦引起了火災(zāi),使用者的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全就會受到極大的威脅。因此,在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中注意防火是很關(guān)鍵的。首先,防火間距要合理,設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),要按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作,精確地測出建筑物之間的實(shí)際距離。然后,對于設(shè)計(jì)要因地制宜,防火結(jié)構(gòu)一定要符合實(shí)際的地形情況。除此之外還有安全疏散通道的設(shè)計(jì)也很重要。一般而言,安全疏散通道應(yīng)該進(jìn)行垂直結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),而且盡量多設(shè)計(jì)幾條,利于慌亂人群的疏散。安全疏散通道中一定要設(shè)計(jì)防煙區(qū),避免煙霧將疏散的人群嗆暈。設(shè)計(jì)人員可以使用分隔式的設(shè)計(jì),可以更好地控制火勢和煙霧的蔓延。另外,防火門、防火墻以及其他防火設(shè)備等也需要設(shè)計(jì)人員注意。
4、確保地下室外墻設(shè)計(jì)的科學(xué)性
在現(xiàn)代建筑,特別是高層建筑項(xiàng)目施工的過程中,建筑物的整體質(zhì)量在很大程度上由地下室外墻所支撐。因此,若在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,對于地下室外墻的設(shè)計(jì)不夠科學(xué)與合理,則勢必會導(dǎo)致整個(gè)建筑物的穩(wěn)定性受到嚴(yán)重的影響。結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)來看,在地下室外墻設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作人員首先需要對整個(gè)建筑物的質(zhì)量加以衡量,結(jié)合建筑項(xiàng)目所處區(qū)域的地質(zhì)特征,完成對地下室外墻基本尺寸的設(shè)計(jì)工作。常規(guī)意義上來說,對于高層建筑項(xiàng)目而言,地下室外墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的墻面厚度需要保持在250mm以上。同時(shí),為了防止由水泥用量增大而導(dǎo)致地下室外墻墻面混凝土產(chǎn)生裂縫問題,應(yīng)當(dāng)避免將混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)過高,但也應(yīng)當(dāng)在C30等級以上。
5、優(yōu)化高層建筑的抗震性能
高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要保證各個(gè)地方的剛度對稱且均勻,其平面形狀也要盡量的規(guī)范和盡量的簡單。如果能夠保證以上要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),那么在計(jì)算地震應(yīng)力時(shí)就會容易的多,處理起來也會容易很多。比如地震應(yīng)力扭轉(zhuǎn)和集中地方的處理等等。由此可見,在設(shè)計(jì)高層建筑的結(jié)構(gòu)時(shí),要盡量可能地將建筑剛度的中心點(diǎn)和地震力作用中心點(diǎn)設(shè)計(jì)到一起,正常情況下,偏心距e要比與外力作用線垂直的建筑物邊長的5%小。高層建筑物體積龐大,噸位也很大,如果抗震效果不好,那么一旦出現(xiàn)地震或者其他使之震動的因素,造成的損失將是巨大的。為了避免災(zāi)難的發(fā)生,必須要優(yōu)化好高層建筑的抗震性能。
6、對建筑材料加以統(tǒng)籌安排與利用
在工作人員展開建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的過程當(dāng)中,對于各類建筑材料的選取同樣是關(guān)鍵的工作內(nèi)容之一。對于建筑材料的選擇需要充分考慮的指標(biāo)包括:建筑材料的受力特征;建筑材料的工作環(huán)境。同時(shí),所選擇的建筑材料應(yīng)當(dāng)在保障材料使用性能的基礎(chǔ)之上,最大限度地降低建筑材料的損失與浪費(fèi)問題。此過程當(dāng)中需要特別注意的是:建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合項(xiàng)目設(shè)計(jì)的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)多種建筑材料的選取方案,通過綜合對比的方式,選擇經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢、以及性能優(yōu)勢最為突出的建筑材料設(shè)計(jì)方案。
結(jié)束語
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作繁瑣、技術(shù)要求高、設(shè)計(jì)難度大,設(shè)計(jì)人員一定要首先擺正自己的心態(tài),綜合考慮實(shí)際施工需要和相關(guān)技術(shù)要點(diǎn),以高度的熱情和積極的態(tài)度完成設(shè)計(jì)工作,為施工的正常有序進(jìn)行打下良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]謝春,翁家棟,邱駿偉,等.某8度區(qū)超B級高度建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[C].2012建筑結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)國際論壇論文集,2012(27).
【關(guān)鍵詞】:高層建筑;結(jié)構(gòu)選型;重要性;
中圖分類號: TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
【 Abstract 】:The structure of the high-rise building system is high-rise structure whether reasonable, key economic, along with the development of building height and function need constantly develops and changes. The thesis summed up the various kinds of high building structure system, especially in recent years, the complex, novel appeared of structural system of the mechanical characteristics and structure design of high-rise building points are discussed
【 key words 】: High-rise buildings; The structural type; Importance;
引言
對于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 首先擺在結(jié)構(gòu)工程師面前的是結(jié)構(gòu)選型的問題。高層建筑結(jié)構(gòu)的選型通常要遵循一定的原則, 它不僅考慮到建筑物的適用性、經(jīng)濟(jì)性、抗震性能,而且要考慮施工安裝的影響。正確處理高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型問題,對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言, 具有至關(guān)重要的意義。
1.一、 高層建筑結(jié)構(gòu)選型的重要性
1.1(一)高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)的雜性。隨著現(xiàn)代高層建筑體形與平立面空間分布日益復(fù)雜,高度、規(guī)模、投資日益增大。也就要求性能更先進(jìn)、更優(yōu)化的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形式與之相適應(yīng)。主要表現(xiàn)為:
(1)1.需求多元化、功能綜合化的趨勢,必然要導(dǎo)致高層建筑方案平立面形狀與內(nèi)部空間分布的多樣化、個(gè)性化與復(fù)雜化。為增大建筑凈空高度,很多高層建筑中存在的新問題與矛盾開始顯現(xiàn),對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形式的要求提高。
(2)2.隨著高度與規(guī)模的增大,高層建筑投資增加、工期增長,其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)優(yōu)化的必要性以及可優(yōu)化的空間與效益將更明顯。結(jié)構(gòu)優(yōu)化,首先是其形式的優(yōu)化,然后才是其布局與構(gòu)件參數(shù)的優(yōu)化。
3)3.高層建筑需考慮的影響因素日益復(fù)雜,系統(tǒng)、綜合和多變,選型需要的知識信息愈加龐大,選型結(jié)果受人為因素的影響也將增大。
1.2(二)高層建筑與城市社會發(fā)展的關(guān)系密切。我國城市化進(jìn)程及人口的持續(xù)增長導(dǎo)致城市人口急劇上升,城市居住、生產(chǎn)、生活用地日趨緊張。為節(jié)約及充分利用城市土地資源,減少拆遷費(fèi)、市政工程費(fèi)和復(fù)雜地形處理費(fèi),提高城市社會吸納能力及其綜合效益,緩解城市膨脹及城市房屋的嚴(yán)峻供需矛盾,改善城市環(huán)境與調(diào)節(jié)心理等城市社會性問題,高層建筑的數(shù)量仍將在全國各大中城市持續(xù)增長,且其規(guī)模、高度、復(fù)雜性及建設(shè)速度也將呈上升趨勢。
2.二、 高層建筑結(jié)構(gòu)選型的若干思考
選型工作具有很強(qiáng)的綜合性,包含大量確定與不確定的因素,受諸多條件和因素影響。高層結(jié)構(gòu)是否合理、經(jīng)濟(jì)的是關(guān)鍵,隨著建筑高度和功能的發(fā)展需要而不斷發(fā)展變化。除了要考慮工程造價(jià)和投資能力,還要考慮所選結(jié)構(gòu)型式對建筑功能的適應(yīng)性、施工條件、技術(shù)能力、施工工期、建筑材料和能源供應(yīng)。建筑美學(xué)要求包括建筑群及其環(huán)境的配合,建設(shè)場地的地形地貌自然災(zāi)害等等。
2.1(一)從結(jié)構(gòu)體系角度分析
高層建筑的結(jié)構(gòu)體系主要有框架結(jié)構(gòu)、異型柱框架結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu),現(xiàn)分別加以分析。
2.1.1.異型柱框架結(jié)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)體系是框架結(jié)構(gòu)的一個(gè)派生結(jié)構(gòu)形式,它除了具有框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)外, 與墻同寬的異型柱很好地解決了建筑平面使用問題。 但因異型柱相對于框架柱來說,剛度和承載能力相差了許多且規(guī)范對其的要求也比框架結(jié)構(gòu)高,故多用于多層建筑(如別墅)。高層建筑中僅用于8層的小高層,適用高度范圍一般為24m以下(6度設(shè)防)
2.1.2 .框架結(jié)構(gòu)
由框架梁、柱、樓板等主要構(gòu)件組成其特點(diǎn)是柱網(wǎng)布置靈活, 便于獲得較大的使用空間。延性較好, 填充墻可采用輕質(zhì)隔墻減輕結(jié)構(gòu)自重。造價(jià)低框架應(yīng)當(dāng)縱橫雙向布置,形成雙向抗側(cè)力體系,但內(nèi)凸的框架柱會影響使用功能, 且橫向側(cè)移剛度較小,抗震性能較差。地震中填充墻損壞嚴(yán)重,修復(fù)費(fèi)用很高。適用高度范圍一般為60m以下(6度設(shè)防)
2.1.3.框架一剪力墻結(jié)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)是利用電梯間做鋼筋硅核心筒抵抗大部分水平荷載,??蚣苤饕惺茇Q向荷載,既具有框架結(jié)構(gòu)布置靈活的特點(diǎn), 滿足大空間的房屋的要求, 又具有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力??蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn),:由于功能要求剪力墻布置位置往往受到限制,。往往不可避免地造成剛心、質(zhì)心不重合, 產(chǎn)生偏心扭矩, 且內(nèi)凸的框架柱仍會影響使用功能"。適用高度范圍一般為130m以下(6度設(shè)防)
2.1.4.剪力墻結(jié)構(gòu)
剪力墻承受豎向荷載及水平荷載的能力都較大。其特點(diǎn)是整體性好、側(cè)向剛度大、水平力作用下側(cè)移小,便于房間內(nèi)部布置??赏ㄟ^在適當(dāng)部位開結(jié)構(gòu)洞,形成若干短肢剪力墻來調(diào)整整體剛度,。并可采用輕質(zhì)填充墻減輕結(jié)構(gòu)自重及工程造價(jià)。缺點(diǎn)是不能提供大空間房屋結(jié)構(gòu),延性較差,造價(jià)高。適用高度范圍一般為140m以下(6度設(shè)防)。
2.1.5.筒體結(jié)構(gòu)
框架-核心筒結(jié)構(gòu)由實(shí)體的核心筒和外框架構(gòu)成。一般將電梯間及一些服務(wù)用房集中在核心筒內(nèi);其他需較大空間的辦公用房、商業(yè)用房等布置在外框架部分。由于核心筒實(shí)際上是兩個(gè)方向的剪力墻構(gòu)成封閉的空間結(jié)構(gòu), 相對于框架一剪力墻結(jié)構(gòu)具有更好的整體性與抗側(cè)剛度。且剛心、質(zhì)心偏差很小,適用高度范圍一般為150mm以下(6度設(shè)防)。
2.2(二)從結(jié)構(gòu)部位分析
2.2.1.豎向承重結(jié)構(gòu)的選型
在對豎向承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型時(shí),首先考慮的是建筑物的高度和用途。不同結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度和剛度是不一樣的,因而它們適應(yīng)的高度也不同。一般說來,框架結(jié)構(gòu)適用于高度低、層數(shù)少、設(shè)防烈度低的情況;框架―剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)可以滿足大多數(shù)建筑物的高度要求;層數(shù)很多或設(shè)防烈度較高時(shí),可用筒體結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑物的高度超出表中數(shù)值時(shí),要進(jìn)行專門的研究,采取有效的措施。選擇結(jié)構(gòu)體系應(yīng)考慮的另一個(gè)因素是建筑物的用途。目前國內(nèi)高層建筑按用途大體上可分三大類:住宅、旅館及公共性建筑(辦公、商業(yè)、科研、教學(xué)、醫(yī)院等)。住宅建筑一般采用剪力墻結(jié)構(gòu)。
2.2.3.水平承重結(jié)構(gòu)的選型
水平承重結(jié)構(gòu)對保證建筑物的整體穩(wěn)定和傳遞水平力有重要作用。水平承重結(jié)構(gòu)選型通常有以下幾種,平板體系、無梁樓蓋、密肋樓蓋和肋形樓蓋。平板體系:平板體系采用單向板或雙向板,常用于剪力墻結(jié)構(gòu)或筒體結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是板底平整,可以不加吊頂,結(jié)構(gòu)高度低,可以降低層高。但當(dāng)跨度大時(shí),采用平板較困難,一般非預(yù)應(yīng)力平板不宜成過6m,預(yù)應(yīng)力平板不宜超過9m,否則平板厚度過大,樓面重量太大。采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)平板樓面可以減少板厚。無梁樓蓋:在層高受限制情況下,公用建筑常采用無梁樓蓋。無梁樓蓋最好帶現(xiàn)澆柱帽,以加強(qiáng)板柱連接的可靠性。無梁樓蓋的合適跨度是:普通鋼筋混凝土樓面6m以內(nèi);預(yù)應(yīng)力混凝土樓面可達(dá)9m。密肋樓蓋:密肋樓蓋多用在跨度較大而梁高受限制的情況下。筒體結(jié)構(gòu)角區(qū)樓面也常用密肋樓蓋。當(dāng)采用裝配式樓板時(shí),框架-剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)加混凝土現(xiàn)澆面層。樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足:房屋高度超過50m時(shí),框架―剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用現(xiàn)澆摟蓋結(jié)構(gòu);剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。房屋高度不超過50m時(shí),8、9度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu);6、7度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配整體式樓蓋;框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配式結(jié)構(gòu)。同時(shí)對于現(xiàn)澆樓蓋,混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C20,也不宜高于C40。
2.2.3下部結(jié)構(gòu)的選型
高層建筑的基礎(chǔ)是高層建筑的重要組成部分。它將上部結(jié)構(gòu)傳來的巨大荷載傳遞給地基。高層建筑基礎(chǔ)形式選擇的好壞,不但關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全,而且對房屋的造價(jià)、施工工期等有重大的影響。高層建筑基礎(chǔ)形式通常有以下幾種:
(1)柱下獨(dú)立基礎(chǔ):適用于層數(shù)不多、土質(zhì)較好的框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)鼗鶠閹r石時(shí),可采用地錨將基礎(chǔ)錨固在巖石上,錨入長度≥40d。
(2)交叉梁基礎(chǔ):即雙向?yàn)闂l形基礎(chǔ)。適用:層數(shù)不多、土質(zhì)一般的框架、剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。
(3)片筏基礎(chǔ):適用于層數(shù)不多土質(zhì)較弱或?qū)訑?shù)較多土質(zhì)較好時(shí)采用。當(dāng)基巖埋置深度很深,水下水位又很高,但是在距地表不深處有一定承載力和一定厚度的持力層時(shí),選用片筏基礎(chǔ)比選用樁基礎(chǔ)可以節(jié)省投資和縮短工期。但片筏基礎(chǔ)的剛度較弱,應(yīng)注意對基礎(chǔ)不均勻沉降、變形和裂縫進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)?shù)叵滤缓芨邥r(shí),還要進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。
(4)復(fù)合基礎(chǔ):適用于層數(shù)較多或土質(zhì)較弱時(shí)采用??捎糜谔钔?、飽和及非飽和粘性土。CFG樁復(fù)合地基是高粘結(jié)強(qiáng)度復(fù)合地基代表,目前它已大量應(yīng)用于高層建筑地基。它既可適用于條形、獨(dú)立基礎(chǔ),也可用于筏基和箱形基礎(chǔ)。
3.結(jié)語
(l)高層建筑結(jié)構(gòu)體系直接影響抗震性能,結(jié)構(gòu)選型應(yīng)滿足以下要求:應(yīng)具有必要的承載能力!剛度和變形能力;應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受重力荷載! 風(fēng)荷載和地震作用能力;應(yīng)避免連續(xù)倒塌;結(jié)構(gòu)的豎向和水平布置宜具有合理的剛度和承載力分布, 避免因局部突變和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位;宜具有多道抗震防線。
(2)高層建筑結(jié)構(gòu)選型應(yīng)根據(jù)房屋高度。高寬比!抗震設(shè)防類別!抗震設(shè)防烈度。場地類別!結(jié)構(gòu)材料!施工技術(shù)條件!工程造價(jià)等因素, 并應(yīng)滿足建筑使用功能的要求, 滿足建筑造型藝術(shù)的要求,適應(yīng)未來發(fā)展與靈活改造的需要, 在不違反規(guī)范的前提下, 選用適宜的結(jié)構(gòu)體系。
參考文獻(xiàn)
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論文關(guān)鍵詞:高層概況發(fā)展體系施工
論文摘要:本文簡要介紹了高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系,通過對國內(nèi)已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)國產(chǎn)化問題的調(diào)研,分析了在鋼材、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理等方面國產(chǎn)化所面臨的主要問題,為高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出了一些建議。
高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在國外已有110多年的歷史,1883年最早一幢鋼結(jié)構(gòu)高層建筑在美國芝加哥拔地而起,到了二次世界大戰(zhàn)后由于地價(jià)的上漲和人口的迅速增長,以及對高層及超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的研究日趨完善、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和施工技術(shù)水平的不斷提高,使高層和超高層建筑迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在超高層建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面積比率越來越大,在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受到質(zhì)疑;同時(shí)高強(qiáng)度鋼材應(yīng)運(yùn)而生,在超高層建筑中采用部分鋼結(jié)構(gòu)或全鋼結(jié)構(gòu)的理論研究與設(shè)計(jì)建造可說是同步前進(jìn)。
超高層建筑的發(fā)展體現(xiàn)了發(fā)達(dá)國家的建筑科技水平、材料工業(yè)水平和綜合技術(shù)水平,也是建設(shè)部門財(cái)力雄厚的象征。來源于/
一、我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展
我國的高層與超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑自改革開放以來已有20年的歷史,并在設(shè)計(jì)和施工中積累了不少經(jīng)驗(yàn),已有我國自行編制的《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。
1、鋼材的國產(chǎn)化
國內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求,制訂我國第一部高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(YB4104-2000),比目前仍在實(shí)施的《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/T1591-94)又前進(jìn)了一步,其性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。
2、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)國產(chǎn)化
截止2003年3月,我國已建和在建的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)有60余幢,按其結(jié)構(gòu)類型劃分,鋼框架-RC核心筒占4314%,SRC框架-RC核心筒占1617%,二者合計(jì)6011%;鋼框架-支撐體系占1813%;巨型框架占813%;純鋼框架占617%,筒體和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)各占313%。統(tǒng)計(jì)表明,目前我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)以混合結(jié)構(gòu)為主。
鑒于我國對混合結(jié)構(gòu)尚未進(jìn)行系統(tǒng)的研究,所以《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)暫不列入這種結(jié)構(gòu)類型是合理的。
國家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)等有關(guān)高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定,在一般情況下,應(yīng)遵守規(guī)范的規(guī)定,否則應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)論證或試驗(yàn)研究。建設(shè)部第111號令《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》和建質(zhì)[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》,對加強(qiáng)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量控制意義重大,具有可操作性。
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分兩個(gè)階段,即設(shè)計(jì)圖階段和施工詳圖階段?,F(xiàn)在有的設(shè)計(jì)院完全采取國外設(shè)計(jì)模式,無構(gòu)件圖、節(jié)點(diǎn)圖和鋼材表等,對工程招投標(biāo)和施工詳圖設(shè)計(jì)帶來不便。因此,建議有關(guān)部門對此做出具體規(guī)定。關(guān)于節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)問題,國內(nèi)應(yīng)多做一些理論和試驗(yàn)研究工作,比如柱梁剛性節(jié)點(diǎn)塑性鉸外移和防止焊接節(jié)點(diǎn)的層狀撕裂等。由于鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比較低,在研發(fā)各種耗能支撐和節(jié)點(diǎn)的減震消能體系方面,國際上研究和應(yīng)用較多,國內(nèi)應(yīng)加快進(jìn)行此方面的研究。
二、高層及超高層結(jié)構(gòu)體系
對于高層及超高層建筑的劃分,建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范、建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范沒有一個(gè)統(tǒng)一規(guī)定,一般認(rèn)為建筑總高度超過24m為高層建筑,建筑總高度超過60m為超高層建筑。
對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來講,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟(jì)、合理、安全、可靠的設(shè)計(jì)原則,選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系,一般分為六大類: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—筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。
三、鋼結(jié)構(gòu)制作與安裝1、鋼柱的安裝
鋼柱是高層、超高層建筑決定層高和建筑總高度的主要豎向構(gòu)件,在加工制造中必須滿足現(xiàn)行規(guī)范的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。
100m高的超高層鋼柱一般分為8~12節(jié)構(gòu)件,鋼柱在翻樣下料制作過程中應(yīng)考慮焊縫的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形,所以鋼柱的翻樣下料長度不等于設(shè)計(jì)長度,即使只有幾毫米也不能忽略不計(jì)。而且上下兩節(jié)鋼柱截面完全相等時(shí)也不允許互換,要求對每節(jié)鋼柱應(yīng)編號予以區(qū)別,正確安裝就位。
矩形或方形鋼柱內(nèi)的加勁板的焊接應(yīng)按現(xiàn)行規(guī)范要求采用熔嘴電渣焊,不允許采用其他如在箱板上開孔、槽塞焊等形式。
鋼柱標(biāo)高的控制一般有二種方式:
(1)按相對標(biāo)高制作安裝。鋼柱的長度誤差不得超過3mm,不考慮焊縫收縮變形和豎向荷載引起的壓縮變形,建筑物的總高度只要達(dá)到各節(jié)柱子制作允許偏差總和及鋼柱壓縮變形總和就算合格,這種制作安裝一般在12層以下,層高控制不十分嚴(yán)格的建筑物。
(2)按設(shè)計(jì)標(biāo)高制作安裝。一般在12層以上,精度要求較高的層高,應(yīng)按土建的標(biāo)高安裝第一節(jié)鋼柱底面標(biāo)高,每節(jié)鋼柱的累加尺寸總和應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求的總尺寸。每一節(jié)柱子的接頭產(chǎn)生的收縮變形和豎向荷載作用下引起的壓縮變形應(yīng)加到每節(jié)鋼柱加工長度中去。
2、框架梁的制作與安裝
高層、超高層框架梁一般采用H型鋼,框架梁與鋼柱宜采用剛性連接,鋼柱為貫通型,在框架梁的上下翼緣處在鋼柱內(nèi)設(shè)置橫向加勁肋。
框架梁應(yīng)按設(shè)計(jì)編號正確就位。
為保證框架梁與鋼柱連接處的節(jié)點(diǎn)域有較好的延性以及連接可靠性和樓層層高的精確性,在工廠制造時(shí),在框架梁所在位置設(shè)置懸臂梁(短牛腿),懸臂梁上下翼緣與鋼柱的連接采用剖口熔透焊縫,腹板采用貼角焊縫。框架梁與鋼柱的懸臂梁(短牛腿)連接,上下翼緣的連接采用襯板(兼引弧板)全熔透焊縫,腹板采用高強(qiáng)螺栓連接。
由于鋼筋混凝土施工允許偏差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼結(jié)構(gòu)的精度要求,當(dāng)框架梁與鋼筋混凝土剪力墻或鋼筋混凝土筒壁連接時(shí),腹板的連接板可開橢圓孔,橢圓孔的長向尺寸不得大于2d0(d0為螺栓孔徑),并應(yīng)保證孔邊距的要求。
框架梁的翻樣下料長度同樣不等于設(shè)計(jì)長度,需考慮焊接收縮變形。焊接收縮變形可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算再按實(shí)際加工之后校核,確定其翻樣下料的精確長度。
框架梁上下翼緣的連接可采用高強(qiáng)螺栓連接或焊接連接,目前大部分采用帶襯板的全熔透焊接連接。施工時(shí)先焊下翼緣再焊上翼緣,先一端點(diǎn)焊定位,再焊另一端。
【關(guān)鍵詞】高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);選型結(jié)構(gòu)
選型工作具有很強(qiáng)的綜合性包含大量確定與不確定的因素,受諸多條件和因素影響,高層結(jié)構(gòu)是否合理、經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵,隨著建筑高度和功能的發(fā)展需要而不斷發(fā)展變化。除了要考慮工程造價(jià)和投資能力,還要考慮所選結(jié)構(gòu)型式對建筑功能的適應(yīng)性,施工條件,技術(shù)能力,施工工期,建筑材料和能源供應(yīng),建筑美學(xué)要求包括建筑群及其環(huán)境的配合建設(shè)場地的地形地貌自然災(zāi)害等等。
1.高層建筑結(jié)構(gòu)選型的相關(guān)概述
高層建筑的結(jié)構(gòu)體系主要有框架結(jié)構(gòu),異型柱框架結(jié)構(gòu),框架一剪力墻結(jié)構(gòu),剪力墻結(jié)構(gòu),部分框支剪力墻結(jié)構(gòu),筒體結(jié)構(gòu)(框架一核心筒結(jié)構(gòu),筒中筒結(jié)構(gòu)),以及混合結(jié)構(gòu),即由多種材料構(gòu)件如鋼筋混凝土構(gòu)件、鋼構(gòu)件、組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件(鋼管混凝土構(gòu)件、型鋼混凝土構(gòu)件及組合梁等)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。主要分為:(1)一般高層建筑結(jié)構(gòu)體系。一般高層建筑結(jié)構(gòu)體系包括框架體系、剪力墻體系、框架-剪力墻體系、框架-筒體體系、框筒體系、筒中筒體系等結(jié)構(gòu)體系。(2)復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)體系。復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)體系一般是指帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)體系、連體結(jié)構(gòu)體系、懸挑結(jié)構(gòu)體系、帶加強(qiáng)層結(jié)構(gòu)體系、平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)體系等。(3)新穎高層建筑結(jié)構(gòu)體系。近年來,出現(xiàn)了一些新穎的高層建筑結(jié)構(gòu)體系。其中具有代表性的有束筒體系、巨型框架體系、脊骨體系等結(jié)構(gòu)體系。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)選型的重要性
(1)高層建筑與城市社會發(fā)展的關(guān)系密切我國城市化進(jìn)程及人口的持續(xù)增長導(dǎo)致城市人口急劇上升,城市居住、生產(chǎn)、生活用地日趨緊張。為節(jié)約及充分利用城市土地資源,減少拆遷費(fèi)、市政工程費(fèi)和復(fù)雜地形處理費(fèi),提高城市社會吸納能力及其綜合效益,緩解城市膨脹及城市房屋的嚴(yán)峻供需矛盾,改善城市環(huán)境與調(diào)節(jié)心理等城市社會性問題,高層建筑的數(shù)量仍將在全國各大中城市持續(xù)增長,且其規(guī)模、高度、復(fù)雜性及建設(shè)速度也將呈上升趨勢。
(2)高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜性提高現(xiàn)代高層建筑體形與平立面空間分布日益復(fù)雜,高度、規(guī)模、投資日益增大,要求性能更先進(jìn)、更優(yōu)化的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形式與之相適應(yīng)。主要表現(xiàn)為:1)需求多元化、功能綜合化的趨勢,必然要導(dǎo)致高層建筑方案平立面形狀與內(nèi)部空間分布等多樣化、個(gè)性化與復(fù)雜化,為增大建筑凈空高度,很多一般多高層建筑中不存在的新問題與矛盾開始出現(xiàn),對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形式的要求提高。2)隨著高度與規(guī)模等增大,高層建筑投資增加、工期增長,其結(jié)構(gòu)系統(tǒng)優(yōu)化的必要性及可優(yōu)化的空間與效益將更明顯。結(jié)構(gòu)優(yōu)化,首先是其形式的優(yōu)化,然后才是其布局與構(gòu)件參數(shù)的優(yōu)化。3)高層建筑需考慮的影響因素日益復(fù)雜、系統(tǒng)、綜合和多變,選型需要的知識信息愈加龐大,選型結(jié)果受人為因素的影響也將增大。
3.高層建筑結(jié)構(gòu)選型的若干思考
(1)豎向承重結(jié)構(gòu)的選型在對豎向承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型時(shí),首先考慮的是建筑物的高度和用途。不同結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度和剛度是不一樣的,因而它們適應(yīng)的高度也不同。一般說來,框架結(jié)構(gòu)適用于高度低、層數(shù)少、設(shè)防烈度低的情況;框架―剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)可以滿足大多數(shù)建筑物的高度要求;層數(shù)很多或設(shè)防烈度較高時(shí),可用筒體結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑物的高度超出表中數(shù)值時(shí),要進(jìn)行專門的研究,采取有效的措施。選擇結(jié)構(gòu)體系應(yīng)考慮的另一個(gè)因素是建筑物的用途。目前國內(nèi)高層建筑按用途大體上可分三大類:住宅、旅館及公共性建筑(辦公、商業(yè)、科研、教學(xué)、醫(yī)院等)。住宅建筑一般采用剪力墻結(jié)構(gòu)。
(2)水平承重結(jié)構(gòu)的選型水平承重結(jié)構(gòu)對保證建筑物的整體穩(wěn)定和傳遞水平力有重要作用。水平承重結(jié)構(gòu)選型通常有以下幾種,平板體系、無梁樓蓋、密肋樓蓋和肋形樓蓋。平板體系:平板體系采用單向板或雙向板,常用于剪力墻結(jié)構(gòu)或筒體結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是板底平整,可以不加吊頂,結(jié)構(gòu)高度低,可以降低層高。但當(dāng)跨度大時(shí),采用平板較困難,一般非預(yù)應(yīng)力平板不宜成過6m,預(yù)應(yīng)力平板不宜超過9m,否則平板厚度過大,樓面重量太大。采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)平板樓面可以減少板厚。無梁樓蓋:在層高受限制情況下,公用建筑常采用無梁樓蓋。無梁樓蓋最好帶現(xiàn)澆柱帽,以加強(qiáng)板柱連接的可靠性。無梁樓蓋的合適跨度是:普通鋼筋混凝土樓面6m以內(nèi);預(yù)應(yīng)力混凝土樓面可達(dá)9m。密肋樓蓋:密肋樓蓋多用在跨度較大而梁高受限制的情況下。筒體結(jié)構(gòu)角區(qū)樓面也常用密肋樓蓋。當(dāng)采用裝配式樓板時(shí),框架-剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)加混凝土現(xiàn)澆面層。樓蓋結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足:房屋高度超過50m時(shí),框架―剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用現(xiàn)澆摟蓋結(jié)構(gòu);剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。房屋高度不超過50m時(shí),8、9度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu);6、7度抗震設(shè)計(jì)的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配整體式樓蓋;框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配式結(jié)構(gòu)。同時(shí)對于現(xiàn)澆樓蓋,混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C20,也不宜高于C40。
(3)下部結(jié)構(gòu)的選型高層建筑的基礎(chǔ)是高層建筑的重要組成部分。它將上部結(jié)構(gòu)傳來的巨大荷載傳遞給地基。高層建筑基礎(chǔ)形式選擇的好壞,不但關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全,而且對房屋的造價(jià)、施工工期等有重大的影響。高層建筑基礎(chǔ)形式通常有以下幾種:1)柱下獨(dú)立基礎(chǔ):適用于層數(shù)不多、土質(zhì)較好的框架結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)鼗鶠閹r石時(shí),可采用地錨將基礎(chǔ)錨固在巖石上,錨入長度≥40d。2)交叉梁基礎(chǔ):即雙向?yàn)闂l形基礎(chǔ)。適用:層數(shù)不多、土質(zhì)一般的框架、剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。3)片筏基礎(chǔ):適用于層數(shù)不多土質(zhì)較弱或?qū)訑?shù)較多土質(zhì)較好時(shí)用。當(dāng)基巖埋置深度很深,水下水位又很高,但是在距地表不深處有一定承載力和一定厚度的持力層時(shí),選用片筏基礎(chǔ)比選用樁基礎(chǔ)可以節(jié)省投資和縮短工期。但片筏基礎(chǔ)的剛度較弱,應(yīng)注意對基礎(chǔ)不均勻沉降、變形和裂縫進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)?shù)叵滤缓芨邥r(shí),還要進(jìn)行抗浮驗(yàn)算。4)復(fù)合基礎(chǔ):適用于層數(shù)較多或土質(zhì)較弱時(shí)采用。CFG樁復(fù)合地基是高粘結(jié)強(qiáng)度復(fù)合地基代表,目前它已大量應(yīng)用于高層建筑地基。它既可適用于條形、獨(dú)立基礎(chǔ),也可用于筏基和箱形基礎(chǔ)??捎糜谔钔痢柡屯良胺秋柡屯琳承酝?。
4.結(jié)語
高層建筑結(jié)構(gòu)的選型與結(jié)構(gòu)布置在結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)中占有極其重要的地位,它們直接影響著結(jié)構(gòu)的安全性與經(jīng)濟(jì)性??偟膩碚f,高層建筑結(jié)構(gòu)選型包含豎向承重結(jié)構(gòu)選型、水平承重結(jié)構(gòu)選型以及下部結(jié)構(gòu)選型;結(jié)構(gòu)布置包括結(jié)構(gòu)平面布置、結(jié)構(gòu)豎向布置及變形縫設(shè)置。設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)房屋的高度、高寬比等多方面因素選取合理的結(jié)構(gòu)體系,以上因素在結(jié)構(gòu)選型方面應(yīng)該重點(diǎn)考慮。 [科]
【參考文獻(xiàn)】