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        淺析建筑板柱結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2021-03-31 23:28:48李長樸
        中華建設(shè) 2021年4期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)建筑

        李長樸

        隨高層建筑數(shù)量增多,板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為設(shè)計(jì)部門重點(diǎn)關(guān)注課題,需細(xì)致分析板柱結(jié)構(gòu)特征,不斷優(yōu)化建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

        一、建筑板柱結(jié)構(gòu)體系概述

        1.建筑板柱結(jié)構(gòu)體系計(jì)算

        在開展建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中,需要對板柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計(jì)算,運(yùn)用等待框架法獲得精準(zhǔn)的板柱結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。具體來說,在采用PMCAD軟件建立板件模型過程中,可以將樓板設(shè)計(jì)成寬扁的框架梁。而后在SATWE軟件中對模型進(jìn)行全面分析,通過該模型求出板柱結(jié)構(gòu)水平荷載作用下的內(nèi)力值。

        在特定條件下,建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只單獨(dú)進(jìn)行樓盤模型運(yùn)算,可以將板帶劃分成柱上板帶與跨中板帶兩部分運(yùn)算,運(yùn)用有限元計(jì)算方式,獲得板柱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)荷載內(nèi)力值。同時(shí),對建筑板柱結(jié)構(gòu)的配筋也應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格計(jì)算,確保板柱結(jié)構(gòu)內(nèi)配筋水平及縱向荷載力組合在一起,依照框板梁的方式進(jìn)行配筋處理。

        2.等代梁寬度值計(jì)算

        為根本上提升建筑工程板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平,需要嚴(yán)格遵循國家及地方有關(guān)部門頒布的鋼筋混凝土深化技術(shù)規(guī)范,保障板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。利用帶框架計(jì)算出板柱結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移值。要求板柱結(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下,沿實(shí)際方向進(jìn)行帶框架量寬度計(jì)算。

        注重收集代框架梁計(jì)算寬度、水平及豎向兩方向跨度、柱帽有效寬度等數(shù)值。在運(yùn)用PMCAD軟件時(shí),要求板柱結(jié)構(gòu)的等代梁寬度應(yīng)當(dāng)按照升板規(guī)范要求取值。取等代梁相鄰跨度的1/4相加,在等代梁兩端不等跨時(shí),需按照偏心位置布置,防止出現(xiàn)房間不等跨時(shí)寬度數(shù)值精準(zhǔn)度無法從根本上保障問題。

        3.建筑板柱結(jié)構(gòu)破壞因素分析

        為確保設(shè)計(jì)出的建筑板柱結(jié)構(gòu)體系能夠抵御較大等級地震,需要分析建筑板柱結(jié)構(gòu)破壞力,使板柱結(jié)構(gòu)能夠承受住地震作用力。在沒有布置板柱結(jié)構(gòu)抗震墻的情況下,結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)剛度隨之下降,側(cè)向位移較大,極易出現(xiàn)板柱結(jié)構(gòu)坍塌問題。

        建筑板柱結(jié)構(gòu)破壞問題還與板柱節(jié)點(diǎn)處樓板抗沖擊能力較差有關(guān)。在建筑柱結(jié)構(gòu)周邊板內(nèi)沒有設(shè)置抗沖切鋼筋或鋼筋設(shè)計(jì)不科學(xué)情況,也有可能導(dǎo)致樓板附加見應(yīng)力較差。柱結(jié)構(gòu)周邊板厚度不夠,使用剪切力箍筋結(jié)構(gòu)難以充分發(fā)揮出應(yīng)有作用。在強(qiáng)震情況下,建筑樓板會產(chǎn)生沖擊破壞力,導(dǎo)致樓板墜落等問題出現(xiàn),嚴(yán)重影響到建筑用戶的核心利益。

        二、建筑板柱結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)流程

        在建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,需要首先做好樓板結(jié)構(gòu)的整體三維計(jì)算工作。通過SATWE軟件或TAT軟件,對板柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。

        其中,在應(yīng)用SATWE軟件過程中,可以考慮樓板結(jié)構(gòu)的彈性變形功能,計(jì)算出樓板單元高度與變形值。與其他軟件相比,SATWE軟件還具有真實(shí)計(jì)算樓板平面及樓板外高度的功能,可以省去樓板結(jié)構(gòu)簡化為雙向等框架梁體系,直接對樓板結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維分析計(jì)算,從根本上提升樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。

        SATWE軟件可以輔助彈性樓板劃分工作,自動將虛梁去除,保障實(shí)際設(shè)計(jì)效率。在建立板柱結(jié)構(gòu)模型后,可以利用SATWE軟件對板柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維分析,選擇適宜的剛算法計(jì)算。

        第1步選取生成樓板有限元分析數(shù)據(jù),對板柱結(jié)構(gòu)計(jì)算條件與計(jì)算參數(shù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正處理。為從根本上保障板柱設(shè)計(jì)質(zhì)量,還可以輸入樓板洞口及柱帽等特殊構(gòu)件數(shù)據(jù),對樓板不同結(jié)構(gòu)厚度值進(jìn)行計(jì)算。

        第2步輸入樓板支座沉降及約束數(shù)據(jù)補(bǔ)充,通過有限元分析和計(jì)算菜單對梁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。樓板結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容主要包括內(nèi)力、位移、配筋計(jì)算以及沖切驗(yàn)算參數(shù)。

        第3步對板柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行類似處理計(jì)算。現(xiàn)階段建筑結(jié)構(gòu)常見厚板轉(zhuǎn)換層的計(jì)算也可借助此轉(zhuǎn)化方式。注意要像板柱結(jié)構(gòu)一樣輸入虛梁數(shù)值,對層高輸入值進(jìn)行計(jì)算。

        三、建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例分析

        1.工程概況

        本文以某商場三層板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例,由于當(dāng)時(shí)板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平較低,需要對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造處理。建筑樓高6米,應(yīng)在原有3層基礎(chǔ)上加高至5層,并采取有效的加固措施,確保板柱結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及可靠性符合實(shí)際設(shè)計(jì)要求。

        2.板柱結(jié)構(gòu)選擇

        該建筑工程原板柱結(jié)構(gòu)主要為預(yù)應(yīng)力方樁,需要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。通過對施工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),場地持力土層層頂埋深約為15米,小型壓樁設(shè)備可以使這些樁體結(jié)構(gòu)穿越土層。選擇錨桿靜壓樁作為基礎(chǔ)加固樁體結(jié)構(gòu),要求樁尖持力層與原預(yù)制樁持力層相同。

        3.基礎(chǔ)傳力設(shè)計(jì)

        在確定建筑板柱結(jié)構(gòu)樁型后,需要確保上部結(jié)構(gòu)荷載率能夠有效傳遞到新靜壓樁上去,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性。增加結(jié)構(gòu)傳遞的方式主要分為兩種:第一,將增加的樁布置在原樁承臺周圍,確保原裝承臺面積與厚度符合設(shè)計(jì)要求,上部荷載能夠通過柱體結(jié)構(gòu)傳遞到承臺,而后再傳遞到老新樁上; 第二,將增加的樁體結(jié)構(gòu)布置在承臺周圍,采用包柱式承臺方式將柱荷載轉(zhuǎn)移到新樁體結(jié)構(gòu)上。

        4.板柱結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)處理

        在建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,還需要對柱帽結(jié)合點(diǎn)進(jìn)行處理。通常情況下,建筑結(jié)構(gòu)的柱帽節(jié)點(diǎn)面積大、厚度大,剖面邊緣位于非垂平或垂直位置,切實(shí)提升了梁體或墻體結(jié)構(gòu)連接難度。原有加固項(xiàng)目采用加大截面等方式對柱帽進(jìn)行加固處理,獲得的設(shè)計(jì)效果較好。因此本工程柱帽處理主要就是將柱帽與抗震墻、柱帽與新增梁、柱帽與上部柱結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接在一起。

        其中,在柱帽與剪力墻連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)過程中,需要依據(jù)建筑工程平面布置與建模試算結(jié)果,選擇出適宜的剪力墻形式,將剪力墻轉(zhuǎn)角處設(shè)置為原柱結(jié)構(gòu)。將剪力墻截面范圍內(nèi)的原樓板混凝土鑿除,保留鋼筋,為后期樓板范圍內(nèi)的剪力墻鋼筋貫通施工提供重要平臺。在柱帽分為兩節(jié)情況下,需要確保上節(jié)柱帽厚度小、平面尺寸大;下節(jié)柱帽結(jié)構(gòu)厚度大、平面尺寸較小。為保障后期施工便捷,可以對柱帽上節(jié)進(jìn)行按板處理,保留鋼筋。下節(jié)則為柱體結(jié)構(gòu)一部分不得破壞,使建筑內(nèi)部的板柱結(jié)構(gòu)受到合理支撐,切實(shí)提升結(jié)構(gòu)的安全性。

        四、建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制

        1.做好各施工專業(yè)協(xié)調(diào)工作

        結(jié)合板柱結(jié)構(gòu)特征,建立起可行的協(xié)調(diào)組織機(jī)制,保障工程各個(gè)子系統(tǒng)之間的信息及物質(zhì)高效交換,更好處理個(gè)人與組織之間的關(guān)系,使施工資源與技術(shù)供求工作緊密結(jié)合。要求設(shè)計(jì)部門應(yīng)當(dāng)與施工部門、勘察部門進(jìn)行密切溝通,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理施工期間遇到的各種問題,對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷優(yōu)化及改正。具體來說,細(xì)致分析板柱結(jié)構(gòu)施工流程,對板柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行適宜的加固及保留,增加施工效率。

        2.加強(qiáng)圖紙繪制管理力度

        為從根源處控制板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理水平,增強(qiáng)工程綜合效益,應(yīng)加強(qiáng)工程前期準(zhǔn)備工作監(jiān)管力度,推動圖紙會審活動,要求圖紙質(zhì)量不合格的情況下不可開展施工工作。同時(shí),實(shí)施連帶責(zé)任制,對圖紙錯誤、關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值缺失等問題進(jìn)行追責(zé),從根本上提升各部門圖紙會審責(zé)任心,確保工程設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容能夠與實(shí)際施工要求相符,對工程施工開展環(huán)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)。

        3.制定完善的質(zhì)量管理責(zé)任機(jī)制

        為進(jìn)一步提升板柱結(jié)構(gòu)應(yīng)用效果,確保工程總體質(zhì)量符合工程實(shí)際施工要求,需建立起更加科學(xué)完善的工程責(zé)任制,在原有基礎(chǔ)上對工程設(shè)計(jì)管理機(jī)制與管理架構(gòu)進(jìn)行不斷優(yōu)化,針對工程關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)制定出專項(xiàng)施工質(zhì)量管理機(jī)制,從而編制出更加科學(xué)的施工方案。

        細(xì)致分析板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中可能存在的質(zhì)量問題,明確工程質(zhì)量管理重點(diǎn),對工程各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)質(zhì)量進(jìn)行全面管控。認(rèn)真審查工程設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平及職業(yè)素養(yǎng),要求設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)具有較高的自學(xué)意識,積累下豐富的設(shè)計(jì)管理經(jīng)驗(yàn),選用更加適當(dāng)?shù)姆绞教嵘こ陶w管控水平。

        五、總結(jié)

        總而言之,為確保板柱結(jié)構(gòu)能夠在建筑工程內(nèi)發(fā)揮出重要作用,相關(guān)管理部門應(yīng)當(dāng)緊抓建筑板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)管控力度,結(jié)合工程實(shí)際建設(shè)要求,不斷完善建筑板柱結(jié)構(gòu)施工流程。構(gòu)建起專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),針對板柱建筑結(jié)構(gòu)特征與實(shí)施要點(diǎn)開展技術(shù)交底工作,從根本上保障板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量,確保板柱建筑結(jié)構(gòu)能夠在推動建筑行業(yè)長效可靠中發(fā)揮出重要作用。

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