所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2010-11-12 08:11 熱度:
摘要:隨著全球經濟建設的高速發展同時,我國高層建筑結構也得到了快速的發展,結構體系的多樣化,高層建筑的結構設計也越來越成為結構工程師設計工作的主要重點及難點。本文就建筑結構設計中的抗震措施進行探討。
關鍵詞:高層建筑,結構設計,抗震措施
一、高層建筑結構設計的意義及依據
1.1概念設計的意義
高層建筑能做到結構功能與外部條件一致,充分展現先進的設計.發揮結構的功能并取得與經濟性的協調,更好地解決構造處理,用概念設計來判斷計算設計的合理性。
1.2概念設計的依據
高層建筑結構總體系與各分體系的工作原理和力學性質,設計和構造處理原則,計算程序的力學模型和功能,吸取或不斷積累的實踐經驗。
二、高層建筑結構設計的一般原則
2.1合理選擇結構方案
一個成功的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案,即要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。結構體系應受力明確,傳力簡捷,同一結構單元不宜混用不同結構體系,地震區應力求平面和豎向規則。總之,必須對工程的設計要求、地理環境、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析,并與建筑、水、暖、電等專業充分協商,在此基礎上進行結構選型,確定結構方案,必要時還應進行多方案比較,擇優選用。
2.2選用恰當的計算簡圖
結構計算是在計算簡圖的基礎上進行的,計算簡圖選用不當而導致結構安全的事故屢有發生,因此選擇恰當的計算簡圖是保證結構安全的重要條件。計算簡圖還應有相應的構造措施來保證。實際結構的節點不可能是純粹的剛結或鉸結點,但與計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內。
2.3正確分析計算結果
在結構設計中普遍采用計算機技術,但由于目前軟件種類繁多,不同軟件往往會導致不同的計算結果。因此設計師應對程序的適用范圍、技術條件等全面了解。在計算機輔助設計時,由于程序與結構某處實際情況不相符合,或人工輸入有誤,或軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結果,因而要求結構工程師在拿到電算結果時應認真分析,慎重校核,做出合理判斷。設計師的知識、經驗還是不可缺少的。
2、4采取相應的構造措施
始終牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉原則”;注意構件的延性性能:加強薄弱部位:注意鋼筋的錨固長度,尤其是鋼筋的直線段錨固長度;考慮溫度應力的影響。除此之外,還應注意按均勻、對稱、規整原則考慮平面和立面的布置;綜合考慮抗震的多道防線;盡量避免薄弱層的出現;以及正常使用極限狀態的驗算等都需要概念設計作指導。
三、建筑結構的抗震等級
正確確定一個建筑結構的抗震等級非常重要。要正確確定建筑結構的抗震等級,首先要根據建筑抗震設防分類標準確定房屋的抗震設防分類。建筑物各單元的重要性有顯著不同時,可根據局部的單元劃分。在不同行業之間的相同建筑,由于所處地位及受地震破壞后產生的后果及影響不同,其抗震設防類別可不相同。而建筑結構的抗震等級與建筑物的抗震設防類別密切相關。建筑結構的抗震等級還與建筑場地有關。建筑場地為三,四類時,對設計基本地震加速度為0.15G和0.3OG的地區,宜分別按抗震設防烈度8度和9度時各類建筑的要求采取抗震構造措施。
四、高層建筑結構設計的抗震構造措施
通過彈性動力時程分析,找到了各樓結構的薄弱層,一般都發生在豎向結構內收及轉換層部位,這些部位都將是震害發生最嚴重的部位,針對這些薄弱層部位以及凹口附近樓面,將根據規范對轉換結構及立面不規則結構建議采取的措施進行補充計算和加強構造。另外應加強外圍構件的剛度,避免過大的轉角窗和不必要的結構開洞:抗側力構件在平面布置中宜對稱、均勻,避免剛度中心與質量中心之間存在過大的偏心。主要采用的構造措施如下:
(1)在房屋平面突出過長、形成過深凹13的部位,結合建筑上的使用功能需要設置拉板并加大板厚,板內拉筋雙面雙向拉通。
(2)在凹口樓板周圍區域及樓電梯間周圍加大板的剛度,鋼筋雙面雙向拉通;同時對彈性板周圍及樓電梯間的豎向構件配筋,采用
高于其他部位的配筋率和箍筋直徑。
(3)豎向不規則的結構,存在剛度突變的情況時,也就是在彈性動力時程分析時發現的薄弱層部位,在構造上考慮加強樓層跌落交界處的樓板剛度,加厚樓板厚度,采用雙層雙向拉通配筋,提高配筋率:對交界處的豎向構件考慮增加配筋率和加大箍筋直徑。
(4)對轉換結構及轉換層周圍樓層(也就是彈性動力時程分析時發現的薄弱層部位),將仔細對照規范要求采取相應的措施予以加強。
(5)考慮到住宅樓與地下車庫有縫,為確保兩者間均具有可靠的側限,縫凈寬取≥1500mm,縫內填以級配粗砂。
(6)對跌落式住宅樓,考慮到各單元間質量、剛度差異較大且基礎無法脫開,基礎的不均勻沉降將直接影響到上部結構的受力和正常使用,對此類房屋,本設計考慮適當增加樁長,并調整樁的間距,以降低絕對沉降量,從而有效地控制了差異沉降。
(7)對于建筑物的超長問題,我們一般采用設置施工
后澆帶措施,同時對后澆帶封閉后仍存在的溫度應力問題,采取以下措施:
①運用SATWE、E-tabs、及時程分析法補充計算,找出該結構在地震力作用下的薄弱層、最大層間位移角,針對這些薄弱環節采取相應的加強措施。
②通過計算盡可能減少絕對沉降量、從而達到控制沉降差異的目的。
③嚴格控制結構的層間位移和頂點位移。
④溫度影響較大的部位即建筑物的頂層、底層山墻、內縱墻端開、司等將配筋率提高到O.3%以上(并采用細筋密布原則)。
⑤增加大底板的整體剛度,以調節不均勻沉降的影響。
⑥設置必要的施工后澆帶,以30m左右設一條(當結構高差一致時),解決混凝土早期收縮。至少60d后用微膨脹混凝土澆筑(注意清洗結合面),后澆混凝土施工溫度盡量與主體混凝土施工溫度接近,注意做好后澆帶兩側的模板支撐,防止變形。
⑦盡可能不采用高標號混凝土,如必須采用可考慮利用混凝土的后期強度。
⑧對超長、體型不規則的超限高層建筑工程,應改善混凝土的收縮特性,從水泥品質、水灰比、骨料質量、外加劑等環節入手,減小混凝土的收縮率,從而使超限高層建筑工程整體施工質量得到保證。
五、結束語
鋼筋混凝土高層建筑的結構設計是一個長期、復雜甚至循環往復的過程,任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不安全因素,本文對鋼筋混凝土高層建筑的結構設計的原則和抗震等級的設計遇見的問題采取措施彌補,使總體結構抗震安全、可靠的。
文章標題:淺議高層建筑結構的設計
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