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1、<p> 關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的分析</p><p> 摘要:本文作者就高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題,提出了一些看法及處理措施,希望能對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)計問題;分析 </p><p> 中圖分類號:TU984 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號: </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承受豎向
3、和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(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)計的控制參數(shù)與應(yīng)用 </p><p> 高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中各控制參數(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)計更加安全、經(jīng)濟合理。 </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)范要求時可以通過增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度的辦法調(diào)整。 </p><p> 2.2 剪重比:限制各樓層的最小水平地震剪力,確保周期較長的結(jié)構(gòu)的安全。當(dāng)偏小且與規(guī)范限值相差較大時,可通過增強豎
6、向構(gòu)件,加強墻、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。當(dāng)不滿足規(guī)范下限要求時,可以通過調(diào)整增強豎向構(gòu)件,加強墻、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,只能通過調(diào)整增強豎向構(gòu)件,加強墻、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,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,只能通過調(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,可以適當(dāng)加強本層墻、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 框架計算簡圖的處理 </p><p> 無地下室的框架結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)埋深較深時。為了加強底層的整體性,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)計僅為構(gòu)造設(shè)計,無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,而把實際建筑的底層作為第二層計算,層高取用連系梁頂層至一層樓面的高度。當(dāng)采用這樣確定計算簡圖時,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)計值進行計算。 </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)計規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》都沒有明確提出具體位置,需要我們根據(jù)工程的實
11、際情況來分析。采用箱型基礎(chǔ)或者能夠滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的地下室結(jié)構(gòu)時,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進行設(shè)計時,樓層總數(shù)僅輸入地下室以上的實際層數(shù),底層的實際層高就是層高H。這樣設(shè)計的地震作用和實際情況較為接近,但是豎向荷載的計算僅計算到底層的柱底處。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,總層數(shù)應(yīng)為實際的樓層數(shù)加上地下室的層數(shù)。如當(dāng)建筑地上 6 層時,地下 2 層時,總層數(shù)取
12、 8層。按此確定的計算簡圖經(jīng)整體計算后,地震作用相對保守,結(jié)構(gòu)設(shè)計比較安全。 </p><p> 4 結(jié)構(gòu)計算參數(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),對高層建筑,當(dāng)不考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)計算時,至少應(yīng)取 3,當(dāng)振型系數(shù)多于 3 時,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)計規(guī)范》指出,合適的振型個數(shù)
13、一般可以取振型參與質(zhì)量達到總質(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,由于耦合計算的地震剪力通常小于非耦合計算,僅結(jié)構(gòu)存在明顯扭轉(zhuǎn)時才采用耦合計算,但在必要時應(yīng)補充非耦合計算。 </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,是否進行活荷載的最不利布置、組合對計算結(jié)果的影響非常大。使
14、程序給定的梁設(shè)計彎矩放大系數(shù),也不一定能反映出工程實際應(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中無法區(qū)分荷載規(guī)范,因此很難實現(xiàn)“荷載規(guī)范”區(qū)分荷載種類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型,一般均按樓面活荷載類型考慮并取相應(yīng)的折減系數(shù),PKPM計算程序?qū)敲婊詈奢d的折減是不全面的,使用 PKPM計算時,應(yīng)考慮區(qū)分不同構(gòu)件進行分步計算,并在荷載輸入時將樓面活荷載折減。風(fēng)荷載體型系數(shù)的選取應(yīng)注意,
15、當(dāng)多個建筑物,特別是群集的高層建筑,相互間距較近時,宜考慮風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng);一般可將單獨建筑物的體型系數(shù)乘以相互干擾增大系數(shù),該系數(shù)可參考類似條件的試驗資料確定;必要時宜通過風(fēng)洞試驗得出。 </p><p><b> 5 結(jié)束語 </b></p><p> 如何設(shè)計出舒適、安全同時又符合人們精神生活要求且經(jīng)濟實用民用建筑以適應(yīng)建筑市場的變化,滿足消費者們的需
16、求,成為設(shè)計師們要面對解決的首要問題。筆者結(jié)合多年從事高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作經(jīng)驗,通過對高層建筑結(jié)構(gòu)體系的介紹,同時結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)規(guī)范,說明了高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中一些控制參數(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,概述在電算中計算參數(shù)的選擇,重點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)計中應(yīng)注意的一些問題,以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的準(zhǔn)確性、安全性和經(jīng)濟合理性。提出的措施可為相關(guān)人員參考。 </p>
17、;<p><b> 參考文獻: </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.我國鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計探討[J]. 中國科技信息,2011,(15). </p><p> [3] 趙麗穎.我國鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展現(xiàn)狀及
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