建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題研討
時(shí)間:2022-04-16 08:39:00
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高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而又復(fù)雜的系統(tǒng)性工程,由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)建筑的影響相當(dāng)重大,對(duì)整個(gè)建筑的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性有著決定性的作用,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中如果發(fā)生任何的錯(cuò)誤或者紕漏都有可能造成嚴(yán)重的后果或者經(jīng)濟(jì)損失。因此,我們?cè)谶M(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該全面考慮、認(rèn)真分析處理每一個(gè)細(xì)節(jié)問(wèn)題,確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
l必須注意建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性
在高層建筑抗震設(shè)計(jì)中,其高寬比應(yīng)該是一個(gè)值得認(rèn)真考慮的參數(shù)。
(1)在抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí),應(yīng)該使地震作用的傾覆力矩與重力在基礎(chǔ)與地基交界面得合力作用點(diǎn)不得超過(guò)力矩作用方向抗傾覆構(gòu)件基礎(chǔ)邊長(zhǎng)的1/4。
(2)為保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,可以適當(dāng)加低層的建筑寬度,但是高寬比不得超出規(guī)范要求的限值。
(3)基礎(chǔ)的埋深一定要滿足要求。有些建筑物主樓與裙樓之間用變形縫分開(kāi),從而導(dǎo)致了主樓的基礎(chǔ)埋置深度不夠,當(dāng)發(fā)生地震時(shí),整個(gè)建筑物便會(huì)產(chǎn)生滑移,甚至整體傾覆。
(4)如果高層建筑的高寬比比較大時(shí),不宜采用天然地基或者復(fù)合地基上的淺基礎(chǔ),最好是采用樁基礎(chǔ),基礎(chǔ)鋼筋深入承臺(tái)的錨固長(zhǎng)度必須滿足要求。因?yàn)椋瑯痘A(chǔ)埋置深度較大樁基與地基間具有很大的摩擦力,可以很好的抵抗上部結(jié)構(gòu)的傾覆力。
2重視結(jié)構(gòu)的延性。避免截面配筋率過(guò)大
要想讓建筑物在強(qiáng)烈地震作用下有很強(qiáng)抗傾覆能力,最好的方法是將建筑結(jié)構(gòu)中所有的構(gòu)件的延性都提高。但是在工程實(shí)際中,考慮到經(jīng)濟(jì)等因素,是不可能實(shí)現(xiàn),而且也是沒(méi)有必要的。在實(shí)際建筑工程中通常是通過(guò)選擇性的、有針對(duì)性的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的重要構(gòu)件的延性,已達(dá)到提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。在豎直方向,對(duì)于體型簡(jiǎn)單、剛度沿高度方向分布的高層建筑,應(yīng)該重點(diǎn)增強(qiáng)低層建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)件的延性:對(duì)于底板較大的,則應(yīng)該重點(diǎn)考慮增強(qiáng)裙樓與主樓相銜接部位的構(gòu)件的延性;而對(duì)于形狀不規(guī)則的,則應(yīng)該重點(diǎn)注意增強(qiáng)體型發(fā)生突變處的構(gòu)件的延性。在建筑結(jié)構(gòu)的平面位置上,應(yīng)該注重增強(qiáng)以下幾個(gè)部位的構(gòu)件的延性:在房屋周邊轉(zhuǎn)角處、平面突變處、復(fù)雜平面各翼相接處構(gòu)件;對(duì)于偏心結(jié)構(gòu),應(yīng)該增強(qiáng)房屋周邊尤其是剛度比較小的位置的構(gòu)件延性;對(duì)于有多道抗震防線的抗側(cè)力構(gòu)件,應(yīng)該對(duì)第一道抗震防線構(gòu)件的延性予以提高。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”的原則,讓結(jié)構(gòu)可以進(jìn)入彈塑狀態(tài),是的結(jié)構(gòu)通過(guò)彈塑性變形將地震的能量吸收一部分,從而減小地震烈度,以增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。建筑結(jié)構(gòu)在遭遇強(qiáng)地震時(shí)其結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分配是與結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載力成正比的,而構(gòu)件的承載力又與其配筋和截面大小有關(guān)。因此,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該要注意,如果加大了某一個(gè)構(gòu)件的截面配筋,形成了強(qiáng)梁弱柱、強(qiáng)桿若節(jié)點(diǎn)的情況,那么該結(jié)構(gòu)的抗震性能將會(huì)大大減弱,因?yàn)檫@樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是不具備良好的延性。所以,我們?cè)谶M(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),必須要注意避免出現(xiàn)構(gòu)件截面的縱向筋超配的問(wèn)題,此外,還應(yīng)該注意避免選用剛度超大的材料。
3框架柱設(shè)計(jì)的問(wèn)題
(1)框架柱承受的軸向壓力較小,對(duì)于長(zhǎng)柱,在往復(fù)水平力的作用下,滯回曲線越豐滿表示其消耗能量的能力越強(qiáng),其延性也就越好;而對(duì)于短柱,在往復(fù)水平力的作用下,滯回曲線呈較瘦的反S形,表面其消耗能量的能力較差,其延性也就較差,其破壞形式為剪切破壞。為滿足軸壓比限值的要求,高層建筑的底部柱的截面積一般較大,但受到層高的約束,往往就讓框架柱變?yōu)榱硕讨?。在?shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以采取下列措施:①首先保證框架柱的截面媽祖規(guī)范軸壓比的要求。②讓柱的軸壓比滿足規(guī)范限制要求。③使用高強(qiáng)混凝土或者鋼管樁混凝土柱。確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符厶‘強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”的原則,在發(fā)生地震時(shí),低層框架柱不發(fā)生剪切破壞。
(2)處于同一樓層的各個(gè)柱的剛度盡量相同。多次的地震災(zāi)害對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞表明,當(dāng)結(jié)構(gòu)中同時(shí)存在長(zhǎng)短柱時(shí),由于構(gòu)件的剛度及受力差異很大,很容易被地震作用各個(gè)擊破,一次遭受破壞。
(3)在框架體系與框簡(jiǎn)體系結(jié)構(gòu)中,角柱的受力要遜色與其他柱。主要有以下幾方面的原因:①在雙向剛接的框架中,角柱在縱橫兩個(gè)方向都是單邊有梁,也就是說(shuō)在結(jié)構(gòu)重力的作用下,角柱雙向受彎。②高層建筑在水平力的作用下產(chǎn)生比較大的傾覆力矩,當(dāng)框架整體發(fā)生彎曲時(shí),角柱受到的附加軸力最大。③結(jié)構(gòu)的質(zhì)心不可能與鋼心完全重合,當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí),角柱產(chǎn)生的相對(duì)側(cè)移量最大。所以,為了避免角柱的斜向壓彎以及扭轉(zhuǎn)破壞,其截面尺寸不宜過(guò)小,另外還應(yīng)該適當(dāng)?shù)募用芄拷睿蕴岣呓侵某休d力。但是也比必要刻意的增大角柱的截面尺寸。
4剪力墻設(shè)計(jì)的問(wèn)題
(1)鋼筋混凝土抗震墻的延性以及破壞形態(tài)同墻體的高寬比、結(jié)構(gòu)超靜定的次數(shù)有著密切的關(guān)系。為增強(qiáng)抗震墻的柔韌性,防止產(chǎn)生剪切破壞,當(dāng)抗震墻較長(zhǎng)時(shí),可以利用洞口設(shè)置弱連梁,將墻體分為小開(kāi)口墻、單肢墻或者多肢墻,并且將每一個(gè)墻段的高寬比控制在2.0以內(nèi)。弱連梁指的是地震作用下各層連梁的總約束彎矩不超過(guò)該墻段總地震彎矩的l/5;連梁結(jié)構(gòu)不得太強(qiáng),防止在地震作用下出現(xiàn)某一墻肢全截面受拉,對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)來(lái)講,這是相當(dāng)危險(xiǎn)的。但是連墻有不能設(shè)計(jì)太弱,當(dāng)連梁僅相當(dāng)于一般小梁時(shí),墻肢也就成為了單肢墻,其延性很差,只有多肢墻的一半左右,而且單肢墻只有一道抗震防線,其結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)少,在地震作用下很容易產(chǎn)生破壞。在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),都得對(duì)連梁的剛度進(jìn)行折減,因?yàn)榧袅σ话攵季哂休^大的剛度,在水平荷載的作用下,連梁會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)力,往往會(huì)超出截面的允許值。解決該問(wèn)題的辦法是可以先讓這些連梁屈服,讓連梁成為塑性鉸而不發(fā)生脆性破壞。連梁的設(shè)計(jì)也必須滿足強(qiáng)剪弱彎的要求,實(shí)際上對(duì)連梁的剛度進(jìn)行折減也就是減弱其抗彎能力。
(2)規(guī)范明確規(guī)定了剪力墻的端部應(yīng)該設(shè)置暗柱、端柱等邊緣構(gòu)件。這些邊緣構(gòu)件的作用與磚混結(jié)構(gòu)中的約束住一樣,當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度比較小時(shí),在地震作用下層間位移及定點(diǎn)的位移就會(huì)較大,此時(shí)邊緣構(gòu)件也就起到相當(dāng)大的約束作用,因此,要適當(dāng)增大暗柱、端柱等邊緣構(gòu)件的截面尺寸與配筋。
5地下室外墻設(shè)計(jì)的問(wèn)題
高層建筑一般都設(shè)置有地下室,地下室外墻主要承受結(jié)構(gòu)自重、地面活載及側(cè)向土壓力等。在已經(jīng)建設(shè)完成的高層建筑中,地下室的外墻設(shè)計(jì)存在較大的差異,主要是外墻的厚度與配筋差別較大,怎么樣在確保結(jié)構(gòu)安全的同時(shí)又最大限度體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性,是廣大設(shè)計(jì)人員應(yīng)該認(rèn)真考慮的一個(gè)問(wèn)題。地下室外墻的受力與上部建筑結(jié)構(gòu)的類型及布置有著很大的關(guān)系。當(dāng)采用框架結(jié)構(gòu)時(shí),地下室外墻頂端受到上部填充砌體與±O.OO樓板的約束較小,可以將墻體底端認(rèn)定為鉸接而當(dāng)采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí),地下室外墻頂端受剪力墻與±O.OO樓板的約束則較大,可以認(rèn)定墻壁為固結(jié)。由于基礎(chǔ)的剛度比墻體的剛度大很多,因此,墻的下端可視為固定端。而在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,考慮到邊界條件不是很明確,以策安全,可對(duì)同一邊界采取兩種不同的假設(shè),進(jìn)行計(jì)算。一般情況下,當(dāng)采用框架結(jié)構(gòu)時(shí),地下室的外墻的截面尺寸及配筋要大一點(diǎn);采用剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí),地下室外墻厚度及配筋相對(duì)要小點(diǎn)。
6結(jié)束語(yǔ)
高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化,出現(xiàn)了各種形式的多塔、錯(cuò)層、帶轉(zhuǎn)換層、樓板局部開(kāi)大洞的結(jié)構(gòu)類型,其中立面布置也越來(lái)越復(fù)雜,所有這些都對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。作為設(shè)計(jì)單位或設(shè)計(jì)人員,應(yīng)該在更加充分理解規(guī)范的基礎(chǔ)上,認(rèn)真做好細(xì)節(jié)工作,把深刻的理論、概念在實(shí)際工作中正確地淋漓盡致地表現(xiàn)出來(lái)。為社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步做出更大貢獻(xiàn)。