概念設計在高層建筑結構優(yōu)化設計的應用

1、CONSTRUCTION城市建設智能建筑中的接地比較復雜，由于智能建筑中存在功能各異的多個子系統(tǒng)，且每個子系統(tǒng)對接地要求的標準也不完全一樣。在按照其用途或作用來劃分，智能建筑中的接地可以分為兩大類：保護性接地和功能性接地。保護性接地包括防雷接地、防靜電接地與保護接地；功能性接地包括直流接地、屏蔽接地和工作接地。接地系統(tǒng)的良好與否直接關系到整個智能建筑的正常運行，通常來看，接地電阻是越小越好。目前，國際上通用的防雷技術設計中，都采用共用接

2、地系統(tǒng)方式。對智能建筑而言，大樓內的各設備應建立良好的等電位聯(lián)結，并和預留接地端子相連，利用柱內主鋼筋引下至接地系統(tǒng)，共用一組接地裝置，其接地電阻按其中最小值確定。一般情況下，智能建筑通常采用基礎地網建立共用接地系統(tǒng)，接地電阻不大于一歐姆。結束語：工業(yè)和民用建筑的防雷與接地設計及安裝是一項系統(tǒng)工程，它的覆蓋面廣，和各專業(yè)系統(tǒng)的交叉點較多，因此在設計和施工中要細致、認真、全面地加以綜合考慮，進而保證人和建筑物的安全。施工單位要高度重視起建

3、筑防雷與接地設計及安裝對工業(yè)和民用建筑的重要作用，不斷引進新技術和新材料，使建筑防雷工程的防雷效果更加顯著。參考文獻：[1]郭明利.智能建筑中弱電系統(tǒng)的防雷設計與應用[J].低壓電器，2009，（16）.[2]黃宏偉.淺談輕鋼結構建筑物的防雷與接地系統(tǒng)設計[J].建筑，2007，（11S）.[3]胡衛(wèi)紅.高明杰.談高層建筑防雷接地設計與施工[J].建筑科技情報，2004，（04）.[4]魏建碑.西志堅.建筑電氣設計和安裝應注意問題淺析[

4、J].黑龍江科技信息，2009，（19）.[5]劉先云.建筑工程中的防雷接地技術及避雷問題分析[J].廣東科技，2008，（08）.[6]盧榮佳.論建筑電氣安裝工程中的問題與預防措施[J].建材與裝飾（下旬刊），2007，（12）.概念設計在高層建筑結構優(yōu)化設計的應用羅建城惠州市誠藝建筑設計有限公司廣東惠州516000摘要：文章結合某工程實際，從計算結果和經濟分析表明，從概念設計的原則出發(fā)，根據結構整體性原則經過多輪優(yōu)化之后的結構方案，

5、既可以保證結構的安全適用，還可以做到經濟合理。關鍵詞：概念設計高層建筑結構設計優(yōu)化設計1工程概況某工程項目用地共計11.25hm2，總建筑面積約為72萬m2，擬建成包括高檔公寓、SOHO公寓、普通住宅、商業(yè)、寫字樓等多種功能的大型商業(yè)綜合體，整個綜合體共分為A、B、C、D、E5個建筑組群。本工程為其中的B區(qū)，建筑面積1O萬m2，地下部分為兩層地下室，平時主要用于商業(yè)、設備用房及車庫，地下二層戰(zhàn)時為核5級人防地下室；地上部分裙房2～4層，

6、兩棟住宅塔樓均為40層。工程結構設計使用年限為50年，建筑結構的安全等級為二級，地基基礎設計等級為甲級?？拐鹪O防類別為丙類，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.1g，設計地震分組為第一組，建筑場地類別為Ⅱ類。風荷載按lOOa重現(xiàn)期的風壓值計算，基本風壓wo=O.60kNm2，地面粗糙類別采用B類，由于塔樓高寬比4.34＞4.0，風荷載體形系數采用1.4。2基礎及地下室設計2.1工程地質及水文地質情況根據勘察報告，場區(qū)地貌屬山前

7、坡洪積平原。場地內巖土分層自上而下描述如下：第1層：雜填土，第2層：細砂，第3層：粉質粘土，第4層：強風化云母片巖，第5層：中風化云母片巖，該層未穿透。場區(qū)內無不良地質現(xiàn)象，無液化土層，區(qū)域穩(wěn)定性較好，適宜工程建設。場區(qū)地下水位標高0.85～3.43m(黃海高程)。地下水類型為第四系松散巖類孔隙水及基巖裂隙水?？垢≡O計水位標高建議值為4.00m2，相對于0.00為0.25m。2.2基礎類型根據勘察報告，并考慮抗浮要求，裙房部分的基礎采用

8、筏板基礎，以第3層粉質粘土層(=280)或第4層強風化云母片巖層(=3OO)為基礎持力層。筏板厚度為0.6m框架柱位置根據抗沖切需要設置相應尺寸的柱墩。塔樓基礎考慮過兩種方案，一是天然筏板基礎，二是大直徑人工挖孔樁基礎。通過從結構造價、施工方便等方面綜合比較，最后采用了傳力直接的大直徑人工挖孔樁墻下承臺梁防水板基礎。挖孔樁樁長約13m，樁徑1000～1600，擴底1800—2900，樁端持力層為第5層中風化云母片巖，樁端極限端阻力標準值

9、=6000。2.3地下室抗浮設計地下室抗浮設計水位為0.25m，需要進行抗浮設計。設計上采用抗拔錨桿（Φ150)進行抗浮，錨桿進入強風化巖不小于lOm，長度不小于14m，單根錨桿抗拔承載力特征值為360kN。2.4地下室結構超長及主裙樓差異沉降地下室平面尺寸為206x137m，大大超過規(guī)范要求。但考慮到設縫對建筑結構的不利影響，設計時通過采取適當的結構措施(采用微膨脹混凝土、設置后澆帶、加強配筋等)、建筑措施(純地下室頂板及墻加強保溫措

10、施)及施工措施(分段施工、加強養(yǎng)護、采用添加劑等)，在地下室范圍內不設變形縫而設置收縮后澆帶。另外，為解決主裙樓之間的差異沉降問題，在主裙樓之間還設置了沉降后澆帶。收縮后澆帶要求在混凝土澆筑兩個月后可進行封閉，沉降后澆帶則需根據沉降觀測的結果進行分析后再選擇合適時機進行封閉。3上部結構方案工程地下室部分不設伸縮縫和沉降縫，整個工程連為一體，地下室頂板設計為上部結構的嵌固部位。上部結構通過設置2道抗震縫將結構分為完全獨立的3個部分，其中左

11、上角和右下角均為40層的2個塔樓，左下部分為2層的框架結構。兩棟塔樓均為剪力墻結構體系，結構高度119.9m，為A級高度的鋼筋混凝土高層建筑。塔樓平面外包尺寸為27.8x31.7m，高寬比HB=4.34，長寬LB=1.14，均滿足規(guī)范的有關要求。結構方案階段，首先根據概念設計的原則進行剪力墻的平面布建筑設計267CONSTRUCTION城市建設項目SATWEETABS周期，ST13.153.03T22.942.73Tt2.161.85周

12、期比TtT10.690.61地震作用基底總剪力（kN），X向76378258基底總剪力（kN），Y向79509110最大層間位移角，X向1152511467最大層間位移角，Y向1166111936最大位移比，X向1.121.07最大位移比，Y向1.121.07風荷載最大層間位移角，X向1181012254最大層間位移角，Y向1227313195置，盡量控制剪力墻的墻肢長度滿足普通剪力墻的要求，并盡量布置帶有翼緣的剪力墻，以提高整個建筑物

13、的抗震性能。二是充分利用中間交通核心形成的剪力墻內筒的抗側力作用，盡量減小外圍剪力墻的數量和尺寸。再根據結構的規(guī)則性和整體性原則，對整體計算分析的結果從周期比、位移比、剛度比和層間受剪承載力之比、剛重比以及層間位移角等方面進行綜合分析和判斷，在經過多輪結構優(yōu)化后，確定了塔樓的結構方案。其中，塔樓的剪力墻厚度從底部的400厚到300到250再到上部的200厚均勻變化；混凝土強度等級也從底部的C50到C40，最后過渡到C30，并且剪力墻厚度

14、的變化與混凝土強度等級的變化均錯開數層。優(yōu)化后的標準層結構平面布置詳見圖1。圖1標準層結構平面圖根據本工程的特點和結構平面布置圖，還采取了一些構造加強措施：正常樓層板厚為h=l10，地下一層樓板由于人防采用400厚，0.00樓板作為整個工程的嵌固端厚度h=180，裙房屋面層樓板厚度加厚為h=130，塔樓屋面層樓板厚度采用h=150；內筒左右兩側及電梯間由于樓板開大洞，板厚均加強為h=150，以傳遞水平力。4結構整體計算分析4.1振型分解

15、反應譜法結構整體計算分析時采用了2個不同的計算軟件，先采用SATWE進行整體計算，再采用Etabs中文版進行驗證。地震作用計算首先采用考慮扭轉偶聯(lián)振動影響的振型分解反應譜法，塔樓的部分計算結果如表1。結果表明，兩種軟件的計算差別不大，各項指標均滿足規(guī)范的有關要求。4.2彈性時程分析補充計算本工程結構高度大于100m，抗震設防烈度為7度，需進行多遇地震下的彈性時程補充分析計算。選用1條人工波RHITG035以及2條實際地震記錄TAF2、T

16、H2TG035，采用SATWE進行彈性動力時程分析，輸入地震加速度的最大值為35cms2。結構兩個主方向的最大樓層剪力曲線圖如圖2。圖2主方向最大樓層剪力曲線結果表明：每條時程曲線計算所得結構底部剪力均大于振型分解反應譜法結果的65%，三條時程曲線計算所得結構底部剪力的平均值大于振型分解反應譜法結果的80%，選波有效。時程分析法計算所得剪力平均值在大部分樓層小于振型分解反應譜法計算結果，在頂部個別樓層出現(xiàn)了大于振型分解反應譜法的現(xiàn)象。針

17、對這個問題在SATWE中采用了地震力放大系數的方法進行解決，這部分樓層配筋計算據此進行。5結語工程根據優(yōu)化后的結構方案進行恰當的配筋構造，保證了結構的整體性能。根據甲方的經濟分析，本工程標準層含鋼量為35kgm2。結果表明，在結構設計中普遍應用概念設計原則，既可以保證結構的安全適用，還可以做到經濟合理。參考文獻：[1lGB500112001，建筑抗震設計規(guī)范【s】.[2]JGJ3—2002，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程【s】.[3]GB5