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關(guān)鍵詞:高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 短肢剪力墻 嵌固端設(shè)置 結(jié)構(gòu)規(guī)則性
一、引言
隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步,建筑結(jié)構(gòu)不斷的發(fā)生變化,建筑物的高度逐漸增高,尤其是隨著城市化進(jìn)程的加快,高層建筑越來越多,并廣泛的出現(xiàn)在人們的生產(chǎn)和生活之中。在高層建筑的建設(shè)中,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中非常重要的組成部分,對建筑物的建設(shè)、養(yǎng)護(hù)等產(chǎn)生重要的影響。一方面,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要具有科學(xué)性和合理性,能夠滿足人們生活的需要;另一方面,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要具有安全性,能夠滿足抗震、抗風(fēng)等基本要求,為人們的生活和學(xué)習(xí)提供安全保障。文章著重分析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題與對策,希望能夠?qū)?shí)踐發(fā)揮指導(dǎo)作用。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
高層建筑結(jié)構(gòu)具有與一般的建筑結(jié)構(gòu)不同的特點(diǎn),它同時(shí)承受著水平荷載和垂直荷載,其中水平荷載是由外界的風(fēng)力所產(chǎn)生的,垂直荷載是由于建筑物高度所引起的,此外,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對抗震能力也有相應(yīng)的要求。通常情況下,低層建筑結(jié)構(gòu)受到的水平荷載比較小,垂荷載也比較小。但是,在高層建筑中,外界地震和外界風(fēng)力會對高層建筑產(chǎn)生相當(dāng)大的影響,并且是對高層建筑荷載的主要因素。隨著建筑物高度的不斷增加,高層建筑的位移較快的增長。但是,高層建筑過大的側(cè)移不僅會影響人的舒適度,還會對建筑物的使用產(chǎn)生影響,此外,過大的側(cè)移還會損害建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。有鑒于此,在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候,必須將側(cè)移控制在合理的范圍之內(nèi),使建筑物不會影響人的舒適度,不會影響建筑物的使用。因此,可以說,在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,其核心是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
1、選擇合理的計(jì)算簡圖。在計(jì)算簡圖的基礎(chǔ)上,對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算,如果計(jì)算簡圖的選擇不合理,會造成結(jié)構(gòu)不合理,容易出現(xiàn)由于結(jié)構(gòu)不合理而發(fā)生安全事故。所以,要保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全,必須選擇合理的計(jì)算簡圖,此外,為了保證計(jì)算簡圖的安全,在實(shí)踐中,我們需要采取相應(yīng)的構(gòu)造方法。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,其結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)不僅僅局限于鋼節(jié)點(diǎn)或者餃節(jié)點(diǎn),盡量減小誤差,將計(jì)算簡圖盡量控制在規(guī)范的規(guī)定之內(nèi)。
2、選擇合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)選擇的時(shí)候,需要按照高層建筑的地質(zhì)條件進(jìn)行。并且,對高層建筑上部的結(jié)構(gòu)類型與荷載分布進(jìn)行綜合分析,同時(shí)對施工條件以及相鄰建筑物的影響進(jìn)行全面的考慮,在綜合分析和考慮的基礎(chǔ)上選擇科學(xué)合理的基礎(chǔ)方案。需要注意的是,基礎(chǔ)方案的選擇需要使地基的潛力能夠得到最大的發(fā)揮,如如果必要的話,可以對地基變形進(jìn)行檢測。
3、選擇合理的結(jié)構(gòu)方案。合理的結(jié)構(gòu)方案必須滿足高層建筑設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系的要求,并盡量經(jīng)濟(jì)合理,以最少的花費(fèi)獲得最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。受力在明確、傳力簡單是結(jié)構(gòu)體系的基本要求,在相同的結(jié)構(gòu)單元中,應(yīng)該選擇相同的結(jié)構(gòu)體系。選擇合理的結(jié)構(gòu)方案的時(shí)候,需要分析地理?xiàng)l件、工程設(shè)計(jì)需求、施工條件、施工材料等等,在對這些指標(biāo)進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)選擇,以確定最佳的結(jié)構(gòu)方案。
4、準(zhǔn)確分析計(jì)算結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛運(yùn)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。市場上有多種多樣的計(jì)算軟件,采用不同的軟件可能會得到不同的結(jié)果。所以,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要在對軟件有全面的了解的基礎(chǔ)上,選擇合適的計(jì)算軟件。由于在計(jì)算過程中會出現(xiàn)誤差,為了校正誤差,當(dāng)計(jì)算結(jié)果出來的時(shí)候,需要對結(jié)果進(jìn)行校正和核對,對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理判斷,以得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。
5、采取相應(yīng)的構(gòu)造措施。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要遵循幾個(gè)原則,主要包括強(qiáng)剪切力弱彎變、強(qiáng)柱弱梁等。所以,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)踐中,需要準(zhǔn)確的把握這些原則,加強(qiáng)薄弱部位,重視鋼筋的執(zhí)行段錨固長度。此外,還要重點(diǎn)考慮構(gòu)件延性的性能和溫度應(yīng)力對構(gòu)件的影響。
四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題與對策
1、超高問題。由于高層建筑抗震的實(shí)際需要,建筑規(guī)范對建筑物的高度有嚴(yán)格的規(guī)定,在建筑物高度的設(shè)計(jì)都要滿足抗震的實(shí)際需要。關(guān)于建筑物的超高問題,原來把限制的高度規(guī)定為A級高度,隨著新規(guī)范的改進(jìn),對超高的規(guī)定變得越來越詳細(xì),新規(guī)范不僅規(guī)定了限制高度為A級高度,并且對此進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)化,增加了B級高度。這樣的規(guī)定更加明細(xì),使得高層建筑結(jié)構(gòu)處理設(shè)計(jì)方法和措施都有了進(jìn)一步的改進(jìn)。在建筑高層設(shè)計(jì)的實(shí)踐中,如果忽視建筑結(jié)構(gòu)類似的改變,對高層建筑超高問題不引起足夠的重視,在施工圖紙審核的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)問題,并重新組織對建筑物進(jìn)行審計(jì)或者召開專家會議進(jìn)行重新論證,必然會對整個(gè)建筑造價(jià)和施工進(jìn)度產(chǎn)生不利的影響。
2、短肢剪力墻設(shè)置問題。在建筑新規(guī)范中,短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在5—8的墻,根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和測出的數(shù)據(jù),在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,為了提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震能力,增加了對短肢剪力墻的使用限制。因此,在在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,為了優(yōu)化建筑設(shè)計(jì),提高穩(wěn)定性,必須盡可能的減少甚至避免使用短肢剪力墻。
3、嵌固端的設(shè)置問題。通常情況下,在高層建筑中有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。在設(shè)置位置上,一般來說,高層建筑的嵌固端設(shè)置在地下室或者人防的頂板等位置。因此,在設(shè)計(jì)的實(shí)踐中,結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)人員需要對嵌固端設(shè)置有可能帶來的問題、產(chǎn)生的影響進(jìn)行全面的考慮。著重考慮嵌固端的樓板設(shè)計(jì)問題;對嵌固端的上層和下層的剛度比進(jìn)行全面、細(xì)致和綜合的分析;同時(shí),在對高層建筑進(jìn)行總體計(jì)算的時(shí)候,需要對嵌固端的設(shè)置進(jìn)行全面的考慮,綜合分析嵌固端的位置,注意嵌固端的位置和高層建筑結(jié)構(gòu)抗震縫隙設(shè)置的協(xié)調(diào)問題。
4、高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題。在高層建筑的新的建筑規(guī)范中,對高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題作了很多的限制,例如:對結(jié)構(gòu)嵌固端上層和下層的剛度比進(jìn)行了規(guī)定,對平面規(guī)則性進(jìn)行了規(guī)定,等等。此外,在新規(guī)范中,還明確規(guī)定了高層建筑不能采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。所以,為了使工程建設(shè)按照設(shè)計(jì)依次進(jìn)行下去,避免在施工后期對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改動,在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,必須嚴(yán)格按照規(guī)范的限制條件進(jìn)行。
五、結(jié)束語
總而言之,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)技術(shù)性的工作,綜合性很強(qiáng),它對建筑設(shè)計(jì)具有十分重要的指導(dǎo)意義。隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,高層建筑也在日新月異的發(fā)展,對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也越來越高。文章以高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為中心話題,探討分析了高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題與對策,希望能夠引起人們對這一問題的進(jìn)一步關(guān)注,能夠?qū)?shí)踐起到指導(dǎo)作用。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】滅火 高層 建筑
一、超高層建筑定義、建筑材料及結(jié)構(gòu)體系
建筑高度超過100米的高層建筑通常稱為超高層建筑。目前超高層建筑用于承受荷載的建筑材料主要有三種,分別為:鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)。
二、超高層建筑在防火設(shè)計(jì)上的特殊要求
在我國《高層建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)內(nèi)容中規(guī)定超高層建筑除執(zhí)行高層建筑防火設(shè)計(jì)的有關(guān)規(guī)定外,對超高層建筑提出了特殊的防火設(shè)計(jì)要求,如:
(一)建筑高度超過100m的高層建筑,其應(yīng)在電纜井、管道井每層樓板處用相當(dāng)于樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔;
(二)建筑高度超過100m的公共建筑,應(yīng)設(shè)置避難層(間),并應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定;
(三)建筑高度超過100m,且標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積超過1000m2的公共建筑,宜設(shè)置屋頂直升機(jī)停機(jī)坪或供直升機(jī)救助的設(shè)施,并應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定;
(四)當(dāng)建筑高度超過100m時(shí),高層建筑最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力不應(yīng)低于0.15MPa。當(dāng)高位消防水箱不能滿足上述靜壓要求時(shí),應(yīng)設(shè)增壓設(shè)施;
(五)建筑高度超過100m的高層建筑及其裙房,除游泳池、溜冰場、建筑面積小于5.00m2的衛(wèi)生間、不設(shè)集中空調(diào)且戶門為甲級防火門的住宅的戶內(nèi)用房和不宜用水撲救的部位外,均應(yīng)設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)。
通過對規(guī)范的研究,可以了解到超高層建筑從內(nèi)部人員的逃生疏散、火災(zāi)范圍的控制、排煙、供水、固定滅火設(shè)施上均提出了具體和更為嚴(yán)格的要求。
北京、上海等地相繼發(fā)生高層建筑外墻火災(zāi)后,國家對高層建筑外墻保溫材料的防火等級也提出了更高要求。
三、超高層建筑消防安全問題
超高層建筑在豎向的空間布置上得到了有效的延伸,從而使建筑業(yè)主對于建筑的內(nèi)部空間進(jìn)行合理的區(qū)域劃分與功能的布置。正是超高層建筑的功能分區(qū)較為復(fù)雜,因此,消防監(jiān)審部門不能夠完全根據(jù)常規(guī)建筑的防火規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì),需要針對不同功能分區(qū)采取必要的性能化設(shè)計(jì)。
四、超高層建筑火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)性
第一,可燃物較多,因此發(fā)生的火災(zāi)的負(fù)荷較大。超高層建筑的內(nèi)部裝修使用的材料主要是大量的可燃物,并且還敷設(shè)了很多的電纜電線。如果發(fā)生火災(zāi),可燃物會產(chǎn)生毒害氣體與大量的濃煙,并且沿著建筑的電梯井與垃圾井等豎向的.
第二,用電量大結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜。超高層建筑用途很多,其使用功能也相對復(fù)雜,提供辦公、娛樂、餐飲、會議、商務(wù)、購物等功能為一體。并且,根據(jù)功能的需要,都會配置大量用電設(shè)備,因此其導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的可能性因素很大。
第三,設(shè)備的日常維護(hù)和管理落實(shí)不到位,存在安全隱患。在超高層建筑的產(chǎn)權(quán)較為復(fù)雜、人員的流動性較大、使用功能復(fù)雜等。因此超高層建筑的消防設(shè)施長時(shí)間的使用后耗損程度較大,有些建筑內(nèi)部甚至沒有設(shè)計(jì)自動化的消防設(shè)施。
五. 超高層建筑消防設(shè)計(jì)
5.1消防設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和目標(biāo)
超高層建筑的高度一般超過100米,屬于綜合高層建筑,因此,消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面:
①消防撲救現(xiàn)場與撲救面難以確定。
②大型的地下停車庫的疏散通道和疏散口與鍋爐房的確定,以及柴油發(fā)電機(jī)房的位置。
③標(biāo)準(zhǔn)層的平面上的大空間的消防疏散設(shè)計(jì)。
④設(shè)計(jì)建筑避難層。
超高層建筑消防設(shè)計(jì)中,需要堅(jiān)持:預(yù)防為主,防消結(jié)合“消防原則,并且完善超高層建筑消防自救能力,通過安全可靠消防防火措施,使建筑消防功能滿足實(shí)用、安全、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)先進(jìn)要求。
5.2超高層建筑消防設(shè)計(jì)
①確定撲救現(xiàn)場與撲救面。根據(jù)超高層建筑的地理位置與周邊環(huán)境,設(shè)計(jì)出合理的地形改造,最大限度的滿足超高層建筑和城市道路之間的關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)合理性、經(jīng)濟(jì)型與可執(zhí)行性。
②設(shè)計(jì)避難層。避難層提供給人員避難的安全場所,因此消防設(shè)計(jì)較為嚴(yán)格。根據(jù)《高規(guī)》:建筑高度如果超過了100米,其應(yīng)該設(shè)置避難層。設(shè)置避難層,從超高層建筑的第一層到第一個(gè)避難層或者是在兩個(gè)避難層間,但是不超過15層。其原因是火災(zāi)發(fā)生階段聚集在建筑15層的避難人員是不允許經(jīng)過樓梯進(jìn)行疏散的,可以借助于室外登高云梯實(shí)現(xiàn)人員的疏散。所以,超高層建筑設(shè)計(jì)避難層,首先要考慮的是人員的安全疏散時(shí)間的控制,并且使室外消防登高車有效的施救高度,特別是第一個(gè)避難層需要充分的考慮消防裝備水平,在設(shè)置消防登高車最大限度的伸展高度范圍內(nèi)。如果避難層每平米可以容納5個(gè)人,并且適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)空余空間,因此好需要設(shè)計(jì)機(jī)械防排煙系統(tǒng)。
③標(biāo)準(zhǔn)層的平面空間上的消防疏散設(shè)計(jì)。根據(jù)超高層建筑的使用功能,進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì),包括疏散寬度、疏散樓梯等。例如:如果屬于綜合辦公區(qū)域,根據(jù)其使用功能,其內(nèi)部的餐飲功能的消防難點(diǎn)是在第五層,如果按照消防疏散人員208個(gè)計(jì)算,疏散寬度應(yīng)該設(shè)計(jì)為2.08米。如果會議層的消防難點(diǎn)是在第十一層,其疏散人員按照220計(jì)算,其疏散的寬度應(yīng)該設(shè)計(jì)為2.2米。如果辦公功能的消防難點(diǎn)層是標(biāo)準(zhǔn)層,面積按照929平方米計(jì)算,疏散人員按照156計(jì)算,其疏散寬度需要設(shè)計(jì)為1.56米。并且在疏散樓梯的設(shè)計(jì)上一般要求至少兩部,每層都需要滿足消防疏散要求。
④借用大型的停車庫疏散口、鍋爐房和柴油發(fā)電機(jī)房的位置的確定。如果超高層建筑的用地面積受到外界因素的限制,需要在一定面積內(nèi)設(shè)計(jì)停車庫,需要采用的是普通停車庫和機(jī)械停車庫相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。大型停車庫的車輛出入口由于條件限制不能設(shè)計(jì)三個(gè)時(shí),根據(jù)高度差關(guān)系,需要在建筑負(fù)2層或者是負(fù)3層分別設(shè)計(jì)通往到響鈴的地下停車庫的車行通道,并且借助于相鄰的地下停車可地面出入口,從而實(shí)現(xiàn)了車庫對外的出入口數(shù)量要求。但是,為了避免對主體超高層建筑的影響,需要在其周圍場地設(shè)計(jì)景觀造型和地面樓梯等外部造型。
結(jié)束語:
超高層建筑消防設(shè)計(jì)不但涉及以上幾點(diǎn),還包括建筑裝飾材料的設(shè)計(jì)等。超高層建筑的設(shè)計(jì)基點(diǎn)都應(yīng)該遵循我國的設(shè)計(jì)規(guī)范,根據(jù)超高層建筑特點(diǎn),立足于防火自救,并且主動性的預(yù)防火災(zāi)發(fā)生,在裝飾與保溫材料上避免使用可燃性的建筑材料,嚴(yán)格把關(guān)施工。提高人民消防安全責(zé)任意識入手,保障人民群眾的生命與財(cái)產(chǎn)安全。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 常見問題 解決措施
一、高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1、建筑設(shè)計(jì)中的水平荷載
有關(guān)建筑設(shè)計(jì)中的水平荷載問題,我們可以從以下兩個(gè)方面來說明:一方面,樓房的自身重量和建筑樓面所承受的載荷作用于豎向構(gòu)件中,其所引起的軸力和彎矩?cái)?shù)值與建筑物高度的一次方成正比關(guān)系。在建筑結(jié)構(gòu)中,水平載荷產(chǎn)生的傾覆力矩和豎向構(gòu)件中所引起的軸力,都是與建筑物的垂直高度的平方成正比關(guān)系。另一方面,對于某一特定的高層建筑物來說,其豎向載荷能力基本上已經(jīng)是定值,而在水平載荷方面則不同,它還會受到一定的風(fēng)力影響和地震作用影響,水平載荷的數(shù)值會隨著建筑物結(jié)構(gòu)的動力特性的變化而不斷變化。
2、建筑設(shè)計(jì)中的軸向變形
在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,建筑物豎向載荷的數(shù)值一般都比較大,如果設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周,會在柱體中引起一定的軸向變形,對連續(xù)梁彎矩有一定的影響,這種情況會減少連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值,而端支座的副彎矩值和跨中正彎矩則會出現(xiàn)增大的情況;在建筑設(shè)計(jì)中,需要根據(jù)軸向變形來計(jì)算相應(yīng)的數(shù)值,對預(yù)制構(gòu)件的下料長度進(jìn)行細(xì)致的調(diào)整;有關(guān)軸向變形的問題,還會影響到構(gòu)件的剪力和側(cè)移的幅度,從而引起建筑設(shè)計(jì)的安全問題。
3、建筑設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)延性
對于高層建筑物來說,它相對于一些較低的建筑物有更為柔和的建筑結(jié)構(gòu),在一些突發(fā)的震動情況下會產(chǎn)生較大的變形。為了使建筑結(jié)構(gòu)在塑性變形后仍然具有良好的變形能力,避免出現(xiàn)建筑倒塌,我們在建筑設(shè)計(jì)時(shí)要采取一定的措施,以保證高層建筑的結(jié)構(gòu)具有適合的延性。
4、建筑設(shè)計(jì)中的側(cè)移幅度
在高層建筑的設(shè)計(jì)過程中,建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移的問題是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素,隨著高層建筑的高度不斷增加,其水平荷載能力也在隨之變化,建筑物結(jié)構(gòu)側(cè)移的幅度迅速增大,為了確保高層建筑的質(zhì)量安全,必須把建筑結(jié)構(gòu)水平載荷下的側(cè)移幅度設(shè)計(jì)控制在一定限度之內(nèi)。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見問題
1、高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題
有關(guān)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性問題,在新出臺的建筑規(guī)范章程上出現(xiàn)了很大的改動,新的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面增加了一系列的限制性條件,例如,新的規(guī)范制度用強(qiáng)制性的條文規(guī)定了“建筑物不應(yīng)該采用嚴(yán)重不規(guī)則的建筑設(shè)計(jì)方案”。因此,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)注意遵守新規(guī)范制度中的限制性條件,對于設(shè)計(jì)中的不符合規(guī)定問題必須及時(shí)的調(diào)整,以免為后期的相關(guān)工作造成隱患。
2、高層建筑的高度問題
根據(jù)我國《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定,從考慮經(jīng)濟(jì)與適用原則的角度出發(fā),規(guī)定了各種常見建筑結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度。在我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、建筑科研水平和施工科學(xué)技術(shù)水平的相關(guān)背景下,這一高度是比較安全穩(wěn)妥的,它是目前我國土木工程規(guī)范體系中最相協(xié)調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)高度。但是在實(shí)際的建筑工作中,很多混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑在高度設(shè)計(jì)上已經(jīng)超過了這一限制,例如,中信廣場是采用混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行建造的,其高度達(dá)到了322m;金茂大廈采用的是組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行建造,其整體高度達(dá)420.15m。對于目前這種超過高度限制的高層建筑物,我們必須以謹(jǐn)慎的科學(xué)態(tài)度對待。因?yàn)槿绻l(fā)生地震的話,這些超高建筑物在受到破壞后會發(fā)生很大的變形,嚴(yán)重影響建筑物的安全。隨著建筑物的高度不斷增加,它的一些規(guī)范指標(biāo)的適用范圍也發(fā)生了變化,在安全指標(biāo)、材料性能、延性要求等方面都要做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,從而使建筑物具有穩(wěn)定的安全性能。在建筑物的抗震規(guī)范建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與高度建設(shè)規(guī)定中,對于建筑物整體結(jié)構(gòu)的總體高度都有嚴(yán)格的限制性規(guī)定,超過規(guī)定的高度,建筑物的設(shè)計(jì)方法和處理措施都會發(fā)生很大的變化,這一問題對建筑工程的各方面影響巨大,我們必須嚴(yán)肅對待。
3、高層建筑嵌固端的設(shè)置問題
通常情況下,高層建筑的底部都建有二層或二層以上的地下室,它是高層建筑的根基所在。建筑物的嵌固端有時(shí)會設(shè)置在人防頂板的位置,有時(shí)也會設(shè)在地下室的頂板處,這是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)細(xì)節(jié)問題,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,如果設(shè)計(jì)人員忽視了嵌固端的設(shè)置,會引發(fā)嵌固端的樓板設(shè)計(jì)、嵌固端的上下層剛度比例限制、嵌固端的上下層抗震等級的一致性、建筑整體建構(gòu)設(shè)計(jì)與嵌固端位置協(xié)調(diào)等一系列的問題,任何一個(gè)細(xì)節(jié)問題的忽略都可能導(dǎo)致后期施工工作中的安全隱患。
4、高層建筑的地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題
高層建筑的地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題一直是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員比較重視的問題之一,該階段設(shè)計(jì)工作的好壞會直接影響后期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行,同時(shí),建筑物地基基礎(chǔ)也是整個(gè)工程造價(jià)高低的決定性因素。在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)這一階段,極有可能出現(xiàn)一些問題,如果不加以重視,將對建筑工程造成巨大的損失。設(shè)計(jì)人員在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過程中,一定要重視地方性規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。由于我國的幅員遼闊,不同地區(qū)的地質(zhì)條件各不相同,僅憑國家標(biāo)準(zhǔn)的《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》根本無法達(dá)到對全國不同地區(qū)的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳細(xì)的適用描述和規(guī)定,因此,各地方出臺的地方性“地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范”更適合本地區(qū)的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作,其對施工設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定更為準(zhǔn)確和詳細(xì),在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作時(shí),一定要深入的學(xué)習(xí)地方性建筑規(guī)范,避免對后期的設(shè)計(jì)施工工作造成不良的影響。
5、建筑材料的選用和結(jié)構(gòu)問題
通常情況下,在地震多發(fā)的一些地區(qū),工程技術(shù)人員對采用何種建筑材料或建筑結(jié)構(gòu)體系的問題都非常的重視。在我國,150m以上的建筑物主要采用框一筒、筒中筒和框架一來支撐三種常用的建筑結(jié)構(gòu)體系。這三種建筑結(jié)構(gòu)體系在其他國家的高層建筑中已經(jīng)被普遍采用。在國外的地震多發(fā)地區(qū),高層建筑物主要以鋼結(jié)構(gòu)為主,而在中國,建筑物有將近90%的比例是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或其他沙石混合結(jié)構(gòu)。在混合結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)筒部位,通常要承受80%~90%的地震作用剪力,這種情況對建筑物來說是十分危險(xiǎn)的。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,由于建筑結(jié)構(gòu)是以鋼筋混凝土核心筒為主,所以對建筑材料的變形控制要考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的彎曲變形側(cè)移幅度較大,如果我們只采用剛度很小的鋼架來減少側(cè)移,效果并不明顯,而且還會增加鋼結(jié)構(gòu)的承載能力。有時(shí)會采取加大混凝土內(nèi)筒的剛度和設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)等方法以達(dá)到滿足規(guī)范側(cè)移限制的標(biāo)準(zhǔn)。所以,在高層建筑材料的選用方面,根據(jù)我國現(xiàn)有建筑市場上的鋼材類型、品種和有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的加工制造能力,建議在高層建筑中盡可能采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu),以達(dá)到改善高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性的目的。鋼骨(鋼管)混凝土通常作為高層建筑的首選建材,這是由它的堅(jiān)固和穩(wěn)定性能決定的。
6、建筑設(shè)計(jì)中的軸壓比與短柱問題
在采用鋼筋混凝土建筑的高層建筑中,設(shè)計(jì)人員為了控制柱的軸壓比,使得柱的橫截面很大,在柱的縱向鋼筋中則是構(gòu)造配筋,即使在建筑中采用高強(qiáng)度的混凝土,建筑柱斷面的尺寸也沒有明顯的減小。為了使建筑中的柱體處于偏壓狀態(tài),防止混凝土被壓碎,要限制柱體的軸壓比數(shù)值。建筑中主體的塑性變形能力越小,其建筑結(jié)構(gòu)的延性就越差,當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害時(shí),就會出現(xiàn)吸收和耗散地震能量較少的情況,導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)遭到不同程度的損壞。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)強(qiáng)柱弱梁的原則來進(jìn)行設(shè)計(jì),同時(shí)選擇具有良好延性的梁具,就可以使柱子進(jìn)入屈服的可能性大大的減少,也可放松軸壓比限值。此外,雖然很多高層建筑物的底部柱體長度與直徑比都小于4,但并不能說明這一柱體就是短柱。確定短柱參數(shù)的依據(jù)是柱的剪跨比,只有當(dāng)柱體的剪跨比小于2時(shí),才能確定該柱體是短柱。曾經(jīng)有建筑專家提出高層建筑的抗震規(guī)范應(yīng)采取較高的軸壓比,但通過實(shí)踐表明,雖然調(diào)整了建筑物的軸壓比限值,但柱面并沒有因?yàn)檫@一調(diào)整而減小,所以在建設(shè)具有抗震性能的高層建筑物時(shí),采用鋼筋混凝土材質(zhì)是否合理還有待研究。
三、總結(jié):
一個(gè)好的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也就是一個(gè)好的耗能體系,在設(shè)計(jì)中,要充分注意到等強(qiáng)度設(shè)計(jì)、高度等重要問題,從而增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體性,在保證整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)安全性的基礎(chǔ)上,同時(shí)增加了建筑的使用期限。
參考文獻(xiàn):
1、劉大海,楊翠如等,高樓結(jié)構(gòu)方案優(yōu)選[M].陜西:陜西科學(xué)技術(shù)出版社,2008
2、趙西安,高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].中國建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)研究所,2008
關(guān)鍵詞:高層建筑 新材料 抗震 低碳
1. 高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
有關(guān)高層建筑的定義目前尚沒有統(tǒng)一規(guī)定,從理論上講應(yīng)按照結(jié)構(gòu)的受力特性來劃分,即按水平作用對建筑物的影響程度來劃分。聯(lián)合國教科文組織下屬的世界高層建筑委員會曾于1972年在美國賓夕法尼亞州的伯利恒市召開的國際高層建筑會議上專門討論了這個(gè)問題,提出將9層及9層以上的建筑定義為高層建筑,并建議按建筑的高度將高層建筑分為4類:第一類,9~16層(最高到50 m);第二類,17~25層(最高到75 m);第三類,26~40層(最高到l00 m);第四類,也稱超高層建筑,40層以上(高度在100 m以上)。
在我國,關(guān)于高層建筑的界限規(guī)定也未完全統(tǒng)一。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3―2002)(以下簡稱高規(guī))規(guī)定,10層及10層以上和高度超過28 m的鋼筋混凝土民用建筑屬于高層建筑。國家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50045-1995)規(guī)定,10層及10層以上的住宅建筑(包括底層設(shè)置商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的住宅)和建筑高度超過24 m的公共建筑為高層建筑。建筑高度指建筑物室外地面到其檐口或屋面、屋面板板頂?shù)母叨?,屋頂上的望塔、水箱間、電梯機(jī)房、排煙機(jī)房和出屋面的樓梯間等不計(jì)入建筑高度和層數(shù)內(nèi)。
高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)包括:
①水平荷載對結(jié)構(gòu)的影響大,側(cè)移成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制目標(biāo)之一。對一般建筑物,其材料用量、造價(jià)及結(jié)構(gòu)方案的確定主要由豎向荷載控制,而在高層建筑結(jié)構(gòu)中,高寬比增大,水平荷載(包括風(fēng)力和地震力)產(chǎn)生的側(cè)移和內(nèi)力所占比重增大,成為確定結(jié)構(gòu)方案、材料用量和造價(jià)的決定因素。其根本原因就是側(cè)移和內(nèi)力隨高度的增加而迅速增長。
②樓(屋)蓋結(jié)構(gòu)整體性要求高。高層建筑結(jié)構(gòu)的整體共同工作特性主要是各層樓板(包括樓面梁系)作用的結(jié)果,由于樓板在自身平面內(nèi)的剛度很大,變形較小,故在高層建筑中一般都假定樓板在自產(chǎn)生平面內(nèi)只有剛移(僅產(chǎn)生平動和轉(zhuǎn)動),而不改變形狀,并忽略樓板平面之外的剛度。因此,在高層建筑結(jié)構(gòu)中的任一樓層高度處,各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)都要受到樓板剛體移動的制約,即所謂的位移協(xié)調(diào),這時(shí)抗側(cè)剛度大的豎向平面結(jié)構(gòu)必然要分擔(dān)較多的水平力。
③高層建筑結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的多種變形影響大。在一般房屋結(jié)構(gòu)分析中,通常只考慮構(gòu)件彎曲變形的影響,而忽略構(gòu)件軸向變形和剪切變形的影響,一般是因?yàn)槠錁?gòu)件的軸力和剪力產(chǎn)生的影響很小。而對于高層建筑結(jié)構(gòu),由于層數(shù)多、高度高,軸力很大,從而沿高度逐漸積累的軸向變形很顯著,中部構(gòu)件與邊部、角部構(gòu)件的軸向變形差別大,對結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配的影響大,因而構(gòu)件中的軸向變形影響必須加以考慮。
④結(jié)構(gòu)受到動力荷載作用時(shí)的動力效應(yīng)大。根據(jù)結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)不同,如結(jié)構(gòu)的類型與形式,結(jié)構(gòu)的高度與高寬比,結(jié)構(gòu)的自振周期與材料的阻尼比等的不同,結(jié)構(gòu)受到地震作用或風(fēng)荷載作用時(shí),產(chǎn)生的動力效應(yīng)對結(jié)構(gòu)的影響也不同,有時(shí)這種動力效應(yīng)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的正常使用,甚至造成房屋的破壞。
⑤扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大。當(dāng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布、剛度分布不均勻時(shí),高層建筑結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下容易產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)作用,扭轉(zhuǎn)作用會使抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)移發(fā)生變化,從而影響各個(gè)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件(柱、剪力墻或筒體)所受到的剪力,并進(jìn)而影響各個(gè)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其他構(gòu)件的內(nèi)力與變形。因此,在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)也是不可忽視的問題。
⑥必須重視結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和抗傾覆問題。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力,防止結(jié)構(gòu)發(fā)生整體失穩(wěn)的破壞情況。
⑦當(dāng)建筑物高度很大時(shí),結(jié)構(gòu)內(nèi)外與上下的溫差過大而產(chǎn)生的溫度內(nèi)力和溫度位移也是高層建筑結(jié)構(gòu)的一種特點(diǎn)。
2. 高層建筑的未來發(fā)展的趨勢
近年來,高層建筑呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢:
①新材料的開發(fā)和應(yīng)用。隨著高性能混凝土材料的研制和不斷發(fā)展,混凝土的強(qiáng)度等級和韌性性能也不斷地改善?;炷恋膹?qiáng)度等級已經(jīng)可以達(dá)到C100甚至更高,在高層建筑中應(yīng)用高強(qiáng)度混凝土,可以減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸,減少結(jié)構(gòu)自重,必將對高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。高強(qiáng)度具有良好可焊性的厚鋼板將成為今后高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的主要用鋼,而耐火鋼材FR鋼的出現(xiàn)為鋼結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計(jì)提供了方便。
②層數(shù)增多,高度加高。由于城市規(guī)劃、用地緊張和使用功能等原因,我國高層建筑目前也有一些正在設(shè)計(jì)或施工的80層以上的建筑。在地震區(qū)的鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,我國處在世界領(lǐng)先地位。
③組合結(jié)構(gòu)高層建筑增多,采用組合結(jié)構(gòu)可以建造比混凝土結(jié)構(gòu)更高的建筑。在強(qiáng)震國家日本,組合結(jié)構(gòu)高層建筑發(fā)展迅速,其數(shù)量已超過混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑。除外包混凝土組合柱外,鋼管混凝土組合柱應(yīng)用很廣泛,外包混凝土和鋼管混凝土雙重組合柱的應(yīng)用也很多。由于鋼管內(nèi)混凝土在處于受壓狀態(tài)時(shí),能提高構(gòu)件的豎向承載力,從而可以節(jié)省鋼材。
④新型結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用增多。已建成的香港中國銀行大廈和正在籌劃中的芝加哥532 m高的摩天大樓方案,都采用了桁架筒體,并將全部垂直荷載傳至周邊結(jié)構(gòu),它們的單位面積用鋼量都僅約150 kg/m2,特別節(jié)省鋼材。預(yù)計(jì)這種結(jié)構(gòu)體系今后在300 m以上的高層建筑中將得到更多的應(yīng)用。巨型框架體系由于其剛度大,便于在內(nèi)部設(shè)置大空間,今后也將得到更多的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土;高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);重點(diǎn)
1 引言
對于目前來說,高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要采用框架、剪力墻、框架―剪力墻、筒體和板柱―剪力墻結(jié)構(gòu)體系。下面根據(jù)筆者的多年工作經(jīng)驗(yàn)以及對實(shí)際工程的總結(jié),淺顯地對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)進(jìn)行了論述,僅供大家參考。
2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑設(shè)計(jì)中的原則
現(xiàn)在高層建筑的數(shù)量越來越多,相應(yīng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中也得到了廣泛的應(yīng)用。我們必須遵循一定的原則,在保證高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)達(dá)到相關(guān)國家規(guī)范、規(guī)程規(guī)定的條文的同時(shí),注意人們在設(shè)計(jì)、施工及使用維護(hù)階段對高層建筑的安全性、耐久性及適用性的需求。高層建筑結(jié)構(gòu)在規(guī)范規(guī)定的合理的使用年限內(nèi),不僅需要滿足相應(yīng)的建筑功能使用需求,而且應(yīng)該可以承擔(dān)各種有可能發(fā)生的自然或認(rèn)為的緊急情況,這就使得建筑結(jié)構(gòu)必須具有與之相符的適用性和耐久性;同時(shí)在建筑物發(fā)生可能的緊急情況之后,建筑結(jié)構(gòu)也必須保證其安全性。
3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)分析
3.1 建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)
現(xiàn)在很多新入職甚至入職多年的結(jié)構(gòu)工程師在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)陷入只依靠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的誤區(qū),這是不正確的。為了保證建筑結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能,我們應(yīng)該從根本上重視建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)這種有效的方法。建筑師及結(jié)構(gòu)師在建筑設(shè)計(jì)的過程中對相關(guān)規(guī)范和規(guī)程中的各項(xiàng)條文給予高度重視是建筑概念設(shè)計(jì)對我們的要求。尤其下列若干問題值得我們注意:
(1)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,應(yīng)該優(yōu)先采用具有良好抗風(fēng)、抗震性能,而且造價(jià)合理經(jīng)濟(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)體系。這就要求我們對建筑結(jié)構(gòu)的合理性和建筑結(jié)構(gòu)平、立面布置的規(guī)則性特別關(guān)注。高層建筑結(jié)構(gòu)在豎向布置上應(yīng)該有合理的剛度分布,與此同時(shí)在水平布置上也應(yīng)有合理的承載力分布,這樣不但能避免因局部位置突變而形成薄弱部位,而且使建筑具有較好的抗震、抗裂縫和抗變形的能力。
(2)由于水平地震作用是雙向的,所以要求建筑結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向上應(yīng)具有相接近的動力特性,并且在建筑平面上結(jié)構(gòu)沿兩個(gè)主軸方向需要擁有必需的抗震性能和結(jié)構(gòu)剛度。在高層建筑設(shè)計(jì)時(shí),我們應(yīng)該使建筑具有清晰明確的計(jì)算簡圖和合理有效的傳遞地震力的途徑,這樣就能使建筑結(jié)構(gòu)在任意方向上都能夠有效的抵抗地震作用。值得注意的是高層建筑結(jié)構(gòu)除了水平剛度的需求外,還需要在抗扭轉(zhuǎn)震動和抗扭剛度上達(dá)到相應(yīng)的要求。另外,雖然我們可以考慮場地特征的影響來對高層建筑結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行選擇,以此來達(dá)到減小地震作用的目的,但是同時(shí)我們也應(yīng)該看到這會使高層建筑結(jié)構(gòu)的變形增大,高層建筑結(jié)構(gòu)會因?yàn)镻-Δ效應(yīng)的過大而發(fā)生不必要的破壞。
(3)我們應(yīng)該盡量避免由于平面凹角以及狹長的縮頸部位產(chǎn)生的應(yīng)力集中,尤其是在相對比較獨(dú)立的建筑結(jié)構(gòu)單元中。凹角和端部應(yīng)盡量避免設(shè)置樓、電梯間,結(jié)構(gòu)體型在豎向上應(yīng)盡量避免過急、過多的收進(jìn),同時(shí)應(yīng)盡量避免外挑。高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)沿建筑高度連續(xù)、均勻地分布水平承載力和結(jié)構(gòu)剛度,以此減小地震作用下結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),同時(shí)避免在高層建筑中產(chǎn)生薄弱或者軟弱部位,以及由于部分構(gòu)件的破壞從而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)整體喪失承載能力和抗震能力。根據(jù)具體項(xiàng)目的實(shí)際情況,我們應(yīng)該對高層建筑的結(jié)構(gòu)單元之間進(jìn)行有效的分離或者牢固的連接,以此來使建筑結(jié)構(gòu)體型更加合理。
3.2 建筑結(jié)構(gòu)的選型
(1)結(jié)構(gòu)工程師在高層建筑設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量避免采用短肢剪力墻。什么是短肢剪力墻,《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)中給予了明確的定義,短肢剪力墻是指墻肢截面高厚比在5~8的剪力墻。短肢剪力墻在高層建筑中有許多的限制和不便,這是在實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到證實(shí)的。因此為了在后期設(shè)計(jì)工作中避免增加不必要的麻煩,我們應(yīng)該盡量減少或避免短肢剪力墻。
(2)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑設(shè)計(jì)中另一個(gè)重點(diǎn)是建筑結(jié)構(gòu)的選擇。在上部結(jié)構(gòu)的變形限值能夠滿足的前提下,在一些地基基礎(chǔ)相當(dāng)穩(wěn)定的地區(qū)可以盡量減小結(jié)構(gòu)的剛度。對于規(guī)范中層間位移和頂點(diǎn)位移數(shù)值不是很合理的情況,我們采取相應(yīng)的措施可以適當(dāng)突破這些限值。同時(shí)規(guī)范規(guī)定在高層轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)中,上下層轉(zhuǎn)角的控制比值在1左右較為合理,轉(zhuǎn)換層的上下剛度比公式宜做相應(yīng)修改。另外水平加強(qiáng)層的設(shè)置會提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,同時(shí)也會較大的增加外柱的剪力,這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)慎重對待。
(3)規(guī)范中對于高層鋼筋混凝土建筑的超高問題給出了相應(yīng)的規(guī)定。在新規(guī)范中,除了將原來的建筑限制高度設(shè)定為A級高度外,新增加了B級高度的建筑設(shè)定。相應(yīng)的建筑物應(yīng)該控制在相應(yīng)等級規(guī)定的范圍之內(nèi),在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中不可以超越其應(yīng)屬高度范圍,如若超過,我們需要對設(shè)計(jì)以及施工做新的考量。在現(xiàn)實(shí)中此類問題曾經(jīng)出現(xiàn),應(yīng)該引起大家的重視。
3.3 結(jié)構(gòu)的計(jì)算
(1)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010/J186-2010)第3.9節(jié)條文對于確定普通高層建筑的抗震等級給予了明確規(guī)定,即與主樓連為整體的裙樓的抗震等級除應(yīng)按裙房本身確定外,相關(guān)范圍內(nèi)也不應(yīng)低于主樓的抗震等級。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)的嵌固點(diǎn)位于地下室頂板時(shí),地下一層主樓相關(guān)范圍內(nèi)的抗震等級與上部主樓的抗震等級應(yīng)取同,地下一層以下主樓相關(guān)范圍內(nèi)的抗震等級可根據(jù)實(shí)際情況逐層降低一級,但不應(yīng)小于四級。另外比較復(fù)雜的高層建筑還應(yīng)符合高規(guī)第10章的相關(guān)規(guī)定。
(2)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010/J186-2010)中對建筑結(jié)構(gòu)振型的取值給予了明確的規(guī)定,結(jié)構(gòu)的振型數(shù)與層數(shù)有很大關(guān)系。在計(jì)算分析階段我們需要根據(jù)規(guī)范規(guī)程的相關(guān)規(guī)定對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,以此來確定是否需要調(diào)整振型個(gè)數(shù)。
(3)在高層建筑中,由于建筑外立面或者建筑功能的要求,建筑頂部常常存在一些非主體承重體系內(nèi)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,對于這部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)和計(jì)算,我們按新規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定應(yīng)該對這部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件增加有效的處理方法。因?yàn)楦邔咏ㄖ敳康娘L(fēng)荷載和地震作用較大,對于在其頂部的裝飾或立面造型構(gòu)件的設(shè)計(jì)要特別注意。
3.4 建筑基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)
高層建筑的承載力對于不同的地基基礎(chǔ)需要做不同的考慮,在高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少地震作用對建筑結(jié)構(gòu)的影響,為此我們需要注意以下幾點(diǎn):
(1)當(dāng)擬建建筑物所處地段地基情況良好時(shí),且基礎(chǔ)的埋深較大時(shí),在方案階段設(shè)計(jì)師應(yīng)建議業(yè)主在主樓下做地下室。因?yàn)榈叵率铱梢杂行У亟档突A(chǔ)的附加應(yīng)力,并且在提高地基的承載力的同時(shí)也可減小地震作用對上部主體結(jié)構(gòu)的影響,這點(diǎn)對于周圍已有建筑物時(shí)尤其明顯。不應(yīng)設(shè)局部地下室,且地下室應(yīng)有相同的埋深。當(dāng)?shù)鼗休d力已達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí),為了利于地下室防水,基礎(chǔ)底板可以不繼續(xù)外沿,同時(shí)每隔 30~40米應(yīng)該設(shè)置一道后澆帶,并使用微膨脹混凝土在兩個(gè)月后進(jìn)行澆注。
(2)當(dāng)擬建建筑物周圍已有建筑物時(shí),新建建筑基礎(chǔ)不宜深于周圍已有建筑基礎(chǔ),這會是基礎(chǔ)發(fā)生不必要的破壞。如若新建建筑基礎(chǔ)深于已有建筑基礎(chǔ),兩者基礎(chǔ)間的凈距與基礎(chǔ)高差的比值不應(yīng)小于二,否則應(yīng)該采用打抗滑樁等措施防止新建建筑基礎(chǔ)對已有建筑基礎(chǔ)的破壞。當(dāng)相鄰建筑物的層數(shù)相差較大時(shí),由于基地應(yīng)力相差較大,我們應(yīng)該在層數(shù)較低的建筑基礎(chǔ)的中心區(qū)域內(nèi)采用墊焦碴等地基處理方案來調(diào)整其基底應(yīng)力。
(3)當(dāng)?shù)鼗^軟或不均勻時(shí),柱下擴(kuò)展基礎(chǔ)的寬度會很寬,有時(shí)會超過四米,此時(shí)我們可擇優(yōu)選用柱下條形基礎(chǔ),同時(shí)由于在結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處基礎(chǔ)的底面積在兩個(gè)方向上都做了重復(fù)利用,所以我們應(yīng)該適當(dāng)加寬柱下條形基礎(chǔ)。另外當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)的偏心過大時(shí),我們可把相鄰建筑的基礎(chǔ)一起做成柱下條形基礎(chǔ)。值得注意的是,柱下條形基礎(chǔ)的偏心也不宜過大,條件允許時(shí)可以做成一面自由、三面支承的基礎(chǔ)底板。另外基礎(chǔ)底版的形心和上部柱的荷載重心宜盡量重合,基礎(chǔ)底板在條件允許時(shí)可做成臺階形、梯形。
4 結(jié)語
綜上所述,在高層建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用日益增多的今天,其建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性、耐久性和適用性引起了人們的廣泛關(guān)注。因此,為了滿足人們對建筑的安全信任以及舒適度的需求,我們結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該在設(shè)計(jì)過程中不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案,使建筑材料的力學(xué)特性得到有效充分的發(fā)揮,從而設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)優(yōu)秀穩(wěn)定的建筑,以此滿足人們?nèi)找尕S富的生活需求。文中提到的諸多細(xì)節(jié)和重點(diǎn)正是我們需要特別注意的。
參考文獻(xiàn):
[1]《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)
[2]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)
[3]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010/J186-2010)
關(guān)鍵詞:高層建筑;消防給水選擇;注意事項(xiàng)
前言:消防給水方式的選擇是超高層建筑消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。我國現(xiàn)在還沒有針對超高層建筑的消防設(shè)計(jì)規(guī)范,設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)往往套用高層建筑的消防設(shè)計(jì)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn),存在較大弊端。本研究提出了超高層建筑消防給水系統(tǒng)綜合評價(jià)的各項(xiàng)指標(biāo)并進(jìn)行了論證,根據(jù)遞階層次結(jié)構(gòu)原理,建立了超高層建筑消防給水系統(tǒng)綜合評價(jià)法模型。
1. 高層建筑消防給水系統(tǒng)的應(yīng)用背景
高層建筑由于其功能復(fù)雜,人員眾多,流動性大,煙蒂等各類火種多;高層建筑物內(nèi)均設(shè)置有大量的電氣設(shè)備,一旦漏電走火,或者檢修焊接,均極易引起火災(zāi);更由于高層建筑室內(nèi)裝飾要求高,裝飾材料中有大量的可燃物質(zhì),均是火災(zāi)的隱患。加上高層建筑內(nèi)豎井多,一旦發(fā)生火災(zāi),均是火災(zāi)迅速蔓延的通路。高層建筑本身樓高風(fēng)大,自然形成的煙囪,拔風(fēng)助火,使火焰蔓延迅速,火勢更加兇猛。高層建筑的建筑高度都在24 m以上,甚至高達(dá)數(shù)百米,當(dāng)消防人員身負(fù)消防設(shè)備,快步登高到24 m以上時(shí),呼吸和心跳都已超過限度,難以發(fā)揮正常的戰(zhàn)斗力,更由于豎井的拔風(fēng)作用,火勢煙霧的漫延極快,火災(zāi)熱幅射很強(qiáng),煙濃霧厚,都給消防滅火帶來極大困難。高層建筑火災(zāi)時(shí),由于火大煙濃,人多擁擠,疏散非常困難。因此,高層建筑一旦著火,如不能及時(shí)撲滅,將造成人員大量傷亡、經(jīng)濟(jì)損失極為嚴(yán)重的可怕后果。由于建筑高度大,發(fā)生火災(zāi)時(shí)國產(chǎn)消防車已不能發(fā)揮作用,高層建筑的消防只能立足于/自救0,因此必須認(rèn)真做好高層建筑的消防設(shè)計(jì)。高層建筑消防給水系統(tǒng)必須切實(shí)按照/高規(guī)0要求,根據(jù)高層建筑的類別和功能以及實(shí)際情況進(jìn)行選擇。高層建筑消防給水系統(tǒng)可按滅火設(shè)施系統(tǒng)壓力、消防水箱和消防水池是否設(shè)置以及消防水供給方式,自動控制方式進(jìn)行分類,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)正確選取。
2. 基于層次分析法的超高層建筑消防給水系統(tǒng)的優(yōu)化
層次分析法是美國運(yùn)籌學(xué)家于20世紀(jì)70年代提出的,它是對多個(gè)方案多個(gè)指標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行分析的一種層次化、結(jié)構(gòu)化決策方法,它采用數(shù)學(xué)方法將哲學(xué)上的分解與綜合思維過程進(jìn)行了描述,從而建立決策過程優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。具有原理簡單、復(fù)雜問題結(jié)構(gòu)化和層次化、理論基礎(chǔ)扎實(shí)、定性與定量相結(jié)合等較突出的特點(diǎn)。按照層次分析的評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn),綜合反映各種消防給水方式的優(yōu)劣,從中優(yōu)選最適合的消防系統(tǒng)給水方式。根據(jù)我國現(xiàn)有的水泵生產(chǎn)狀況,一般的離心式水泵系統(tǒng)最高工作壓力為1.6 MPa。當(dāng)壓力大于此值時(shí),對設(shè)備的抗壓能力要求將大大提高,受水泵揚(yáng)程、消火栓出口壓力和減壓閥關(guān)于減壓量的影響,一般水泵一級加壓可供至約150 m的高度。因此,在運(yùn)行可靠性C6的指標(biāo)判斷里,建筑高度以150 m為界,高于和低于此范圍時(shí),減壓閥和并聯(lián)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性有極大的區(qū)別,故建立判斷矩陣時(shí)以建筑高度150 m為界。低于150 m的超高層建筑,其判斷矩陣為C6a,高于150 m則為C6b。
3. 高層民用建筑消防給水的注意事項(xiàng)
隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,相繼出現(xiàn)了高層民用建筑。有安全消防的供水系統(tǒng)是大樓啟用最基本的條件之一。自來水廠通過城市輸、配水管道供水.水壓一般在Zkg/cmZ左右.夜間可達(dá)2.5一2.7kg/cm,所以六、七層以下的住宅樓通過設(shè)置屋頂水箱夜間市政管網(wǎng)水壓高時(shí)屋頂水箱進(jìn)水供四層以上住戶正常用水是沒有問題的。而目前城市用地越來緊,不得不建造較高的樓房.高層建筑的投資規(guī)模大.建筑使用功能復(fù)雜.使得對設(shè)計(jì)的要求越來越高.特別是防火安全的設(shè)計(jì)。一般來說樓房常見的幾種供水方式是:1、水池一水泵(恒壓變頻或氣壓罐)一管網(wǎng)系統(tǒng)一用水點(diǎn)。此方式是集中供水對于一、二層是商業(yè)群房、群房上建有多幢住宅的建筑目前較多采用此種供水方案。一般設(shè)計(jì)有地下生活水池一座集中恒壓變頻供水不設(shè)屋頂水箱,最不利的用水點(diǎn)是頂層住宅主水泵一般有三臺,二開一備自動切換.付泵為一小流量泵夜間用水量小時(shí)主泵自動切換到副泵以維持系統(tǒng)壓力基本不變(氣壓罐一般不用于生活用水)。2、水池一水泵一高位水箱一用水點(diǎn)此方式也下面就我在高層民用建筑消防給水中的幾點(diǎn)體會,愿與大家交流:對于防火安全的設(shè)計(jì)首先要考慮到室外消火栓數(shù)量的確定。《高規(guī)》第7.3.6規(guī)定:‘’室外消火栓的數(shù)量應(yīng)按本規(guī)范第7.2.2條規(guī)定的室外消火栓用水量經(jīng)計(jì)算確定.每個(gè)消火栓的用水量應(yīng)為10-151/s”.但是((高規(guī))}的((條文說明》是這樣解釋:“室外消火栓的數(shù)量應(yīng)保證供應(yīng)建筑物需要的滅火用水量其中包括室內(nèi)、室外兩部分‘’。我認(rèn)為《條文說明》的解釋超越了《高規(guī)》的規(guī)定。室外消火栓是室外消防用水取水口.理應(yīng)按室外管網(wǎng)來考慮。但是《高規(guī)》第7.4.5.3規(guī)定“水泵接合器應(yīng)設(shè)在室外便于消防車使用的地點(diǎn),距室外消火栓或消防水池的距離宜為15-40m“。從這個(gè)規(guī)定可以看出水泵接合器的15-40m范圍內(nèi)在一般情況下要設(shè)置室外消火栓。因此在工程設(shè)計(jì)中在布置水泵接合器時(shí)要考慮其相對集中以利于與經(jīng)計(jì)算的室外消火栓數(shù)量對應(yīng).一旦設(shè)計(jì)中有較多的室內(nèi)消防系統(tǒng)需要較多水尖接合器且分散布置時(shí).則需要適當(dāng)增設(shè)“額外“的室外消火栓。最后要考慮到消防給水系統(tǒng)的形式。對高層建筑消火栓給水系統(tǒng)形式的選擇首先我們應(yīng)保證系統(tǒng)的安全可靠性其次我們應(yīng)盡量選用經(jīng)濟(jì)合理的供水形式。按服務(wù)范圍分:獨(dú)立的消防給水系統(tǒng)和區(qū)域集中的消防給水系統(tǒng)筆者建議盡量采用區(qū)域集中的消防給水系統(tǒng)就如上述所講。鄰近高層建筑共用消防水池但這往往得不到推廣。
結(jié)語:綜上以上幾點(diǎn)的分析我們可以知道,高層建筑內(nèi)豎井多,一旦發(fā)生火災(zāi),均是火災(zāi)迅速蔓延的通路。因此,高層建筑的消防給水安全可靠是最重要的但要在保證安全的同時(shí)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理,盡量節(jié)省投資,使得維修管理方便.我們還要在設(shè)計(jì)當(dāng)中認(rèn)真考慮,細(xì)心比較.這樣才能把工程做的更好?!?/p>
參考文獻(xiàn)
[1] 袁杰.淺析影響自動噴水滅火系統(tǒng)整體效能的關(guān)鍵設(shè)計(jì)點(diǎn)[J].宜春學(xué)院學(xué)報(bào).2008(04)
【關(guān)鍵詞】剪力墻結(jié)構(gòu);高層住宅;鋼連梁;混凝土雙連梁
本文依據(jù)整體結(jié)構(gòu)的受力變形特征,通過深入的計(jì)算分析并采取相應(yīng)的構(gòu)造措施,力求設(shè)計(jì)出具有良好抗震性能和經(jīng)濟(jì)性能的高層剪力墻結(jié)構(gòu),并針對高層剪力墻結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的問題加以研究和解決,對高層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計(jì)具有實(shí)踐意義和參考價(jià)值。
一、高層建筑的定義
關(guān)于高層建筑的定義,到目前還沒有統(tǒng)一的規(guī)定。從理論上來講,應(yīng)當(dāng)按照結(jié)構(gòu)的受力特性,即按水平荷載作用對建筑物的影響程度來劃分。9 層及 9 層以上的建筑定義為高層建筑,并建議按建筑物的高度將高層建筑分為 4 類:第一類,9~16 層(最高到 50m);第二類,17~25 層(最高到 75m);第三類,26~40 層(最高到 l00m);第四類,40 層以上(高度在 100m 以上),也稱超高層建筑。在我國,關(guān)于高層建筑的劃分規(guī)定也未完全統(tǒng)一。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3―2010)規(guī)定,10 層及 10 層以上和高度超過 28m 的鋼筋混凝土民用建筑屬于高層建筑。國家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50045-1995)規(guī)定,10 層及 10 層以上的住宅建筑(包括底層設(shè)置商業(yè)服務(wù)的住宅)和建筑高度超過 24m 的公共建筑為高層建筑。建筑高度指建筑物室外地面到其檐口或屋面、屋面板板頂?shù)闹黧w高度,屋頂上的望塔、排煙機(jī)房、電梯機(jī)房、水箱間和出屋面的樓梯間等不計(jì)入建筑高度和層數(shù)內(nèi)。
二、高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)必要性
隨著軟件的飛速發(fā)展和設(shè)計(jì)理念的不斷更新,高層建筑的結(jié)構(gòu)形式也越來越多。但是由于高層建筑受水平荷載和地震作用影響較大,在高層建筑的設(shè)計(jì)中,也常伴隨著一些難以解決的問題。本文結(jié)合實(shí)際工程,對高層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)布置以及優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。并針對高層剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁超筋的問題進(jìn)行了研究,當(dāng)根據(jù)規(guī)范進(jìn)行剛度折減仍無法滿足時(shí),嘗試用其他形式的連梁來代替混凝土連梁。本文的研究目的就在于,通過對幾種不同形式連梁的受力性能的對比研究,發(fā)現(xiàn)其他形式的連梁代替混凝土連梁,以解決高層剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁超筋的問題,實(shí)現(xiàn)高層剪力墻結(jié)構(gòu)的最為經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)布置形式。
文章的研究意義在于通過軟件對實(shí)際工程的模擬分析,對結(jié)構(gòu)的整體受力性能進(jìn)行研究,并對高層剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁的性能進(jìn)行研究和分析,用其他形式的連梁代替混凝土連梁,以解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)連梁容易超筋的問題,為高層剪力墻結(jié)構(gòu)建筑的合理結(jié)構(gòu)布置及優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)和建議。
三、剪力墻的合理布置
(一)剪力墻的類型及其結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)剪力墻開洞率對其自身受力特性的影響,常常把單片剪力墻分為以下幾種類型,不同類型的剪力墻,其結(jié)構(gòu)形式也存在著差異。
(1) 無洞單肢剪力墻;
(2) 整體墻和小開口整體墻;
(3) 聯(lián)肢墻;
(4) 短肢剪力墻。
(5) 此以上四種類型以外,另有開有不規(guī)則洞口的剪力墻,如錯(cuò)洞剪力墻和疊合錯(cuò)洞墻等。
(二)剪力墻的結(jié)構(gòu)布置原則
(1)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3―2010)第7.1.1條中規(guī)定:剪力墻宜自下到上連續(xù)布置,避免剛度突變。在設(shè)計(jì)上,如果剪力墻沿高度是不連續(xù)的,必然導(dǎo)致結(jié)構(gòu)沿高度剛度的不連續(xù)性,容易引起突變,不利于抗震。
(2) 剪力墻平面布置宜簡單、規(guī)則,宜沿兩個(gè)主軸方向或其他方向最好采用雙向或多向布置方式,兩個(gè)方向的側(cè)向剛度不宜相差過大,同時(shí)最好將不同方向的剪力墻分別進(jìn)行聯(lián)結(jié),布置上力求拉通、對直,促使其空間工作性能達(dá)到最佳??拐鹪O(shè)計(jì)時(shí),不應(yīng)采用僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置。
(3) 沿高度方向允許適當(dāng)?shù)馗淖儔窈突炷翉?qiáng)度等級,也允許適當(dāng)減少部分墻肢,以保證側(cè)向剛度沿高度連續(xù)地逐漸變小。
(4) 有時(shí)剪力墻的長度比較長,此時(shí),如果要確保每個(gè)墻段高寬比超過2,工程中往往是通過開設(shè)洞口的方式把長墻分為較小長度、較為均勻的多個(gè)獨(dú)立墻段,設(shè)計(jì)上每個(gè)獨(dú)立的墻段是整截面墻或是聯(lián)肢墻均可以,考慮到弱連梁對墻肢內(nèi)力的影響可以忽略,所以,在各個(gè)墻段之間通常借助弱連梁連接,如此一來可近似認(rèn)為分成了若干獨(dú)立墻段。
(5) 剪力墻洞口的布置對剪力墻的力學(xué)性能有著極大的影響。所以工程中布置的剪力墻的門窗洞口都是上下對齊,成列布置,形成明確的墻肢和連梁,應(yīng)力的分布非常規(guī)則,同時(shí)較為符合目前設(shè)計(jì)上普遍應(yīng)用的計(jì)算簡圖,設(shè)計(jì)出來的結(jié)果安全性能高。
(三)實(shí)際工程的剪力墻布置
該工程為高層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅,平面布置呈“U型”的不規(guī)則布置,戶型大小各異,每層中有A、B、C、D四種不同面積的結(jié)構(gòu)戶型。
(1) 建筑結(jié)構(gòu)總信息
1) 結(jié)構(gòu)信息
該工程位于燕郊,是高層住宅。結(jié)構(gòu)類型為剪力墻結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為 1.0。工程地上主體部分 29 層,地下室 2 層,無裙房和轉(zhuǎn)換層,地上主體高度為85.1m。取地下室兩層和地上四層作為剪力墻底部加強(qiáng)區(qū)。底部加強(qiáng)區(qū)高度為 20.7m。其中混凝土容重為 27kN/m3,鋼材容重為 78kN/m3,鋼筋選用HRB400.
2) 地震和風(fēng)荷載信息
根據(jù)該工程場地類別為Ⅱ類,地面粗糙度為 C 類,體型系數(shù) μs=1.30,修正后的基本風(fēng)壓 w0=0.45 KN/m2;該工程地震烈度為 8 度(0.20g),設(shè)計(jì)地震分組為第一組,剪力墻抗震等級為一級。特征周期 Tg=0.35s,結(jié)構(gòu)基本周期 T1=1.90s,多遇地震影響系數(shù)最大值αmax1=0.16,罕遇地震影響系數(shù)最大值 αmax1=0.90。周期折減系數(shù)為 0.95,活荷質(zhì)量折減系數(shù)為 0.5,結(jié)構(gòu)的阻尼比為 5.0%。
3)調(diào)整信息
根據(jù)規(guī)范要求:中梁剛度增大系數(shù)取 1.80,梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)取 0.85,梁設(shè)計(jì)彎矩增大系數(shù)取 1.00,連梁剛度折減系數(shù)取 0.55,梁扭矩折減系數(shù)取 0.40。
(2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
將結(jié)構(gòu)模型輸入到 PKPM 中進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于戶型各不相同,結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則,故而布置普通剪力墻的同時(shí),適當(dāng)?shù)牟贾昧硕讨袅Γ沟媒Y(jié)構(gòu)布置更加靈活。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3―2010)第 7.1.8 條規(guī)定:抗震設(shè)計(jì)時(shí),高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)全部采用短肢剪力墻;B 級高度高層建筑以及抗震設(shè)防烈度為 9 度的 A 級高度高層建筑,不宜布置短肢剪力墻,不應(yīng)采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu),即在規(guī)定的水平地震作力墻承擔(dān)的底部傾覆力矩不小于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的 30%。所以在結(jié)構(gòu)布置時(shí),要注意控制短肢剪力墻的數(shù)量,盡可能少的布置短肢剪力墻。
參考文獻(xiàn):
[1] 梅洪元,梁靜.高層建筑與城市[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.
關(guān)鍵詞:高層建筑 消防 用水量 設(shè)計(jì)方法
中圖分類號:[TU208.3]文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
高層建筑的消防安全工作越來越受到人們的重視,當(dāng)多層建筑發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候,通常情況下是消防員通過使用消防車上的消火栓實(shí)施滅火的工作,多數(shù)情況下不會采用建筑物內(nèi)部的消火栓,所以多層建筑的消火栓的水流量只要達(dá)到正常流量的最小值就可以。然而高層建筑則不盡相同,高層建筑一旦發(fā)生火災(zāi),擁有的可燃性物質(zhì)比較多,火災(zāi)帶來的后果會非常地嚴(yán)重,而且高層建筑的火災(zāi)蔓延的速度比較快,危險(xiǎn)性較大,所以在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候不能只靠外部的消火栓來進(jìn)行救助,通常情況下是使用建筑物內(nèi)部的消火栓采取自救的滅火措施。所以高層建筑物內(nèi)部的消防栓成了最主要的滅火設(shè)備,滅火設(shè)備的水量的設(shè)計(jì)同時(shí)也成為關(guān)鍵的因素,因此要保證消防栓的水量和水壓可以滿足高層建筑在救火初期和中期的用量。具體的設(shè)計(jì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
一、高層建筑消防工作水槍射流量的設(shè)計(jì)分析
在高層建筑中的消火栓系統(tǒng)管網(wǎng)的水力的具體計(jì)算中,所要遵照的原則是要最大限度地確保最不利點(diǎn)的消防流量,保證水柱是充實(shí)的,一般來說,高層建筑的水槍充實(shí)的水柱的長度取值為10米到17米之間,不能太長,也不能太短,這樣對火災(zāi)的救援工作都是沒有益處的,因?yàn)楦邔咏ㄖ幕馂?zāi)救援工作重在自救,水槍射流量太短,達(dá)不到滅火的目的,如果太長不便于在建筑物內(nèi)部移動,也會耗費(fèi)更多的材料。如果高層建筑物內(nèi)部受風(fēng)力的影響不大,就可以直接采用手提式的水槍,則水槍的射流量和壓力值的關(guān)系指數(shù)一定要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)計(jì)算可以看出滅火器的充實(shí)水柱的長度不足11.4米的時(shí)候,水槍射流量的大小就不符合每支水槍的最小流量值,這就需要進(jìn)一步加大長度。當(dāng)在進(jìn)行水力計(jì)算的過超中,對消火栓水槍的最不利射流量應(yīng)該按照5升/秒的數(shù)值來設(shè)計(jì)。
二、高層建筑設(shè)計(jì)消防流量
在《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》條例中規(guī)定了高層建筑消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中消火栓的用水量的大小。之所以要規(guī)定用水量是因?yàn)楦邔咏ㄖ诎l(fā)生火災(zāi)的時(shí)候主要靠建筑物內(nèi)部的消火栓來進(jìn)行救援的,如果用水量設(shè)計(jì)得不符合標(biāo)準(zhǔn),就會影響到及時(shí)的救援工作。但要注意的是,在《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中所規(guī)定的數(shù)值是理論上的用水量,在實(shí)際應(yīng)用中還要根據(jù)建筑物的具體情況來考慮和分析,所以這里所說的設(shè)計(jì)消防流量指的就是水柱的實(shí)際出流量,這是經(jīng)過對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集整理時(shí)候按照科學(xué)的算法計(jì)算出來的。
事實(shí)上,理論的消防流量和設(shè)計(jì)的消防流量之間存在著很大的差別,這是因?yàn)楫吘够饎莸木唧w情況是不能夠事先準(zhǔn)確計(jì)算出來的,所以在安裝消火栓的時(shí)候要注意的事項(xiàng)就是,不能僅僅根據(jù)理論的消防流量來進(jìn)行水泵的選擇,否則就會給實(shí)際的應(yīng)用帶來一些意想不到的隱患,包括水量和水壓方面。國外對消火栓泵的規(guī)格有明確的規(guī)定,當(dāng)水泵的出水量是選定的工作地點(diǎn)的出水量的150%的時(shí)候,那么消火栓的長度就不能低于所選定的工作點(diǎn)的65%。如果水泵處于關(guān)閉的狀態(tài)下,那么消火栓的揚(yáng)程就不要超過所選定的工作地點(diǎn)的揚(yáng)程的140%。高層建筑的設(shè)計(jì)情況不同,同時(shí)消防安全的具體事項(xiàng)和技術(shù)因素也不盡相同,所以國外的標(biāo)準(zhǔn)不一定適合我國,雖然現(xiàn)階段,我國還沒有對消火栓的水泵的規(guī)格做出明確細(xì)致的規(guī)定,但大致的原則是確定的,就是消火栓的流量一定要大于或者等于設(shè)計(jì)消防的流量,這樣才能最大限度地保證在實(shí)際的應(yīng)用過程中,不會出現(xiàn)因?yàn)橄浪ū玫木壒识诱`救火的現(xiàn)象。
三、高層建筑消防水池的設(shè)計(jì)
在《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中明確規(guī)定了高層建筑物的消防水池的最適宜容量應(yīng)該是要滿足在火災(zāi)延續(xù)時(shí)間之內(nèi)的高層建筑物內(nèi)部實(shí)行消防用水量的最小需求,這樣才能保證正常的消防工作。理論上對高層建筑物內(nèi)部的消防水池的容量計(jì)算方式通常是根據(jù)理論的消防流量和火災(zāi)延續(xù)時(shí)間2小時(shí)到3小時(shí)的乘積來確定的。一般來說,高層建筑內(nèi)部的消防用水量的設(shè)計(jì)方面,具有自動噴水滅火系統(tǒng)的消防流量通常都是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)秒流量,而不是理論上的流量,所以對于消火栓系統(tǒng)來說,這里的消防流量也是設(shè)計(jì)流量,只有這樣才能符合消火栓的使用限度。在火災(zāi)延續(xù)時(shí)間的方面上來看,過去高層建筑一旦發(fā)生了火災(zāi),就會持續(xù)很長的時(shí)間,這主要是因?yàn)楝F(xiàn)階段我國的經(jīng)濟(jì)水平還不是很高,在高層建筑消防方面的科技投入程度還不夠高,高層建筑的供水問題還沒有得到徹底的解決,另外人民群眾的消防意識和消防觀念也比較低下,很多火災(zāi)都是由于人為的原因而發(fā)生的,所以當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)需要相當(dāng)長的時(shí)間才能撲滅,就會造成更大的損失?,F(xiàn)在看來,高層建筑的消防設(shè)施經(jīng)過了一番改善,還是比較完備的,人們的消防意識也有了很大的提高,實(shí)際的滅火操作中也積累了一定的經(jīng)驗(yàn),所以火災(zāi)的延續(xù)時(shí)間也在逐漸地變短,在取值方面通常比2小時(shí)要稍微短些。實(shí)際上想要準(zhǔn)確地推算出火災(zāi)的延續(xù)時(shí)間不是件容易的事情,要經(jīng)過很多次的實(shí)地考察和實(shí)驗(yàn)才能確定。
四、高層建筑消防設(shè)計(jì)中的消防電梯集水井和排水泵的設(shè)計(jì)
在《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中明確規(guī)定了排水井容量不能低于2.00立方米,排水泵的排水量的大小也不應(yīng)該低于10升/秒。通常在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候,建筑設(shè)計(jì)人員往往會把集水井的容積規(guī)定為2.00立方米,給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者們經(jīng)常將水泵的排水量的大小規(guī)定為10升/秒以上。但這與其他的規(guī)定卻有所出入,《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中也明確規(guī)定了消防集水池的最適宜容積應(yīng)該大于或等于其中最大的一臺污水泵5分鐘的出水量的值,這樣就出現(xiàn)了兩種不同的情況,要想達(dá)到最理想的狀態(tài)就需要同時(shí)考慮二者的標(biāo)準(zhǔn),將它們統(tǒng)一起來。當(dāng)消防電梯集水井的容積設(shè)置為3立方米的時(shí)候,而排水泵的流量可以設(shè)置為10升/秒,在系統(tǒng)工作的過程中,可以使用兩臺排水泵,其中一臺正常工作,另一臺備用。當(dāng)消防電梯集水井的容積為2立方米的時(shí)候,排水泵的流量可以選擇在5.0升/秒,這時(shí)候就要使用三臺排水泵,兩臺正常工作,一臺備用。如果這時(shí)候只有兩臺排水泵就將兩臺的啟泵水位設(shè)置成不同的值,這樣也可以產(chǎn)生相同的效果,即如果排水量不是很大的時(shí)候,起泵水位比較低的水泵就實(shí)施正常運(yùn)作,另外的一臺就可以看做是備用的,如果消防電梯的排水井的排水流量比較大的時(shí)候,水位超過了啟泵位置較高的水位線,那么兩臺排水泵就會同時(shí)工作。通過以上的辦法就靈活地解決了標(biāo)準(zhǔn)性的問題。
總結(jié):
綜上所述,高層建筑消防設(shè)計(jì)中的用水量關(guān)系重大,在水槍射流量,設(shè)計(jì)消防流量,消防水池,消防電梯集水井及排水泵的四方面的設(shè)計(jì)中都在遵循規(guī)定的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際的消防經(jīng)驗(yàn)來確定。通常高層建筑的消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般都會采用大于設(shè)計(jì)消防流量的水量,以確保滅火的高效性。
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關(guān)鍵詞:高層建筑 消防設(shè)施 管理
人民網(wǎng)重慶視窗2008年l1月9臼電記者今天從重慶市消防總隊(duì)獲悉,重慶全市高層建筑消防安全檢查目前已經(jīng)結(jié)束,其中有5650棟高層建筑存在隱患,已超過全市高層建筑總數(shù)量的一半。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前,重慶已經(jīng)建成投入使用的高層建筑總共有8664棟.?dāng)?shù)量僅次干上海,位居全國第二。在這些建筑中,高度超過l00米的就有84棟。在今年下半年,重慶開始了有史以來最大規(guī)模的高層建筑消防安全夫檢查。在歷經(jīng)近半年的檢查中發(fā)現(xiàn),有565O棟高層建筑存在火災(zāi)隱患22706條。
以上報(bào)道只是重慶市的現(xiàn)狀,這種現(xiàn)狀在全國其他城市也是會存在。今年國外和國內(nèi)也發(fā)生了幾起高層建筑火災(zāi),所幸沒有造成大量人員傷亡,這是一種僥幸,只要高層建筑的火災(zāi)隱患不徹底解決,火災(zāi)隨時(shí)會發(fā)生。
1高層建筑消防設(shè)施的常見問題
(1)消防設(shè)施配備不符合規(guī)范要求。依據(jù)高層建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范,高層建筑在建設(shè)時(shí),應(yīng)設(shè)有較完善的消防設(shè)施,以便為火災(zāi)預(yù)防和火災(zāi)撲救、自救工作提供有利條件。但是,在工程竣工驗(yàn)收或日常監(jiān)督檢查中經(jīng)常會發(fā)現(xiàn),高屢建筑或多或少存在著消防設(shè)施欠缺、質(zhì)量性能低劣和功能全等違規(guī)行為。有些建筑由于缺少對火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、事內(nèi)消火栓等消防設(shè)施的經(jīng)常性維修保養(yǎng)工作導(dǎo)致了部分消防設(shè)施長期處于故障或癱瘓狀態(tài),不能正常使用。
(2)擅自降低消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),將按規(guī)范要求應(yīng)設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)的高層建筑物擅自取消,有的取消了消防水池、消防水泵、屋頂水箱以及聯(lián)動控制裝置的設(shè)置,僅靠市政室內(nèi)消火拴管網(wǎng),更有甚至靠生活用水管網(wǎng)供水,根本不考慮系統(tǒng)的可靠性,導(dǎo)致消防水源、工作壓力無保障。有的管道材質(zhì)、管徑不符合要求。部分自動噴水滅火系統(tǒng)管道未按國家規(guī)范要求采用熱鍍鋅鋼管。有的連接方式不規(guī)范,自動噴水系統(tǒng)未按規(guī)范要求采用絲接或構(gòu)楷式機(jī)構(gòu)連接,而是大量焊接,未對焊接處進(jìn)行二次鍍鋅。更嚴(yán)重的是部分場所出現(xiàn)“假噴淋”現(xiàn)象,將噴頭置于吊頂而不與供水管網(wǎng)連接;有的受管道材質(zhì)和施工質(zhì)量影響,產(chǎn)生漏水,業(yè)主干脆將其關(guān)閉。
(3)應(yīng)設(shè)控制中心報(bào)警系統(tǒng)的高層建筑改設(shè)集中報(bào)警系統(tǒng)或區(qū)域報(bào)警系統(tǒng),有的根本不設(shè)火災(zāi)向動報(bào)警系統(tǒng)。有的高層建筑消防水泵、防排煙設(shè)施、消防電梯、火災(zāi)自動報(bào)警、自動滅火系統(tǒng)、應(yīng)急照明、疏散指示標(biāo)志和電動的防火門、窗、防火卷簾、以及非消防電源的切換等無法實(shí)現(xiàn)聯(lián)動控制。
(4)消防電源無法保證消防用電設(shè)備需要。按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求,應(yīng)設(shè)計(jì)滿足電力負(fù)荷的高層建筑,不考慮消防控制室、消防水泵、防排煙設(shè)施、消防電梯、火災(zāi)自動報(bào)警、自動滅火系統(tǒng)、應(yīng)急照明、疏散指示標(biāo)志和電動的防火門、窗、防火卷簾,以及其它消防用電設(shè)備的消防用電;個(gè)別高層建筑在無自備發(fā)電設(shè)備的情況下,都僅有一路供電;且消防用電線路的敷設(shè)未按要求,應(yīng)穿管保護(hù)的消防用電線路,穿管不到位,造成大量的線路裸露。
(5)防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工隨意性大。按照規(guī)范要求,一些本應(yīng)設(shè)置機(jī)構(gòu)加壓送風(fēng)防煙設(shè)施的不具備自然排煙條件的防煙樓梯問、消防電梯間前室或合用前室,其不具備自然排煙條件的前室,卻不設(shè)加壓送風(fēng)系統(tǒng);有些雖然設(shè)置了機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng),但防火門未安裝或損壞嚴(yán)重,達(dá)不到防煙樓梯間壓力要求。
(6)消防電梯功能不具備。消防電梯的消防電源、消防電源線路敷設(shè)、末端自動切換、消防電梯前室設(shè)置、消防電梯載質(zhì)量、消防電梯運(yùn)行速度、井底排水和電梯門擋水設(shè)施以及前室內(nèi)的室內(nèi)消火栓、應(yīng)急照明或正壓送風(fēng)系統(tǒng)等不滿足規(guī)范。消防電梯缺少上述條件,不能起到保護(hù)作用,會危及消防隊(duì)員生命安全。
(7)防火門、防火卷簾材質(zhì)各異。一些防火門、防火卷簾門的填充材料違規(guī)采用可燃材料;一些防火門的木制品只經(jīng)過了的阻燃浸泡處理,耐火極限達(dá)不到規(guī)定要求;有的防火門裝飾面層未經(jīng)過阻燃處理,采用普通油漆,降低防火門耐火極限;閉門器回彈力度不夠,導(dǎo)致無法正常關(guān)閉;復(fù)合防火卷簾達(dá)不到背火面溫升要求采用噴水滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)時(shí),未設(shè)置獨(dú)立的噴水保護(hù)系統(tǒng);用作防火分區(qū)的防火卷簾無消防電源和聯(lián)動控制裝置,發(fā)生火災(zāi)斷電后只能靠人為手動關(guān)閉。
2產(chǎn)生問題的根本原因
導(dǎo)致上述問題產(chǎn)生的根本原因:一是建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工單位和業(yè)主消防安全意識不夠,對高層民用建筑防火一無所知。二是經(jīng)濟(jì)制約了消防安全的發(fā)展。為了“節(jié)約”成本,降低消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),將應(yīng)當(dāng)按規(guī)范要求設(shè)置消防設(shè)施大量節(jié)儉,埋下大量火災(zāi)隱患。三是執(zhí)法不嚴(yán),不廉,給少數(shù)人可乘之機(jī)
3高層建筑消防設(shè)施管理整改對策
加強(qiáng)高層建筑消防工作必須把重點(diǎn)放在管理措施的落實(shí)上。
(1)全面落實(shí)消防安全責(zé)任制。新《中華人民共和國消防法》、《機(jī)關(guān)、團(tuán)體、企業(yè)、事業(yè)單位消防安全管理規(guī)定》60號令等法律法規(guī),就消防安全責(zé)任作了具體的規(guī)定,任何單位和個(gè)人應(yīng)嚴(yán)格遵守,自覺履行法律規(guī)定的消防安全艾務(wù),努力提高全體人員消防安全意識,增強(qiáng)抗御火災(zāi)整體能力。高層建筑涉及多家產(chǎn)權(quán)位,承包、出租或委托經(jīng)營時(shí),又涉及多家使用單位。各產(chǎn)權(quán)單位、租賃單位在房地產(chǎn)商簽訂購買租賃合同時(shí),必須與房地產(chǎn)商簽定相應(yīng)的消防安全責(zé)任,明確各自責(zé)仟,共同維護(hù)高層建筑消防安全。房地產(chǎn)商應(yīng)提供符合消防安全要求的建筑物.產(chǎn)權(quán)單位與使用單位應(yīng)在訂立合同中明確備方消防安全責(zé)任,特別是各產(chǎn)權(quán)單位在消防車通道、涉及公共消防安全的疏散設(shè)施和其他建筑消防設(shè)施方面明確管理責(zé)任。同時(shí),針對高層建筑的管理特點(diǎn),產(chǎn)權(quán)單位、使用單位和物業(yè)管理單位要細(xì)化消防安全管理,落實(shí)自主管理,嚴(yán)格日常檢查,及時(shí)消除火災(zāi)隱患,確保高層建筑安全。
(2)建立健全各項(xiàng)管理制度,并嚴(yán)格落實(shí),針對高層建筑內(nèi)部功能復(fù)雜、使用單位人員多、消防設(shè)施多、危險(xiǎn)性大、火災(zāi)后果嚴(yán)重的特點(diǎn),督促高層建筑產(chǎn)權(quán)單位應(yīng)重點(diǎn)要抓好規(guī)章制度的建設(shè)落實(shí),消防安全人員值班、培訓(xùn)制度,消防設(shè)施的檢杏保養(yǎng)制度和應(yīng)急預(yù)案必須落實(shí)。同時(shí),高層建筑產(chǎn)權(quán)單位還要組織人員加強(qiáng)對那些已投入使用消防設(shè)施維修和保養(yǎng),提高消防設(shè)施整體安全系統(tǒng)使用性能。