探討高層建筑結(jié)構(gòu)設計

1、    探討高層建筑結(jié)構(gòu)設計    吳鵬飛摘要: 筆者根據(jù)自身對建筑結(jié)構(gòu)設計實例，探討了結(jié)構(gòu)的主體基礎設計，對結(jié)構(gòu)局部設計提出相應措施，并進行了相關總結(jié)，可為類似工程設計提供參考。關鍵詞：高層建筑；框架-剪力墻結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設計；體會abstract: the author according to oneself the structure design example, discusses the structure of the subject foundation design, structure of the local design corre

2、sponding measures, and the correlation summary, can provides reference for the design of similar projects.keywords: high building; frame shear wall structure- structure design; experience中圖分類號：tu208.3文獻標識碼：a 文章編號：0前 言由于使用功能、城市規(guī)劃、用地以及投資等因素影響，不僅各大城市、經(jīng)濟特區(qū)和沿海城市大量興建高層辦公建筑和住宅，各小城市和工業(yè)區(qū)也興建了不少高層建筑。隨著科學技術的不斷發(fā)

3、展，高層建筑出現(xiàn)了層數(shù)增多、高度加大，結(jié)構(gòu)體系日益多樣化，平面布置與豎向體形日趨復雜，多功能性、綜合性，高強輕質(zhì)材料推廣應用等一系列特點。由于高層建筑的投資大，施工周期長，因此，如果高層建筑的結(jié)構(gòu)設計方法不當，將使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)，影響結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命，嚴重的將造成結(jié)構(gòu)倒塌、人員傷亡、財產(chǎn)受損的重大危害事故。 這就給高層建筑結(jié)構(gòu)設計給工程設計人員提出了更高的要求，下面就結(jié)構(gòu)設計中的問題進行一些探討。1.工程概況某高層建筑建筑面積39617m2，其中地上部分29677m2，地下部分9940m2。本工程地面以下平面形狀為長方形，有2層。本工程地面以上13層，高度為60.2m，13層為餐廳和機

4、房，4層以上為辦公室。2.地質(zhì)情況本建筑所在場地地形平坦，表層為人工填土，其下為一般第四紀沖洪積沉積土層，土層在水平與垂直方向分布比較穩(wěn)定。本建筑基底置于層粉質(zhì)黏土，建筑抗震設防重要性分類為丙類，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，抗震設防烈度為8度，類場地土，基本風壓0.45knm2。3.結(jié)構(gòu)設計3.1結(jié)構(gòu)主體設計本建筑主體結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，剪力墻抗震等一級，框架抗震等級二級。結(jié)合建筑使用功能，作為主要抗側(cè)力構(gòu)件的剪力墻布置在建筑中部，并形成筒體，筒體周圍設框架柱。因受層高及使用功能的限制，地上部分樓層主次梁均沿y向布置，以便減小主梁高度，增加使用凈高，標準層樓板厚110m。本

5、工程結(jié)構(gòu)嵌固端位于地下室頂板，考慮其承受并傳遞由地震作用產(chǎn)生的水平力，故其板厚為180mm，板配筋雙層雙向滿布。主要豎向構(gòu)件截面變化見表1，混凝土強度等級見表2。表1 主要豎向構(gòu)件截面變化本建筑結(jié)構(gòu)采用中國建筑科學研究院編制的多層及高層建筑結(jié)構(gòu)三位分析與設計軟件satwe ( 墻元模型) 進行分析計算，計算結(jié)果比較合理并符合現(xiàn)行規(guī)范要求，有關結(jié)構(gòu)位移和地震力等電算結(jié)果見表35。表3結(jié)構(gòu)周期表5底層地震剪力彎矩剪重比3.2基礎設計本工程根據(jù)地質(zhì)情況通過對地基承載力的計算，決定采用梁板式筏形基礎。y向基礎梁尺寸為1800×2000，1000×2000，x向基礎梁尺寸為900&#

6、215;1800。 因筒體內(nèi)電梯基坑及集水井局部下降的影響，主梁不能正常貫通，并且筒體部位豎向荷載較大，故筒體部位四周2m范圍內(nèi)板厚1.5m，其余部位板厚1.0m基礎計算采用建研院編制的彈性地基梁板基礎軟件計算。因本建筑主體偏向地下室平面右側(cè)，左側(cè)軸軸為純地下室，為減小高低層間基礎差異沉降對上部結(jié)構(gòu)帶來的危害，在純地下室與主樓相交部位設置后澆帶 ，后澆帶在主樓結(jié)構(gòu)封頂后澆筑，同時在設計中加大后澆帶所在跨板的配筋，以抵抗結(jié)構(gòu)后期的不均勻沉降。4.局部設計的幾點考慮1) 本建筑的外框架與內(nèi)筒間距較大，為14.5m，框架梁端在內(nèi)筒處負彎矩較大，按常規(guī)做法此梁在筒內(nèi)宜貫通，以平衡梁端的負彎矩，但建筑設

7、在筒內(nèi)的樓電梯間以及通風和水專業(yè)的管道井均使框架梁不能正常貫通，這樣在筒體剪力墻上產(chǎn)生較大的平面外彎矩，為此采取以下措施：加大設于筒體墻內(nèi)樓層處暗梁截面及配筋，形成加強環(huán)梁(見圖1) ，通過此環(huán)梁，將作用于x向墻體上的平面外彎矩分別傳遞到y(tǒng)向各墻上；與框架梁相交的墻體節(jié)點處均設置暗柱，并通過計算配置暗柱內(nèi)的縱筋和箍筋；因剪力墻厚450mm，按如圖2所示進行改進，增加梁端凸出部分，以便提高梁端在抗震時的錨固2) 為減小框架梁的荷載以便減小梁的截面高度，本建筑的次梁均沿y向布置，這樣就加大了次梁的跨度，為控制次梁的撓度和裂縫，在結(jié)構(gòu)布置時盡量將次梁在筒體內(nèi)貫通，形成三跨連續(xù)梁，并通過計算配置梁下部

8、縱筋，滿足正常使用的要求。圖1框架梁與混凝土墻相交 圖2cl-2節(jié)點詳圖3) 在設計計算過程中發(fā)現(xiàn)，x向軸，軸與剪力墻相交的框架梁，因在同一平面內(nèi)的剪力墻剛度相對很大，在地震力作用下，與剪力墻相交部位的梁端配筋均超筋，為解決此問題，設計中采取兩條途徑分別計算：在不考慮地震作用時，梁與剪力墻相交處按固結(jié)考慮，計算后按結(jié)果配置梁端負筋；在考慮地震作用時，假設梁與剪力墻相交處出現(xiàn)塑性鉸，計算后按結(jié)果配置梁跨中正筋。這樣既能滿足正常使用時的強度要求，又能保證地震作用下的安全。5.設計體會5.1按規(guī)范要求，框架剪力墻結(jié)構(gòu)的筒體宜設邊框梁與邊框柱，框架梁在筒內(nèi)宜貫通，以便加強整體剛度，承受平面外彎矩。本建筑由于方案是香港的建筑事務所設計，港方堅持不設邊框梁與邊框柱和框架梁在筒體內(nèi)不貫通的方案。為保證結(jié)構(gòu)安全，特別是在地震作用下，建筑結(jié)構(gòu)具備必要的抗震承載能力，良好的變形能力，對可能出現(xiàn)的薄弱部位，在設計中采取了一些有利的措施，從而彌補了方案的缺陷。5.2本建筑的次梁均沿y向布置，且梁高受到限制，經(jīng)計算，為達到規(guī)范要求的撓度和裂縫要求，須配置一定數(shù)量的縱 筋，以便提高梁的剛度，這樣做不僅增加造價，而且要求梁上不宜再有較大的集中荷載。所以在今后的設計中，若樓層允許的情況下，用橫向框架方案，次梁沿x向布置綜合考慮更合適5.3主體結(jié)構(gòu)應盡量位于地下室平面的中部，使質(zhì)心與形心盡量重合。參 考 文