時(shí)間：2013年07月01日 分類(lèi)：推薦論文 次數(shù)：
摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，建筑結(jié)構(gòu)不斷的發(fā)生變化，建筑物的高度逐漸增高，尤其是隨著城市化進(jìn)程的加快，高層建筑越來(lái)越多，并廣泛的出現(xiàn)在人們的生產(chǎn)和生活之中。在高層建筑的建設(shè)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中非常重要的組成部分，對(duì)建筑物的建設(shè)、養(yǎng)護(hù)等產(chǎn)生重要的影響。文章以高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為中心話題，探討分析了高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題與對(duì)策，希望能夠引起人們對(duì)這一問(wèn)題的進(jìn)一步關(guān)注，能夠?qū)?shí)踐起到指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞：高層建筑,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),短肢剪力墻,嵌固端設(shè)置,結(jié)構(gòu)規(guī)則性
引言
隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，建筑結(jié)構(gòu)不斷的發(fā)生變化，建筑物的高度逐漸增高，尤其是隨著城市化進(jìn)程的加快，高層建筑越來(lái)越多，并廣泛的出現(xiàn)在人們的生產(chǎn)和生活之中。在高層建筑的建設(shè)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中非常重要的組成部分，對(duì)建筑物的建設(shè)、養(yǎng)護(hù)等產(chǎn)生重要的影響。一方面，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要具有科學(xué)性和合理性，能夠滿足人們生活的需要;另一方面，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要具有安全性，能夠滿足抗震、抗風(fēng)等基本要求，為人們的生活和學(xué)習(xí)提供安全保障。文章著重分析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題與對(duì)策，希望能夠?qū)?shí)踐發(fā)揮指導(dǎo)作用。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
高層建筑結(jié)構(gòu)具有與一般的建筑結(jié)構(gòu)不同的特點(diǎn)，它同時(shí)承受著水平荷載和垂直荷載，其中水平荷載是由外界的風(fēng)力所產(chǎn)生的，垂直荷載是由于建筑物高度所引起的，此外，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)抗震能力也有相應(yīng)的要求。通常情況下，低層建筑結(jié)構(gòu)受到的水平荷載比較小，垂荷載也比較小。但是，在高層建筑中，外界地震和外界風(fēng)力會(huì)對(duì)高層建筑產(chǎn)生相當(dāng)大的影響，并且是對(duì)高層建筑荷載的主要因素。隨著建筑物高度的不斷增加，高層建筑的位移較快的增長(zhǎng)。但是，高層建筑過(guò)大的側(cè)移不僅會(huì)影響人的舒適度，還會(huì)對(duì)建筑物的使用產(chǎn)生影響，此外，過(guò)大的側(cè)移還會(huì)損害建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。有鑒于此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須將側(cè)移控制在合理的范圍之內(nèi)，使建筑物不會(huì)影響人的舒適度，不會(huì)影響建筑物的使用。因此，可以說(shuō)，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其核心是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
(1)選擇合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，如果計(jì)算簡(jiǎn)圖的選擇不合理，會(huì)造成結(jié)構(gòu)不合理，容易出現(xiàn)由于結(jié)構(gòu)不合理而發(fā)生安全事故。所以，要保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全，必須選擇合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖，此外，為了保證計(jì)算簡(jiǎn)圖的安全，在實(shí)踐中，我們需要采取相應(yīng)的構(gòu)造方法。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)不僅僅局限于鋼節(jié)點(diǎn)或者餃節(jié)點(diǎn)，盡量減小誤差，將計(jì)算簡(jiǎn)圖盡量控制在規(guī)范的規(guī)定之內(nèi)。
(2)選擇合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)選擇的時(shí)候，需要按照高層建筑的地質(zhì)條件進(jìn)行。并且，對(duì)高層建筑上部的結(jié)構(gòu)類(lèi)型與荷載分布進(jìn)行綜合分析，同時(shí)對(duì)施工條件以及相鄰建筑物的影響進(jìn)行全面的考慮，在綜合分析和考慮的基礎(chǔ)上選擇科學(xué)合理的基礎(chǔ)方案。需要注意的是，基礎(chǔ)方案的選擇需要使地基的潛力能夠得到最大的發(fā)揮，如如果必要的話，可以對(duì)地基變形進(jìn)行檢測(cè)。
(3)選擇合理的結(jié)構(gòu)方案。合理的結(jié)構(gòu)方案必須滿足高層建筑設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系的要求，并盡量經(jīng)濟(jì)合理，以最少的花費(fèi)獲得最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。受力在明確、傳力簡(jiǎn)單是結(jié)構(gòu)體系的基本要求，在相同的結(jié)構(gòu)單元中，應(yīng)該選擇相同的結(jié)構(gòu)體系。選擇合理的結(jié)構(gòu)方案的時(shí)候，需要分析地理?xiàng)l件、工程設(shè)計(jì)需求、施工條件、施工材料等等，在對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選擇，以確定最佳的結(jié)構(gòu)方案。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)典型問(wèn)題與解決
1、回填土質(zhì)量問(wèn)題
在建筑中，地下室或地下結(jié)構(gòu)都要遇到回填土問(wèn)題，回填土質(zhì)量好壞，對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)的側(cè)移、安全性有著較大的影響。尤其是高層、超高層建筑的影響更大。先開(kāi)挖基槽，施工完地下結(jié)構(gòu)，然后土回填。合肥地區(qū)一般用灰土回填，分層夯實(shí)，回填土施工質(zhì)量往往難以保證。這有兩種原因，其一，灰土攪拌很難均勻，這需要較大的場(chǎng)地，因灰土量大有相當(dāng)大的勞動(dòng)強(qiáng)度;攪拌過(guò)程中，有一定的環(huán)境污染，在市區(qū)很難操作。其二，夯實(shí)過(guò)程中，臨近地下結(jié)構(gòu)處和地下結(jié)構(gòu)上的灰土很難夯實(shí)，易損壞地下結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，地下結(jié)構(gòu)部分一般作嵌固處理，如回填土質(zhì)量不好，那就與實(shí)際情況相差較大。使結(jié)構(gòu)的水平位移加大，穩(wěn)定性降低，抗側(cè)剛度減小，影響結(jié)構(gòu)的安全。另外，較深的回填土夯實(shí)不好，常常引起地坪下沉、開(kāi)裂，影響建筑的正常使用。如某高層建筑，地上30層，地下3層，施工完地下結(jié)構(gòu)后，用3：7灰土回填。主樓部分因基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)與地下室間沒(méi)有操作距離且深度較深，夯實(shí)困難�；彝翑嚢璨痪鶆�，基坑里有建筑垃圾，回填土質(zhì)量較差。裙房部分則回填土較厚且厚薄不均。對(duì)于主樓，引起的問(wèn)題是，基礎(chǔ)埋深是否滿足規(guī)范?結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)地下結(jié)構(gòu)是否算嵌固?對(duì)結(jié)構(gòu)的水平剛度影響有多大?對(duì)于裙房，底層地面已確定為高級(jí)鋪裝，回填土過(guò)深是否引起地坪開(kāi)裂、下沉?考慮了這些不利的影響，決定采用壓密注漿的方法對(duì)回填土進(jìn)行加密處理。加密處理表明，回填土里存在著大量的空隙，加密用去了大量的水泥，處理相當(dāng)成功，使用表明沒(méi)有發(fā)現(xiàn)地面下沉的現(xiàn)象，保證了結(jié)構(gòu)的安全和建筑的正常使用。
2、地梁?jiǎn)栴}
在框架結(jié)構(gòu)中，地梁的設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)工程師經(jīng)常遇到的。它的作用是，1)地梁與基礎(chǔ)連接，地梁對(duì)基礎(chǔ)起拉接作用，一定程度的調(diào)整基礎(chǔ)不均勻沉降;2)當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深時(shí)，地梁與框架柱連接，降底了框架柱計(jì)算高度，地梁對(duì)框架柱內(nèi)力分析有一定的影響;3)地梁是支撐底層墻體的受力構(gòu)件。地梁的受力狀態(tài)與普通的框架梁的受力狀態(tài)不同，普通的框架梁在荷載作用下，梁產(chǎn)生變形不受其他介質(zhì)約束，梁上荷載傳遞給框架柱;而地梁在荷載作用下，梁變形受到土的約束，一部分荷載通過(guò)梁底土的反力和梁側(cè)土摩擦阻力傳遞給地基;另一部分荷載傳遞給框架柱。由于土反力的復(fù)雜性，目前定量確定土反力和梁側(cè)土摩擦阻力還有困難。在工程設(shè)計(jì)中，有兩種處理方法，第一種是把地梁按一層框架梁計(jì)算，不計(jì)地基土的影響，把荷載全部傳框架柱。這種處理方法使計(jì)算模型與實(shí)際情況不符。地梁與框架梁不同，地梁處沒(méi)有風(fēng)力、地震作用，也沒(méi)有水平變形，按嵌固考慮。結(jié)構(gòu)電算時(shí)，往往 “底層層高”不高( 即地梁與基礎(chǔ)頂面距離)，形成 “底層框架柱”為短柱或極短柱，使電算結(jié)果很不合理。第二種是把地梁不參與框架結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算，當(dāng)作簡(jiǎn)支梁，地梁的剪力傳遞給框架柱，不計(jì)地梁彎距的影響。筆者認(rèn)為，盡管二種方法都有缺陷，相比之下，第二種方法要相對(duì)合理些。
3、鋼筋錨固問(wèn)題
在鋼筋混凝土框架———筒體結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)中，框架梁鋼筋在剪力墻錨固是非常重要的，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、強(qiáng)錨固是抗震概念設(shè)計(jì)的重要一環(huán)。實(shí)際工程中常因?yàn)榧袅穸炔粔�，而�?dǎo)致鋼筋水平錨固長(zhǎng)度不夠，不能滿足規(guī)范第8.3.8條的要求，水平錨固問(wèn)題往往容易忽視。某工程中，主樓框架梁支撐在剪力墻上，剪力墻厚度為300，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為c35，框架梁縱向鋼筋為II級(jí)鋼筋，直徑為25，II級(jí)框架的縱向鋼筋錨固長(zhǎng)度為40d，則為1000。詳見(jiàn)圖I，縱筋水平錨固長(zhǎng)度應(yīng)大于450。則剪力墻的厚度不夠。而且，剪力墻與框架梁縱筋綁扎在一起，造成鋼筋綁扎困難、混凝土澆搗條件不好。在剪力墻中設(shè)置暗梁，將框架梁縱向鋼筋錨入暗梁中，滿足規(guī)范的要求。
4、伸縮縫問(wèn)題
伸縮縫也稱(chēng)為溫度———收縮縫，是因?yàn)闇囟鹊淖兓突炷恋氖湛s會(huì)產(chǎn)生水平向和豎向的內(nèi)力和變形。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般不計(jì)算溫度和收縮產(chǎn)生的內(nèi)力，是因?yàn)榻ㄖ锏臏囟群褪湛s參數(shù)難以確定，另外混凝土不是彈性材料，它有塑料變形、徐變、應(yīng)力松弛。實(shí)際計(jì)算的內(nèi)力遠(yuǎn)小于按彈性結(jié)構(gòu)的計(jì)算值，因此由構(gòu)造措施來(lái)保證。當(dāng)房屋長(zhǎng)度超過(guò)一定限值時(shí)，規(guī)范要求設(shè)伸縮縫。伸縮縫縫寬規(guī)范沒(méi)有規(guī)定，理論上是由計(jì)算確定。在工程設(shè)計(jì)中，是由經(jīng)驗(yàn)確定。在建筑物中設(shè)收縮縫，給建筑處理和美觀帶來(lái)不利的影響，現(xiàn)有建筑物流行不設(shè)伸縮縫。一般有兩種措施來(lái)保證，一是設(shè)后澆帶，如安徽郵電通信調(diào)度中心是設(shè)后澆帶而沒(méi)有設(shè)伸縮縫;另一種是在混凝土中添加微膨脹劑來(lái)減少溫度收縮應(yīng)力。如以上兩種措施聯(lián)合使用，綜合效果會(huì)更好。
四、結(jié)束語(yǔ)
總而言之，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)技術(shù)性的工作，綜合性很強(qiáng)，它對(duì)建筑設(shè)計(jì)具有十分重要的指導(dǎo)意義。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，高層建筑也在日新月異的發(fā)展，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高。文章以高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為中心話題，探討分析了高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題與對(duì)策，希望能夠引起人們對(duì)這一問(wèn)題的進(jìn)一步關(guān)注，能夠?qū)?shí)踐起到指導(dǎo)作用。
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