高层建筑结构设计是一项复杂的工作,本文就房屋建筑结构设计进行论述,为推进设计工作提供实践与研究的方向。
关键词:高层建筑 结构 设计 中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:
1.注意构件的混凝土等级
对构件的混凝土等级,要注意:抗震设计时,一级抗震等级框架梁、柱及其节点的混凝土强度等级不应低于C30;筒体结构的混凝土强度等级不宜低于C30;作为上部结构嵌固部位的地下室楼盖的混凝土强度等级不宜低于C30;转换层楼板、转换梁、转换柱、箱形转换结构及转换厚板的混凝土强度等级均不应低于C30;预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40、不应低于C30型钢混凝土,梁、柱的混凝土强度等级不宜低于C30;现浇非预应力混凝土楼盖结构的混凝土强度等级不宜高于C40,抗震设计时,框架柱的混凝土强度等级,9度时不宜高于C60, 8度时不宜高于C70;剪力墙的混凝土强度等级不宜高于C60。
2.高层建筑设计需注意的问题
2.1结构平面布置应减少扭转的影响
在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)(以下简称规程)第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
结构扭转为主的第一自振周期T1与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9, B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85(注:当楼层的最大层间位移角不大于规程第3.7.3条规定的限值的40%时)。
该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松,但不应大于1.6。
按弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值作用下的楼层层间最大水平位移与层高之比△u/h宜符合下列规定。
(1)高度不大于150 m的高层建筑,其楼层层间最大位移与层高之比△u/h不宜大于表1的限值。
表1 楼层层间最大位移与层高之比的限值
结构体系 △u/h限值
框架 1/550
框架—剪力墙、框架—核心筒、板柱—剪力墙 1/500
筒中筒、剪力墙 1/1000
除框架结构外的转换层 1/1000
(2)高度不小于250 m的高层建筑,其楼层层间最大位移与层高之比△u/h不宜大于1/500。
(3)高度在150—250 m之间的高层建筑,其楼层层间最大位移与层高之比△u/h的限值可按(1)和(2)的限值线性插人取用。
(注:楼层层间最大位移△u以楼层竖向构件最大的水平位移差计算,不扣除整体弯曲变形。
抗震设计时,规定的楼层位移计算可不考虑偶然偏心的影响。
位移比、周期比的计算与结构布置及建筑高度有密切联系:①剪力墙结构要注意剪力墙应均匀布置,尽量避免剪力墙集中于楼层的局部,造成局部刚度过大,或局部刚度过小。
框架— 剪力墙结构要注意框架柱地震倾覆弯矩百分比不大于50%。
②楼面周边梁的梁高对位移比、周期比的计算有很大影响,梁越高位移比、周期比的计算越容易通过,可把飘窗上反部分也作为梁来设计,当然,梁高还需要与建筑专业协商后才能确定。
楼面周边梁在建模时应设为刚结点,起到拉梁作用。
③跨高比小于5的梁应按连梁计算,这点对位移比、周期比的计算也有很大影响。
2.2竖向不规则
对框架结构,楼层与其相邻上层的侧向刚度比γ1,可按式(1)计算,且本层与相邻上层的比值不宜小于0.7,与相邻上部三层刚度平均值的比值不宜小于0.8。
γ1=Vi△i+1/V i+1△i (1)
式(1)中,γ1——楼层侧向刚度比;Vi、V i+1——第i
广东深圳专业医疗产品外壳工业产品设计基于核电设备设计、采购、建安一体化计划的采购计划管理层和第i+1层的地震剪力标准值(Kn);△i、△i+1——第i层和第i+1层在地震作用标准值作用下的层间位移(m)。
框架—— 剪力墙、板柱——剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构,楼层与其相邻上层的侧向刚度比γ2可按式(2)计算,且本层与相邻上层的比值不宜小于0.9;当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时,该比值不宜小于1.1;对结构底部嵌固层,该比值不宜小于1.5。
γ2= Vi△i+1hi/ V i+1△i hi+1 (2)
式(2)中,γ2——考虑层高修正的楼层倾向刚度比。
A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%,不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%; B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相
广东深圳专业医用产品器材广东深圳专业医疗产品器材外观工业产品设计医疗器械行业经济运行态势外观工业产品设计探讨医疗器械维修的管理邻上一层受剪承载力的75%(注:楼层抗侧力结构的层间受剪承载力是指在所考虑的水平地震作用方向上,该层全部柱、剪力墙、斜撑的受剪承载力之和)。
侧向刚度比
广东深圳专业医疗器械设备外观工业产品设计观今日医疗之种种――析医疗体制之改革计算通不过一般出现在相邻两层层高、墙厚相差较大时,如:架空层层高较高,剪力墙墙厚比上部标准层厚,这种情况一
广东深圳专业医疗电子产品研发工业产品设计房屋结构设计中的建筑结构设计优化般只能加大底部墙厚才能解决。
2.3剪力墙的截面厚度
剪力墙的截面厚度应符合下列规定。
(1)应符合规程附录D的墙体稳定验算要求。
(2)一、二级剪力墙:底部加强部位不应小于200mm,其他部位不应小于160mm,“一”字形独立剪力墙底部加强部位不应小于220mm,其他部
广东深圳专业医用仪器器械工业产品设计浅谈医疗器械采购质量管理工作位不应小于180mm。
(3)三、四级剪力墙:不应小于160mm,“一”字形独立剪力墙的底部加强部位不应小于180mm。
(4)非抗震设计时不应小于160mm。
(5)剪力墙井筒中,
广东深圳专业医用产品开发公司工业产品设计人防结构设计与抗震结构设计的比较分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小,但不宜小于160mm。
2.4现浇楼盖结构
房屋的顶层、结构转换层、大底盘多塔楼结构的底盘顶层、平面复杂或开洞过大的楼层、作为上部结构嵌固部位的地下室楼层应采用现浇楼盖结构。
一般楼层现浇楼板厚度不应小于80mm,当板内预埋暗管时不宜小于100mm;顶层楼板厚度不宜小于120 mm,宜双层双向配筋;转换层楼板应符合规程第10章的有关规定;普通地下室顶板厚度不宜小于160mm;作为上部结构嵌固部位的地下室楼层的顶楼盖应采用梁板结构,楼板厚度不宜小于180mm,应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25 %。
对于100m左右,抗震等级为三级的高层建筑来说,剪力墙轴压比很难控制在0.3以下,故我们在设计中都在底部加强部位及相邻的上一层设置了约束边缘构件。
而旧规(JGJ3-2002)中无表1的要求,由此可见新规范对高层建筑底部加强区的配筋提出了更高的要求,这也反映出我们国家的经济实力有了提高,对建筑的抗震性能越来越重视。
表1 剪力墙可不设约束边缘构件的最大轴压比
3.建筑方案对结构设计的影响
平面不规则,竖向不规则,欧式复杂立面线条的建筑大量涌现。
这些建筑带来的直接结果是加大结构设计工作量,工程造价直线上升。
对于结构工程师来说,把建筑方案确定的建筑做出来是本职工作,越复杂的结构对结构工程师越是一种挑战,人类的进步就是在不断挑战自我中取得的。
有些建筑就必须结构复杂才能产生建筑需要的效果,结构设计的水平就体现在结构平面布置中,如迪拜塔的混凝土结构在平面上塑造成“Y’,型,以此减小风力对大厦的影响,迪拜塔的结构系统可称为“支扶”核心系统,大厦每个支翼拥有高性能混凝土核心筒和环绕核心筒的支柱,由此再通过一个六角形的核心筒与其他支翼相互扶持,这样的设计使大厦抗扭度极强。
我国近年来高层、超高层建筑遍地开花,这给结构工程师带来了更多实践机会,相信在今后的实践中,高层建筑的结构设计会有更大的进步。