刍议高层混凝土结构设计(2)
3 高层建筑结构设计特点
①侧向力(风或水平地震作用)成为影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素。高层建筑和低层建筑一样,承受自重、活载、雪载等垂直荷载和风、地震等水平力。②结构应具有适宜刚度。随着高度的增加,高层建筑的侧向位移迅速增大。因此设计高层建筑时,不仅要求结构有足够的强度,而且要求结构有适宜的刚度,使结构有合理的自振频率等动力特性,并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。③结构应具有良好的延性。相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。建筑结构的耐震主要取决于结构的承载力和变形能力两个因素。
4 地基与基础设计
在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广,地质条件相当复杂,《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定,因此,作为建立在国家标准之下的地方标准。地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确。
5 结构计算与分析
5.1 结构整体计算的软件选择。由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异,因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以,在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件。对计算结果的合理性、可靠性进行判断是十分必要的,是结构工程师最主要的任务之一,这项工作要以结构工程师的力学概念和丰富的工程经验为基础。
5.2 结构整体计算需控制的几个参数。①剪重比:控制各楼层最小地震剪力,确保结构安全性。若过小,说明底部剪力过小,这时应注意结构位移和结构稳定是否满足要求。若过大,应检查输入信息是否有误或剪力墙过多结构太刚。②刚度比:控制结构竖向规则性,避免产生刚度突变。③位移比:控制结构平面规则性,以免产生扭转。④周期比:控制结构扭转效应。结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比,A 级高度高层建筑不应大于 0.9,B 级高度高层建筑不应大于 0.85。反映的是抗扭刚度与抗侧刚度之间的关系。⑤层间受剪承载力比:控制竖向不规则。
5.3 是否需要地震力放大,考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数,已列为强制性条文,需特别注意。
5.4 多塔结构和分缝结构的计算分析。一段时间以来,大底盘,多塔楼的高层建筑类型大量涌现,而在计算分析该类型高层建筑时,是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算,还是将结构人为地分开进行计算,是结构工程师必须注意的问题。
6 结束语
高层混凝土结构受力复杂,然而习惯性的传统设计往往会给结构工程师造成一种错觉,以为结构设计就是规范+计算机程序计算,忽略了对结构整体方案的把握。一个合格的结构工程师应具有清楚的结构设计概念,丰富的实际经验,正确的判断力,而规范和计算机程序只是实现设计的技术手段。一个结构工程师在每一项设计开始时,就应凭借自身拥有的对结构体系及其受力、变形特性的整体概念和判断力,用概念设计去帮助建筑师实现业主所需要的建筑空间。在设计过程中,利用自己的力学概念,通过合理、有效地不断调整构件设计,提高结构设计安全度,提高经济效益及设计效率。
参考文献:
[1] 苏赐钦.高层建筑混凝土结构的优化设计探析[J].黑龙江科技信息,2011,(10).
[2] 苏光能.高层建筑结构设计中混凝土的应用[J].中国新技术新产品,2009,(02).
[3] 刘利峰.完善高层建筑结构设计的探析[J].科技创新导报,2010,(06).
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