芻述高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題

1、<p>　　芻述高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題</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、鋼和混凝土混合結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計等。一些要在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程要注意的一些問題, </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：TU37文獻標(biāo)識碼：A文章編號： </p><p><b>　　0 前 言 <

4、/b></p><p>　　隨著高層建筑在我國的迅速發(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)計也越來越成為結(jié)工程師設(shè)計工作的主要重點和難點之所在。 </p><p>　　1 荷載和地震作用 </p><p>　　( 1)增加了旋轉(zhuǎn)餐廳、擦窗機、直升機平臺的有關(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)定對一般高層建筑的基本風(fēng)壓應(yīng)按GB50009中全國基本風(fēng)壓分布圖的數(shù)值采用,不再乘111的增大系數(shù)；對于B級高度高層建筑、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)增加了計算高層建筑的風(fēng)荷載時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時宜進行風(fēng)洞試驗確定其風(fēng)荷載；對房屋高度大于150m的體型或周圍環(huán)境復(fù)雜的高層建筑宜采用風(fēng)洞試驗確定其風(fēng)荷載。 </p><p>　　( 5)地震作用的計算按&laquo;建筑抗震設(shè)計規(guī)范&raquo;2GB50011進行,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)計地震分組和場地類別給出不同取值。 </p><p>　　( 6)規(guī)定計算地震作用時,應(yīng)考慮偶然偏心的影響,給出簡化計算方法。 </p><p>　　( 7)規(guī)定了水平地震作用計算時,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、,使地震力的計算不致過小。 </p><p>　　(8) 修改了小震作用下彈性動力時程分析的范圍和方法,明確了對所選地震波的要求以及時程分析結(jié)果的使用方法。 </p><p>　　2 結(jié)構(gòu)選型對于高層結(jié)構(gòu) </p><p>　　2.1結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題 </p><p>　　新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動,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)計方案”。根據(jù)“建筑抗震設(shè)計規(guī)范”(以下簡稱“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,是對結(jié)構(gòu)剛度、

10、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟合理性宏觀控制)；因建筑平面布置突出部分的尺寸過大(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,超過高層建筑結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距45m要求,屬超長結(jié)構(gòu)。基于以上特點,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板配筋方式解決結(jié)構(gòu)平面超長問題；至于平面不規(guī)則問題在及時與抗震審查機構(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)薄弱處采取加強的

11、構(gòu)造措施來解決平面不規(guī)則的問題。 </p><p>　　2.2結(jié)構(gòu)的超高問題 </p><p>　　在抗震規(guī)范與高規(guī)中,對結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制。結(jié)合本工程(屬A級高度建筑),建筑高度87.0m,大于80m,故剪力墻抗震等級為二級,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)置問題 </p

12、><p>　　高層建筑在進行結(jié)構(gòu)計算分析之前,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)計算模型中的一個重要假定,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)移的真實性,以及結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟性。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,或選用無梁樓蓋結(jié)構(gòu),都不影響結(jié)構(gòu)計算的準(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: 對結(jié)構(gòu)分析軟件的計算結(jié)果,應(yīng)進行分析判斷,確認(rèn)其合理,有效后方可作為工程設(shè)計依據(jù)。如何判斷? 當(dāng)然只能依靠概念設(shè)計來判斷: 概念設(shè)計是一種設(shè)計的思路,可以認(rèn)為是定性的設(shè)計,概念設(shè)計不以精確的力學(xué)分析生搬硬套的規(guī)范條文為依據(jù),而是由我們對工程進行概括的分析,制定設(shè)計目標(biāo),采

14、取相應(yīng)措施,概念設(shè)計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)計算簡圖是否與實際相符,計算程序是否選得正確； </p><p>　　( 3)對計算結(jié)果分析,檢查設(shè)計參數(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)對結(jié)構(gòu)帶來不利影響(此時要注意: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)的地震力是否全計算出來。 </p><p>　　( 4)另外大家也要注意超配筋信息文件, 對超配筋的處理。 </p><p>　　3 抗震墻設(shè)計中遇到的問題 </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)計中當(dāng)建筑物較高較長或框剪結(jié)構(gòu)時配筋宜適當(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)計中應(yīng)注意的問題 </p><p>　　( 1) 短肢墻的布置應(yīng)合理、對稱、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,會加劇已有的翹曲變形,使其墻肢首先開裂,因此應(yīng)加強其抗震構(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,應(yīng)按柱的要求進行設(shè)計,短肢墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計值的軸壓比,抗震等級為一、二、三時分別不宜大于0.5、0.6、0.7。對于無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應(yīng)比一般剪力墻的抗震等級提高一級采用,主要目的是從構(gòu)造上改善短肢剪力墻的延性。 </p><

20、;p>　　( 5) 對于短肢剪力墻的剪力設(shè)計值,不僅底部加強部位應(yīng)按規(guī)范調(diào)整,其他各層也要調(diào)整, 一、二級抗震等級應(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早剪壞。 </p><p>　　( 6) 抗震設(shè)計時,短肢剪力墻截面的縱向鋼筋的配筋率,底部加強部位不宜小于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方向的梁與之連接。 </p><p>　　( 8) 短肢墻的數(shù)量可多可少,肢長可長可短,主要視抗側(cè)力的需要而定,還可以通過不同尺寸和布置調(diào)整剛度和剛度中心位置。 </p><p><b>　　3 結(jié) 語 </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)受力特點均有所不同, 設(shè)計人員必須在滿足規(guī)范的前提下不斷探索、優(yōu)化調(diào)整設(shè)計, 以使結(jié)構(gòu)設(shè)計更為合理、經(jīng)濟 </p><p><b>　　參考文獻 </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：中國建筑工業(yè)出版社, 2011. </p><p>　　[2] 徐培福,