李源新

摘 要:高層建筑通常情況都會(huì)受到高度因素的影響,造成高層建筑結(jié)構(gòu)受力非常復(fù)雜,不僅建筑本身具有極大的自重和使用荷載,而且還要承受水平方向的風(fēng)荷載以及地震力等側(cè)向荷載的影響。尤其是水平方向的風(fēng)荷載和地震力等側(cè)向荷載是建筑工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中主要考慮的問題,因此對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了很高的要求。所以,本文就針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)與高層剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化進(jìn)行淺顯的分析和研究。

關(guān)鍵詞:高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)高層剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化

中圖分類號(hào):TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(c)-0044-01

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國建筑行業(yè)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在城市建設(shè)的發(fā)展過程中,高層建筑被廣泛的應(yīng)用。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,建筑工程設(shè)計(jì)人員通過社會(huì)實(shí)踐不斷的積累豐富的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。并且隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的應(yīng)用,為設(shè)計(jì)人員進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了方便,提高了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。但是,我國很多高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都存在的一些缺陷,主要是建筑工程設(shè)計(jì)人員沒有對(duì)高層建筑進(jìn)行科學(xué)的概念設(shè)計(jì),沒有合理的優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)。所以,建筑工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視高層建筑結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)以及對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)主要是建筑工程設(shè)計(jì)人員通過科學(xué)的思維分析和準(zhǔn)確的判斷力,在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前期能夠從宏觀上決定高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問題。通常情況下,高層建筑工程設(shè)計(jì)人員是不需要進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,主要是從高層建筑的結(jié)構(gòu)概念出發(fā),根據(jù)高層建筑整體結(jié)構(gòu)體系與各個(gè)分體系的力學(xué)關(guān)系、剛度關(guān)系,震害以及工程經(jīng)驗(yàn)等相關(guān)因素獲取高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路,從而能夠在整體上對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的整體布置。

1.1 高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的特點(diǎn)主要包括起決定因素的水平荷載、作為關(guān)鍵控制因素的結(jié)構(gòu)側(cè)移、要求較高的地震設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)延性等。高層建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)過程中必須要充分掌握案這些特點(diǎn),能夠幫助高層建筑設(shè)計(jì)人員順利的完成高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。首先,高層建筑工程設(shè)計(jì)人員要掌握水平荷載。由于水平荷載對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩和在豎構(gòu)件中引起的軸力與樓房高度的兩次方成正比。并且水平荷載受到風(fēng)荷載和地震的作用,導(dǎo)致水平荷載的數(shù)值會(huì)受到結(jié)構(gòu)動(dòng)力性的影響。其次高層建筑工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)該掌握結(jié)構(gòu)側(cè)移,由于樓房高度不斷增加,水平荷載下的結(jié)構(gòu)側(cè)移的變化程度也不斷增大,由于結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下會(huì)將側(cè)移控制在一定的范圍內(nèi),從而能夠保證高層建筑具有足夠的剛度。第三,高層建筑工程設(shè)計(jì)人員在抗震設(shè)計(jì)過程中,要充分考慮的豎向荷載、風(fēng)荷載以及結(jié)構(gòu)的抗震性能,保證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。第四,對(duì)于結(jié)構(gòu)的延性應(yīng)該在結(jié)構(gòu)進(jìn)入到塑性變形階段后仍然具有很強(qiáng)的變現(xiàn)能力,并且避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)倒塌的現(xiàn)象,應(yīng)該采取合理的措施應(yīng)用到結(jié)構(gòu)上,保證結(jié)構(gòu)的延性。

1.2 高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的步驟

高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的步驟主要包括高層建筑結(jié)構(gòu)方案的選用、選擇較為合適的基礎(chǔ)方案、正確分析計(jì)算結(jié)果以及采取較為合理的構(gòu)造措施。首先在高層建筑結(jié)構(gòu)方案的選用方面,要選擇一個(gè)具有可行性的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。所選擇的高層建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該做到受力明確,傳力簡捷,使得結(jié)構(gòu)體系能夠符合工程的設(shè)計(jì)要求。與此同時(shí),在選擇結(jié)構(gòu)方案過程中應(yīng)該綜合分析建筑工程的地理環(huán)境、材料供應(yīng)和施工條件等具體實(shí)際情況,還要合理的協(xié)調(diào)建筑、水、暖、電等專業(yè)性較強(qiáng)的工程,最后選擇出較為合適的結(jié)構(gòu)方案。其次,科學(xué)的選擇較為合適的基礎(chǔ)方案。對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)高層建筑工程所處位置的地質(zhì)條件,上部結(jié)構(gòu)類型和荷載分布情況,相鄰建筑物影響和施工條件等進(jìn)行科學(xué)的分析,選擇出較為合適的基礎(chǔ)方案。第三應(yīng)該正確的分析計(jì)算結(jié)果。在分析和設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)過程中已經(jīng)廣泛的應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù),建筑工程設(shè)計(jì)人員在力學(xué)概念和豐富的工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)計(jì)算機(jī)軟件程序的應(yīng)用范圍和技術(shù)條件進(jìn)行充分的了解,最后對(duì)結(jié)構(gòu)振型、周期、地震作用分布和樓層地震剪力的大小所在范圍進(jìn)行科學(xué)的判斷。最后,根據(jù)選用的結(jié)構(gòu)方案,應(yīng)用相應(yīng)的構(gòu)造措施。采用相應(yīng)的構(gòu)造措施應(yīng)該注意構(gòu)件的延性,重視薄弱部位,掌握好鋼筋的錨固長度,考慮平面和立面的布置和抗震的多道防線等?？偠灾?從而高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的步驟看,對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作,也是非常重要的工作。

2 高層剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

在高層建筑工程施工過程中采用高層剪力墻結(jié)構(gòu),主要是因?yàn)楦邔蛹袅Y(jié)構(gòu)剛度大,整體性較好,用鋼量較為節(jié)省。因此,對(duì)高層剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化的必要的,能夠有效的提高高層剪力墻的安全性和可靠性。

2.1 剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的經(jīng)濟(jì)含鋼量

隨著我國高層建筑不斷增多,建筑結(jié)構(gòu)的高度也不斷提升,在高層建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)已經(jīng)非常普遍。通過對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)的分析,認(rèn)真研究了高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件適宜的含鋼量。對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件的經(jīng)濟(jì)含鋼量進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算,能夠保證構(gòu)件設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。

2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的適宜方案

由于高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的選擇有多種方案,為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性,有效的降低工程造價(jià),應(yīng)該選擇合適的剪力墻結(jié)構(gòu)方案。在設(shè)計(jì)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)和初步設(shè)計(jì)階段,對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)體系和相關(guān)構(gòu)件的截面以及所應(yīng)用的施工材料要進(jìn)行準(zhǔn)確的選擇,保證高層建筑結(jié)構(gòu)體系要與其構(gòu)建相對(duì)應(yīng),保證施工材料的質(zhì)量。選擇出合適的高層建筑結(jié)構(gòu)體系能夠在設(shè)計(jì)方案階段有效的控制工程的整體成本。在高層建筑結(jié)構(gòu)體系選擇,對(duì)于層數(shù)相對(duì)較少的高層建筑應(yīng)該選擇斷肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系。可以合理的解決墻肢軸壓比,墻體配筋和墻體承載能力,有效的降低工程成本。并且,應(yīng)用斷肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系可以將結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移、周期、水平地震剪力合理的控制在一定的范圍內(nèi)。對(duì)樓層數(shù)量較多的高層建筑應(yīng)該應(yīng)用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)體系,就可以較好的解決結(jié)構(gòu)較柔,結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移和層間位移不一定滿足規(guī)范要求,底部剪力系數(shù)偏低,結(jié)構(gòu)不安全等問題。但是,在有一些較為特殊的情況下應(yīng)用傳統(tǒng)的高層建筑現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)體系,如果出現(xiàn)結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算值偏大的問題,可以將較大的墻肢合理的開設(shè)結(jié)構(gòu)洞或者將窗臺(tái)改為其他砌體進(jìn)行合理的調(diào)整,能夠有效的保證高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。

3 結(jié)語

本文通過對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)與高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化的分析和研究,高層建筑工程設(shè)計(jì)人員在開展高層建筑設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該做好高層建筑概念設(shè)計(jì)工作,合理的設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu),選擇合適的高層建筑結(jié)構(gòu)體系,保證高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性,并且及時(shí)的優(yōu)化高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu),提高高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙西安.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(第二版)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社,1995(5).

[2] 李國勝．高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003(10).