某體型復雜建筑不設(shè)防震縫結(jié)構(gòu)設(shè)計實例分析

1、<p>　　某體型復雜建筑不設(shè)防震縫結(jié)構(gòu)設(shè)計實例分析</p><p>　　摘要本文通過對某工程是否設(shè)置防震縫結(jié)構(gòu)方案的利弊分析，提出對于體型復雜的高層建筑，只要采取的計算措施正確、構(gòu)造措施恰當及通過合理布置抗震墻盡量減小地震的扭轉(zhuǎn)影響，并對局部應力集中部位采取構(gòu)造加強措施，采用不設(shè)防震縫的結(jié)構(gòu)方案是合理可行的。同時給出了體型復雜建筑不設(shè)防震縫所采取的計算及構(gòu)造措施。 </p><p&

2、gt;　　關(guān)鍵詞體型復雜建筑；框架剪力墻結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)方案對比；satwe；防震縫； </p><p>　　中圖分類號： TU398+.2文獻標識碼： A </p><p><b>　　1前言 </b></p><p>　　近年來，高層建筑在我國有了迅速的發(fā)展，其特點之一是建筑體型趨向于個性化、功能化、復雜化。對于平面里面復雜的建筑，是否設(shè)置防震縫

3、，目前有兩種截然不同的處理方法。一是按照慣例用防震縫將其分為若干規(guī)則的、相互獨立的結(jié)構(gòu)單元；二是不設(shè)防震縫，對可能存在應力集中的部位采取有針對性的加強措施，使整個建筑作為一個結(jié)構(gòu)整體共同工作，通過適當調(diào)整抗震墻的布置使整體計算周期、位移控制在規(guī)范規(guī)定的合理范圍之內(nèi)。 </p><p>　　本文結(jié)合石家莊市某大學學術(shù)交流中心的結(jié)構(gòu)設(shè)計，給出了體型復雜建筑不設(shè)防震縫的設(shè)計要點，并進一步對不設(shè)防震縫的設(shè)計方法及采取的有

4、針對性的措施進行闡釋，以期能對類似體型復雜的建筑工程抗震設(shè)計提供可鑒之資。 </p><p><b>　　2工程概況 </b></p><p>　　學術(shù)交流中心位于石家莊市，由地下1層超市，地上3層商業(yè)（裙房3層），及12層賓館、公寓、辦公樓組成。主屋面離地高度59.9 m。主樓結(jié)構(gòu)平面布置為L形。設(shè)計使用年限及耐久性設(shè)計年限均為50年?？拐鹪O(shè)防分類為丙類?？拐鹪O(shè)防烈

5、度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.1 g，設(shè)計地震分組為第二組；建筑場地類別為Ⅱ類，設(shè)計特征周期0.40 s。本工程建筑平面南北向和東西向均有較長外伸段，屬于平面凸凹不規(guī)則（L/Bmax＞0.35、L/b＞2）及扭轉(zhuǎn)不規(guī)則（樓層豎向構(gòu)件最大水平位移和層間位移大于該樓層平均值的1.2倍）結(jié)構(gòu)。按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011-2010（以下簡稱《抗規(guī)》），體型復雜、平立面不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，可按實際需要在適當位置設(shè)置防震縫，形成多個較

6、規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元（結(jié)構(gòu)單元1、2、3）。 </p><p>　　3規(guī)范條文規(guī)定分析 </p><p>　　針對復雜建筑結(jié)構(gòu)的震害表現(xiàn)，《抗規(guī)》第3.4.5條給出了是否設(shè)置防震縫的相關(guān)規(guī)定。當必須設(shè)置防震縫時，應根據(jù)抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)材料種類、結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)單元的高度和高差情況，留有足夠的寬度，其兩側(cè)的上部結(jié)構(gòu)應完全分開。當不設(shè)防震縫時，應按規(guī)定進行更精細的抗震分析并采取加強延性的構(gòu)造措

7、施；在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對于體型復雜的建筑設(shè)置防震縫并不一定是最合理的。 </p><p>　　4是否設(shè)縫結(jié)構(gòu)方案對比分析 </p><p>　　工程設(shè)縫與否，各有利弊。下面我們就以本工程為實例從模型計算、防震縫寬度確定、建筑立面美觀及施工使用等幾個方面對比分析設(shè)置防震縫的利弊。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)置防震縫后，體型復雜的建筑結(jié)構(gòu)被劃分為若干規(guī)則的結(jié)構(gòu)單體

8、，各結(jié)構(gòu)單體受力明確，計算簡單。問題是設(shè)縫后，一則很難避免地震時的碰撞，再則部分結(jié)構(gòu)單元較長，偏心扭轉(zhuǎn)會較為嚴重。但如若不設(shè)縫，會存在結(jié)構(gòu)平面復雜，連接部位易產(chǎn)生應力集中破壞等問題。 </p><p>　　4.1模型計算對比分析 </p><p>　　下面對結(jié)構(gòu)是否設(shè)縫分別建立模型采用分析軟件satwe計算分析，通過數(shù)據(jù)可以看出：設(shè)置防震縫后，整個結(jié)構(gòu)被分割成較規(guī)則的結(jié)構(gòu)單體。對于結(jié)構(gòu)單元

9、1和結(jié)構(gòu)單元2，雖然x、y方向位移角減小，但因平面長寬比較大，最大層間位移比增大到了1.35和1.36，扭轉(zhuǎn)作用較不設(shè)縫整體模型增大；對于結(jié)構(gòu)單元3，為純框架結(jié)構(gòu)，其抗扭轉(zhuǎn)剛度明顯減小，最大位移比也增大到了1.37。因此設(shè)置防震縫后，雖在地震及風荷載作用下的周期位移滿足規(guī)范要求，但是均不如不設(shè)縫整體模型理想。同時設(shè)置防震縫不但需增設(shè)雙柱、雙墻、雙外框梁，而且由于需要進一步調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置，增設(shè)抗震墻或加大框架柱、梁截面，從而增加工程投資

10、。 </p><p>　　4.2罕遇地震下防震縫寬度分析 </p><p>　　設(shè)置防震縫后，由表中罕遇地震下最大位移數(shù)值可以看出，在罕遇地震下，結(jié)構(gòu)單元1與結(jié)構(gòu)單元2的位移之和達到375.82mm，雖然計算變形值滿足規(guī)范規(guī)定的最大彈塑性層間位移角不應大于1/100的要求，但已經(jīng)超過《抗規(guī)》第6.1.4條規(guī)定最小防震縫寬度（220mm）很多。而通常情況下，為使建筑立面易于處理及最大限度增大

11、使用面積，防震縫寬度一般按規(guī)范最小值采用。由上述分析可知，通常設(shè)置的防震縫寬度數(shù)值為最低要求，按此寬度設(shè)置的防震縫僅能保證在中小地震下（即結(jié)構(gòu)基本處于彈性狀態(tài)）相鄰結(jié)構(gòu)不會發(fā)生碰撞，在較大地震作用下，一旦結(jié)構(gòu)進入彈塑性狀態(tài)，發(fā)生碰撞的可能性將大大增加。國內(nèi)外歷次震害也充分證明了這一點。 </p><p>　　故此從以上計算結(jié)果可以看出，不設(shè)縫的整體計算方案比設(shè)縫以后各個單獨結(jié)構(gòu)單元的結(jié)果要理想。 </p&g

12、t;<p>　　4.3對立面、施工及造價影響 </p><p>　　從建筑美觀角度看，如果設(shè)置防震縫，各縫都在主要立面位置上，必然破壞建筑整體的立面效果和美觀性；并且為了確保在較大地震作用下，相鄰結(jié)構(gòu)單元不會發(fā)生碰撞，防震縫寬度也需較大，導致在平面上防水問題很難處理。 </p><p>　　在實際施工及使用過程中，防震縫中常常存有磚頭、砼渣塊、模板等，致使實際縫寬小于設(shè)計值，

13、妨礙了防震縫作用充分發(fā)揮。同時地震時防震縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)碰撞，導致的主體結(jié)構(gòu)損壞很難修復。 </p><p>　　對于工程造價而言，由于設(shè)置防震縫，除需在縫兩側(cè)均增設(shè)一排框架柱、外圈框架梁外，還需在防震縫兩側(cè)按規(guī)范要求增設(shè)抗撞墻，無形中增加了工程造價。 </p><p>　　因此，綜合考慮以上各個方面因素，本工程采用不設(shè)縫的建筑結(jié)構(gòu)方案。 </p><p>　　5本結(jié)構(gòu)

14、不設(shè)縫采取的措施 </p><p>　　1．在計算及模型調(diào)整上，由于不設(shè)防震縫，本結(jié)構(gòu)屬于建筑平面南北向和東西向均有較長外伸段的凸凹不規(guī)則結(jié)構(gòu)體系，L形兩端頭剛度較弱容易產(chǎn)生較大位移。為了增加整體抗扭剛度，調(diào)整周期位移等參數(shù)，結(jié)合建筑樓電梯間位置，沿建筑周邊及L形外伸段兩端設(shè)置抗震墻，以保證具有足夠的抗扭剛度，并盡可能使建筑物的剛度中心和質(zhì)量中心重合或接近，減少結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)效應，從以上表1中分析數(shù)據(jù)看，取得了很

15、好的效果。 </p><p>　　2．對于超長的建筑物，規(guī)范要求設(shè)置一定數(shù)量的溫度收縮縫，因本工程兩個方向長度均接近70m，且不設(shè)置防震縫，因此需采取特殊措施。目前我國超長建筑越來越多，特別是許多大型的公共建筑，因此對于不設(shè)縫技術(shù)的研究現(xiàn)在也越來越多。超長混凝土結(jié)構(gòu)解決溫度應力常用方法是使用限制膨脹率的補償收縮混凝土。本工程在各層梁板中整體使用補償收縮混凝土并沿建筑平面每隔30m左右增設(shè)2m寬膨脹加強帶。同時在各

16、層樓板中均設(shè)置通長鋼筋，增加水平向鋼筋配筋率，以抵抗溫度應力，較好的解決了結(jié)構(gòu)超長這一問題，不僅有效而且施工方便。 </p><p>　　3．在構(gòu)造措施方面，因L形轉(zhuǎn)角部位容易產(chǎn)生應力集中，為避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)受力薄弱部位，致使結(jié)構(gòu)破壞，因此除加強此處樓板板厚及配筋，抗震墻端柱及與之相連的框架梁的構(gòu)造與配筋外，還加強了此區(qū)域樓板其余邊框梁的抗拉抗扭鋼筋。 </p><p><b>