高層混凝土結(jié)構(gòu)與設計再探究[精品資料]

高層混凝土結(jié)構(gòu)與設計再探究 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學術論文 期刊文獻 年終總結(jié) 年終報告 工作總結(jié) 個人總結(jié) 述職報告 實習報告 單位總結(jié) 摘要：高層混凝土結(jié)構(gòu)與設計復雜 ,應從整體設計、具體程序計算、結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施等方面把握整個設計。本文提出概念設計及結(jié)構(gòu)計算兩方面對高層混凝土結(jié)構(gòu)與設計的認識、體會。從結(jié)合高層混凝土結(jié)構(gòu)的設計以及受力部位裂縫的控制和分析并結(jié)合抗震方面進行探析。 關鍵詞：結(jié)構(gòu)布置結(jié)構(gòu)計算 概念設計 S611 A 由于高層結(jié)構(gòu)在我國的迅猛發(fā)展，高層混凝土結(jié)構(gòu)也在高層結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應用。但是作為與人民的生活息息相關的工程，必須對其各方面的性能進行深入的研究，不斷改進，不斷提高，對其未來發(fā)展要有很好的把握。 高層混凝土結(jié)構(gòu)受力復雜 ,然而習慣性的傳統(tǒng)設計往往會給結(jié)構(gòu)工程師造成一種錯覺 ,以為結(jié)構(gòu)設計就是規(guī)范 +計算機程序計算，忽略了對結(jié)構(gòu)整體方案的把握。一個合格的結(jié)構(gòu)工程師應具有清楚的結(jié)構(gòu)設計概念 ,豐富的實際經(jīng)驗 ,正確的判斷力 ,而規(guī)范和計算機程序只是實現(xiàn)設計的技術 手段。一個結(jié)構(gòu)工程師在每一項設計開始時 ,就應憑借自身擁有的對結(jié)構(gòu)體系及其受力、變形特性的整體概念和判斷力 ,用概念設計去幫助建筑師實現(xiàn)業(yè)主所需要的建筑空間。在設計過程中 ,利用自己的力學概念 ,通過合理、有效地不斷調(diào)整構(gòu)件設計 ,提高結(jié)構(gòu)設計安全度 ,提高經(jīng)濟效益及設計效率。 一、關于結(jié)構(gòu)布置 一個好的結(jié)構(gòu)設計首先應做好結(jié)構(gòu)總體布置 ,高層混凝土結(jié)構(gòu)設計總體布置時 ,應著重考慮以下幾個方面內(nèi)容： 1.采用對抗震有利的建筑平面和立面、對抗震有利的結(jié)構(gòu)布置 ,即采用規(guī)則結(jié)構(gòu) ,不應采用嚴重不規(guī)則結(jié) 構(gòu)。 2.具有明確的計算簡圖 ,能夠采用明確的力學模型進行結(jié)構(gòu)地震反應分析，得到符合實際得結(jié)果。 3具有合理的、直接的傳力途徑。作用在上部結(jié)構(gòu)的豎向力和水平力 ,能通過直接的、不間斷的傳力途徑傳遞到基礎 ,避免迂回。 4具有整體牢固性和盡量多的冗余度。結(jié)構(gòu)的整體牢固性和冗余度是結(jié)構(gòu)抗倒塌所必須的。部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞局部倒塌時 ,不應導致整個結(jié)構(gòu)的承載力喪失而引起整個結(jié)構(gòu)的倒塌。 5構(gòu)件與構(gòu)件之間、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間 ,或是牢固連接，或是徹底分離 ,避免似連接非連接、似分離非分離的 不確定狀態(tài)。 6設置多道抗震防線。適當處理結(jié)構(gòu)單元承載能力的強弱關系和結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的強弱關系 ,形成兩道或更多的抗震防線 ,是增強結(jié)構(gòu)抗倒塌能力的重要措施。 二、關于結(jié)構(gòu)計算 高層混凝土結(jié)構(gòu)屬于多次超靜定結(jié)構(gòu) ,所有構(gòu)件均依據(jù)經(jīng)驗進行預估，因此結(jié)構(gòu)計算往往需要反復調(diào)整才能通過計算。我們應該明確結(jié)構(gòu)調(diào)整之前應該完成哪些工作 ,結(jié)構(gòu)設計首先應按照常規(guī)建立數(shù)值模型 ,估算結(jié)構(gòu)自振周期 ,判定結(jié)構(gòu)抗震等級 ,設置振型參與組合數(shù)以及地震作用方向等 ,關鍵點在于所建立的結(jié)構(gòu)模型樓層剛度中心與質(zhì)量中心 基本重合 ,結(jié)構(gòu)周邊構(gòu)件能有效抵抗扭轉(zhuǎn)。其次應確定結(jié)構(gòu)設計的合理性 ,重新調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件的布置 ,使得自振周期、位移比、剛度比、層間受剪承載力及剪重比處于合理范圍。第三應對單根構(gòu)件進行設計 ,檢查梁柱的超配筋信息 ,調(diào)整構(gòu)件的布置 ,并且進行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計。 三、關于設計探究 1.高層混凝土結(jié)構(gòu)設計中應采取的措施 （ 1）規(guī)則混凝土結(jié)構(gòu)的設計。高層混凝土結(jié)構(gòu)主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置，應注意同一主體方向各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度盡量均勻，避免在主體結(jié)構(gòu)布置中某一、二片剛度特別大而延性較差的結(jié)構(gòu)。高層混凝 土結(jié)構(gòu)主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平布置還應注意中央核心與周邊結(jié)構(gòu)的剛度協(xié)調(diào)均勻，保證主體結(jié)構(gòu)具有較好的抗扭剛度，以避免高層混凝土結(jié)構(gòu)物在地震荷載或風荷載的扭矩作用下產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形而結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。 （ 2）不規(guī)則混凝土結(jié)構(gòu)的設計。對于不規(guī)則高層混凝土結(jié)構(gòu)設計中應采取的措施，在抗震設計時，當建筑平面形狀復雜而又無法調(diào)整其平面形狀和結(jié)構(gòu)布置使之成為較規(guī)則的結(jié)構(gòu)時，宜設置防震縫將其劃分為較簡單的幾個結(jié)構(gòu)單元。 2高層混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋設計 （ 1）高層混凝土框架結(jié)構(gòu)鋼筋設計。節(jié)點設計的 原則根據(jù)固定端框架梁的彎距形式，框架梁在支座位置上鐵受拉，下鐵受壓；墻體暗梁或過梁受扭。盡量保證暗梁或連梁箍筋的完整性。 （ 2）高層混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋設計措施?，F(xiàn)場施工中某些部位的鋼筋錨固長度不能滿足施工規(guī)范要求的錨固長度，故必須根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行節(jié)點深化設計。 四、關于高層混凝土結(jié)構(gòu)抗震 當抗震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)體系不同時，抗震縫寬度按不利的體系考慮，并按較低一側(cè)的高度計算確定縫寬。滿足抗震的要求的保證措施 :一是調(diào)整或限制構(gòu)件的荷載效應，二是強制規(guī)定必要的構(gòu)造措施。這兩個方面在高層混凝 土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程有詳細的規(guī)定，有的則是以強制性條文提出嚴格要求。 實現(xiàn)對抗震有利的結(jié)構(gòu)平面布置關鍵在于：一是剛度中心與質(zhì)量中心盡可能重合 ,減小地震對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)影響。工程實例表明 ,對于框架結(jié)構(gòu) ,只要對稱布置剛度較大的隔墻 ,其扭轉(zhuǎn)效應一般不大 ,因此在設計時應多與建筑專業(yè)溝通 ,盡量滿足該要求。二是增大結(jié)構(gòu)的抗扭剛度 ,減小地震作用下的扭轉(zhuǎn)反應。設計中應注意：過于狹長的建筑 ,結(jié)構(gòu)自身的扭轉(zhuǎn)反應以及地震的扭轉(zhuǎn)作用對兩端結(jié)構(gòu)單元有較大的影響 ,有可能產(chǎn)生震害；兩端結(jié)構(gòu)單元的地震反應相差大。對于鋼筋混凝土剪力墻 或框架 -剪力墻等結(jié)構(gòu) ,關鍵是合理布置剪力墻 :對稱布置剪力墻可以減小扭轉(zhuǎn)，將剪力墻圍成井筒或兩個方向的剪力墻互為端墻 ,可以增大剪力墻的抗扭剛度 ,將剪力墻設置在建筑的四周或靠近四周 ,可以增大結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。 五、關于高層混凝土受力部位裂縫分析 混凝土與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是一種耐久性較好的結(jié)構(gòu)體系。但是由于混凝土的勻質(zhì)性較差，抗拉強度較低，又有膨脹收縮、徐變等特性，因此在實際結(jié)構(gòu)中，往往由于設計不周、施工粗糙、使用不當?shù)仍?，致使混凝土?gòu)件與結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的裂縫，給結(jié)構(gòu)造成一定的損傷，影響建筑物 的正常使用，有些裂縫則危及結(jié)構(gòu)的安全，甚至造成建筑物的嚴重破壞和倒塌。因此，必須注意高層混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫問題。 1在高層混凝土結(jié)構(gòu)中設置溫度縫、沉降縫及抗震縫，可以防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大變形和解決結(jié)構(gòu)內(nèi)力問題。（ 1）伸縮縫。高層混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土收縮產(chǎn)生變形和內(nèi)力，所以要設置溫度收縮縫。高層混凝土結(jié)構(gòu)的溫度收縮問題由構(gòu)造解決。（ 2）沉降縫。一般是主樓與群房層數(shù)相差很多，荷載也相差很大，由于沉降不均可能使得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生難以承受的內(nèi)力和變形。（ 3）防震縫。抗震設計時，伸縮縫和沉降縫的寬度均應符合防震縫的最 小寬度要求。高層混凝土結(jié)構(gòu)各部分之間凡是設縫的，就要分得徹底；凡是不設縫的，就要連接牢固，決不要似分非分，似連非連。否則連接處在地震中很容易破壞。 2.高層混凝土結(jié)構(gòu)首先是混凝土結(jié)構(gòu)，其裂縫具有普通混凝土結(jié)構(gòu)所具有的基本特征，一般普通混凝土裂縫可以分成四大類，基本特點如下一是荷載裂縫，其一般是由恒載、活載、風載、雪載、吊車荷載等一種或幾種荷載作用引起的裂縫。二是收縮溫度裂縫。三是地基變形裂縫，主要是地基不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫，這種裂縫在不同地區(qū)都有發(fā)生，是結(jié)構(gòu)裂縫的一個重要方面。四是構(gòu)造不當及設計 不周產(chǎn)生的裂縫。 雖然高層混凝土結(jié)構(gòu)具有普通混凝土裂縫的一般特點，但由于它在結(jié)構(gòu)型式、受力、施工、設計方面的不同，往往導致高層混凝土結(jié)構(gòu)裂縫有其新的特點。以下是其幾個主要受力部位的裂縫成因進行探討。（ 1）大體積基礎混凝土板。高層混凝土結(jié)構(gòu)隨著高度的不斷增加，地下室愈做愈深，地板也越來越厚，厚度在 3 m 以上的地板已屢見不鮮。高層建筑混凝土地板為主要的受力結(jié)構(gòu)，整體要求高，一般一次性整體澆筑。國內(nèi)外大量實踐證明，各種大體積混凝土裂縫主要是由溫度變化引起。這樣在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應力，在外表面產(chǎn)生拉應力， 此時混凝土的強度低，有可能產(chǎn)生表面裂縫。而且在降溫的過程中產(chǎn)生的拉應力大于升溫時產(chǎn)生的壓應力，當差值過大，將在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫，最后可能形成貫穿裂縫。為此，應合理選用材料，降低水泥水化熱，優(yōu)化混凝土集料的配合比，控制水灰比，減少混凝土的干縮。如有可能，采取減少澆筑長度，增加養(yǎng)護時間，減少降溫速率，相應減少松弛系數(shù)等措施對控制貫通縫也有一定的意義。 （ 2）地下室混凝土墻板及樓板裂縫分析。這種裂縫的產(chǎn)生是由于混凝土在硬化過程中失水產(chǎn)生的收縮應變，在水泥水化熱產(chǎn)生的升溫達到最高點以后的降溫過程中產(chǎn) 生的拉伸應變而造成的。其特點 :一是墻板受到基礎；外圍墻板受到地下室外墻的極大約束，這種約束遠大于樁基對基礎的約束，產(chǎn)生貫穿裂縫的幾率大。二是內(nèi)墻板及樓板受到溫度的影響較大。三是內(nèi)外溫差小，產(chǎn)生表面裂縫的幾率小。四是養(yǎng)護困難，散熱快，降溫速率大，混凝土的松弛徐變又是難以利用，在氣溫驟變季節(jié)尤應注意。 地下室施工完后，通常會發(fā)現(xiàn)外墻截面剛度變化處，平面形狀轉(zhuǎn)折處的陰角存在豎向裂縫。這類裂縫由頂部往下開裂，上寬下窄，這是由于收縮應力和沉降、溫度應力等共同作用，在角部形成集中應力超過混凝土抗拉強度所造成的 。 （ 3）高強混凝土裂縫分析。隨著材料科學的迅速發(fā)展， C80 C120 的高強混凝土在具體工程中已有應用。由于高強混凝土采用的配合比多為低水灰比、高強度水泥、高水泥用量，并使用高效減水劑及加入超細礦粉，這樣其收縮機制與普通混凝土就有所不同。高強混凝土由于其水泥用量大多在450 600 kg/m3 之間，是普通混凝土的 1.2 2 倍，這樣在混凝土生成的過程中由于水泥水化而引起的體積收縮及自縮就大于普通混凝土，出現(xiàn)裂縫的幾率也大于普通混凝土。高強混凝土采用高強度水泥而且用量大，這樣在混凝土硬化的過程中，水 化放熱量大，將加大混凝土的最高溫升，從而使混凝土的溫度收縮應力加大，在疊加其他因素的情況下，很可能導致溫度收縮裂縫。由于高強混凝土中水泥石含量是普通混凝土的 1.5倍，在硬化早期由于水分蒸發(fā)引起的干縮也將大于普通混凝土。 （ 4）鋼筋混凝土梁施工裂縫分析。現(xiàn)代高層混凝土結(jié)構(gòu)由于建筑上的需要，在底層或底部幾層做成大柱網(wǎng)、大開間，這樣由于上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)不同，一般要求設置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層將上部數(shù)十層的一定數(shù)量的剪力墻荷載轉(zhuǎn)換到下部柱的小筒體結(jié)構(gòu)上，在設計上要求混凝土一次澆筑。轉(zhuǎn)換層大梁上承受著巨大的上部荷載， 因此在澆筑的過程中極有可能產(chǎn)生沉降裂縫、收縮裂縫及溫度裂縫。其主要原因是體型大，荷載大，若支撐體系的強度、剛度和穩(wěn)定性稍有偏差就有可能使梁局部發(fā)生沉降，混凝土凝結(jié)后早期的強度很低，稍微的不均勻沉降就可以產(chǎn)生沉降裂縫。 我國高層混凝土結(jié)構(gòu)早期多為單一用途，為適應建筑功能需要，向多用途、多功能發(fā)展，高層混凝土結(jié)構(gòu)平面布置和立面體型日趨復雜。然而，結(jié)構(gòu)設計沒有絕對最佳的標準模式 ,只有通過不斷地探索、比較 ,去尋求相對的最優(yōu)。因此，作為專業(yè)技術人員應不斷地追求盡善盡美的設計思想 ,不只盲目照搬規(guī)范和依賴計算機 程序作設計 ,用自己的結(jié)構(gòu)設計概念、經(jīng)驗、判斷力和創(chuàng)造力為業(yè)主和社會設計出更好的建筑。在高層混凝土結(jié)構(gòu)中，由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)、高強混凝土結(jié)構(gòu)、鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)以及鋼結(jié)構(gòu)它們都具有各自獨特的優(yōu)點，將在未來高層建筑得到廣泛的應用。將會在高層建筑中取代高層混凝土結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的應用，具有環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的特點，也更有利于建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。 參考文獻 : 1. JGJ 3 91 鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程 S 2. JGJ 3 2002 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術 規(guī)程 S 3. 徐宜和，丁勇春高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析和設計的探討 J江蘇建筑， 2004 作者簡介 : 賈宏宇 ,男 , 1981.10.出生 ,籍貫（黑龍江省明水縣） , 本科學歷，現(xiàn)任浙江天辰建筑設計有限公司杭州分公司助理工程師職務，研究方向（高層混凝土結(jié)構(gòu)，框剪，剪力墻結(jié)構(gòu)或基礎）。 閱讀相關文檔 :試析建筑工程項目施工質(zhì)量控制與管理 建筑工程地下室施工技術的應用分析 化工廠總圖設計中節(jié)約用地的幾點體會 隨機化方法在巖石力學中應用及研究綜述 湘桂線整孔預制箱梁架設技術 探析深基坑支護與降水施工 水中墩深基坑鋼板樁圍堰設計與施工 天津建設快速交通系統(tǒng)的前景展望 喀斯特地貌的