芻述高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題

1、<p>　　芻述高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題</p><p>　　摘 要: 本文圍繞高層建筑結(jié)構(gòu)。主要包括: 荷載和地震作用、抗震墻設(shè)計(jì)、鋼和混凝土混合結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。一些要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程要注意的一些問(wèn)題, </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)； 結(jié)構(gòu)體系；抗震墻 </p><p>　　Abstract: In this paper, ac

2、cording to the high-rise building structure. Mainly include: load and earthquake action, seismic wall design, steel and concrete composite structure and complex structure of the design. Some want to pay attention to some

3、 problems in the structural design process, </p><p>　　Key words: high-rise building structure; structure; seismic wall </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p><b>　　0 前 言 <

4、/b></p><p>　　隨著高層建筑在我國(guó)的迅速發(fā)展,建筑高度的不斷增加,建筑類型與功能的愈來(lái)愈復(fù)雜,結(jié)構(gòu)體系的更加多樣化,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也越來(lái)越成為結(jié)工程師設(shè)計(jì)工作的主要重點(diǎn)和難點(diǎn)之所在。 </p><p>　　1 荷載和地震作用 </p><p>　　( 1)增加了旋轉(zhuǎn)餐廳、擦窗機(jī)、直升機(jī)平臺(tái)的有關(guān)豎向荷載的規(guī)定。 </p><p

5、>　　( 2)高層建筑結(jié)構(gòu)的樓面活荷載、風(fēng)荷載應(yīng)按&laquo;建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)&raquo;2GB50009 的有關(guān)規(guī)定采用。GB50009將基本風(fēng)壓的重現(xiàn)期由現(xiàn)行規(guī)范的30年修改為50年, 故本規(guī)程規(guī)定對(duì)一般高層建筑的基本風(fēng)壓應(yīng)按GB50009中全國(guó)基本風(fēng)壓分布圖的數(shù)值采用,不再乘111的增大系數(shù)；對(duì)于B級(jí)高度高層建筑、特別重要和有特殊要求的高層建筑,應(yīng)采用100年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓值。 </p>&

6、lt;p>　　( 3)增加了計(jì)算高層建筑的風(fēng)荷載時(shí)宜考慮相鄰建筑間狹縫效應(yīng)的影響。 </p><p>　　( 4)規(guī)定當(dāng)房屋高度大于200m時(shí)宜進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)確定其風(fēng)荷載；對(duì)房屋高度大于150m的體型或周?chē)h(huán)境復(fù)雜的高層建筑宜采用風(fēng)洞試驗(yàn)確定其風(fēng)荷載。 </p><p>　　( 5)地震作用的計(jì)算按&laquo;建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范&raquo;2GB50011進(jìn)行,反應(yīng)譜

7、曲線適用于結(jié)構(gòu)自振周期不大于610秒、不同阻尼比的建筑結(jié)構(gòu)(如混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、混凝土和鋼的混合結(jié)構(gòu)等),反應(yīng)譜特征周期按設(shè)計(jì)地震分組和場(chǎng)地類別給出不同取值。 </p><p>　　( 6)規(guī)定計(jì)算地震作用時(shí),應(yīng)考慮偶然偏心的影響,給出簡(jiǎn)化計(jì)算方法。 </p><p>　　( 7)規(guī)定了水平地震作用計(jì)算時(shí),結(jié)構(gòu)各樓層的水平地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值與其上部各層重力荷載代表值的比值(剪重比)的最小要求

8、,使地震力的計(jì)算不致過(guò)小。 </p><p>　　(8) 修改了小震作用下彈性動(dòng)力時(shí)程分析的范圍和方法,明確了對(duì)所選地震波的要求以及時(shí)程分析結(jié)果的使用方法。 </p><p>　　2 結(jié)構(gòu)選型對(duì)于高層結(jié)構(gòu) </p><p>　　2.1結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問(wèn)題 </p><p>　　新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動(dòng),新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)多的限

9、制條件,例如:平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,新規(guī)范采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案”。根據(jù)“建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范”(以下簡(jiǎn)稱“建規(guī)”)( GB50011-2001),“高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程”(以下簡(jiǎn)稱“高規(guī)”)(JGJ3-2002)的要求結(jié)合該工程的建筑平面(東西沿軸線方向L=61.50m,南北沿軸線方向長(zhǎng)B=24.40m),高寬比為3.56小于5,滿足規(guī)范要求(高層建筑高寬比,是對(duì)結(jié)構(gòu)剛度、

10、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟(jì)合理性宏觀控制)；因建筑平面布置突出部分的尺寸過(guò)大(l/B=0.55>0.3)屬結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則建筑；因建筑平面L=6.15m,超過(guò)高層建筑結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距45m要求,屬超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)?；谝陨咸攸c(diǎn),因建筑功能要求,建筑平面不能設(shè)縫,可采取設(shè)后澆帶及屋面及屋面以下三層加強(qiáng)板配筋方式解決結(jié)構(gòu)平面超長(zhǎng)問(wèn)題；至于平面不規(guī)則問(wèn)題在及時(shí)與抗震審查機(jī)構(gòu)溝通的情況下,因建筑功能的需要,且屬一般不規(guī)則,可在結(jié)構(gòu)薄弱處采取加強(qiáng)的

11、構(gòu)造措施來(lái)解決平面不規(guī)則的問(wèn)題。 </p><p>　　2.2結(jié)構(gòu)的超高問(wèn)題 </p><p>　　在抗震規(guī)范與高規(guī)中,對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制。結(jié)合本工程(屬A級(jí)高度建筑),建筑高度87.0m,大于80m,故剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí),且按規(guī)范要求,房屋高度大于60m的高層建筑應(yīng)按100年一遇的風(fēng)壓值采用。 </p><p>　　2.3嵌固端的設(shè)置問(wèn)題 </p

12、><p>　　高層建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算分析之前,必須首先確定結(jié)構(gòu)嵌固端所在的位置。嵌固端的正確選取是高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算模型中的一個(gè)重要假定,它不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件內(nèi)力分配的準(zhǔn)確性,而且還影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移的真實(shí)性,以及結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟(jì)性。因選擇基礎(chǔ)底板作為結(jié)構(gòu)嵌固端,可以充分利用基礎(chǔ)的“ 無(wú)限剛”的假定,也為首層樓面的靈活選型創(chuàng)造條件:即使是首層樓面留有大孔洞,或選用無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu),都不影響結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性。 </p

13、><p>　　2.4電算結(jié)果正確性的判斷 </p><p>　　> 5.1.16條及《抗規(guī)》 3.6.5條均有要求: 對(duì)結(jié)構(gòu)分析軟件的計(jì)算結(jié)果,應(yīng)進(jìn)行分析判斷,確認(rèn)其合理,有效后方可作為工程設(shè)計(jì)依據(jù)。如何判斷? 當(dāng)然只能依靠概念設(shè)計(jì)來(lái)判斷: 概念設(shè)計(jì)是一種設(shè)計(jì)的思路,可以認(rèn)為是定性的設(shè)計(jì),概念設(shè)計(jì)不以精確的力學(xué)分析生搬硬套的規(guī)范條文為依據(jù),而是由我們對(duì)工程進(jìn)行概括的分析,制定設(shè)計(jì)目標(biāo),采

14、取相應(yīng)措施,概念設(shè)計(jì)概念包括安全度的概念、力學(xué)的概念、材料的概念、荷載的概念、地震的概念、施工的概念、使用的概念等等。根據(jù)計(jì)算結(jié)果從以下方面檢查: </p><p>　　( 1)檢查原始數(shù)據(jù)是否有誤,特別是是否遺漏荷載； </p><p>　　( 2)計(jì)算簡(jiǎn)圖是否與實(shí)際相符,計(jì)算程序是否選得正確； </p><p>　　( 3)對(duì)計(jì)算結(jié)果分析,檢查設(shè)計(jì)參數(shù)是否選擇合

15、適,檢查“七種比值”即:柱及剪力墻軸壓比是否滿足要求,主要為控制結(jié)構(gòu)延性；①剪重比:主要為控制各樓層最小地震剪力,確保結(jié)構(gòu)安全性；②剛度比:主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性,以免豎向剛度突形,形成薄弱層；③.位移比:主要為控制結(jié)構(gòu)豎向規(guī)則性,以免形成扭轉(zhuǎn), 對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響；④周期:主要為控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),減少扭轉(zhuǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)不利影響(此時(shí)要注意:第一、二震型在高層建筑中不能發(fā)生以扭轉(zhuǎn)為主); ⑤剛重比:主要為控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,以免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑

16、移和傾覆；⑤有效質(zhì)量比: 主要為控制結(jié)構(gòu)的地震力是否全計(jì)算出來(lái)。 </p><p>　　( 4)另外大家也要注意超配筋信息文件, 對(duì)超配筋的處理。 </p><p>　　3 抗震墻設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題 </p><p><b>　　3.1 墻體配筋 </b></p><p>　　墻的水平分布筋起抗剪作用,以防止墻體在斜裂縫出

17、現(xiàn)后發(fā)生脆性剪切破壞, 同時(shí)起到抵抗溫度應(yīng)力防止混凝土出現(xiàn)裂縫的作用。設(shè)計(jì)中當(dāng)建筑物較高較長(zhǎng)或框剪結(jié)構(gòu)時(shí)配筋宜適當(dāng)增加,特別在連梁部位或溫度、剛度變化等敏感部位宜適當(dāng)增加。 </p><p>　　3.2 短肢抗震墻設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題 </p><p>　　( 1) 短肢墻的布置應(yīng)合理、對(duì)稱、均勻、力求質(zhì)量中心與剛度中心重合。短肢墻布置應(yīng)以T形、L形為主,這樣可增加短肢墻抗扭和出平面外穩(wěn)定。

18、 </p><p>　　( 2) 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢, 當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí),會(huì)加劇已有的翹曲變形,使其墻肢首先開(kāi)裂,因此應(yīng)加強(qiáng)其抗震構(gòu)造措施,如減小軸壓比、增加縱筋和箍筋的配筋率。 </p><p>　　( 3) 短肢墻受力以承擔(dān)豎向荷載為主,承擔(dān)水平荷載為輔。其截面尺寸要適當(dāng), 墻肢截面高度與厚度之比宜在5～8左右為好,且墻厚不小于200mm。當(dāng)墻肢截

19、面高度與厚度比小于等于3時(shí),應(yīng)按柱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì),短肢墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比,抗震等級(jí)為一、二、三時(shí)分別不宜大于0.5、0.6、0.7。對(duì)于無(wú)翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻, 因其延性更為不利, 因此軸壓比限值要相應(yīng)降低0.1。 </p><p>　　( 4) 短肢剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)比一般剪力墻的抗震等級(jí)提高一級(jí)采用,主要目的是從構(gòu)造上改善短肢剪力墻的延性。 </p><

20、;p>　　( 5) 對(duì)于短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值,不僅底部加強(qiáng)部位應(yīng)按規(guī)范調(diào)整,其他各層也要調(diào)整, 一、二級(jí)抗震等級(jí)應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2,主要目的是避免短肢剪力墻過(guò)早剪壞。 </p><p>　　( 6) 抗震設(shè)計(jì)時(shí),短肢剪力墻截面的縱向鋼筋的配筋率,底部加強(qiáng)部位不宜小于1.2%,其它部位不宜小于1.0%。 </p><p>　　( 7) 各短肢墻應(yīng)盡量對(duì)齊、拉直,使之與連

21、梁一起構(gòu)成較規(guī)則且連續(xù)均勻的抗側(cè)力片。并且每道短肢墻宜有兩個(gè)方向的梁與之連接。 </p><p>　　( 8) 短肢墻的數(shù)量可多可少,肢長(zhǎng)可長(zhǎng)可短,主要視抗側(cè)力的需要而定,還可以通過(guò)不同尺寸和布置調(diào)整剛度和剛度中心位置。 </p><p><b>　　3 結(jié) 語(yǔ) </b></p><p>　　根據(jù)新規(guī)程，抗震墻結(jié)構(gòu)應(yīng)用十分廣泛, 如何合理的布置

22、墻體至關(guān)重要, 具體的結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)均有所不同, 設(shè)計(jì)人員必須在滿足規(guī)范的前提下不斷探索、優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì), 以使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為合理、經(jīng)濟(jì) </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] JGJ3-2002,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[ S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2011. </p><p>　　[2] 徐培福,