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1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應注意的幾個問題分析    摘要:隨著我國城市化進程的加快,高層建筑成為城市化建設(shè)不可或缺的建筑方式,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也得到了飛速發(fā)展。由于發(fā)展迅速,致使在設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)各種問題,需要引起我們的重視。 關(guān)鍵詞:高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題 中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號: 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程非常復雜,要求設(shè)計人員必須具備相關(guān)專業(yè)知識,具備認真負責的態(tài)度。結(jié)構(gòu)設(shè)計是保證建筑工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一,如果設(shè)計不符合要求,后期施工再好也不會合格。 1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾個重要環(huán)節(jié) 高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程非常復雜,在進行設(shè)計時一般分為以下

2、四個環(huán)節(jié): 一是設(shè)計方案的提出,要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)本身的實際情況提來進行。在提出制定設(shè)計方案之前,首先要全面了解建筑結(jié)構(gòu)本身的相關(guān)情況,進行實地的考察,例如對建筑的高度、層數(shù)以及安全等級等要熟悉,要掌握建筑結(jié)構(gòu)所要求的抗震等級以及施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況。依據(jù)所采集到的資料進行相應的分析,進而選適合的結(jié)構(gòu)形式,然后根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)形式來進行相應的設(shè)計;二是對結(jié)構(gòu)的計算。在完成建筑結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計之后,要對其中各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)進行精確計算,包括對各個部分所承受的外力載荷的計算,為后續(xù)的工作打下堅實的基礎(chǔ);三是對于內(nèi)力的計算。要依據(jù)結(jié)構(gòu)計算階段得出的數(shù)據(jù)對外力載荷以及各部分構(gòu)件的截面來計算內(nèi)力;四是對構(gòu)件的計算。要依據(jù)

3、國家的相關(guān)標準規(guī)范的要求審定構(gòu)件能否達到相關(guān)的要求,根據(jù)計算的結(jié)果對其進行科學合理的布置,從而符合相應的標準。 2 高層建筑結(jié)構(gòu)的分類及其特點 1.1框架剪力墻結(jié)構(gòu) 當結(jié)構(gòu)受到水平力作用時,采用框架和剪力墻共同受力的結(jié)構(gòu),對于樓板和連梁的剛度要求特別高,要優(yōu)于一般的建筑結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)體系中主要由剪力墻來承受水平剪力,而由框架體系來承受垂直荷載??蚣芗袅w系的位移曲線呈彎剪型。剪力墻的設(shè)置,增大了結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,使建筑物水平位移減小,同時框架承受的水平剪力顯著降低且內(nèi)力沿豎向的分布也趨于均勻。 1.2剪力墻結(jié)構(gòu) 我們將用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱之為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)屬于剛性

4、結(jié)構(gòu),在高層建筑中得到了廣泛的應用,這種結(jié)構(gòu)對于強度和剛度的要求都特別高,整體性能優(yōu)越,能有效承受結(jié)構(gòu)的水平力,具備良好的抗倒塌能力,并且具有良好的延展性,傳力直接、均勻。就當前我國現(xiàn)狀來看,純剪力墻結(jié)構(gòu)對鋼的消耗量很大,造價比較高,施工也相對困難,所以往往因為建設(shè)單位為了降低成本,其結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計性能往往達不到標準要求。 1.3筒體結(jié)構(gòu) 筒體結(jié)構(gòu)的特點主要是抗側(cè)力,由四周的剪力墻結(jié)構(gòu)圍成豎向薄壁筒和柱框架組成豎向箱形截面的框筒,形成一個整體,整體作用抗荷。筒體結(jié)構(gòu)包括單筒體、筒體框架、筒中筒、多束筒等多種型式。筒體是一種空間受力構(gòu)件、分實腹筒和空腹筒兩種類型。實腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎

5、向結(jié)構(gòu)單體,空腹筒是由密排柱和窗裙梁或開孔鋼筋混凝土外墻構(gòu)成的空間受力構(gòu)件。筒體體系具有很大的剛度和強度,各構(gòu)件受力比較合理,抗風、抗震能力很強,往往應用于大跨度、大空間或超高層建筑。 3 對高層建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時應該注意問題 3.1 關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板問題。 從建筑結(jié)構(gòu)來看,如果能出挑板,能調(diào)勻邊跨底板鋼筋,特別是當?shù)装邃摻钔ㄩL布置時,不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋,較節(jié)約;出挑板后,能降低基底附加應力,當基礎(chǔ)形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時,加挑板就可能采用天然地基;能降低整體沉降,當荷載偏心時,在特定部位設(shè)挑板,還可調(diào)整沉降差和整體傾斜;窗井部位可以認為是挑板上砌墻,不

6、宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。當然此問題并不絕對,當有數(shù)層地下室,窗井橫隔墻較密,且橫隔墻能與內(nèi)部墻體連通時,可靈活考慮;當?shù)叵滤缓芨?,出基礎(chǔ)挑板,有利于解決抗浮問題;從建筑角度講,取消挑板,可方便柔性防水做法。 3.2關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板挑板的陽角問題。 在建筑基礎(chǔ)部分的底面積當中陽角面積比較小,因此可以直接使用直角,陽角可以在懸挑部分保持不變的狀態(tài)下,不再使用輻射筋。 3.3基坑開挖。 在挖基坑的過程當中,基坑邊上的土往往不會發(fā)生反彈,這是因為其受到摩擦角的約束,而坑中心反彈的基土應該采用人工的方式進行相應的清理。在存在較大約束力的情況下,可以不考慮回彈。按照基底附加應

7、力對稱將進行相應的計算。而約束力往往在交c時候,也是如此。 3.4 關(guān)于回彈再壓縮。 基坑開挖時,摩擦角范圍內(nèi)的坑邊的基底土受到約束,不反彈,坑中心的地基土反彈,回彈以彈性為主,回彈部分被人工清除。當基礎(chǔ)較小,坑底受到很大約束,如獨立基礎(chǔ),回彈可以忽略,在計算沉降時,應按基底附加應力計算。當基坑很大時,相對受到較小約束,如箱基,計算沉降時應按基底壓力計算,被坑邊土約束的部分當作安全儲備,這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。 3.5關(guān)于梁、板的跨度計算問題。 通常我們在文件資料上所提到的計算跨度的方式方法僅適用于一般的建筑結(jié)構(gòu),對于被廣泛應用的寬扁梁結(jié)構(gòu)設(shè)計是不適合的。在使用扁梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時,如

8、果梁高的數(shù)值和板厚的數(shù)值相比僅大一點時,應該把計算長度選在梁中心的位置,選取梁中心處的彎矩和梁厚,及梁邊彎矩和板厚配筋,取二者大值配筋。(借用臺階式獨立基礎(chǔ)變截面處的概念) 柱子也可認為是超大截面梁,所以梁配筋時應取柱邊彎矩。削峰是正常的,不削峰才有問題。 3.6 抗震縫。 應該將抗震縫進行適當?shù)募哟螅@是因為,在實際發(fā)生地震的過程當中,如果僅僅是按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范要求的抗震縫往往會出現(xiàn)碰撞,因此在可以適當?shù)倪M行加大。 3.7 主梁有次梁處加附加筋。 一般應優(yōu)先加箍筋,附加箍筋可認為是:主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺,在次梁兩側(cè)補上,象板上洞口附加筋。附加筋一般要有,但不應絕對。規(guī)范

9、說的清楚,位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載,應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說,位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載可根據(jù)具體情況而定。當主次梁截面相差不大,次梁荷載較大時,應加附加筋。當主梁高度很高,次梁截面很小、荷載很小時,如快接近板上附加暗梁,主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大,如工藝要求形成的主次深梁,而荷載相對不大,主梁也可不加附加筋??偟脑瓌t,當主梁上次梁開裂后,從次梁的受壓區(qū)頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產(chǎn)生的剪力時,主梁可不加附加筋。梁上集中力,產(chǎn)生的剪力在整個梁范

10、圍內(nèi)是一樣,所以抗剪滿足,集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對主梁截面、荷載較小時,也可滿足。 3.8 一般情況下,懸挑梁宜做成等截面,尤其出挑長度較短時。與挑板不同,挑梁的自重占總荷載的比例很小,作成變截面不能有效減輕自重。變截面挑梁的箍筋,每個都不一樣,加大施工難度。變截面梁的撓度也大于等截面梁。當然,外露的大挑梁,可適當變截面,使感官效果好些。 4 結(jié)束語 當前我國經(jīng)濟發(fā)展十分迅速,建筑行業(yè)作為國民經(jīng)濟發(fā)展的一個重要支柱,其發(fā)展離不開高質(zhì)量的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。廣大建筑設(shè)計人員應該在日常的設(shè)計工作當中注意經(jīng)驗的積累,同時還要積極學習相關(guān)領(lǐng)域的最新知識,不斷提高自身的專業(yè)素養(yǎng),從而做好設(shè)計工作,為我國高層建筑工程的的發(fā)展做出貢獻。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項綜合性的技術(shù)工作,對于建筑的設(shè)計有著非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的不斷發(fā)展,高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求越來越高,重點分析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題及對策,可以為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考和依據(jù)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有極高的專業(yè)性,除了要求設(shè)計人員具有較高的專業(yè)素質(zhì)之外,還要具備良好的職業(yè)道德,具有責任感,只有同時具備

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