公務(wù)員期刊網(wǎng) 精選范文 超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

    超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精選(九篇)

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    第1篇:超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

    關(guān)鍵詞:復(fù)雜高層;超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

    1前言

    由于復(fù)雜高層與超高層建筑建設(shè)難度相對(duì)較大,為保證人們居住的安全性,相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該以提高建筑結(jié)構(gòu)安全性為主要目標(biāo),找出更有利于高層建筑建設(shè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施,從而在促進(jìn)建筑行業(yè)發(fā)展的同時(shí),保證復(fù)雜高層與超高層建筑建設(shè)能夠具有合理性、抗震性,提高人們居住的舒適度與安全性。

    2高層建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

    高層建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾方面:一是由于高層建筑相對(duì)較高,建筑水平荷載對(duì)建筑整體會(huì)產(chǎn)生一定的豎向軸應(yīng)力,并在水平上受到自然災(zāi)害、風(fēng)力等因素影響。因此在設(shè)計(jì)高層建筑整體結(jié)構(gòu)時(shí),除需要考慮到建筑豎向荷載外,也應(yīng)該深入考慮到建筑水平荷載。二是由于高層建筑頂部壓力相對(duì)較大,建筑在后期使用過程中,會(huì)出現(xiàn)軸向變形的問題,從而影響建筑梁彎距。因此為了保證高層建筑整體安全性,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)建筑梁彎矩的重視,避免發(fā)生高層建筑軸向變形問題[1]。三是對(duì)高層建筑整體抗震性的要求。高層建筑在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該重視其結(jié)構(gòu)延性,保證高層建筑能夠更好的抵抗地震災(zāi)害,從而保證居住人們的生命安全。

    3復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

    3.1提高對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視,優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

    復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案直接決定了建筑結(jié)構(gòu)后期應(yīng)用的安全性?;诖?,在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),相關(guān)人員就應(yīng)該提高對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視,從而能夠結(jié)合建筑工程周圍實(shí)際情況,優(yōu)化已經(jīng)研制出的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。首先,復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視概念設(shè)計(jì),在前期設(shè)計(jì)階段需要堅(jiān)持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)則性、整體均衡性等原則,保證建筑結(jié)構(gòu)各個(gè)部分都能夠發(fā)揮出更有力的支持作用;其次,在完善復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該加強(qiáng)與工程施工人員的溝通,從而在外觀效果、施工效果的角度上實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化,避免建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)后期轉(zhuǎn)換的問題[2]。最后,由于計(jì)算機(jī)技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中發(fā)揮了重要的作用,因此相關(guān)人員還應(yīng)該積極采取有效的計(jì)算機(jī)軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案更科學(xué)的優(yōu)化。

    3.2深入分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo),提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性

    建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)不僅是復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該遵循的指標(biāo),也是保證復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的重要因素。因此在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí),相關(guān)人員就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)以下幾點(diǎn)內(nèi)容的重視,從而提高復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。一是地震荷載指標(biāo):在研究人員的深入分析下,發(fā)現(xiàn)超高層建筑結(jié)構(gòu)自震周期在6秒至9秒之間,因此在地震荷載指標(biāo)的影響下,建議復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中直線傾斜下降時(shí)間控制在十秒左右。同時(shí)在分析該項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)時(shí),也要全面結(jié)合建筑周圍的實(shí)際情況,從而保證評(píng)估結(jié)果能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)合理性的要求;二是風(fēng)荷載指標(biāo):由于復(fù)雜高層與超高層建筑主要會(huì)受到地震以及風(fēng)力的影響,因此相關(guān)人員還應(yīng)該遵照當(dāng)前所提出的風(fēng)荷載指標(biāo)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面評(píng)估,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑變形的控制,提高建筑居住的安全性。

    3.3根據(jù)相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范,保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震性

    由于建筑結(jié)構(gòu)直接影響著人們的生命安全,因此在建筑行業(yè)快速發(fā)展的背景下,國(guó)家制定了科學(xué)、合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。針對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑提出的設(shè)計(jì)規(guī)范,有以下兩種:《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》和《高層建筑抗震規(guī)程》。要想保證復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理,能夠更好的滿足建筑抗震性要求,相關(guān)人員在設(shè)計(jì)復(fù)雜高層與超高層建筑時(shí),就要嚴(yán)格按照相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。同時(shí)也要全面考慮到當(dāng)前建筑項(xiàng)目所處的外部環(huán)境、需求的抗震類別以及施工條件,以保證復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震能力為建設(shè)目標(biāo)。在按照相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)后,利用相關(guān)分析方法對(duì)復(fù)雜高層與超高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震性的深入分析。

    3.4重視后期居住的舒適性,保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性

    在復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,除需要重視上述設(shè)計(jì)要點(diǎn)外,還需要考慮到后期人們居住的舒適性。一方面,這是當(dāng)今社會(huì)人們生活水平提高后對(duì)建筑結(jié)構(gòu)提出的要求,另一方面,也是復(fù)雜高層與超高層建筑必須達(dá)到的建設(shè)目標(biāo)。由于復(fù)雜高層與超高層建筑豎向荷載相對(duì)較大,因此在前期施工以及后期居住中,都會(huì)出現(xiàn)一定的壓縮變形問題[3]?;诖?,為了保證后期人們能夠居住的更加舒適,在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工過程中,就應(yīng)該積極采取預(yù)變形技術(shù),并通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行詳細(xì)的模擬演練,從而保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠更加科學(xué)合理,更好的滿足人們居住要求。

    4總結(jié)

    綜上所述,相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)復(fù)雜高層與超高層建筑時(shí),要深入分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)、相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范以及居住的舒適程度,從而保證設(shè)計(jì)人員能夠設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)更加合理、抗震性能更高、科學(xué)性更高的復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)方案,保證復(fù)雜高層與超高層建筑使用壽命與安全性,為人們居住、工作提供更安全的環(huán)境。

    參考文獻(xiàn):

    [1]劉國(guó)榮.試論超高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2015(11):118.

    [2]關(guān)偉,于連友,賈國(guó)熠.關(guān)于超高層建筑的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)討論[J].門窗,2013(2):215~216.

    第2篇:超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

    關(guān)鍵詞:鋼管混凝土組合柱剪力墻平面外連梁

    Abstract: this paper introduces tall building structural design, structural type selection and overrun measures, concrete filled steel tube column and combination of the reinforced concrete beams node approach, the shear wall outside the girder ends of plane embedded solid function and treatment methods, such as calculation and analysis of coupling beam design method.

    Keywords: steel tube concrete composite column shear wall outside the plane of coupling beam

    中圖分類號(hào):TB482.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):

    1 工程概況

    該工程由一棟30層寫字樓(含兩個(gè)避難層)、一棟2層商業(yè)附樓和3層地下室組成,總建筑面積90149m2,屋面結(jié)構(gòu)高度132.80m,停機(jī)坪結(jié)構(gòu)高度143.20m。

    2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體構(gòu)思

    2.1 結(jié)構(gòu)選型

    本工程采用鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu),雖然其結(jié)構(gòu)承載能力和抗變形能力比筒中筒結(jié)構(gòu)差,但避免了結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件的轉(zhuǎn)換,滿足了建筑立面效果和使用要求。為解決建筑首層層高10.0m、結(jié)構(gòu)高度超限及減小柱截面等問題,下部若干層采用鋼管混凝土組合柱,樓蓋采用現(xiàn)澆普通鋼筋混凝土梁板體系。

    承載力和水平位移計(jì)算時(shí),基本風(fēng)壓均按重現(xiàn)期為100年的0.90kN/m2取值。由于結(jié)構(gòu)側(cè)向位移不滿足限值要求,在第30層利用建筑避難層,設(shè)置了鋼筋混凝土桁架的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層,結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層是一把雙刃劍,雖然可提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度,也使得結(jié)構(gòu)豎向剛度突變,所以結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層及相鄰層按《高規(guī)》要求進(jìn)行了加強(qiáng)處理。

    2.2 超限措施

    本工程結(jié)構(gòu)平面形狀規(guī)則、剛度和承載力分布均勻,豎向體型也規(guī)則和均勻、結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件上下連續(xù)貫通(見圖示1),除結(jié)構(gòu)高度超過適用限值外,其它指標(biāo)通過調(diào)整后均達(dá)到未超限。

    由于結(jié)構(gòu)高度超限、而且首層層高10.0m,超限應(yīng)對(duì)措施把首層及下部若干層的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件作為加強(qiáng)的重點(diǎn):1~15層框架柱采用鋼管混凝土組合柱(鋼管混凝土疊合柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程CECS188:2005)、1~2層核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱、首層抗震等級(jí)提高一級(jí)。鋼管混凝土柱有著卓越的承載能力和變形能力,但其防腐和防火材料不僅造價(jià)較高還有時(shí)效性,需考慮今后的維修保養(yǎng),鋼管混凝土疊合柱及鋼管混凝土組合柱可彌補(bǔ)這方面的缺陷。核心筒剪力墻四角附加型鋼暗柱,以解決由于首層層高較大,使得剪力墻端部應(yīng)力集中的問題,并提高剪力墻的承載能力和抗變形能力。

    3 鋼管混凝土組合柱的梁柱節(jié)點(diǎn)

    在工程中往往僅在框架柱中采用鋼管混凝土,而框架梁則采用普通鋼筋混凝土,鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點(diǎn)成為工程中難點(diǎn)之一。目前常用的連接節(jié)點(diǎn)有:鋼牛腿法、雙梁法、環(huán)梁法、鋼管開大洞后補(bǔ)強(qiáng)法及純鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)法等,本工程采用在鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點(diǎn),為連接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)提供多一種選擇。

    3.1 鋼管開小孔的連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造(見圖示2)

    鋼管上開穿鋼筋小孔的連接節(jié)點(diǎn)做法要點(diǎn)如下:

    (1)鋼管開小孔:小孔直徑D=鋼筋直徑+10mm,小孔水平間距=3×D,小孔垂直間距=2×D。

    (2)鋼管水平加強(qiáng)環(huán):梁頂面和梁底面各設(shè)置一道,環(huán)板寬度:鋼管混凝土柱時(shí),取0.10倍鋼管直徑、鋼管混凝土疊合柱時(shí),取65~100mm;環(huán)板厚度=0.5t且≥16mm(t為鋼管壁厚)。

    (3)鋼管豎向短加勁肋:緊貼水平加強(qiáng)環(huán),肋寬=環(huán)板寬-15mm,肋厚=環(huán)厚,長(zhǎng)度為200mm,布置在梁開孔部位的兩側(cè)和中間。

    (4)梁鋼筋盡量采用直徑較大的HRB400級(jí)鋼筋,以減少鋼管開孔數(shù)量。在鋼管混凝土疊合柱時(shí),部分梁鋼筋可以在鋼筋混凝土柱區(qū)域穿過。

    3.2 鋼管開小孔連接節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)

    (1)鋼管開小孔后對(duì)鋼管截面削弱不大,梁鋼筋穿過小孔后剩余的縫隙很小,鋼管對(duì)管芯混凝土的約束力基本沒減少,不影響鋼管混凝土柱的承載能力和變形能力。

    (2)梁鋼筋直接穿過鋼管后,梁可以可靠的傳遞內(nèi)力,梁長(zhǎng)范圍內(nèi)的剛度保持不變,結(jié)構(gòu)受力分析與實(shí)際相同。(鋼牛腿法和鋼管開大洞后補(bǔ)強(qiáng)法,在梁端范圍內(nèi)有相當(dāng)長(zhǎng)度的型鋼,使得梁剛度急劇變化)。

    (3)在設(shè)置水平加強(qiáng)環(huán)和豎向短加勁肋補(bǔ)強(qiáng)后,鋼管在節(jié)點(diǎn)區(qū)是連續(xù)的,節(jié)點(diǎn)的剛性不受影響,滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的要求。

    (4)現(xiàn)場(chǎng)施工較方便,即使圓弧形梁鋼筋也可順利穿過。

    (5)節(jié)點(diǎn)補(bǔ)強(qiáng)所用材料比鋼牛腿法和鋼管開大洞法減少很多,造價(jià)較低。

    為進(jìn)行鋼管開小孔后分析研究,1996年中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)做了1:5模型的四組共九個(gè)試件模型試驗(yàn),并通過多個(gè)工程實(shí)踐證實(shí)該方法的可靠性和可行性。

    4 剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的分析

    對(duì)于框架-核心筒結(jié)構(gòu),部分框架梁要支撐在剪力墻平面外方向,剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用究竟如何,其研究文獻(xiàn)較少,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范也沒有涉及。影響剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的主要因素:墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的有效長(zhǎng)度、墻線剛度與梁線剛度之比和墻在該層的軸壓力等等。目前常用的計(jì)算分析軟件雖然具有墻元平面外剛度分析功能,但未考慮墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的有效長(zhǎng)度,當(dāng)遇到墻肢很長(zhǎng)或筒體墻肢空間剛度很大情況時(shí),計(jì)算分析軟件會(huì)高估了墻平面外對(duì)梁端的嵌固作用,使得梁端負(fù)彎矩計(jì)算值要大于實(shí)際值,本工程應(yīng)對(duì)措施如下:

    (1)采用梁端增加水平腋方法,用以直接增加墻平面外對(duì)梁端嵌固作用有效長(zhǎng)度。

    (2)采用增加墻邊框梁方法(見圖示3),用以增加墻平面外對(duì)梁端嵌固的局部剛度。墻邊框梁截面寬度應(yīng)不小于0.4倍梁縱筋錨固長(zhǎng)度,墻邊框梁截面高度應(yīng)大于樓面梁截面高度,為保證梁端剪力通過墻邊框梁均勻傳遞到墻上,墻邊框梁寬出墻厚處用斜角過渡。

    圖3 墻邊框梁的設(shè)置

    (3)為保證梁正截面設(shè)計(jì)更加符合實(shí)際受力情況,梁端計(jì)算彎矩可以采用“調(diào)幅再調(diào)幅”方法,即分析計(jì)算時(shí)設(shè)定梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)后,配筋時(shí)再局部手算調(diào)幅?!罢{(diào)幅再調(diào)幅”時(shí),應(yīng)考慮構(gòu)件的剛度、內(nèi)力重分布的充分性、裂縫的開展及變形滿足使用要求。

    5 核心筒外墻的連梁設(shè)計(jì)

    核心筒外墻的連梁縱筋計(jì)算超筋是非常普遍的情況,《高規(guī)》對(duì)連梁超筋有專門的處理措施,而且研究文獻(xiàn)也不少,但計(jì)算模型的選取也是重要因素之一。

    《高規(guī)》規(guī)定,跨高比小于5時(shí)按連梁考慮,即連梁屬于深彎梁和深梁的范疇,其正截面承載力計(jì)算時(shí),已不能按桿系考慮,也就是已不符合平截面假定,但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計(jì)算,其計(jì)算偏差當(dāng)然是很大了。

    按“強(qiáng)墻弱梁”和“強(qiáng)剪弱彎”原則進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)時(shí),雖然《高規(guī)》對(duì)連梁設(shè)計(jì)有具體要求,但這個(gè)“弱”要到什么程度,還是取決于設(shè)計(jì)者的理解和經(jīng)驗(yàn)。

    本工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)》要求進(jìn)行設(shè)計(jì),除連梁均配置了交叉暗撐外,對(duì)非底部加強(qiáng)部位剪力墻的邊緣構(gòu)件也進(jìn)行了加強(qiáng)處理,以滿足“多道抗震防線”和“強(qiáng)墻弱梁”的要求。

    6 結(jié)束語(yǔ)

    (1)鋼管混凝土疊合柱及鋼管混凝土組合柱有卓越的承載能力和變形能力,還可彌補(bǔ)鋼管混凝土柱的防腐和防火材料造價(jià)較高及時(shí)效性方面的缺陷。

    (2)鋼管按一定的構(gòu)造要求開穿鋼筋小孔,對(duì)鋼管截面損傷不大,梁鋼筋直接穿過鋼管,使得梁內(nèi)力可以可靠的傳遞。適當(dāng)設(shè)置水平加強(qiáng)環(huán)和豎向短加勁肋,鋼管混凝土柱的承載能力和變形能力不會(huì)降低,節(jié)點(diǎn)剛性得以保證。模型試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)該方法的可靠性,工程實(shí)踐已經(jīng)證實(shí)該方法的可行性。大大節(jié)約梁柱節(jié)點(diǎn)所用鋼材,施工方便。

    (3)影響剪力墻平面外對(duì)梁端嵌固作用的主要因素:墻平面外對(duì)梁端嵌固作用有效長(zhǎng)度、墻線剛度與梁線剛度之比和墻在該層的軸壓力等等。為加強(qiáng)墻平面外對(duì)梁端嵌固作用,可采取梁端水平加腋方法、增加墻邊框梁方法,梁端彎矩可采用“調(diào)幅再調(diào)幅”方法。

    (4)連梁屬于深彎梁和深梁的范疇,正截面承載力計(jì)算時(shí),不能按桿系模型計(jì)算。

    參考文獻(xiàn)

    [1] 蔡紹懷:《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算與應(yīng)用》.中國(guó)建筑工業(yè)出版社1989.

    第3篇:超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

    關(guān)鍵詞:超高層建筑;建筑結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    1 超高層建筑

    1.1 高層建筑,超過一定高度和層數(shù)的多層建筑。世界各國(guó)對(duì)高層建筑的高度和層數(shù)界限的規(guī)定并不一致。在中國(guó),舊規(guī)范規(guī)定:1)8層以上的建筑都被稱為高層建筑,而目前,接近20 層的稱為中高層,30 層左右接近100m 稱為高層建筑,而 50 層左右 200m 以上稱為超高層。

    2)在新《高規(guī)》即《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002)里規(guī)定:10 層及 10 層以上或高度超過 28m 的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)稱為高層建筑結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑高度超過100m時(shí),稱為超高層建筑。3)1972年國(guó)際高層建筑會(huì)議將高層建筑分為4 類:第 1 類為 9~16 層(最高 50m),第2 類為 17~25 層(最高 75m),第 3 類為 26~40 層(最高 100m),第 4類為40 層以上(高于 100m)。4)中國(guó)的房屋 6 層及 6 層以上就需要設(shè)置電梯,對(duì)10 層以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火規(guī)范,因此中國(guó)的《民用建筑設(shè)計(jì)通則》(GB 50352-2005)、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50045-95)將10 層及 10 層以上的住宅建筑和高度超過24m的公共建筑和綜合性建筑劃稱為高層建筑。由于超高層建筑安全性差,所以較少見。

    1.2 超高層建筑由于其體型巨大,功能復(fù)雜,容納人員眾多,投資十分龐大。通常由于它特殊的地位,成為一個(gè)地區(qū)的地標(biāo)式建筑。近年,對(duì)這類建筑物稱之為科技的集中體現(xiàn),綜合國(guó)力的象征,城市的標(biāo)志等等,都是恰當(dāng)?shù)?。其本身確實(shí)是體現(xiàn)了多方面的物質(zhì)成就。

    1.3 它要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力。金茂大廈的每平方米造價(jià)大體上要 20000 元人民幣,每天的正常運(yùn)行費(fèi)用約需上百萬(wàn)元人民幣。

    所以,超高層建筑的建設(shè)和維護(hù)要耗費(fèi)大量財(cái)富。

    2 建筑結(jié)構(gòu)

    2.1 超限高層建筑的類型主要有大底盤、大裙房、多塔樓建筑帶有外挑、懸挑層的建筑。

    2.2 超限高層建筑經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)體系有鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu),它的整體性、抗側(cè)剛度好,一般采用以上混凝土鋼框架結(jié)構(gòu),具有自重輕、斷面小、承載力大的優(yōu)勢(shì)外密柱結(jié)構(gòu)。

    2.3 高層和超高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(代號(hào)RC)外,還采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)(代號(hào) SRC),鋼管混凝土結(jié)構(gòu)(代號(hào)CFS)和全鋼結(jié)構(gòu)(代號(hào) S 或 SS)。

    2.4 建筑物底面對(duì)建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的,由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成,因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面,結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的。

    2.5 而建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系,所以,在建筑設(shè)計(jì)的方案階段,就必須對(duì)主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布作出總體設(shè)想。

    2.6 選用適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)計(jì)算式在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,計(jì)算簡(jiǎn)圖選用不當(dāng)則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生,所以選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。

    計(jì)算簡(jiǎn)圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不可能是純粹的鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié)點(diǎn),但與計(jì)算簡(jiǎn)圖的誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。

    2.7基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件,上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布,相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析,選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案,設(shè)計(jì)時(shí)宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力,必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算。

    2.8 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告,對(duì)一些缺少地質(zhì)報(bào)告的建筑應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看和參考臨近建筑資料。通常情況下,同一結(jié)構(gòu)單元不宜用兩種不同的類型。

    3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    3.1 基于混凝土轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的上述特點(diǎn),在確定施工方案時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面的問題:1)轉(zhuǎn)換板的自重、施工荷載以及所承受的上部結(jié)構(gòu)荷載往往非常大,所以應(yīng)選擇合理、可行的模板支撐方案,并根據(jù)轉(zhuǎn)換板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行模板支撐體系的設(shè)計(jì)。2)下部樓蓋難以直接承受施工荷載,必須采取措施解決荷載的安全傳遞問題。3)對(duì)于大體積混凝土轉(zhuǎn)換板,施工時(shí)應(yīng)考慮采取減小混凝土溫度差值、溫度變化以及混凝土收縮徐變的措施,防止新澆混凝土產(chǎn)生溫度裂縫和收縮裂縫。4)轉(zhuǎn)換板承受的荷載很大,其配筋較多,而且鋼筋骨架的高度較高,施工時(shí)應(yīng)采取措施保證鋼筋骨架的穩(wěn)定。應(yīng)及時(shí)做好轉(zhuǎn)換板施工期間板的變形、混凝土施工溫度的監(jiān)測(cè),及時(shí)掌握各種對(duì)施工質(zhì)量不利的情況,并及時(shí)采取措施進(jìn)行預(yù)防和糾正。

    3.2 隨著高層建筑的迅速發(fā)展,結(jié)構(gòu)理論和建筑技術(shù)也不斷得到提高,高層建筑結(jié)構(gòu)形式也開始趨于多樣化發(fā)展,其表現(xiàn)形式也是多種多樣,但是也隨之出現(xiàn)了很多在高層建筑設(shè)計(jì)方面的問題。在作為城市風(fēng)景線的同時(shí),高層建筑還面臨著如何搞好高層建筑設(shè)計(jì)的問題,如何多方面實(shí)現(xiàn)高層建筑設(shè)計(jì)的完善是目前高層建筑設(shè)計(jì)所追求的主要理念。

    3.3 在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)過程中,高層建筑設(shè)計(jì)中的塔樓部分雖然在設(shè)計(jì)上沒有很大的變化余地,但是在高層建筑的底層部分可以通過一些巧妙的處理來實(shí)現(xiàn)對(duì)空間形式上的豐富,在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)中一般都是采用底層架空和入口縮進(jìn)的處理方法。

    4 超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

    4.1 構(gòu)造設(shè)計(jì)要合理

    在對(duì)超高層建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),必須保證構(gòu)造的設(shè)計(jì)謹(jǐn)慎并合理,重點(diǎn)要注意對(duì)一些薄弱的部位進(jìn)行加強(qiáng),避免出現(xiàn)薄弱層,充分考慮到溫度應(yīng)力對(duì)建筑物的影響以及建筑物的抗震能力,注意構(gòu)件的延性以及鋼筋的錨固長(zhǎng)度,在對(duì)平面和立面進(jìn)行布置時(shí)要確保平整均勻。

    4.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖要合適

    計(jì)算簡(jiǎn)圖是對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ),它直接關(guān)系到超高層建筑的結(jié)構(gòu)安全。為了保證結(jié)構(gòu)的安全性,我們必須從計(jì)算簡(jiǎn)圖抓起,慎重研究,合理選擇,對(duì)于存在于計(jì)算簡(jiǎn)圖中的誤差,要保證其值控制在技術(shù)規(guī)程允許的范圍內(nèi)。

    4.3 結(jié)構(gòu)方案選擇要合理

    建筑方案的合理性取決于結(jié)構(gòu)方案是否合理,因此,在選擇結(jié)構(gòu)方案時(shí)不但要充分考慮到經(jīng)濟(jì)因素,還要充分考慮方案的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系,同時(shí)能夠充分結(jié)合設(shè)計(jì)要求、材料、施工以及自然因素等來確定結(jié)構(gòu)方案,確保結(jié)構(gòu)方案的合理性。

    4.4 基礎(chǔ)方案選擇要合理

    在進(jìn)行基礎(chǔ)方案的設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)師要考慮到載荷的分布情況,工程所在的自然因素、地質(zhì)條件,施工方的施工條件,周圍建筑物對(duì)所設(shè)計(jì)建筑物造成的影響等各方面因素,以此來確?;A(chǔ)方案的選擇既經(jīng)濟(jì)又合理,達(dá)到最優(yōu)效果。

    5 結(jié)束語(yǔ)

    近些年來,我國(guó)的高層建筑建設(shè)發(fā)展迅速。但從設(shè)計(jì)質(zhì)量方面來看,并不理想。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)工程師不能僅僅重視結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確性而忽略結(jié)構(gòu)方案的具體實(shí)際情況,應(yīng)作出合理的結(jié)構(gòu)方案選擇。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析掌握的知識(shí)處理實(shí)際建筑設(shè)計(jì)中遇到了各種問題。

    參考文獻(xiàn)

    第4篇:超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

    【關(guān)鍵字】:超限高層建筑;結(jié)構(gòu)分析;計(jì)算;設(shè)計(jì)

    引言

    由于社會(huì)發(fā)展的需要,當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的體型日趨復(fù)雜化和多樣化。人們?cè)谧⒅亟ㄖ膶?shí)用功能的同時(shí)也越來越注重其美觀和精神功能。因此,超高層建筑結(jié)構(gòu)超限的項(xiàng)目越來越多,其設(shè)計(jì)的難度也越來越大。超高層建筑結(jié)構(gòu)超限是指超出了國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范及規(guī)程所規(guī)定的適用高度和適用結(jié)構(gòu)類型以及體型特別不規(guī)則的建筑工程,從而根據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)程應(yīng)進(jìn)行抗震專項(xiàng)審查的高層建筑。綜合而言,分析研究這類建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有很實(shí)際的意義。

    工程概況

    整個(gè)建筑由一棟36層高的超高層辦公大樓(主樓)和十三層辦公樓(附樓)組成,設(shè)四層地下室,主樓和附樓的地下室部分連成一個(gè)整體,形成大底盤地下室。總建筑面積約10萬(wàn)m2。工程主體建筑主要屋面標(biāo)高160m,女兒墻頂標(biāo)高177m。平面為正方形,邊長(zhǎng)43.9m。地下4層,地上(建筑)36層,地下一層層高5.6m,地下二~四層層高5.0m,首層層高4.7m,1A~4層層高4.5m,其他層層高4.2m,第13、30層為避難層,層高5.5 m。1~5層為大堂空間,中庭局部高有26.9m、13.5m、9.2m,6~36層為辦公,地上建筑面積約6萬(wàn)m2,地下建筑面積約2萬(wàn)m2,主要用于停車,部分為設(shè)備用房。主附樓在地面以上通過抗震縫分開,形成獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元,其中主樓屬超限高層建筑,需進(jìn)行超限抗震設(shè)防審查。

    設(shè)計(jì)使用年限為50年,建筑安全等級(jí)為二級(jí),結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取γ0=1.0??拐鹪O(shè)防類別為乙類,烈度為七度,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,基本加速度值為0.10g。項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)。計(jì)算風(fēng)荷載50年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓為ω0=0.75 KN/m2(位移控制基本風(fēng)壓 ),100年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓ω0=0.90 KN/m2(承載力計(jì)算基本風(fēng)壓),風(fēng)荷載體型系數(shù)取1.4。

    超限類型及抗震性能目標(biāo)

    3.1超限類型

    (1) 主樓從室外地面到主要屋面高度160m,核心筒高度177m,結(jié)構(gòu)計(jì)算高度177m,屬于B級(jí)高度鋼筋混凝土高層高度范圍(高度超限)。

    (2) 由于建筑功能要求,主樓南側(cè)六根框架柱跨越五個(gè)層高,其余框架柱跨越三個(gè)層高,分別達(dá)到26.9m和13.5m其間無梁板聯(lián)系。二~五層樓板開洞面積>30%,屬于平面不規(guī)則。

    (3) X向扭轉(zhuǎn)位移比大于1.2,小于1.4,屬于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。

    3.2抗震性能目標(biāo)

    本工程高度超限高層建筑,采用基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法,設(shè)定本結(jié)構(gòu)體系各部分的抗震性能目標(biāo),詳見表1:

    計(jì)算結(jié)果與分析

    4.1 結(jié)構(gòu)整體分析與計(jì)算結(jié)果

    根據(jù)《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》及《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》,主樓擬采用型鋼混凝土組合柱框架---混凝土核心筒結(jié)構(gòu)體系,結(jié)構(gòu)計(jì)算高度177m(從室外地面算起),結(jié)構(gòu)平面尺寸43.9m×43.9m,結(jié)構(gòu)為地上39層、地下4層,第13、30層為避難層,其他均為辦公用途。從地面算起,建筑物的高寬比為160/43.9=3.65<6;核心筒平面尺寸是21.3m×20.4m,則核心筒的高寬比為160/20.4=7.84<12。主樓樓面有較大開洞,尤其主樓二~六層(中庭處)洞口貫通和筒外無樓板,屬于平面不規(guī)則中的樓板局部不連續(xù),且二層層高較高,產(chǎn)生剛度突變,屬于豎向不規(guī)則中的側(cè)向剛度不規(guī)則。

    根據(jù)建筑功能要求,考慮建造成本因素,本工程采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)體系,鋼筋混凝土核心筒為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系,外框柱為型鋼混凝土柱,核心筒角部剪力墻中加型鋼。由于建筑物的高寬比和核心筒的高寬比都遠(yuǎn)小于規(guī)范限值。因此,本工程不設(shè)置加強(qiáng)層。

    按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求,對(duì)于體型不規(guī)則、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜的高層建筑,在進(jìn)行整體計(jì)算分析時(shí)應(yīng)至少采用兩個(gè)不同力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析軟件。因此,設(shè)計(jì)采用SATWE和ETABS軟件對(duì)現(xiàn)階段的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算、分析和對(duì)比:

    (1)第一種是國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的《高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》SATWE(2008版),該程序采用空間桿單元模擬梁、柱及支撐等構(gòu)件,用在殼單元基礎(chǔ)上凝聚而成的墻元模擬剪力墻,對(duì)于樓板,采用樓板平面內(nèi)無限剛度來計(jì)算結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,采用彈性樓板來計(jì)算結(jié)構(gòu)的極限承載力。

    (2)第二種是國(guó)際上應(yīng)用較為廣泛的《集成化建筑結(jié)構(gòu)分析于設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)》ETABS(V9),該程程序提供了豐富的有限元結(jié)構(gòu)分析的單元庫(kù)供結(jié)構(gòu)工程師選用三維框架單元、三維殼單元、彈簧單元、連接單元等,可以方便地對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析、動(dòng)力分析、線性和非線性分析。

    結(jié)構(gòu)整體計(jì)算結(jié)果詳見表2:

    對(duì)比計(jì)算結(jié)果表明:(1)Etabs計(jì)算結(jié)果與Satwe計(jì)算結(jié)果基本吻合,說明結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)布置和構(gòu)件尺寸基本合理;(2)安評(píng)地震作用比規(guī)范地震作用產(chǎn)生的基底剪力大,設(shè)計(jì)時(shí)按安評(píng)地震作用考慮;(3)地震作用下,剪重比不滿足規(guī)范要求,需要按規(guī)范值調(diào)整。

    4.2 周期與振型

    4.2.1周期

    表3為采用剛性樓板假定計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)前6個(gè)周期。對(duì)比結(jié)果表明,兩者基本一致,誤差在5%以內(nèi),滿足工程精度要求。

    振型號(hào)

    4.2.2振型

    從主要振型圖中可以看出,由于平面均勻?qū)ΨQ,結(jié)構(gòu)高寬比比較大的特點(diǎn),使得低階振型以平動(dòng)為主,第3振型以扭轉(zhuǎn)為主。第3振型見圖1,圖2:

    圖1SATWE第3振型圖 圖2ETABS第3振型圖

    4.3其他計(jì)算結(jié)果分析

    (1) 根據(jù)《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002),結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響。在考慮偶然偏心的地震作用下,樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移的比值,不宜大于1.2,不應(yīng)大于1.4。本工程SATWE和ETABS的計(jì)算結(jié)果表明,樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移的比值均小于1.4。

    (2) 根據(jù)《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002),樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%和其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%,經(jīng)驗(yàn)算,本工程該項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求。

    (3) 根據(jù)《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002B),級(jí)高度高層建筑樓層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于上一層受剪承載力的的75%,本工程各層的受剪承載力均大于其上一層的75%,滿足規(guī)范要求。

    (4) 根據(jù)《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002),本工程最大樓層位移與層高的比值的限值為1/650,本工程計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求。

    (5) 根據(jù)《高層建筑混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2002),特一級(jí)抗震等級(jí)剪力墻底部加強(qiáng)部位,其重力荷載代表值下墻肢軸壓比不宜超過0.5。經(jīng)驗(yàn)算,本工程剪力墻滿足此要求。

    5. 小結(jié)

    依據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的要求進(jìn)行了兩個(gè)不同力學(xué)模型的程序計(jì)算的對(duì)比,其中周期、振型、位移、剪重比、受剪承載力、剪力墻等主要參數(shù)均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

    參考文獻(xiàn)

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    [6] 李國(guó)勝.簡(jiǎn)明高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三版).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2011,09.

    第5篇:超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

    關(guān)鍵詞:超限高層結(jié)構(gòu);抗震設(shè)計(jì);改進(jìn)方法

    1超限高層結(jié)構(gòu)中基于性能的抗震設(shè)計(jì)思路

    超限高層結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)思路,是本著確保人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全為目標(biāo)的。在我國(guó)的抗震規(guī)范設(shè)計(jì)思路上,要求結(jié)構(gòu)要具有對(duì)抗小震的強(qiáng)度驗(yàn)算及對(duì)抗大震的薄弱層控制的技術(shù)和方法,做到小震不壞,中震可修,大震不倒。因此,遵照這個(gè)原則,基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法有了大量的研究和實(shí)踐成果。基于性能的超限高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要包括的內(nèi)容有結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則、結(jié)構(gòu)的布置、結(jié)構(gòu)的質(zhì)量把握、維修維護(hù)等內(nèi)容。具體落實(shí)包括從設(shè)計(jì)到可行性研究、施工質(zhì)量管理等各個(gè)環(huán)節(jié)[1]。基于性能的結(jié)構(gòu)抗震性能水平指的是對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞程度進(jìn)行預(yù)期的評(píng)估,根據(jù)評(píng)估出來的構(gòu)件可能遭到的破壞以及內(nèi)部設(shè)施能夠用于地震設(shè)防的作用等進(jìn)行全面的考慮,將被破壞的狀態(tài)、經(jīng)濟(jì)影響因素等加以預(yù)估,以保證人們的人身和財(cái)產(chǎn)安全得到最大程度的保護(hù)。關(guān)于結(jié)構(gòu)抗震性能的規(guī)定從2011年就開始進(jìn)入實(shí)施階段,內(nèi)容囊括了結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計(jì),其中包含了四個(gè)等級(jí)的結(jié)構(gòu)抗震目標(biāo)的劃分以及五個(gè)結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)設(shè)定。新規(guī)定克服了舊有規(guī)范在抗震設(shè)計(jì)思想中的種種不足,引進(jìn)了新結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計(jì)方法以及材料的應(yīng)用,使得超限高層建筑的構(gòu)件的承載力和變形等要求有了更加合理的參照標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范[2]。如對(duì)于超限高層結(jié)構(gòu)的抗震性能水準(zhǔn)的規(guī)定包括:在地震作用下,結(jié)構(gòu)應(yīng)保持基本完好,人員不會(huì)受到傷害;結(jié)構(gòu)的個(gè)別構(gòu)件如果發(fā)生損傷,可以經(jīng)過修復(fù)后繼續(xù)使用;結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)和部位能夠保持完好,如果個(gè)別部位發(fā)生微裂縫等問題,則通過修復(fù)可以恢復(fù)使用;在強(qiáng)震作用下,構(gòu)件發(fā)生中等程度以上的損壞后,結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的損傷,但是不能對(duì)人造成傷害,不允許局部和整體發(fā)生倒塌。

    2工程案例

    重慶市某超高層建筑(見圖1),占地面積11346m2。分為地下5層和地上48層,采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。該建筑所處地段頻臨江邊,地理位置優(yōu)越,沿江部分采用斜向45°的剪力墻作為轉(zhuǎn)換層的正交布置。標(biāo)準(zhǔn)層和轉(zhuǎn)換層的平面布置嚴(yán)格按照高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求施工。該設(shè)計(jì)理念使結(jié)構(gòu)的布置不規(guī)范,轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)包含了主次梁的轉(zhuǎn)換,整個(gè)工程屬于較為復(fù)雜的超限高層的建筑,具有豎向凹凸不規(guī)則、樓板局部不均勻、豎向不連續(xù)等超限問題[3]。根據(jù)該工程的特點(diǎn),應(yīng)業(yè)主要求,在施工中針對(duì)不同水平的地震作用進(jìn)行了預(yù)估計(jì),對(duì)地震作用下的性能指標(biāo)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在地震作用下的結(jié)構(gòu)構(gòu)件彈性的設(shè)計(jì),按照行業(yè)規(guī)則,首先對(duì)荷載組合中最不利的部分進(jìn)行了設(shè)計(jì),主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括了承載力的要求、構(gòu)件的系數(shù)調(diào)整、內(nèi)力的增大等。見表1。除了樓板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力之外,根據(jù)建筑中抗震性能的類型進(jìn)行了相關(guān)荷載組合的設(shè)計(jì),考慮的因素主要包括構(gòu)件內(nèi)力的增大、系數(shù)的調(diào)整等。對(duì)于罕見強(qiáng)震的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的豎向、轉(zhuǎn)換構(gòu)件以及首層以及轉(zhuǎn)換層的薄弱部分、地基承載力的荷載等的設(shè)計(jì)[4]。見表2。1)地震作用下的設(shè)計(jì)參數(shù)分析。該工程在抗震防烈度上被設(shè)計(jì)為6級(jí),按照地震的加速度值進(jìn)行了分組,場(chǎng)地類別為II級(jí)。在對(duì)地震波的分析中,采用了阻尼比的分析方法。見表3。對(duì)于地震作用下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),該工程采用了中科院的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了計(jì)算,計(jì)算的內(nèi)容包括地震周期、作用、折減系數(shù)、剛度影響等。經(jīng)過計(jì)算,結(jié)合實(shí)際,只要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合地震作用下的抗震規(guī)范要求,能夠使得剪力的平均值小于震型分解反應(yīng)中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力要求,就可以保證建筑結(jié)構(gòu)對(duì)抗地震的破壞。2)建筑結(jié)構(gòu)在遇到罕遇地震的結(jié)構(gòu)分析。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的彈塑性靜力分析,建筑結(jié)構(gòu)的非線性可以按照彈塑性動(dòng)力時(shí)程的原理進(jìn)行計(jì)算。例如本工程中的自由度高柔體系為5S,那么彈塑性靜力推覆可能需要的周圍不能大于2S,因此,根據(jù)有關(guān)結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析的規(guī)定,結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的內(nèi)力和變形、位移等,需要采用彈塑性動(dòng)力分析的方法對(duì)震波進(jìn)行研究。將地震波最終計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)的平均值作為設(shè)計(jì)的依據(jù),按照彈塑性實(shí)程的方法,對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行設(shè)計(jì)。工程中結(jié)構(gòu)平面的45°斜向正交布置的結(jié)構(gòu)方法,使得彈塑性時(shí)程分析要對(duì)結(jié)構(gòu)地震相應(yīng)地進(jìn)行地震波的分析、補(bǔ)充驗(yàn)算。得到的結(jié)論是,當(dāng)結(jié)構(gòu)在45°的地震作用下,結(jié)構(gòu)的響應(yīng)度應(yīng)保持在0°和90°為最佳設(shè)計(jì)思路[5]。因此,根據(jù)計(jì)算的分析,工程選用了兩種度數(shù)作為主要分析的方法,將最大層間的位移角和轉(zhuǎn)換層的層間位移角的抗震性能以及目標(biāo)進(jìn)行了設(shè)計(jì),針對(duì)罕遇地震作用的剪力和傾覆彎矩的設(shè)計(jì)能夠?qū)勾笮偷牡卣穑沟媒Y(jié)構(gòu)進(jìn)入了彈塑性極端。3)工程的主要構(gòu)件的抗震性能的分析。樓板的抗震性能通過地震增大系數(shù)法,對(duì)于地震作用下的樓板應(yīng)力進(jìn)行了分析。首先是得出在彈性大地震作用下的轉(zhuǎn)換層樓板的應(yīng)力計(jì)算圖,得到轉(zhuǎn)換層在地震作用下不屈服的性能指標(biāo),然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層薄弱部分的截面法的分析結(jié)果,得到樓板的合成剪力、轉(zhuǎn)換層對(duì)框、支柱、加強(qiáng)區(qū)的剪力墻等部位的內(nèi)力分析結(jié)果。見表4。

    3結(jié)語(yǔ)

    關(guān)于超限高層建筑的抗震設(shè)計(jì)思路,隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了以實(shí)際震害為背景的抗震設(shè)計(jì),而且隨著國(guó)際研究領(lǐng)域的重視程度的提高,在充分把握結(jié)構(gòu)、變形、受力等特征的基礎(chǔ)上,不斷注重結(jié)構(gòu)整體抗震性能的設(shè)計(jì)目標(biāo)的整體分析和優(yōu)化[6]。當(dāng)今的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)在結(jié)構(gòu)彈性分析和彈塑性分析的基礎(chǔ)上,能夠整體確立結(jié)構(gòu)的基本特征,布置結(jié)構(gòu)平立面,驗(yàn)算出結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震反應(yīng)下的性能目標(biāo),給予設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)構(gòu)的指導(dǎo),同時(shí)經(jīng)過振動(dòng)臺(tái)的實(shí)驗(yàn)給予論證,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路還將不斷得到擴(kuò)展。

    參考文獻(xiàn):

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    [5]莊磊.海南路10號(hào)地塊超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].結(jié)構(gòu)工程師,2013,29(5):17-22.

    第6篇:超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

    【關(guān)鍵詞】框架―核心筒、鞭梢效應(yīng),混凝土徐變,

    1.工程概況

    該超高層工程設(shè)有6層地下室,均用作機(jī)動(dòng)車庫(kù)及設(shè)備用房(地下6層為人防地下室),地下室底板面標(biāo)高為-22.60米。地面以上為59層,其中首層~6層為商務(wù)辦公及餐廳,13、29、45層為避難層,30層為設(shè)備層,其余各層均作辦公用途,地面以上至屋面高度為264.75米,加上屋面以上電梯機(jī)房及構(gòu)架高度為312米。最大高寬比為5.63,總建筑面積約154053O。

    2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析

    2.1結(jié)構(gòu)布置及抗震等級(jí)

    本工程由于高寬比不大、核心筒尺寸較大,故考慮采用技術(shù)成熟的鋼筋混凝土框架―核心筒結(jié)構(gòu)體系。落地核心筒為主要的抗側(cè)力構(gòu)件,結(jié)合建筑平面及立面造型,布置了6根1.3×3.4m的鋼筋砼大柱和8根直徑為φ1600~φ1800的鋼管混凝土柱,以稀疏框架的形式來滿足高檔辦公樓有大面積、開闊景觀視野及盡量增加實(shí)用建筑面積的功能要求,同時(shí)亦可滿足地下室車庫(kù)最大限度停放車輛的需要。結(jié)構(gòu)主體高度超過B類建筑高度限值,建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防類別為乙類,核心筒剪力墻及周邊框架抗震等級(jí)為特一級(jí)。

    2.2 結(jié)構(gòu)采取的分析驗(yàn)算方法和加強(qiáng)措施

    針對(duì)本工程的特點(diǎn),采取了下列分析驗(yàn)算方法和加強(qiáng)措施:

    1)分別采用SATWE、PMSAP和MIDAS/Gen 3個(gè)不同的空間結(jié)構(gòu)分析程序?qū)Y(jié)構(gòu)在小震及風(fēng)作用進(jìn)行彈性計(jì)算,對(duì)3種程序計(jì)算的結(jié)果加以判斷后用于構(gòu)件設(shè)計(jì)。

    2)按“屈服判別法”進(jìn)行中震不屈服驗(yàn)算(驗(yàn)算時(shí)荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0,材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值),分別按小震(αmax=0.08),屈服判別地震作用1(αmax=0.16),屈服判別地震作用2(αmax=0.20),中震(αmax=0.23)進(jìn)行驗(yàn)算,以判別在此四種情況下,結(jié)構(gòu)構(gòu)件是否屈服,何時(shí)屈服及屬何種屈服,從而檢查和掌握本工程中震水準(zhǔn)抗震性能,滿足“中震可修”的設(shè)計(jì)要求。

    3)適量加強(qiáng)落地剪力墻的配筋,落地剪力墻的抗震等級(jí)按特一級(jí)設(shè)計(jì),底部加強(qiáng)部位(-2~6層)剪力墻分布筋的最小配筋率為0.6%,7~30層剪力墻分布筋最小配筋率為0.5%,31層及以上層剪力墻分布筋最小配筋率為0.4%,保證剪力墻在罕遇地震作用下有良好的延性,確保剪力墻在罕遇地震作用下不出現(xiàn)剪切鉸。

    4)驗(yàn)算罕遇地震作用下樓板薄弱位置的抗拉、抗剪強(qiáng)度并保證其滿足強(qiáng)度要求(驗(yàn)算時(shí)荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.0,材料強(qiáng)度取標(biāo)準(zhǔn)值),以確保在罕遇地震作用下樓板仍能作為剛性隔板可靠傳遞水平剪力。

    5)按10年一遇風(fēng)荷載取值計(jì)算順風(fēng)向橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度αmax,以不超過《高規(guī)》4.6.6表的限值,作為檢驗(yàn)是否滿足舒適度要求,同時(shí),將在專門風(fēng)洞試驗(yàn)中提出舒適度評(píng)估要求。

    6)采用MIDAS/Gen軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大震下的Pushover分析,以驗(yàn)證結(jié)構(gòu)能否滿足大震階段不倒塌的抗震設(shè)防水準(zhǔn)要求,并尋找薄弱樓層與薄弱構(gòu)件,制定相應(yīng)的加強(qiáng)措施。

    7)采用BEPTA和ABAQU6.5軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行大震下的動(dòng)力彈塑性時(shí)程分析。

    8)采用MIDAS/Gen軟件,通過模擬實(shí)際施工中結(jié)構(gòu)逐層搭建和加載的方法,考慮混凝土和鋼管混凝土隨時(shí)間變化的徐變收縮特性,來分析混凝土徐變收縮變形對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

    2.3結(jié)構(gòu)分析結(jié)果

    1)小震及風(fēng)作用:

    用SATWE、PMSAP和MIDAS/Gen 3個(gè)不同的空間結(jié)構(gòu)分析程序?qū)Y(jié)構(gòu)在小震及風(fēng)作用進(jìn)行彈性計(jì)算結(jié)果表明,本工程各項(xiàng)整體指標(biāo)均能滿足相關(guān)規(guī)范的有關(guān)要求或未超出規(guī)范規(guī)定的最大限值;完全能達(dá)到“小震不壞”的第一階段的抗震性能目標(biāo)。

    2)中震作用:

    按“屈服判別法”進(jìn)行中震不屈服驗(yàn)算的結(jié)果表明,在小震及屈服判別地震作用1時(shí),所有梁不出現(xiàn)受彎屈服;在判別地震作用2及中震時(shí),核心筒連梁出現(xiàn)屈服(主要表現(xiàn)為面筋配筋率略>2.5%),僅出現(xiàn)輕微的損傷。故本工程能滿足中震重要構(gòu)件不屈服,所有構(gòu)件不發(fā)生剪切破壞的抗震性能目標(biāo)要求。

    3)大震作用:

    在大震作用下,分別進(jìn)行了靜力彈塑性分析(Pushover)和動(dòng)力彈塑性分析。兩種分析方法在性能點(diǎn)處的指標(biāo)見表1。由表1可見,大震作用下,結(jié)構(gòu)的抗震性能滿足防倒塌的抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)。

    表1 靜力彈塑性、動(dòng)力彈塑性分析性能點(diǎn)處的相關(guān)指標(biāo)

    4)頂部小塔樓鞭梢效應(yīng):

    本工程屋面以上的電梯機(jī)房及構(gòu)架高度將近50米高,該部分頂部14米的結(jié)構(gòu)布置如圖1.(a)所示,根據(jù)satwe程序計(jì)算,其配筋較小,各項(xiàng)指標(biāo)也滿足要求,但根據(jù)動(dòng)力彈塑性分析結(jié)果,該頂部小塔樓部分在大震作用下最大位移角達(dá)到1/58(Y向),超過規(guī)范限值,出現(xiàn)了強(qiáng)烈的鞭梢效應(yīng),剪力墻出現(xiàn)嚴(yán)重受壓損傷。后小塔樓部分結(jié)構(gòu)布置調(diào)整為如圖1.(b)所示,才可以滿足要求。

    圖1 頂部小塔樓結(jié)構(gòu)平圖

    5)混凝土徐變收縮影響

    本工程由于豎向構(gòu)件高度大,且外框鋼管柱比內(nèi)筒剪力墻應(yīng)力水平大,兩者由于彈性變形和混凝土徐變引起的沉降差達(dá)到一個(gè)量級(jí),會(huì)對(duì)部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑正常使用造成不利影響。故本工程對(duì)混凝土通過MIDAS/Gen程序按實(shí)際逐層搭建、逐層加載的模型進(jìn)行分析。分析表明外框鋼管柱與內(nèi)筒剪力墻在34層處豎向壓縮變形差達(dá)222mm。對(duì)此情況采取措施有:a、從混凝土制作工藝上嚴(yán)格控制容易引起混凝土徐變的不利因素;b、在建筑施工期間結(jié)構(gòu)不同高度處的層高預(yù)留不同的后期縮短變形余量的方法;C、對(duì)受豎向壓縮變形差影響較大的框架梁端采用施工階段設(shè)施工鉸的措施。

    圖2 設(shè)施工鉸時(shí)與不設(shè)施工鉸時(shí)25層框架梁彎矩

    由圖2可知,設(shè)施工鉸模型的彎矩值為531kN.m,不設(shè)施工鉸模型的彎矩值為1479kN.m,前者只有后者的36%。據(jù)此可知,施工階段梁端設(shè)施工鉸的措施可以有效的降低附加彎矩。

    3 小結(jié)

    1)超高層建筑頂部小塔樓容易產(chǎn)生強(qiáng)烈的鞭梢效應(yīng),應(yīng)采取有效的分析方法,考慮該因素,從而對(duì)頂部小塔樓采取加強(qiáng)措施;2)超高層建筑由彈性變形和混凝土徐變引起的沉降差達(dá)到一個(gè)量級(jí),應(yīng)采取有效措施,降低由此引起的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑正常使用造成不利影響。

    參考文獻(xiàn):

    第7篇:超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

    關(guān)鍵字超限高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法對(duì)策

    中圖分類號(hào):TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):

    隨著建筑結(jié)構(gòu)的體系、體形日趨復(fù)雜化和多樣化,建筑的在重視實(shí)用性的時(shí)候,也越來越重視其精神功能。所以在目前的高層的建筑設(shè)計(jì)中,一些規(guī)則的設(shè)計(jì)往往比較難中標(biāo),超限的工程也越來越高。超限的高層建筑主要是指超出目前的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及規(guī)范所規(guī)定的高度,其體形與傳統(tǒng)的相差較遠(yuǎn)的一些高層建筑工程。新修訂的建筑規(guī)范對(duì)超限的高層建筑提出了比較明確的要求。本論文將以某項(xiàng)超限高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例進(jìn)行剖析。

    一、某超限高層建筑的工程概概況

    該超限高層建筑位于某開發(fā)新區(qū),是一幢辦公大樓,具有現(xiàn)代建筑風(fēng)格的特征。圖人給出的是其的正立面圖以及透視,圖2給出的是各層的平面簡(jiǎn)圖以及南立面圖。

    圖1正東立面圖及透視圖

    圖2平面簡(jiǎn)及南立面圖

    根據(jù)圖1和圖2,我們可以知道這幢大樓的結(jié)構(gòu)平面是一個(gè)帶有切口的橢圓,其主體結(jié)構(gòu)有地下室一層,地上的主樓有10層。主樓的平面呈現(xiàn)出半個(gè)小橢圓形,大約高為51米,從第8層起漸漸收進(jìn);樓頂部具有一裝飾的小塔樓,這座小塔高約為60米。兩側(cè)有裙房四層,分布在南北兩側(cè),大約高為20米,與主樓連成了一個(gè)整體。

    如上圖2所示,地下室層是一個(gè)堅(jiān)固的大底盤;鋼骨的混凝土天橋既可以加強(qiáng)主樓,也可以作為南北兩側(cè)裙房的連續(xù)接板;第五層的中廳其玻璃天柵的兩側(cè)設(shè)有水平支撐的鋼桁架,南北兩側(cè)的裙房由空間鋼管的杄架進(jìn)行連接。裙房和主樓之間存在著一豎并向局部收隴,收隴的尺寸大于是相鄰的下一層水平尺寸的四分之一。

    整個(gè)超限高層建筑采用的是現(xiàn)澆鋼筋土的框架作為剪力墻的結(jié)構(gòu)。局部采用的是鋼骨的混凝土以及鋼結(jié)構(gòu),其基礎(chǔ),采用的是樁筏基礎(chǔ),其樁型采用的是預(yù)制的混凝土方樁,樓蓋采用的是現(xiàn)澆梁板。該建筑物的安全等級(jí)是二級(jí),預(yù)計(jì)可使用年限是50年,重要性為丙類,抗震的列度為七度。屬于A級(jí)高層建筑。

    二、該超限高層建筑的特點(diǎn)以及難點(diǎn)

    該工程的立面和平面比較獨(dú)特,其特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn):

    (1)平面呈現(xiàn)出不規(guī)則的凹凸。正面入口處的凹進(jìn)尺寸與相應(yīng)的投影方向的總尺寸還要大30%,屬于平面規(guī)則性的超限。

    (2)該建筑的樓板出現(xiàn)了局部不連續(xù)的情況。圖2所示的第二層到第四層,其洞口的寬度比該層的樓板寬度要大一半,這屬于平面規(guī)則性的超限。

    (3)側(cè)向的剛度不規(guī)則:比如說南立面圖,結(jié)構(gòu)豎向收進(jìn)的水平比相鄰的下層還在大四分之一。當(dāng)然也可以看成是裙房與地下室形成的一個(gè)大底盤,上部收進(jìn)的是單塔建筑,這屬于豎向的規(guī)則性超限。

    (4)局部抽空的柱子:南側(cè)的裙房第四層是大會(huì)議廳,抽取的柱子形成了局部的大空間。

    (5)伸縮縫的間距超限:主樓長(zhǎng)為95米,超過了規(guī)范的伸縮縫的最大間距。

    三、該超限高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及措施

    1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    對(duì)于結(jié)構(gòu)布置比較復(fù)雜、體形也比較復(fù)雜的高層建筑,應(yīng)該至少選擇兩個(gè)不同的力學(xué)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,并進(jìn)和整體計(jì)算。本論文中采用的是SATWE 和ETABS 軟件。SATWE是利用空間結(jié)構(gòu)的模型,樓板主要是采用符合實(shí)際情況的全彈性板進(jìn)行計(jì)算。ETABS主要是利用空間開,板主要是利用具有面外和面內(nèi)剛度的殼元模型進(jìn)行計(jì)算,剪力墻采用的是能做出準(zhǔn)確反應(yīng)翹曲和氛圍的空間膜元以及邊柱元的模型來進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)楸窘ㄖ捏w型并不規(guī)則,所以計(jì)入了在雙向水平的地震的作用下,對(duì)該建筑所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)影響。故采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的振型分解反應(yīng)譜法, SATWE 振型數(shù)取21, 有效質(zhì)量參與比大于90%,屋頂?shù)男∷瞧浔奚倚?yīng)也進(jìn)行了反映。ETABS 在進(jìn)行模態(tài)組合時(shí)亦采用CQC 法, 它考慮了扭轉(zhuǎn)與密集模態(tài)的耦合;而且它能夠考慮其動(dòng)力荷載的分布。

    2、該超限高層建筑剪力墻的布置

    在設(shè)計(jì)的過程中,較為關(guān)鍵的是剪力墻的長(zhǎng)度、數(shù)量、布置的位置以及厚度。因?yàn)樵摻ㄖ艿搅似矫娌贾玫木窒?,只能利于電梯井、樓梯間、隔墻以及設(shè)備井作為剪力墻。經(jīng)過多次的調(diào)整,最后像圖3所示,形成了五個(gè)筒體,因?yàn)樵鰪?qiáng)了結(jié)構(gòu)抗握的剛度;并使該結(jié)構(gòu)沿著兩個(gè)主軸的方向的側(cè)向比較相近;剪力墻的間距大絕跡35米,滿足了規(guī)范的要求。圖中沒有標(biāo)明樓板的百度,其為120,墻厚大約為300,局部墻以及底的厚度為350,筒體的內(nèi)墻厚度為250;地下室的頂板厚度大約為180,可以作為嵌固端。

    由于南北的裙房與主樓的連續(xù)比較弱,平面也不規(guī)則,為了發(fā)送裙房和主樓的連接部位的受力善,在南北兩側(cè)的裙房之間增加了墻體。

    3、抗震的設(shè)計(jì)和構(gòu)造的措施

    針對(duì)以上所描述的工程特點(diǎn),主要采用以下措施:

    (1)提高了地下室到第四層結(jié)構(gòu)的混凝土的強(qiáng)度等級(jí),標(biāo)為C35,并提高了該混凝土的配筋率,第五層及其以上采用了是C30.

    (2)加強(qiáng)了大底盤:將地下室的頂板加厚到了180毫米,采用了雙向雙層配筋的方法,提高了配盤率;同時(shí)加厚地下室的外墻,沿著西側(cè)的主樓外圈軸線增設(shè)了地下室的內(nèi)墻,并加強(qiáng)了地下室的結(jié)構(gòu)的樓層剛度,使其大于或等于相鄰的上部的樓層剛度的兩倍。如圖4所示:

    (3)加強(qiáng)洞口周連年構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)的構(gòu)件:將洞口周圍的樓板加厚到了150毫米,采用雙向雙層的配筋方式,在凹口的地方增設(shè)了厚拉板,厚度為300毫米。如圖2.3所示。采用的是鋼骨混凝土,同時(shí)盡最大可能將鋼骨延伸到主體的筒體上,然后加強(qiáng)錨固。這些部位起著非常重要的作用,他們將裙房和主樓連成一個(gè)整體,感情用事限制著其扭轉(zhuǎn)。

    (4)加強(qiáng)了立面收進(jìn)層(第四層)樓蓋厚度,將其提高為150,也提高了其配筋率,同時(shí)加強(qiáng)其收進(jìn)部分的構(gòu)件。為了增加該建筑的延性不適當(dāng)?shù)靥岣吡伺浣睢?/p>

    (5)由于南側(cè)的裙房第4層的大廳罐子取了三根中柱,所以在此處采用了型鋼混凝土梁來增加其跨度,加厚了該樓板,達(dá)到了150,同時(shí)采用鋼筋混凝土來組合樓面。

    (6)圖2所示的第五層平面簡(jiǎn)圖中,中廳的玻璃天棚選擇了鉸椄鋼梁同時(shí)在其兩側(cè)增加了水平支撐,加強(qiáng)了第一層到第五層的豎向構(gòu)件,保證了結(jié)構(gòu)的整體配合工作。

    (7)加強(qiáng)了南側(cè)和北側(cè)裙房之間的相互連接:在圖2中,第五層的平面簡(jiǎn)圖采用了空間鋼管桁架將南側(cè)與北側(cè)的裙房進(jìn)行了剛性連接,而且與中廳的天棚鋼桁架相連接,從而減小了裙房的扭轉(zhuǎn)和偏離的趨勢(shì)。

    (8)不設(shè)伸縮縫和沉降縫。提高了每層樓板的構(gòu)造配筋,而且在收縮應(yīng)力以及溫度比較大的板區(qū)內(nèi)沒有配筋的表面布置了溫度收縮鋼筋。這樣就可以避免以后的設(shè)備設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)上的很多困難。

    四、結(jié)束語(yǔ)

    該超限高層建筑因?yàn)槠洫?dú)特的立面、平面的建筑設(shè)計(jì)而中標(biāo)了,但是也因?yàn)槠淦搅⒚娴牟灰?guī)則性也給該設(shè)計(jì)增加了很多困難。為了保證該超限高層建筑的功能以及造型這兩個(gè)方面的要求,對(duì)樓板的厚度、梁柱的截面、剪力墻的布置、局部的位置以及材料進(jìn)行了多次調(diào)整。最終確定了本論文所描述的結(jié)構(gòu)方案。通過本論文對(duì)超限高層建筑結(jié)構(gòu)方案的實(shí)現(xiàn),為合理地設(shè)計(jì)不規(guī)則的平立面的超限高層建筑提供了一些新的思路。而且本設(shè)計(jì)已經(jīng)通過了抗震的審查。

    參考文獻(xiàn)

    [1]董金梁. 上南花苑城D 區(qū)平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 建筑結(jié)構(gòu), 2002, 32(4) .

    第8篇:超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

    關(guān)鍵詞:超限高層,梁式轉(zhuǎn)換 , 上部結(jié)構(gòu) , 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

    Abstract: the article mainly in guangzhou a high-rise hotel building project overrun seismic design main point to carry on the analysis, including the structure system layout, of the whole structure of the elastic computation analysis, the lateral stiffness calculation, and so on. Analyzes the structure characteristics of this project, and produced by the off-gauge problems of structure adjustment and take the structure seismic strengthening measures overrun.

    Keywords: overrun high-rise, beam type conversion, the upper structure, basic design

    中圖分類號(hào):S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):

    1工程概況

    某高層酒店建筑項(xiàng)目,位于廣州市海珠區(qū)新港東路北側(cè)琶洲村,地上總建筑面積38800m2,地下建筑面積約47460m2,地下3層,地下室底板面標(biāo)高-14.000m,室外地面標(biāo)高為-0.250m;酒店地上15層、房屋高度62.250m,采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。

    2 地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

    2.1 巖土層結(jié)構(gòu)

    本工程場(chǎng)地巖土層按地質(zhì)成因自上而下分為人工填土層Q4ml、海陸交互相沉積淤泥質(zhì)土層Q4mc、淤泥質(zhì)砂層Q4mc、沖積~洪積砂層Q3al+Pl、沖積~洪積土層Q3al+Pl、河湖相沉積淤泥及淤泥質(zhì)土層Q3al、殘積層Qel及基巖。巖石堅(jiān)硬程度為:強(qiáng)風(fēng)化巖為極軟巖,中風(fēng)化巖為軟巖,微風(fēng)化巖為較硬巖;巖體完整程度為:強(qiáng)風(fēng)化巖極破碎,中風(fēng)化巖破碎,微風(fēng)化巖較完整;巖體基本質(zhì)量等級(jí)為:強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化巖Ⅴ級(jí),微風(fēng)化巖Ⅲ級(jí)。微風(fēng)化粉砂巖天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk=13.1Mpa,微風(fēng)化粗砂巖天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk=16.3Mpa。

    2.2 基坑及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

    酒店主樓擬采用人工挖孔樁基礎(chǔ),以微風(fēng)化粉砂巖層為樁端持力層,微風(fēng)化粉砂巖天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度的frk=13.1MPa,樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35,樁徑范圍為φ2000~2700mm。無上部建筑地下室擬采用天然地基上的擴(kuò)展基礎(chǔ)。

    基礎(chǔ)埋深不小于房屋高度的1/18即158.15/18=8.78m,滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)第12.1.8條的要求。

    3 上部結(jié)構(gòu)選型與布置

    酒店地上15層,裙房4層,室外地面標(biāo)高為-0.25m,1~4層層高分別為5.0m、5.0m、6.5m、6.5m,標(biāo)準(zhǔn)層層高為3.5m,房屋高度為62.25m,出屋面3層、高度14.00m,標(biāo)準(zhǔn)層平面呈倒Z型。配合建筑功能和造型需要,酒店擬采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系,高寬比為2.24小于6,符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第3.3.2條的要求。

    利用電梯井、樓梯間設(shè)置4組落地剪力墻以承受主要水平剪力和傾覆力矩,是最主要的抗側(cè)力防線,其中兩組剪力墻形成兩個(gè)筒體大致居中布置。采用梁板式樓蓋,電梯及樓梯造成的樓板大開洞削弱處,在洞口邊緣設(shè)置邊梁、樓板適當(dāng)加厚并加強(qiáng)配筋,保證水平作用的可靠傳遞,從而確保剪力墻與框架共同形成雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。

    裙房四層大跨度空間屋蓋采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu);四層較大錯(cuò)層處,框架柱截面高度均不小于600mm,平面外受力的剪力墻厚度均不小于250mm,并設(shè)置與之垂直的墻肢。

    4 上部結(jié)構(gòu)的超限認(rèn)定

    (1)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則:經(jīng)計(jì)算,在考慮偶然偏心影響的地震作用下,樓層豎向構(gòu)件的最大扭轉(zhuǎn)位移比:X向1.10(4)小于1.2,Y向1.48(4)大于1.2小于1.5,屬扭轉(zhuǎn)不規(guī)則Ⅰ類。

    扭轉(zhuǎn)周期比:Tt/T1=0.839<0.9。根據(jù)有關(guān)資料分析,判定為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則。

    (2)樓板局部不連續(xù)。由標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖可知第2、4層樓面開洞面積超過50%,第5層錯(cuò)層,屬局部樓板不連續(xù)。

    (3)豎向不規(guī)則。三層樓面處設(shè)置了梁式轉(zhuǎn)換層,轉(zhuǎn)換層以下為部分框支剪力墻結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)換層以上為剪力墻結(jié)構(gòu)。因此,可以判定為豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)。

    (4)尺寸突變。豎向構(gòu)件位置縮進(jìn)大于25%。

    5上部結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析

    5.1計(jì)算原則

    整體結(jié)構(gòu)采用兩個(gè)不同力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)分析軟件PKPM/SATWE和Midas/Gen7.9.5進(jìn)行(彈性)計(jì)算和校核。PKPM/SATWE程序?yàn)楦邔咏Y(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)的空間組合結(jié)構(gòu)有限元分析軟件,采用空間桿單元模擬梁、柱及支撐等桿件,用在殼元基礎(chǔ)上凝聚而成的墻元模擬剪力墻。Midas/Gen7.9.5為三維空間有限元分析軟件,采用三維梁?jiǎn)卧M實(shí)際結(jié)構(gòu)中的梁柱等構(gòu)件,多種類型面單元模擬剪力墻(包括僅考慮面內(nèi)荷載的靜力凝聚墻單元、同時(shí)考慮面內(nèi)面外的墻單元、三維板殼元等)。

    5.2 彈性計(jì)算結(jié)果

    5.2.1周期及周期比(表1)

    表1周期及周期比表

    本工程第一、二周期均為以平動(dòng)為主的周期,第三周期為以扭轉(zhuǎn)為主的周期,第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動(dòng)周期的比值不大于0.9,符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)第3.4.5條的要求。

    5.2.2最大層間位移角及位移比(位移比按偶然偏心+剛性樓板模型采用)(表2)

    表2 最大層間位移角及位移比表

    本工程樓層的豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移,均小于該層平均值的1.5倍,符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)第3.4.5條的要求,但Y向部分樓層超過1.2,故存在類Ⅰ扭轉(zhuǎn)不規(guī)則情況。

    在多遇地震及50年一遇風(fēng)荷載作用下,本工程結(jié)構(gòu)的樓層層間最大位移角小于1/800,符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)第3.7.3條的要求。

    5.2.3 結(jié)構(gòu)的地震力和層剪力(表3)

    第9篇:超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范文

    一、超限高層建筑結(jié)構(gòu)類型

    1、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)

    其不僅有框架結(jié)構(gòu)的布置靈活和延性好,也具有剪力墻結(jié)構(gòu)的大剛度和高承載力的特點(diǎn)。框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移為剪切型,其層間的相對(duì)位移下大而上小,而剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移則為彎曲型,它的層間相對(duì)位移則為下小而上大。并通過樓層梁板將兩者連在一起,從而使得框架和剪力墻協(xié)同受力,一同進(jìn)行工作。所以,在結(jié)構(gòu)的底部框架的側(cè)移變小,那么在結(jié)構(gòu)上部剪力墻的側(cè)移就變小,其側(cè)移的曲線包含了2種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),是彎剪型。

    2、框架-核心筒體結(jié)構(gòu)

    核心筒是通過利用電梯井和樓梯間以及管道井等的墻體,來圍成一個(gè)封閉的實(shí)腹筒體,且框架部分是以核心筒作為中心來向外進(jìn)行布置,其外框架的柱間距可達(dá)到9- 10m,因此,其有空間大而靈活,立面可選性較強(qiáng)以及采光好等優(yōu)點(diǎn),是商務(wù)建筑和高層公共建筑的理想選擇。其封閉的實(shí)腹筒體整體性,讓其具有非常優(yōu)異的抗彎與抗扭剛度,可建造的高度達(dá)40-50層。且當(dāng)設(shè)有伸臂時(shí),其外框架的抗傾覆矩就會(huì)得到增大,從而使其結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度得以增大,從而減少結(jié)構(gòu)的側(cè)移,這樣其建造的高度則可達(dá)60-100層。

    二、超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

    1、重點(diǎn)突出水平荷載

    超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,最為重要的內(nèi)容就是結(jié)構(gòu)荷載設(shè)計(jì),而荷載設(shè)計(jì)又包含兩方面內(nèi)容,分別為水平與豎向荷載。因?yàn)槌薷邔咏ㄖ叨然旧隙伎梢源_定,因此豎向荷載通常都是確定數(shù)值,設(shè)計(jì)者只要進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算即可,但是水平荷載則不同,結(jié)構(gòu)特性發(fā)生變化,數(shù)值就會(huì)發(fā)生變化,因此水平荷載計(jì)算更為復(fù)雜,設(shè)計(jì)人員需要多加留意。

    2、重點(diǎn)關(guān)注軸向變形問題

    超限高層建筑因此高度要高于一般的高層建筑這,因此豎向荷載自然也高于普通高層建筑,柱軸向變形能力也更大,如果不加以考慮,可能連續(xù)梁彎矩會(huì)發(fā)生非常明顯的變化,負(fù)彎矩值就會(huì)相應(yīng)的降低,相對(duì)的跨中正彎矩也變大。不僅如此,預(yù)制構(gòu)件下料長(zhǎng)度也會(huì)隨之發(fā)生變化,不能依照原本設(shè)計(jì)來進(jìn)行計(jì)算。若軸向變形突然出現(xiàn),設(shè)計(jì)人員并未加以注意,構(gòu)件剪力依然依照原有的情況進(jìn)行計(jì)算,很有可能會(huì)引起安全問題。

    3、對(duì)子側(cè)移進(jìn)行重點(diǎn)控制

    超限高層建筑與多層建筑有很大的不同,高度越高,結(jié)構(gòu)在水平與豎向荷載的共同作用下,發(fā)生側(cè)移的可能性非常高。如果側(cè)移非常大已經(jīng)超出建筑結(jié)構(gòu)承載能力,超限高層建筑就會(huì)因此發(fā)生安全問題。因此側(cè)移數(shù)值控制異常重要。

    4、結(jié)構(gòu)延性是重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容

    超限高層建筑垂直高度非常高,因此其對(duì)結(jié)構(gòu)的柔性有著更高的要求。所以要求設(shè)計(jì)者要對(duì)超限高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),必須滿足延性要求,如若出現(xiàn)地震,結(jié)構(gòu)會(huì)保持著塑性變形狀態(tài),以此防止坍塌事故的出現(xiàn)。正是因?yàn)槿绱?,結(jié)構(gòu)延性成為重點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容。

    三、超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要注意的問題

    1、地基設(shè)計(jì)需要注意的問題

    多層建筑地基設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)單,經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)者只要按照基礎(chǔ)設(shè)計(jì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)即可,出現(xiàn)問題的可能性并不大。但超限高層建筑卻不能如此隨便,因?yàn)楦叨确浅8?,地基承載力要求非常高。因此在進(jìn)行地基設(shè)計(jì)之前,施工單位必須預(yù)先進(jìn)行地質(zhì)勘探,設(shè)計(jì)人員依據(jù)勘探數(shù)據(jù)報(bào)告來設(shè)計(jì),以此保證地基承載能力達(dá)到超限高層建筑要求??傊?,實(shí)際設(shè)計(jì)期間,設(shè)計(jì)者必須以勘探結(jié)構(gòu)為依據(jù),考慮眾多因素,完成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

    2、抗震設(shè)計(jì)中需要注意的問題

    超限高層建筑抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮的問題之一。為了提升超限高層建筑的抗震性,設(shè)計(jì)人員盡量不要應(yīng)用框架體系,可以選擇應(yīng)用框架-剪力墻結(jié)構(gòu),也可以選擇應(yīng)用筒體結(jié)構(gòu)體系。設(shè)計(jì)者在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),一定要對(duì)實(shí)際情況加以了解,根據(jù)超限高層建筑的剛度和抗震需求來進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì),這樣不容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)返工的問題。

    3、現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板設(shè)計(jì)需要注意的問題

    ①?gòu)匿摻罨炷恋默F(xiàn)澆樓板的各種受力體系分析,不管是按哪種設(shè)計(jì)中對(duì)其受力狀態(tài)的考慮,都是局限于樓板平面上應(yīng)力的變化以及板平面受剪的變形。即使對(duì)板端的嵌固端節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的彎矩進(jìn)行考慮,也僅僅是對(duì)板平面的彎曲或者屈曲所產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行了考慮。而在對(duì)樓板的受力體系進(jìn)行分析時(shí),對(duì)于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的構(gòu)件間的在三維空間之中怎樣進(jìn)行內(nèi)力分配和協(xié)調(diào)變形,則根本沒有進(jìn)行考慮。

    ②在進(jìn)行樓板鋼筋的配置設(shè)計(jì)時(shí),部分的設(shè)計(jì)者只是按照單向板來進(jìn)行計(jì)算,只是以分離式的負(fù)彎矩鋼筋來作為支座處的支撐,這種設(shè)計(jì)方法所計(jì)算出來的受力情況和實(shí)際的受力情況存在著較大的出入,所以導(dǎo)致混凝土樓面的抗拉能力分布不均,很容易導(dǎo)致局部裂縫的產(chǎn)生,同時(shí)由于對(duì)于構(gòu)造配盤及放射筋等重視度不夠,所以一些薄弱環(huán)節(jié)沒有加強(qiáng)筋的配置,為質(zhì)量安全埋下了隱患。

    4、連續(xù)梁設(shè)計(jì)需要注意的問題

    連續(xù)梁按單梁進(jìn)行設(shè)計(jì),此情況大多出現(xiàn)在陽(yáng)臺(tái)邊梁的設(shè)計(jì)之中。為了更便于分析結(jié)構(gòu)受力情況,設(shè)計(jì)者把應(yīng)為連續(xù)梁的梁按照簡(jiǎn)支梁來設(shè)計(jì),使得梁在支座上部的負(fù)筋配置過少。從而引起了梁在支座附近上部的受拉區(qū)出現(xiàn)豎向上的裂縫,從而導(dǎo)致梁上部攔板處出現(xiàn)豎向的裂縫。若此邊梁的長(zhǎng)度較長(zhǎng),那么出現(xiàn)的問題將會(huì)變得更加嚴(yán)重。

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