關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的分析_第1頁(yè)
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1、<p>  關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的分析</p><p>  摘要:本文作者就高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題,提出了一些看法及處理措施,希望能對(duì)我們以后的工作有所幫助。 </p><p>  關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題;分析 </p><p>  中圖分類(lèi)號(hào):TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào): </p><p>  1 高層

2、建筑結(jié)構(gòu)體系介紹 </p><p>  目前高層建筑基本上都是采用鋼筋混凝土結(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)等,其中在高層住宅建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)使用較多。 </p><p>  1.1 剪力墻結(jié)構(gòu) </p><p>  剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱,作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu),這種用鋼筋混凝土墻板來(lái)承受豎向

3、和水平力的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為剪力墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通常采用平面布置形式,由于剪力墻受豎向荷載和水平荷載共同作用,剪力墻應(yīng)雙向或多向布置。由于該結(jié)構(gòu)全部由剪力墻組成,其剛度比框架剪力墻結(jié)構(gòu)更好,常用于40 層以下的高層住宅建筑等。該結(jié)構(gòu)高寬比不宜大于6,其高度應(yīng)考慮抗震要求。 </p><p>  1.2 框架剪力墻結(jié)構(gòu) </p><p>  框架剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架和剪力墻組合而成的結(jié)構(gòu)體系。其中剪力墻承

4、受絕大部分水平荷載,框架承受豎向荷載,兩者共同受力,合理分工。剪力墻應(yīng)均勻布置在建筑物的周邊、電梯間、平面形狀變化較大和豎向荷載較大等部位。由于該結(jié)構(gòu)以框架結(jié)構(gòu)為主,剪力墻為輔助,因此,該結(jié)構(gòu)體系適用于 25 層以下的建筑,最高不宜大于30 層。 </p><p>  2 高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制參數(shù)與應(yīng)用 </p><p>  高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各控制參數(shù)的選取直接影響結(jié)構(gòu)的安全性、合理性等。因此

5、。合理的選取各控制參數(shù),有助于提高結(jié)構(gòu)整體控制的效率,也有助于使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、經(jīng)濟(jì)合理。 </p><p>  2.1 軸壓比:限制結(jié)構(gòu)的軸壓比,以保證結(jié)構(gòu)的延性要求。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí)可以通過(guò)增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強(qiáng)度的辦法調(diào)整。 </p><p>  2.2 剪重比:限制各樓層的最小水平地震剪力,確保周期較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)的安全。當(dāng)偏小且與規(guī)范限值相差較大時(shí),可通過(guò)增強(qiáng)豎

6、向構(gòu)件,加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。 </p><p>  2.3 剛重比:規(guī)范上限主要用于確定重力荷載在水平作用位移效應(yīng)引起的二階效應(yīng)是否可以忽略不計(jì)。當(dāng)不滿足規(guī)范下限要求時(shí),可以通過(guò)調(diào)整增強(qiáng)豎向構(gòu)件,加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。 </p><p>  2.4 層間位移角:限制結(jié)構(gòu)在正常使用條件下的水平位移,確保高層結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的剛度,避免產(chǎn)生過(guò)大的位移而影響結(jié)構(gòu)的承載

7、力、穩(wěn)定性和使用要求。當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí),只能通過(guò)調(diào)整增強(qiáng)豎向構(gòu)件,加強(qiáng)墻、柱等豎向構(gòu)件的剛度的辦法調(diào)整。 </p><p>  2.5層間位移比:限制結(jié)構(gòu)平面布置的不規(guī)則性,以避免產(chǎn)生過(guò)大的偏心而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。 </p><p>  當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí),可以改變結(jié)構(gòu)平面布置,減小結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心的偏心距達(dá)到規(guī)范要求。 </p><p>  2.6周期比

8、:限制結(jié)構(gòu)的抗扭剛度不能太弱,使結(jié)構(gòu)具有必要的抗扭剛度,減小扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。 </p><p>  當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí),只能通過(guò)調(diào)整改變結(jié)構(gòu)布置,提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。 </p><p>  2.7 剛度比:主要為限制結(jié)構(gòu)豎向布置的不規(guī)則性,避免結(jié)構(gòu)剛度沿豎向突變,形成薄弱層。 </p><p>  當(dāng)不滿足規(guī)范要求時(shí),可以適當(dāng)加強(qiáng)本層墻、柱和梁的剛度,或適

9、當(dāng)削弱上部相關(guān)樓層墻、柱和梁的剛度以滿足要求。 </p><p>  3 框架計(jì)算簡(jiǎn)圖的處理 </p><p>  無(wú)地下室的框架結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)埋深較深時(shí)。為了加強(qiáng)底層的整體性,可以在 0.00m附近設(shè)置基礎(chǔ)連系梁。由于基礎(chǔ)連系梁的設(shè)計(jì)僅為構(gòu)造設(shè)計(jì),無(wú)法平衡底部柱腳的彎矩,更不能夠作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部分,底層計(jì)算高度H 顯然不能取用基礎(chǔ)連系梁頂面到一層樓蓋頂面的高度。正確的設(shè)計(jì)是:柱的 H 值

10、取用基礎(chǔ)頂面至連系梁頂面的高度,也就是把基礎(chǔ)連系梁以下的部分看作底層,而把實(shí)際建筑的底層作為第二層計(jì)算,層高取用連系梁頂層至一層樓面的高度。當(dāng)采用這樣確定計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí),應(yīng)注意底層柱的配筋應(yīng)取用基礎(chǔ)連系梁頂面和基礎(chǔ)頂面中較大內(nèi)力設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。 </p><p>  帶有地下室的框架結(jié)構(gòu),合理確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置是非常關(guān)鍵的。而《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》都沒(méi)有明確提出具體位置,需要我們根據(jù)工程的實(shí)

11、際情況來(lái)分析。采用箱型基礎(chǔ)或者能夠滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的地下室結(jié)構(gòu)時(shí),可以將地下室頂作為框架上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置。在利用 PKPM進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),樓層總數(shù)僅輸入地下室以上的實(shí)際層數(shù),底層的實(shí)際層高就是層高H。這樣設(shè)計(jì)的地震作用和實(shí)際情況較為接近,但是豎向荷載的計(jì)算僅計(jì)算到底層的柱底處。當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)是采用的筏板基礎(chǔ),嵌固位置最好取在基礎(chǔ)頂面。在利用電算時(shí),總層數(shù)應(yīng)為實(shí)際的樓層數(shù)加上地下室的層數(shù)。如當(dāng)建筑地上 6 層時(shí),地下 2 層時(shí),總層數(shù)取

12、 8層。按此確定的計(jì)算簡(jiǎn)圖經(jīng)整體計(jì)算后,地震作用相對(duì)保守,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較安全。 </p><p>  4 結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)的選取 </p><p>  4.1 地震力的振型組合數(shù) </p><p>  地震力的振型組合數(shù),對(duì)高層建筑,當(dāng)不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計(jì)算時(shí),至少應(yīng)取 3,當(dāng)振型系數(shù)多于 3 時(shí),宜取 3 的倍數(shù),但不應(yīng)多于房屋的層數(shù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》指出,合適的振型個(gè)數(shù)

13、一般可以取振型參與質(zhì)量達(dá)到總質(zhì)量的 90%所需的振型數(shù)。SATWE 已有這種功能,可以很方便地輸出這種參與質(zhì)量的比值。此外,由于耦合計(jì)算的地震剪力通常小于非耦合計(jì)算,僅結(jié)構(gòu)存在明顯扭轉(zhuǎn)時(shí)才采用耦合計(jì)算,但在必要時(shí)應(yīng)補(bǔ)充非耦合計(jì)算。 </p><p>  4.2 框架結(jié)構(gòu)活荷載的最不利布置、組合 </p><p>  當(dāng)活荷載較大時(shí),是否進(jìn)行活荷載的最不利布置、組合對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響非常大。使

14、程序給定的梁設(shè)計(jì)彎矩放大系數(shù),也不一定能反映出工程實(shí)際應(yīng)力分布的情況,有可能造成結(jié)構(gòu)不安全或保守。應(yīng)注意的是 PKPM中無(wú)法區(qū)分荷載規(guī)范,因此很難實(shí)現(xiàn)“荷載規(guī)范”區(qū)分荷載種類(lèi)和樓面荷載折減系數(shù)的要求,程序中不區(qū)分不同的樓面活荷載類(lèi)型,一般均按樓面活荷載類(lèi)型考慮并取相應(yīng)的折減系數(shù),PKPM計(jì)算程序?qū)敲婊詈奢d的折減是不全面的,使用 PKPM計(jì)算時(shí),應(yīng)考慮區(qū)分不同構(gòu)件進(jìn)行分步計(jì)算,并在荷載輸入時(shí)將樓面活荷載折減。風(fēng)荷載體型系數(shù)的選取應(yīng)注意,

15、當(dāng)多個(gè)建筑物,特別是群集的高層建筑,相互間距較近時(shí),宜考慮風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng);一般可將單獨(dú)建筑物的體型系數(shù)乘以相互干擾增大系數(shù),該系數(shù)可參考類(lèi)似條件的試驗(yàn)資料確定;必要時(shí)宜通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)得出。 </p><p><b>  5 結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>  如何設(shè)計(jì)出舒適、安全同時(shí)又符合人們精神生活要求且經(jīng)濟(jì)實(shí)用民用建筑以適應(yīng)建筑市場(chǎng)的變化,滿足消費(fèi)者們的需

16、求,成為設(shè)計(jì)師們要面對(duì)解決的首要問(wèn)題。筆者結(jié)合多年從事高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作經(jīng)驗(yàn),通過(guò)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)體系的介紹,同時(shí)結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范,說(shuō)明了高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一些控制參數(shù)的使用,如軸壓比、位移比、剛度比等的作用及調(diào)整方法。最后以框架為例,概述在電算中計(jì)算參數(shù)的選擇,重點(diǎn)介紹了振型組合系數(shù)的選擇等,指出了在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的一些問(wèn)題,以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性、安全性和經(jīng)濟(jì)合理性。提出的措施可為相關(guān)人員參考。 </p>

17、;<p><b>  參考文獻(xiàn): </b></p><p>  [1] 韋勤,王皓. 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅建筑中的應(yīng)用[J].科技資訊,2009,(10). </p><p>  [2] 鄒毓慶.我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計(jì)探討[J]. 中國(guó)科技信息,2011,(15). </p><p>  [3] 趙麗穎.我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展現(xiàn)狀及

18、需要注意的問(wèn)題[J]. 遼寧師專(zhuān)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011,(04). </p><p>  [4] 葉建平.文明信息決定了圖書(shū)館學(xué)的體系結(jié)構(gòu)[J].中國(guó)科技信息,2010,(08). </p><p>  [5] 鞠榮祥,尹鐵林.構(gòu)建職業(yè)教育結(jié)構(gòu)體系的基本原則[J]. 科學(xué)與管理,2006,(03). </p><p>  [6] 王洪海,宋超.淺談抗震概念設(shè)

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