時間:2023-08-23 16:24:43
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇解構(gòu)主義建筑特點,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
關(guān)鍵詞:異形柱;結(jié)構(gòu)設(shè)計;節(jié)點;抗剪承載力
Key words: shaped column;structural design;node;shear capacity
中圖分類號:TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2011)01-0051-02
0引言
在日常的結(jié)構(gòu)設(shè)計尤其是精品住宅設(shè)計過程中,甲方對戶內(nèi)空間要求,特別是“墻不露角”等的要求越來越高,因此,異形柱的應(yīng)用就逐步趨向廣泛,對框架(剪)異形柱結(jié)構(gòu)體系的研究與應(yīng)用就變得尤為重要。異形柱結(jié)構(gòu)與普通柱不同,肢厚很小,鋼筋較密受力情況較為復(fù)雜,給結(jié)構(gòu)分析帶來一定難度,特別是異形柱框架結(jié)構(gòu)節(jié)點核心區(qū)受力特點極為復(fù)雜。為此,本文對異形柱框架結(jié)構(gòu)節(jié)點核心區(qū)受力特點、節(jié)點承載力及抗剪承載力等的影響因素進(jìn)行初步的探討。
1異形柱節(jié)點分類
節(jié)點是指梁與柱的交匯區(qū),它屬于梁高范圍的柱段。按節(jié)點所在位置分,有中間層中間節(jié)點和端節(jié)點以及頂層中間節(jié)點和端節(jié)點。節(jié)點的主要作用是將所屬的本層和上層荷載和作用(例如地震)有效地傳遞到下層柱中去。因而節(jié)點核心區(qū)的作用力為與節(jié)點相連接的梁端和柱端的彎矩、軸力、剪力甚至扭矩等等,受力甚為復(fù)雜。
按滿足被連接構(gòu)件的受力特性要求,節(jié)點可分為兩類:
類型1:結(jié)構(gòu)承受重力荷載和一般風(fēng)荷載,所連接的構(gòu)件(梁、柱)主要按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計,要求節(jié)點滿足所連接構(gòu)件的承載力要求;
類型2:結(jié)構(gòu)承受地震作用情況,要求節(jié)點滿足所連接的構(gòu)件在反復(fù)變型下進(jìn)入非彈性而又必須維持一定的承載力的要求。
對于矩形截面柱框架,一般情況下,1類節(jié)點不要求對節(jié)點核心區(qū)進(jìn)行受剪承載力驗算,只須滿足構(gòu)造要求和配置一定數(shù)量的水平箍筋,2類節(jié)點,對一、二級抗震等級必須對節(jié)點核心區(qū)進(jìn)行受剪承載力驗算并應(yīng)滿足抗震構(gòu)造措施要求,對三、四級抗震等級則只須滿足抗震構(gòu)造措施要求。
2異形柱節(jié)點受力性能
近年來,天津大學(xué)、大連理工大學(xué)、沈陽建工學(xué)院、遼寧省建筑設(shè)計研究院、河北理工學(xué)院、南昌大學(xué)和重慶大學(xué)進(jìn)行了總計為近50個異形柱框架梁柱節(jié)點的試驗研究,其中首次對頂層邊節(jié)點、中節(jié)點進(jìn)行了旨在研究翼緣寬度影響的試驗。
2.1 異形柱節(jié)點受力機(jī)理異形柱節(jié)點的破壞主要集中于“小核心”區(qū),應(yīng)以“小核心”為單元研究異形柱節(jié)點的抗剪能力。異形柱節(jié)點“小核心”區(qū)與常規(guī)節(jié)點一樣同時存在斜壓桿、桁架和約束機(jī)構(gòu)3種傳力機(jī)構(gòu)。它們在傳遞節(jié)點剪力中的作用此消彼長,但在梁端正反向加載下其受力特征具有不對稱性,斜壓桿、桁架和約束機(jī)構(gòu)的作用大小不同于常規(guī)節(jié)點。鑒于3 種傳力機(jī)構(gòu)所承擔(dān)的剪力不斷變化,難以定量計算,將異形柱節(jié)點的抗剪能力主要按“小核心”混凝土抗剪能力和箍筋抗剪能力兩部分組成,最終得到可用于工程設(shè)計的異形柱節(jié)點抗剪承載力公式。
2.2 異形柱節(jié)點抗剪承載力計算公式
2.2.1 計算公式的依據(jù)根據(jù)“節(jié)點更強(qiáng)”的設(shè)計原則,節(jié)點核心應(yīng)保持一定的安全儲備。鑒于異形柱節(jié)點核心區(qū)通裂后,節(jié)點承載力迅速進(jìn)入極限階段,外荷載的增長幅度有限,同時考慮到通裂狀態(tài)時節(jié)點核心區(qū)的裂縫寬度大都已超過0.2mm,裂縫寬度過大將影響結(jié)構(gòu)的耐久性。采用通裂狀態(tài)建立異形柱節(jié)點受剪承載力計算公式?!靶『诵摹笔菦Q定異形柱節(jié)點核心承載力的關(guān)鍵,各種機(jī)理對“小核心”這個基本單元仍然適用,本文仍采用規(guī)范中常規(guī)節(jié)點承載力的計算公式。
2.2.2 異形柱節(jié)點抗剪承載力計算公式節(jié)點核心區(qū)受剪的水平截面應(yīng)符合下列條件:
①無地震作用組合:vj?燮0.24ζfζhfcbjhj
②有地震作用組合:vj?燮ζNζfζhfcbjhj
節(jié)點核心區(qū)的受剪承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:
①無地震作用組合:
vj?燮1.381+ζfζhftbjhj+(hbo-a’s)
②有地震作用組合:
vj?燮1.1ζN1+ζfζhftbjhj+(hbo-a’s
式中:N為與組合的節(jié)點剪力設(shè)計值對應(yīng)的該節(jié)點上柱底部軸向力設(shè)計值,當(dāng)N 為壓力且N>0.3fcA 時,取N=0.3fcA;當(dāng)N 為拉力時,取N=0;ζN為軸壓比影響系數(shù);ζh為截面高度影響系數(shù);ζf為翼緣影響系數(shù)。
2.3 試驗研究和計算分析證明
2.3.1 試驗研究表明,異形柱框架梁柱節(jié)點核心區(qū)的受剪承載力低于截面面積相同的矩形柱框架梁柱節(jié)點的受剪承載力,是異形柱框架的薄弱環(huán)節(jié)。為確保安全,對抗震設(shè)計的二、三、四級抗震等級的梁柱節(jié)點核心區(qū)以及非抗震設(shè)計的梁柱節(jié)點核心區(qū)均應(yīng)進(jìn)行受剪承載力計算。
2.3.2 對于節(jié)點承載力計算公式要考慮翼緣的有利作用;研究表明,肢高與肢厚相同的等肢異形柱框架梁柱節(jié)點核心區(qū)的水平截面面積可表達(dá)為ζfbjhj=bchc+hf(bf-bc),取bj=bc和hj=hc,則有ζf=1+,ζf為翼緣全部有效利用時的翼緣影響系數(shù)。
2.3.3 試驗表明,在相同條件下,節(jié)點水平截面面積相等時,等肢L形、T形和十字形截面柱的節(jié)點受剪承載力分別比矩形柱節(jié)點降低33%、18%和8%左右,這主要是由于節(jié)點核心區(qū)外伸翼緣面積(bf-bc)hf在節(jié)點破壞時未充分發(fā)揮作用所致。
2.3.4 不應(yīng)采用“一”字形柱,注意保證異形柱要有足夠的翼緣,包括寬度與厚度,這不但是節(jié)點受剪承載力的需要,也是抗震設(shè)計時保證節(jié)點組合體延性的需要。
2.3.5 為提高節(jié)點的受剪承載力和改善節(jié)點的抗震性能,可采取梁端增設(shè)支托、梁(水平)加腋增加節(jié)點有效截面面積、局部采用鋼纖維混凝土提高節(jié)點區(qū)材料強(qiáng)度、或梁塑性鉸外移等辦法,這些辦法對于改善異形柱節(jié)點受剪性能的有效程度有的尚待進(jìn)一步研究。
3影響異形柱節(jié)點抗剪能力的因素
3.1 軸壓比軸壓力提高節(jié)點核心區(qū)抗初裂能力的原因在于其增加了柱的受壓區(qū)面積,因而加大了斜壓桿的寬度,使參與斜壓桿機(jī)構(gòu)的混凝土面積增大,同時梁筋傳遞給節(jié)點核心混凝土的邊緣剪力中有更多的部分匯入斜壓桿機(jī)構(gòu),造成節(jié)點核心混凝土開裂的邊緣剪力減小。另外,軸壓力提高,增大了主斜裂縫與水平方向的角度。軸壓力對通裂與極限荷載影響不明顯的原因是:在軸壓力下進(jìn)行循環(huán)反復(fù)加載,致使節(jié)點核心區(qū)的混凝土累積損傷效應(yīng)較無軸力作用時大,盡管軸壓力可以提高混凝土的抗剪強(qiáng)度,但加劇的累積損傷效應(yīng)最終致使軸壓力的有利作用有所降低,對節(jié)點的通裂和極限荷載提高不明顯。
3.2 節(jié)點核心配箍率配箍率對初裂剪力影響不大,因為初裂時節(jié)點剪力Vj 主要取決于混凝土的抗拉強(qiáng)度,一旦裂縫形成,箍筋受力將大幅度增長,甚至屈服,桁架機(jī)構(gòu)產(chǎn)生作用,箍筋開始參與抵抗節(jié)點剪力;而且由于箍筋的約束使混凝土的抗剪能力也有所提高。加載過程中箍筋沿節(jié)點核心高度方向應(yīng)變分布不均勻,每層箍筋應(yīng)力不等,并非全部同時屈服,根據(jù)箍筋應(yīng)力的數(shù)據(jù)分析,在通裂狀態(tài)下沿節(jié)點核心高度方向80%范圍內(nèi)箍筋屈服。在節(jié)點核心中部(對異型中節(jié)點則是在小核心中部較偏下部位)應(yīng)力最大。這是因為在某一方向彎矩作用下,節(jié)點核心對角線兩個端部的混凝土在另一方向彎矩作用下產(chǎn)生的裂縫將閉合,該區(qū)域此時要承受壓力,對角線中部區(qū)域裂縫最寬,箍筋將承受原由混凝土承擔(dān)的拉力,導(dǎo)致節(jié)點核心中部箍筋應(yīng)力最大。
3.3 柱截面高度變化對異形柱中節(jié)點而言,節(jié)點核心上下柱截面、左右梁截面不同會造成節(jié)點核心更易開裂。裂縫首先出現(xiàn)在節(jié)點“小核心”的位置,初裂荷載降低的幅度可達(dá)30%左右,對節(jié)點核心的通裂荷載影響不大。常規(guī)節(jié)點通裂后節(jié)點核心還有較大的能力承擔(dān)繼續(xù)增加的節(jié)點剪力,而異形柱節(jié)點則不同。
4異形柱設(shè)計中的建議
在實際工程設(shè)計中,我們應(yīng)更加重視異形柱縱筋和箍筋、節(jié)點核心區(qū)抗剪承載力、軸壓比限值等問題的設(shè)計。
4.1 縱向鋼筋和箍筋縱向受力鋼筋宜采用HRB400、HRB335級鋼筋;箍筋宜采用HRB335、HRB400、HPB235級鋼筋。在同一截面內(nèi),縱向受力鋼筋宜采用相同直徑,其直徑不應(yīng)小于14mm,且不應(yīng)大于25mm。異形柱內(nèi)折角處應(yīng)設(shè)置縱向受力鋼筋。縱向鋼筋間距:二、三級抗震等級不宜大于200mm;四級不宜大于250mm;非抗震設(shè)計不宜大于300mm。當(dāng)縱向受力鋼筋的間距不能滿足上述要求時,應(yīng)設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋,其直徑不應(yīng)小于12mm,并應(yīng)設(shè)置拉筋,拉筋間距應(yīng)與箍筋間距相同。
異形柱應(yīng)采用復(fù)合箍筋,嚴(yán)禁采用有內(nèi)折角的箍筋。非抗震設(shè)計時,異形柱的箍筋直徑不應(yīng)小于0.25d(d為縱向受力鋼筋的最大直徑),且不應(yīng)小于6mm;箍筋間距不應(yīng)大于250mm,且不應(yīng)大于柱肢厚度和15d(d為縱向受力鋼筋的最小直徑);當(dāng)柱中全部縱向受力鋼筋的配筋率大于3%時,箍筋直徑不應(yīng)小于8mm,間距不應(yīng)大于200mm,且不應(yīng)大于10d(d為縱向受力鋼筋的最小直徑);箍筋肢距不宜大于300mm。對于異形柱加密區(qū)箍筋的設(shè)置問題,在實際設(shè)計中往往會忽略如下幾個問題:①剪跨比不大于2的柱以及因設(shè)置填充墻等形成的柱凈高與柱肢截面高度之比不大于4的柱箍筋沒有全長加密。②三、四級抗震設(shè)計時,箍筋加密區(qū)最大間距其中一個規(guī)定是“應(yīng)小于等于縱向鋼筋直徑的7倍”。這樣,當(dāng)縱向鋼筋直徑為12mm或者14mm時,箍筋在加密區(qū)最大間距就相應(yīng)不超過84mm和98mm了。但值得注意的是,就目前的規(guī)程來說,尚未對“縱向鋼筋”的定義作進(jìn)一步的明確。規(guī)程中跟“縱向鋼筋”相關(guān)的提法有“縱向受力鋼筋”和“縱向構(gòu)造鋼筋”,根據(jù)解析條文對“箍筋間距與縱筋直徑之比s/d”的理解,在本題述的“縱向鋼筋”應(yīng)為“縱向受力鋼筋”。但是,這個界定在實際設(shè)計審查中,尚應(yīng)和當(dāng)?shù)貙彶閱挝蛔鬟M(jìn)一步溝通明確,避免引起不必要的誤會。
4.2 節(jié)點核心區(qū)抗剪承載力超限問題根據(jù)《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5.3.1 規(guī)定:異形柱框架應(yīng)進(jìn)行梁柱節(jié)點核心區(qū)受剪承載力計算。在實際設(shè)計中,我們通過計算軟件分析后通常出現(xiàn)如下提示:
“** 節(jié)點域抗剪超限
N-C=3(29)Vjy=343.>FFC=0.23?鄢FC?鄢H?鄢B=279.”
這就是梁柱節(jié)點核心區(qū)受剪承載力不足所引起的。要避免梁柱節(jié)點核心區(qū)受剪承載力不足的情況,根據(jù)《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》5.3.5框架梁柱節(jié)點核心區(qū)組合的剪力設(shè)計值的計算公式(5.3.5-1、5.3.5-2、5.3.5-3、5.3.5-4),我們需從以下幾個方面著手:
①減小柱的計算高度。②增加梁柱節(jié)點處梁的截面有效高度、截面高度。③減小節(jié)點左、右兩側(cè)梁端彎矩設(shè)計值。
另外,我們在利用PKPM等設(shè)計軟件對結(jié)構(gòu)建模分析的時候,往往為了減小截面類型或者方便操作,通常在柱布置的時候進(jìn)行了柱子的轉(zhuǎn)角,這時候Vj所顯示的超限方向就要根據(jù)原截面定義時的X、Y方向?qū)?yīng)復(fù)核,而不是根據(jù)生成的圖形去判斷X、Y方向。
當(dāng)然,我們不能單一的為了某個節(jié)點不出現(xiàn)超限而只針對該節(jié)點作設(shè)計,我們應(yīng)該要做的首先是在結(jié)構(gòu)布置、梁柱截面選取等方面去宏觀控制結(jié)構(gòu)整體剛度的均勻分布,避免剛度突變等情況,從根本上去避免上述問題的出現(xiàn)。
4.3 軸壓比限值問題異形柱在單調(diào)荷載,特別在低周反復(fù)荷載作用下,粘結(jié)破壞較矩形柱嚴(yán)重,延性比普通矩形柱差,因此,異形柱的軸壓比限值比矩形柱嚴(yán)格得多。《規(guī)程》6.2.2條根據(jù)結(jié)構(gòu)體系、截面形式、剪跨比、箍筋間距與縱筋直徑比s/d、箍筋直徑d和抗震等級確定,在0.45-0.85之間波動,比矩形柱結(jié)構(gòu)的柱軸壓比限值低。所以,在程序試算后,應(yīng)按上述條件初步確定出各柱的軸壓比具體限值,并在配筋簡圖中仔細(xì)查看各層柱的計算軸壓比是否有超限的。因為此時異形柱的實配縱筋和箍筋還是未知的,PKPM程序無法判斷每個柱的軸壓比具體限值,只有在軸壓比超過矩形柱結(jié)構(gòu)的軸壓比限值時,程序才會報告軸壓比超限。因此,異形柱的軸壓比超限,必須逐一手工核算。
另外,在實際設(shè)計中,不可避免的出現(xiàn)有柱截面高度與寬度的比值不大于4但是柱截面寬度為200mm如700mm X 200mm的一字形矩形柱,由于該截面類型柱延性更弱于傳統(tǒng)的異形柱,這時候,我們需結(jié)合短肢剪力墻和異形柱的相關(guān)規(guī)定,對其軸壓比作出更嚴(yán)格的要求。當(dāng)然,在實際設(shè)計中能避免該類型柱則盡量避免。
5結(jié)論和展望
對地震區(qū)節(jié)點受剪承載力計算公式不能簡單地理解為屬于承載能力極限狀態(tài)的受剪際載力問題,節(jié)點的設(shè)計要關(guān)注在強(qiáng)震作用下,梁端或柱端出現(xiàn)塑性鉸產(chǎn)生較大非彈性變型-即在吸收和耗散地震能量的過程中節(jié)點是否發(fā)生受剪破壞,從而不僅要考慮“承載力”而且必需考慮節(jié)點所連接的構(gòu)件能否滿足或?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)吸收和耗散地震能量的延性要求。
異形柱的設(shè)計中面臨的另一問題,就是異形柱框架在地震作用下破壞嚴(yán)重,因此,在實際工程抗震分析時,需要注意以下幾點:①異形柱框架結(jié)構(gòu)不對稱時,扭轉(zhuǎn)對其受力的影響;②異形柱框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的彈塑性分析;③若條件允許,盡量合理適量設(shè)置抗震墻;④異形柱框架結(jié)構(gòu)在截面設(shè)計方面的軟件的開發(fā)。
參考文獻(xiàn):
[1]JGJ 3-2002,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.
前言
目前,由于我國經(jīng)濟(jì)長期健康的發(fā)展,人民的生活水平日益提高,對于生活的需求也呈現(xiàn)出日益多元化的趨勢。單就建筑行業(yè)來講,很多地區(qū)興起了建筑工程的加層改進(jìn)。這種方法不僅對國家資源的節(jié)約還是對個人財力物力的節(jié)省都是一次有效的促進(jìn),代表了建筑發(fā)展過程中的一大方向。然而在房屋的改造過程中,首先要做的是對其進(jìn)行詳盡地檢驗和評估,以確保房屋改造之后安全有效。其次還要不斷優(yōu)化房屋的改造技術(shù),確保技術(shù)的優(yōu)先,實現(xiàn)房屋改造的可行性與合理性。我認(rèn)為,綜合各種建筑設(shè)施的特點,比較各種可操作的方案,可將房屋改造技術(shù)歸結(jié)為兩類。一是在原先固有的房屋基礎(chǔ)之上,對上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)固、增層等措施。二是在上部既有的建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,不斷穩(wěn)固房屋建筑的地基。以上兩種方法相比較拆舊建新來說,不管是國家的資源節(jié)約還是個人物力財力的節(jié)省都是一次有效地促進(jìn),在城市建設(shè)和城市發(fā)展過程中十分具有可操作性。
1、技術(shù)特點
1.1 結(jié)構(gòu)加固是將原建筑物鋼筋混凝土柱外包格構(gòu)柱,格構(gòu)柱由原基礎(chǔ)承臺面起,柱角加角鋼,柱體焊鋼箍,柱面包鋼網(wǎng),達(dá)到增加鋼筋混凝土柱承載力的目的。
1.2 適用于毗鄰建筑物多,且周圍施工場地狹窄的舊樓加層、加固、擴(kuò)建等改造工程。
1.3 無需增加特殊設(shè)備,工藝可操作性強(qiáng),經(jīng)濟(jì)實用,易于推廣。
2、適用范圍
本技術(shù)適用于建筑物的結(jié)構(gòu)加層、加固等擴(kuò)建改造工程。
3、工藝原理
在建筑物加層改造過程中根據(jù)設(shè)計圖紙柱截面的尺寸要求,采用鋼筋混凝土柱外包格構(gòu)柱的加固施工技術(shù),加大柱的承載力,并將格構(gòu)柱接頭與新增樓層結(jié)構(gòu)連接,達(dá)到加層擴(kuò)建的目的。
4、頂層部分
(1)在既有建筑的基礎(chǔ)之上,根據(jù)原有建筑物的特點直接增加層級數(shù)。如果既有建筑物的特點屬于較小空間的磚混結(jié)構(gòu),并且在改造的時候沒有較大空間的要求,并且要求增加的層級數(shù)不超過三級時,就能直接在既有的墻體上直截了當(dāng)?shù)仄鲋w,之后,增加樓板和頂層屋板。反之,如果既有的建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不能對增加層級數(shù)后的總重量加以承載,那么就可以使得既有的墻面承重由橫向改為縱向,確保墻面受力平均。除此之外,在原有的基礎(chǔ)上,在增加建筑物層級數(shù)的過程中,一定要首先選用若干質(zhì)量較輕的材料,比如空心磚、質(zhì)量較強(qiáng)的防水、保溫材料等等,以此降低屋面的承載負(fù)荷。該種辦法最大的優(yōu)勢便是時間短、成本低。然而需要注意的是,底部結(jié)構(gòu)一定要予以加固,以此來增加樓房的穩(wěn)定性,確保樓房的質(zhì)量。
(2)架空梁法。若原建筑為縱橫墻混合承重的房屋,如辦公樓,教學(xué)樓,科研樓,病房樓等,加層時主要是支撐進(jìn)深梁的內(nèi)外縱墻磚垛承重強(qiáng)度不夠,同時發(fā)現(xiàn)與承重橫墻相連的內(nèi)外縱墻磚垛是非承重墻垛,還有較大的承載潛力可利用。這時加層設(shè)計,設(shè)置“架空梁”,將其支撐在非承重墻垛上,讓此梁承擔(dān)加層荷載。在承重墻垛處架空,不讓其承擔(dān)加層荷載。經(jīng)計算,若用此法加高一層,一般可不對舊樓墻體及基礎(chǔ)進(jìn)行加固,加層時舊樓可正常使用,而且造價低,施工簡便。
(3)外套框架結(jié)構(gòu)法。當(dāng)建設(shè)單位希望將層數(shù)提高較多,要充分滿足使用要求時,采用外套框架結(jié)構(gòu),與原有房屋完全脫離。如果跨度很大,還可設(shè)計高度為一個層高的鋼筋混凝土空腹桁架,承受較大荷載,而且空腹部分作為樓層,可以降低樓層層高,減少工程造價,且兩桁架之間為一大空間層,便于建筑空間組合。若是采用無粘接后張法,預(yù)應(yīng)力鋼絞索在空腹桁架的下弦施加一個預(yù)應(yīng)力,可以進(jìn)一步改善空腹桁架的受力性能,將層數(shù)加的更多,跨度更大,提高經(jīng)濟(jì)效益。
從技術(shù)上權(quán)衡,一般條件下,外套框架結(jié)構(gòu)更適合與三層及三層以下房屋上增設(shè)四層,以及多層住宅上增層。此法的優(yōu)點是:加層施工時,舊房可正常使用,加層后無加固痕跡,可使立面全新。問題是:造價高,工期長,在地震區(qū)“高雞腿”不利抗震,外套框架結(jié)構(gòu)每邊也需比舊房寬出2m左右,受地方限制。
5、地基基礎(chǔ)
(1)如何對底部結(jié)構(gòu)的承載能力進(jìn)行測評。通常而言,房屋的加層改造不可能不涉及到房屋地基的承載能力問題。特別是對那些直接建在既有建筑物的基礎(chǔ)上增層問題,合理有效地預(yù)測底部結(jié)構(gòu)的承載能力就很關(guān)鍵。通過最顯而易見的分析我們可以得知,地基土長時間受到中立的作用,促使地基中相關(guān)水分得意揮發(fā),地基的堅固度得以增強(qiáng),這對地基的承載力來說是一次有效地促進(jìn)。與此同時,樁基礎(chǔ)建筑物承載能力的大大增強(qiáng)也使得地基的堅固程度得以增強(qiáng)。根據(jù)在實踐過程中長期總結(jié)出來的經(jīng)驗,我認(rèn)為,要想預(yù)測地基承載力的提高,必須采用以下辦法:①土性指標(biāo)規(guī)范查表法:根據(jù)現(xiàn)場鉆探得到的土性指標(biāo)來得出增長后的地基承載力。 ②公式計算法:對在既有的房屋荷載作用下,地基承載力的增長,國內(nèi)外都給出了一些公式,以便于通過計算求得增長后的地基承載力。③規(guī)范比較法:新的地基規(guī)范比老的規(guī)范要高。④地區(qū)經(jīng)驗法:根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H經(jīng)驗而提出的一些地基承載力增長的參數(shù)。
(2)地基承載力不夠的解決方法。當(dāng)加層房屋的地基承載力不夠滿足加層的要求時,可以采用加固地基和擴(kuò)大基地面積等方法解決。目前,在加層工程中運(yùn)用較多的是托換技術(shù),有坑式托換和樁式托換兩種:①坑式托換是直接在被托換的建筑物的基礎(chǔ)下分段,分批的挖坑,澆筑混凝土以取代原有較小的基礎(chǔ)。 ②樁式托換是利用原鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)做承臺,將條形基礎(chǔ)改為樁基礎(chǔ)。樁式托換內(nèi)容十分廣泛,可采用各種不同的樁型,如錨桿靜壓樁,該樁型利用原建筑的自重作為壓樁荷載,因而較通常的靜壓樁節(jié)省了龐大的反力架或打錨樁.采用錨桿靜壓樁可以通過千斤頂,準(zhǔn)確控制樁的承載能力,從而避免建筑物的不均勻沉降。
6、結(jié)語
如上所述,在既有的建筑物基礎(chǔ)上實現(xiàn)加層改造,不僅對國家資源的節(jié)約還是對個人財力物力的節(jié)省都是一次有效的促進(jìn),代表了建筑發(fā)展過程中的一大方向。在房屋的改造過程中,首先要做的是對其進(jìn)行詳盡地檢驗和評估,以確保房屋改造之后安全有效。其次還要不斷優(yōu)化房屋的改造技術(shù)。與此同時,隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和建筑施工技術(shù)的大力推進(jìn),此種方法也具備了較強(qiáng)的可操作性。在具體建設(shè)過程中,建設(shè)部門要合理考慮,全面衡量,采取十分靈活的操作方法和操作思路,全面靈活地發(fā)揮創(chuàng)造性思維的優(yōu)勢,不斷推陳出新,摸索各式各樣的建筑形式和建筑結(jié)構(gòu),全力做好建筑設(shè)施的加層改造工作。
參考文獻(xiàn):
[1]趙健玲. 舊房加層改造設(shè)計方案及技術(shù)探討[J]. 科技資訊. 2005(22)
1.鋼結(jié)構(gòu)的建筑特點
(1)民用建筑中采用鋼結(jié)構(gòu)的建筑做法與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式區(qū)別較大,施工中可借鑒的經(jīng)驗不多,須做好前期細(xì)部設(shè)計,尤其是裝飾裝修與主體結(jié)構(gòu)的結(jié)合。
(2)加工精度要求高,要加強(qiáng)構(gòu)件加工工序質(zhì)量控制及安裝順序的合理安排。
(3)焊接工作量較大,焊接質(zhì)量要求嚴(yán),對特殊工種人員的勞力組織及專業(yè)技能要求高。
(4)由于鋼結(jié)構(gòu)高空作業(yè)防護(hù)難度大,施工中安全管理要引起高度重視。嚴(yán)格安全操作規(guī)程,強(qiáng)化全員安全意識。
2.工藝原理及關(guān)鍵技術(shù)
(1)對原鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計圖進(jìn)行了細(xì)化擴(kuò)大節(jié)點設(shè)計,并達(dá)到了構(gòu)件制作與整體安裝的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。
(2)采用先進(jìn)、合理的加工機(jī)械設(shè)備(模具),防止構(gòu)件出現(xiàn)焊接變形。提高鋼結(jié)構(gòu)框架安裝精度。
(3)工序上進(jìn)行了改進(jìn),在保證空間框架剛度的前提下先安裝完全部鋼框架主體結(jié)構(gòu)后,再安裝各樓層板。
(4)對高層鋼結(jié)構(gòu)工程內(nèi)外裝飾裝修設(shè)計,采用科學(xué)合理的連接方式進(jìn)行裝飾施工。
3.工藝流程及操作要點
3.1鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點細(xì)化設(shè)計
(1)應(yīng)用繪圖軟件對鋼結(jié)構(gòu)框架節(jié)點結(jié)構(gòu)按平、立、剖面進(jìn)行1:1繪圖放樣。施工圖紙細(xì)化設(shè)計,達(dá)到構(gòu)件制作與整體安裝的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
(2)利用鋼結(jié)構(gòu)計算軟件進(jìn)行各類構(gòu)件的受力計算,利用cad圖形設(shè)計平臺對復(fù)雜連接節(jié)點和復(fù)雜構(gòu)件放大樣,建立鋼結(jié)構(gòu)符號節(jié)點庫,實現(xiàn)圖形信息微機(jī)化。
3.2加工制作鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件
鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件全部采用場外加工.其中鋼柱每節(jié)按三層分段。在加工過程中要做好質(zhì)量控制,并按照設(shè)計施工圖和gb50205—2001鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行驗收。
3.3鋼結(jié)構(gòu)安裝
3.3.1構(gòu)件驗收、矯正
鋼構(gòu)件在進(jìn)入安裝現(xiàn)場后,由專業(yè)質(zhì)量檢測人員對構(gòu)件的質(zhì)量進(jìn)行檢查彈出鋼柱的安裝軸線。若發(fā)現(xiàn)在運(yùn)輸過程中鋼構(gòu)件發(fā)生變形缺陷后,馬上進(jìn)行矯正和處理。
3.3.2地腳螺栓安裝工藝
將地腳螺栓全部用上、下螺帽固定在鋼套板上,用8的鋼筋將地腳螺栓焊接固定在基礎(chǔ)主筋上,加固完成后進(jìn)行混凝土澆筑待上部結(jié)構(gòu)安裝調(diào)整完成后對所有鋼柱底板下的間隙用c40細(xì)石混凝土進(jìn)行二次灌注。
3.3.3安裝與校正
a.安裝順序。按結(jié)構(gòu)平面形式分區(qū)段繪制吊裝圖,吊裝分區(qū)先后次序為:先安裝整體框架梁柱結(jié)構(gòu)后樓板結(jié)構(gòu),平面從中央向四周擴(kuò)展,先柱后梁、先主梁后次梁吊裝,使每日完成的工作量可形成一個空間構(gòu)架,以保證其剛度,提高抗風(fēng)穩(wěn)定性和安全性。
b.鋼柱的安裝。為了便于調(diào)整柱的垂直度,在預(yù)埋螺栓上先擰上數(shù)個螺母(至少4個),全部擰到接觸基礎(chǔ)面,并用水平儀找平后,開始吊裝鋼柱。吊裝鋼柱時,為了防止意外事故出現(xiàn)(如雷雨天氣,必須停工),在柱的上端活系兩根纜風(fēng)繩,可以四個方向臨時固定,也可用來調(diào)整垂直度測量校正。鋼柱吊裝就位后,用兩臺經(jīng)緯儀和水平儀對鋼柱進(jìn)行測控,微調(diào)通過調(diào)整柱底腳板下的螺母來實現(xiàn)。
c.主次橫梁的安裝。在第一個空間受力單元的4根鋼柱安裝完后,便可安裝柱之間的主橫梁和次橫梁。在吊裝過程中對吊點進(jìn)行計算和試驗。安裝過程中先用撬棍插入鋼梁兩端的螺孔內(nèi),再將臨時螺栓擰入,待結(jié)構(gòu)安裝精度調(diào)整達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定后,將高強(qiáng)度螺栓自由穿人栓孔內(nèi)。高強(qiáng)度螺栓的安裝順序原則上是以接頭處剛度較大的部位向約束較小的方向進(jìn)行,擰緊順序是由螺栓群中心向四周進(jìn)行,高強(qiáng)度螺栓緊固分為初擰和終擰,初擰扭矩一般控制在終擰扭矩的50%左右。
d.焊接。梁、柱安裝采用手工電弧焊。原則是采用結(jié)構(gòu)對稱、節(jié)點對稱、全方位對稱焊接。多層焊接宜連續(xù)施焊,每一層焊道焊完后應(yīng)及時清理檢查,清除缺陷后再焊。焊接接頭要求熔透焊的對接和角接焊縫。多層梁柱焊接時,應(yīng)根據(jù)安裝情況先焊頂層柱與梁節(jié)點,其次焊底部柱與梁節(jié)點,最后焊中間部分的柱與梁節(jié)點在焊接頂層柱與梁節(jié)點時,應(yīng)先焊柱頂垂直偏差較大的部位,以利用焊接后收縮變形應(yīng)力達(dá)到減少柱頂垂直偏差。焊接順序宜從中間軸線柱向四周擴(kuò)散施焊。
e.鋼柱加長連接。鋼柱安裝順序同首層,用高強(qiáng)螺栓將腹板兩側(cè)夾板緊固連接。在連接時,為避免造成軸線的積累誤差,則必須注意每節(jié)柱的定位軸線均應(yīng)從地面控制軸線直接引出,以保證整根柱在允許偏差范圍內(nèi)調(diào)整好后進(jìn)行高強(qiáng)度螺栓初擰,待本層第一個空間結(jié)構(gòu)受力單元安裝完畢并檢測合格后,對鋼柱連接螺栓進(jìn)行終擰。
3.4鋼結(jié)構(gòu)與裝飾材料連接方法
3.4.1隱框鋁合金玻璃幕墻
幕墻龍骨與h型鋼柱的連接件采用180mm×l00mm×10mm角鋼(l=100mm),型鋼表面熱鍍鋅防腐處理,龍骨為180系列隱框鋁合金型材,玻璃為中空鋼化鍍膜玻璃。本工程幕墻龍骨采用型鋼連接件直接焊于h型鋼梁上,焊接形式為滿焊,焊縫高度不小于8mm,焊接完按要求對焊點進(jìn)行防腐處理。
3.4.2型鋼骨架金屬幕墻
本工程中外墻采用金屬夾芯橫墻板。幕墻龍骨采用方管,方管與h型鋼柱的連接件采用110mm×70mm×10mm角鋼(l=200mm),與主體h型鋼柱豎向間隔900mm焊接一個固定點。焊接形式為滿焊,焊縫高度不小于7mm;龍骨為180mm×70mm×20mm×3mmc型檁條。主體結(jié)構(gòu)跨度為7.2m,c型檁條水平放置時,跨中撓度較大,影響受力要求,因此在跨中采用50角鋼豎向作支撐。
3.4.3樓地面工程
樓板混凝土底模采用壓型鋼板,規(guī)格為yx-76-344-688。厚度為lmm,壓型鋼板與鋼梁之問連接用栓釘規(guī)格為16×l10mm,間距400mm。混凝土澆筑前要驗算壓型鋼板的強(qiáng)度和剛度。
4.質(zhì)量要求及技術(shù)措施
(1)專職質(zhì)檢員對大型焊接、軋制h型鋼等主要材料認(rèn)真進(jìn)行質(zhì)量驗收。
(2)構(gòu)件上連接孔的孔徑、孔距進(jìn)行全部跟蹤生產(chǎn)檢查,對樣板、模具、胎具每天至少檢查一次。
中圖分類號:TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1、前言
多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)劣關(guān)系到建筑后期的使用效果和安全性,所以,分析過高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點,并分析需要注意的問題,提出設(shè)計的有效策略極其重要。
2、多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
2.1、軸向變形不容忽視
高層建筑中,豎向載荷很大,能在柱中引起較大的軸向變形,對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響,造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩減小,跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值增大;此外還會對預(yù)測構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響,要求根據(jù)軸向變形計算值,對下料長度進(jìn)行調(diào)整;另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響,與考慮構(gòu)件豎向變形比較,會得出偏于不安全的結(jié)果。
2.2、結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標(biāo)
相對于底層建筑而言,高層建筑的結(jié)構(gòu)更柔和一些,在地震作用下的變形更大一些。為了使高層建筑結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力,避免倒塌,特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?,來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
2.3、水平荷載成為決定因素
一方面,因為高層建筑樓房自重和樓面使用荷載在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值,僅與建筑高度的一次方成正比;而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力,是與樓房高度的兩次方成正比;另一方面,對某一定高度樓房來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用,其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度變化。
3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計選型
高層建筑的結(jié)構(gòu)體系作為抵抗來自垂直和水平方向荷載的傳力途徑,它主要是利用抗側(cè)力體系和相關(guān)的水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件將荷載傳到基礎(chǔ)部分。
高層建筑結(jié)構(gòu)體系按照建筑材料可以分為鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu),鋼、混凝土混合結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)。這其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系因為其成本低、耐火耐久等優(yōu)良的性能而廣泛應(yīng)用于各類工程中,但是它本身仍舊存在一些如施工慢、自重大等缺點。而鋼結(jié)構(gòu)體系除了具有施工方便、抗震性能好、強(qiáng)度高等優(yōu)點外,同時還有著例如防火性差、成本高等缺點。鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu)雖然繼承了二者的優(yōu)點,但是其節(jié)點部分的構(gòu)造復(fù)雜,所以并不能被廣泛應(yīng)用。同樣地,鋼、混凝土混合結(jié)構(gòu)一樣結(jié)合了兩者的優(yōu)點,但是在兩種材料的連接方面仍舊存在技術(shù)問題。高層建筑結(jié)構(gòu)體系常用的有框架、剪力墻結(jié)構(gòu),框架-剪力墻結(jié)構(gòu)??蚣芙Y(jié)構(gòu)因為是利用柱、梁等結(jié)構(gòu)來承重的,所以這種結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向位移相對較大,一般適用于低于50m的建筑。剪力墻結(jié)構(gòu)因為是靠高層建筑的墻體來承重的,所以這種結(jié)構(gòu)的整體性能相對較好,不易產(chǎn)生水平方向的變形,一般多應(yīng)用于高層建筑,但是因為其在平面上的布置不夠靈活,所以很少在公共建筑設(shè)計中使用。而框架-剪力墻組合結(jié)構(gòu)則是結(jié)合了兩者的優(yōu)點、改善了其中的缺點,所以被廣泛應(yīng)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。另外還有筒體結(jié)構(gòu)、框-筒結(jié)構(gòu)等。
4、對高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的一些實例分析
某員工宿舍,建筑共九層,總高33.5米,綜合長度是85.96米。第一層為員工食堂,從二層到六層為員工的宿舍,七層到九層作為公司高級員工的住所。結(jié)構(gòu)設(shè)計中,按七度區(qū)設(shè)防,特征周期是0.35S,地震加速度是0.15進(jìn)行抗震設(shè)計,主體采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土的框架結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)分析時,將整個的建筑結(jié)構(gòu)主要分成兩個單元,并且通過設(shè)縫將單元的長度均為42.7米。因本工程室內(nèi)的墻體比較多,導(dǎo)致了邊柱與中柱都要承受很大荷載。在建筑的底層柱上應(yīng)用的是C40的混凝土材料,中柱的橫截面積大約在950*1000。在最開始試算時,第一個周期為扭轉(zhuǎn)周期。依照技術(shù)規(guī)程之中所規(guī)定的內(nèi)容:結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主要內(nèi)容的第一自振周期是Tt和平動為主第一自振的周期T1的比值,A高度的高層建筑這個比值不可以大于0.9。在最開始的試算之中,Tt和T1的比值,均超過規(guī)范要求大于0.9,在之后的試算之中。通過以下措施進(jìn)行調(diào)整。
將底層的角柱橫截面積調(diào)整為850*800,同時將底層中柱的橫截面積調(diào)整成950*950,底層邊柱的橫截面接調(diào)整成900*950,通過結(jié)構(gòu)試算,第一個周期為平動周期,且Tt/T1的比值為0.87,滿足規(guī)范要求,使整個結(jié)構(gòu)順利完成。但是一旦框架柱的橫截面積過大,就會對下面的一些樓層平面在使用功能上有一定的影響,比如房間與衛(wèi)生間的框架柱截面太大,就會對使用功能造成一系列影響。對于此工程來說,如果在一些適當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行剪力墻的假設(shè),使底層的角柱截面調(diào)整成500*500,而底層中柱和邊住的橫截面積調(diào)整成600*600,并將其進(jìn)行計算,會使經(jīng)濟(jì)上的指標(biāo)有一定的提高。
一般在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時,普遍都是依照傳統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)驗與結(jié)構(gòu)規(guī)范以及建筑任務(wù)書所要求的內(nèi)容,來將結(jié)構(gòu)的類型確定之后,依照規(guī)范對于各種橫截面積的大小與位置進(jìn)行確定,而且一般依照實際的建筑平面以及功能對建筑構(gòu)件進(jìn)行位置的確定之后,普遍先對截面與剪力墻的尺寸進(jìn)行確定,之后再實行復(fù)核的計算。一旦截面大小不合適或者是構(gòu)件的位置不適當(dāng),就需要進(jìn)行重新的調(diào)整而進(jìn)行釋放的核算,直到取得了合理的構(gòu)件位置與數(shù)量以及截面的大小。這個過程之中一般需要進(jìn)行很多的試算與調(diào)整,體現(xiàn)了建筑結(jié)構(gòu)布置合理的重要性質(zhì)。而在此工程剪力墻的實際布置之中,出現(xiàn)了很多的困難,因為建筑平面功能里一層到六層的格局是不相通的而地下還要求有大空間的車庫與汽車的坡道。在設(shè)計中不但要滿足于上下的剪力墻能夠?qū)R,還要不影響建筑的功能,通過多次的試驗之后在該剪力墻的布置處理之中應(yīng)用相應(yīng)原則來處理。
5、設(shè)計殊問題的處理
5.1、框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的數(shù)量與位置
剪力墻的布置應(yīng)本著均勻分散的原則盡量布置在建筑的周邊,并使其剛度中心和質(zhì)量中心盡量重合,可以按底層結(jié)構(gòu)截面面積與樓面面積之比為5%初步確定剪力墻截面厚度與柱截面,通過初步設(shè)計調(diào)整截面,使結(jié)構(gòu)分析結(jié)果的周期和位移,控制在合理范圍之內(nèi)。
5.2、豎向剛度變化的處理
為了調(diào)整剛度沿豎向的均勻分布,混凝土墻厚和柱子截面尺寸沿豎向逐漸變小,混凝土強(qiáng)度等級也應(yīng)由下至上逐漸變小,并相互交錯。在結(jié)構(gòu)剛度有明顯變化、受力有可能突變的樓層,如地下室頂板、裙房頂板及裙房過渡層的上下層樓板、塔樓的大屋面及開大洞口的樓層,均將樓板加厚,并雙層配筋,以增加樓板的平面剛度,起到剛性橫隔板的作用。
5.3、鋼骨柱節(jié)點的處理
鋼骨混凝土柱節(jié)點處鋼筋較密,混凝土澆筑困難。設(shè)計中梁柱縱筋均采用Ⅲ級(HRB400)鋼筋,以減少鋼筋根數(shù),柱子鋼筋則集中布置在四角,同時采取寬扁梁方案,縱橫交叉梁選擇不同梁高和梁寬,窄梁縱筋部分(大于1/3)從鋼骨穿過,部分與節(jié)點鋼板焊接。寬梁縱筋部分從鋼骨兩側(cè)繞行,部分與節(jié)點鋼板焊接。
5.4、位移的限值問題確定
在高層建筑中,決定其頂點位移的限值因素不僅是數(shù)值大小,還與振動頻率密切相關(guān)。一般人對高層建筑中的振動頻率感知是很敏感的,而對震動幅度的大小則相對較弱,因此只要結(jié)構(gòu)的擺動頻率不是過高就能滿足建筑的應(yīng)用舒適度,對于為了避免由于結(jié)構(gòu)的變形過大而產(chǎn)生的層間相對位移現(xiàn)象,限值在現(xiàn)有的規(guī)范中是較嚴(yán)格的,可以適當(dāng)放松其指標(biāo)規(guī)定。再加上各種計算程序在算法中的區(qū)別,同一個結(jié)構(gòu)若采取不同的程序進(jìn)行計算,那么對層間位移數(shù)值也會造成較大差異,最主要原因就是每個軟件對“層間位移”的定義各不相同,有些是充分考慮樓層在經(jīng)過轉(zhuǎn)動后其最大角點的位移狀況,有些則單指樓層的形心位移情況。對于較規(guī)則的高層建筑而言,形心位移是十分重要的,而角點位移則主要反映出結(jié)構(gòu)樓層實際位移狀況,也是工程師在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題。
6、結(jié)束語
綜上所述,多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中,要注意設(shè)計的要點問題,同時,設(shè)計方案必須要科學(xué)合理,要結(jié)合項目工程的實際情況,重點問題要重點分析,展開設(shè)計。
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢的長度為厚度的5-8倍剪力墻結(jié)構(gòu),常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。
這種結(jié)構(gòu)型式的特點是:
①結(jié)合建筑平面,利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件,基本上不與建筑使用功能發(fā)生矛盾;
②墻的數(shù)量可多可少,肢長可長可短,主要視抗側(cè)力的需要而定,還可通過不同的尺寸和布置來調(diào)整剛度中心的位置;
③能靈活布置,可選擇的方案較多,樓蓋方案簡單;
④連接各墻的梁,隨墻肢位置而設(shè)于間隔墻豎平面內(nèi),可隱蔽;
⑤根據(jù)建筑平面的抗側(cè)剛度的需要,利用中心剪力墻,形成主要的抗側(cè)力構(gòu)件,較易滿足剛度和強(qiáng)度要求。
對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算,因其是剪力墻大開口而成,所以基本上與普通剪力墻結(jié)構(gòu)分析相同,可采用三維桿-系簿壁柱空間分析方法或空間桿-墻組元分析方法。其中空間桿墻組元分析方法計算模型更符合實際情況,精度較高。雖然三維桿系-簿壁柱空間分析程序使用較早、應(yīng)用較廣,但對墻肢較長的短肢剪力墻,應(yīng)該用空間桿-墻組元程序進(jìn)行校核。
在進(jìn)行以上分析后,這種結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中仍然有需要引起重視的方面。
(1)由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相對于普通剪力墻結(jié)構(gòu)其抗側(cè)剛度相對較小,設(shè)計時宜布置適當(dāng)數(shù)量的長墻,或利用電梯,樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒,以避免設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的變形,同時也形成兩道抗震設(shè)防;
(2)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢,當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時,會加劇已有的翹曲變形,使其墻肢首先開裂,應(yīng)加強(qiáng)其抗震構(gòu)造措施,如減小軸壓比,增大縱筋和箍筋的配筋率;
(3)高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下,顯現(xiàn)整體彎曲變形為主,底部小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉(zhuǎn)剪力,由一些模型試驗反映出外周邊墻肢開裂,因而對外周邊墻肢應(yīng)加大厚度和配筋量,加強(qiáng)小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應(yīng)在兩個方向上均有連接,避免形成孤立的“一”字形墻肢;
(4)各墻肢分布要盡量均勻,使其剛度中心與建筑物的形心盡量接近,必要時用長肢墻來調(diào)整剛度中心;
(5)高層結(jié)構(gòu)中的連梁是一個耗能構(gòu)件,在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中,墻肢剛度相對減小,連接各墻肢間的梁已類似普通框架梁,而不同于一般剪力墻間的連梁,不應(yīng)在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調(diào),使其設(shè)計內(nèi)力降低,應(yīng)按普通框架梁要求,控制砼壓區(qū)高度,其梁端負(fù)彎矩鋼筋可由塑性調(diào)幅70%-80%來解決,按強(qiáng)剪弱彎,強(qiáng)柱弱梁的延性要求進(jìn)行計算。
2 異形柱結(jié)構(gòu)
異形柱結(jié)構(gòu)是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4,相對于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
這種結(jié)構(gòu)的特點是:
①由于截面的這種特殊性,使得墻肢平面內(nèi)外兩個方向剛度對比相差較大,導(dǎo)致各向剛度不一致,其各向承載能力也有較大差異;
②對于長柱(H/h>4)可以不考慮剪切變形的影響,控制軸壓比較小時,受力明確,變形能力較好。而對短柱(H/h
③異形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范圍之外,受力時要靠各柱肢交點處核心砼協(xié)調(diào)變形和內(nèi)力,這種變形協(xié)調(diào)使各柱肢內(nèi)存在相當(dāng)大的翹曲應(yīng)力和剪應(yīng)力,而該剪應(yīng)力的存在,使柱肢易先出現(xiàn)裂縫,也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態(tài),它使得異形柱較普通截面柱變形能力低,脆性破壞明顯;
④特別是異形柱不同于矩形柱,它存在著單純翼緣柱肢受壓的情況,其延性更差。
在進(jìn)行異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計時,除滿足高規(guī)中對結(jié)構(gòu)布置要求外,還應(yīng)注意幾個方面的問題:
(1)異形框架的計算
由于其截面的特殊性,在柱截面對稱軸內(nèi)受水平力作用時,彈性分析計算其翹曲應(yīng)力很小,此時如同承受水平力的偏壓構(gòu)件,仍可按平截面假定分析,按砼設(shè)計規(guī)范計算,特別是在框――剪,框――筒結(jié)構(gòu)中,對6度及其以下烈度區(qū)的Ⅰ、Ⅱ類場地,框架柱只承擔(dān)水平風(fēng)載的一小部分,如按一般偏壓柱計算,誤差較小。此時異形柱可用等剛度等面積代換成矩形柱后由程序進(jìn)行整體分析。而在水平力較大,且水平力作用在非主軸方向,則翹曲應(yīng)力不容忽視,按平截面假定誤差較大,則應(yīng)對異形柱框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析,決定內(nèi)力和配筋位置及大小。
(2)軸壓比控制
對框架結(jié)構(gòu),框-剪結(jié)構(gòu),柱的延性對于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起著十分重要的作用,且軸壓比又是影響砼柱延性的一個關(guān)鍵指標(biāo)。由試驗結(jié)構(gòu)分析,柱的側(cè)移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。
在高軸壓比情況下,增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小,因而軸壓比大小的控制對柱的延性影響至關(guān)重要,特別是異形柱結(jié)構(gòu)剪力中心與截面形心不重合,剪應(yīng)力使砼柱肢先于普通矩形壓剪構(gòu)件出現(xiàn)裂縫,產(chǎn)生腹剪破壞,加上異形柱多屬短柱,這些導(dǎo)致異形柱脆性明顯,使異形柱的延性普遍低于矩形柱,因而對異形柱的軸壓比要嚴(yán)格控制。
當(dāng)高層建筑的高度進(jìn)一步加大時,其水平力的影響會愈來愈顯著,對結(jié)構(gòu)的延性要求也愈高。由天津大學(xué)土木系對異形柱延性資料可知,影響異形柱延性的因素比普通柱要復(fù)雜,且不同的柱截面形式,如L型、T型、十字型,在相同水平側(cè)移下,其延性性能也有較大差異,因而,軸壓比控制應(yīng)參考天津規(guī)程。但天津規(guī)程的控制過于繁鎖,在結(jié)構(gòu)計算中,柱的縱筋與箍面的直徑還沒有設(shè)定,因而箍筋間距與縱筋直徑的比值還無法確定。為在實際工作中便于使用,可按不同的截面形式(L、T、十字型)與不同的抗震等級兩項指標(biāo)從嚴(yán)控制,對低烈度地區(qū)的這類結(jié)構(gòu)是能夠滿足其延性要求的。
1.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢的長度為厚度的5-8倍剪力墻結(jié)構(gòu),常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。
這種結(jié)構(gòu)型式的特點是:
①結(jié)合建筑平面,利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件,基本上不與建筑使用功能發(fā)生矛盾。
②墻的數(shù)量可多可少,肢長可長可短,主要視抗側(cè)力的需要而定,還可通過不同的尺寸和布置來調(diào)整剛度中心的位置。
③能靈活布置,可選擇的方案較多,樓蓋方案簡單。
④連接各墻的梁,隨墻肢位置而設(shè)于間隔墻豎平面內(nèi),可隱蔽。
⑤根據(jù)建筑平面的抗側(cè)剛度的需要,利用中心剪力墻,形成主要的抗側(cè)力構(gòu)件,較易滿足剛度和強(qiáng)度要求。
對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算,因其是剪力墻大開口而成,所以基本上與普通剪力墻結(jié)構(gòu)分析相同,可采用三維桿-系簿壁柱空間分析方法或空間桿-墻組元分析方法。其中空間桿墻組元分析方法計算模型更符合實際情況,精度較高。雖然三維桿系-簿壁柱空間分析程序使用較早、應(yīng)用較廣,但對墻肢較長的短肢剪力墻,應(yīng)該用空間桿-墻組元程序進(jìn)行校核。
在進(jìn)行以上分析后,這種結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中仍然有需要引起重視的方面。
(1)由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相對于普通剪力墻結(jié)構(gòu)其抗側(cè)剛度相對較小,設(shè)計時宜布置適當(dāng)數(shù)量的長墻,或利用電梯,樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒,以避免設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的變形,同時也形成兩道抗震設(shè)防。
(2)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢,當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時,會加劇已有的翹曲變形,使其墻肢首先開裂,應(yīng)加強(qiáng)其抗震構(gòu)造措施,如減小軸壓比,增大縱筋和箍筋的配筋率。
(3)高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下,顯現(xiàn)整體彎曲變形為主,底部小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉(zhuǎn)剪力,由一些模型試驗反映出外周邊墻肢開裂,因而對外周邊墻肢應(yīng)加大厚度和配筋量,加強(qiáng)小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應(yīng)在兩個方向上均有連接,避免形成孤立的“一”字形墻肢。
(4)各墻肢分布要盡量均勻,使其剛度中心與建筑物的形心盡量接近,必要時用長肢墻來調(diào)整剛度中心。
(5)高層結(jié)構(gòu)中的連梁是一個耗能構(gòu)件,在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中,墻肢剛度相對減小,連接各墻肢間的梁已類似普通框架梁,而不同于一般剪力墻間的連梁,不應(yīng)在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調(diào),使其設(shè)計內(nèi)力降低,應(yīng)按普通框架梁要求,控制砼壓區(qū)高度,其梁端負(fù)彎矩鋼筋可由塑性調(diào)幅70%-80%來解決,按強(qiáng)剪弱彎,強(qiáng)柱弱梁的延性要求進(jìn)行計算。
2.異形柱結(jié)構(gòu)
異形柱結(jié)構(gòu)是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4,相對于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
這種結(jié)構(gòu)的特點是:
①由于截面的這種特殊性,使得墻肢平面內(nèi)外兩個方向剛度對比相差較大,導(dǎo)致各向剛度不一致,其各向承載能力也有較大差異。
②對于長柱(H/h>4)可以不考慮剪切變形的影響,控制軸壓比較小時,受力明確,變形能力較好。而對短柱(H/h
③異形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范圍之外,受力時要靠各柱肢交點處核心砼協(xié)調(diào)變形和內(nèi)力,這種變形協(xié)調(diào)使各柱肢內(nèi)存在相當(dāng)大的翹曲應(yīng)力和剪應(yīng)力,而該剪應(yīng)力的存在,使柱肢易先出現(xiàn)裂縫,也使得各肢的核心砼處于三向剪力狀態(tài),它使得異形柱較普通截面柱變形能力低,脆性破壞明顯。
④特別是異形柱不同于矩形柱,它存在著單純翼緣柱肢受壓的情況,其延性更差。
在進(jìn)行異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計時,除滿足高規(guī)中對結(jié)構(gòu)布置要求外,還應(yīng)注意幾個方面的問題:
2.1異形框架的計算
由于其截面的特殊性,在柱截面對稱軸內(nèi)受水平力作用時,彈性分析計算其翹曲應(yīng)力很小,此時如同承受水平力的偏壓構(gòu)件,仍可按平截面假定分析,按砼設(shè)計規(guī)范計算,特別是在框—剪,框—筒結(jié)構(gòu)中,對6度及其以下烈度區(qū)的Ⅰ、Ⅱ類場地,框架柱只承擔(dān)水平風(fēng)載的一小部分,如按一般偏壓柱計算,誤差較小。此時異形柱可用等剛度等面積代換成矩形柱后由程序進(jìn)行整體分析。而在水平力較大,且水平力作用在非主軸方向,則翹曲應(yīng)力不容忽視,按平截面假定誤差較大,則應(yīng)對異形柱框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析,決定內(nèi)力和配筋位置及大小。
2.2軸壓比控制
對框架結(jié)構(gòu),框-剪結(jié)構(gòu),柱的延性對于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起著十分重要的作用,且軸壓比又是影響砼柱延性的一個關(guān)鍵指標(biāo)。由試驗結(jié)構(gòu)分析,柱的側(cè)移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。
在高軸壓比情況下,增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小,因而軸壓比大小的控制對柱的延性影響至關(guān)重要,特別是異形柱結(jié)構(gòu)剪力中心與截面形心不重合,剪應(yīng)力使砼柱肢先于普通矩形壓剪構(gòu)件出現(xiàn)裂縫,產(chǎn)生腹剪破壞,加上異形柱多屬短柱,這些導(dǎo)致異形柱脆性明顯,使異形柱的延性普遍低于矩形柱,因而對異形柱的軸壓比要嚴(yán)格控制。
當(dāng)高層建筑的高度進(jìn)一步加大時,其水平力的影響會愈來愈顯著,對結(jié)構(gòu)的延性要求也愈高。由天津大學(xué)土木系對異形柱延性資料可知,影響異形柱延性的因素比普通柱要復(fù)雜,且不同的柱截面形式,如L型、T型、十字型,在相同水平側(cè)移下,其延性性能也有較大差異,因而,軸壓比控制應(yīng)參考天津規(guī)程。但天津規(guī)程的控制過于繁鎖,在結(jié)構(gòu)計算中,柱的縱筋與箍面的直徑還沒有設(shè)定,因而箍筋間距與縱筋直徑的比值還無法確定。為在實際工作中便于使用,可按不同的截面形式(L、T、十字型)與不同的抗震等級兩項指標(biāo)從嚴(yán)控制,對低烈度地區(qū)的這類結(jié)構(gòu)是能夠滿足其延性要求的。
目前,我國的人口不斷增加,房屋資源日益緊張,因此必須要建設(shè)高層建筑,以滿足我國人口居住的要求,從而幫助居民生活水平更快的提高。但是,由于高層建筑工程不斷的增多,導(dǎo)致我國建筑工程面臨較大的問題,房屋結(jié)構(gòu)施工越發(fā)復(fù)雜,導(dǎo)致高層建筑施工的難度加大,施工工藝趨于復(fù)雜化。所以,為了促進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)施工工藝改革力度,必須要加大對于高層建筑的認(rèn)識,充分了解高層建筑施工的工藝特點及工藝流程。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)狀
經(jīng)過調(diào)查,我國高層建筑數(shù)量越來越多,尤其是一線城市,其街道上一般均是高層的樓房建筑。但是高層建筑工程越發(fā)廣泛,其施工工藝也逐漸趨于復(fù)雜,使得高層建筑在不同的程度上可能會有一些影響其結(jié)構(gòu)安全的因素及隱患,因此,一定要加強(qiáng)高層建筑的施工質(zhì)量,以保證其結(jié)構(gòu)的安全性。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)施工的特點
針對高層建筑來說,其高空作業(yè)屬于最常見的問題,高層建筑施工過程中,高空作業(yè)十分頻繁,且高空建筑面臨著許多危U。因此,在建設(shè)施工環(huán)節(jié),需要對其保持高度重視,下面將具體分析:
(一)施工工序多
眾所周知,高層建筑存在樓層多的特點,因此高層建筑在其實際施工工作中會遇到諸多負(fù)雜而又難以解決的問題,其施工環(huán)節(jié)也越來越多,使得高層建筑施工的難度加大。在實際的高空作業(yè)過程中,要對各環(huán)節(jié)中的安全問題保持時刻的注意,尤其是高層建筑結(jié)構(gòu)施工的重點環(huán)節(jié),比如工程建設(shè)中施工所需的材料、施工過程中所需的機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸?shù)入A段的工作,均需要保證其安全性。
(二)高層建筑的地基埋深度較深
樓層多是高層建筑的基本特點。而對于高度較好的工程項目,在其施工中會涉及到高度及體積的問題,因此高層建筑的結(jié)構(gòu)在其建設(shè)的過程中,穩(wěn)定性是一項需要重視的問題。在高層建筑的施工過程中,為保證其達(dá)到國家的穩(wěn)定性要求, 一定要對其做好工程的測量,從而確保地基施工的質(zhì)量,確定地基基礎(chǔ)的埋深深度。一般來說,高層建筑的地基埋深深度在該建筑全高的8.33%以上。
(三)施工工期長
經(jīng)過相關(guān)研究表明,盡管是最為簡單的高層建筑,其施工工作也需要兩年以上的時間才能夠基本的完成,因此為保正高層建筑結(jié)構(gòu)的施工能夠安全并快速的完成,就要在高層建筑施工前實現(xiàn)施工工期的規(guī)劃工作,還要要做好工期的監(jiān)管措施,以確保高層建筑結(jié)構(gòu)能夠在最恰當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)竣工。
(四)施工工藝復(fù)雜
要想保證建筑工程順利的進(jìn)行,就需要現(xiàn)澆鋼筋混凝土作為材料,才可以幫助建筑工程順利施工。所以,要對混凝土的鋼筋連接、模板加工等保持足夠的重視,確?;炷恋慕Y(jié)構(gòu)安全,保證混凝土的性能,因此對施工工藝的要求相對較高。另外,對于高層建筑的消防、防滲漏、裝修等方面均有較高的要求,所以對于建筑工程的施工工藝要求較高,施工難度大。
三、高層建筑的施工工藝探討
高層建筑施工中對其工藝有著較高的要求,嚴(yán)格按照施工工藝要求進(jìn)行施工才能夠保證施工的質(zhì)量,具體如下:
(一)地基基礎(chǔ)施工
我國地域廣闊,各地區(qū)之間存在著較大的地質(zhì)差異,因此在對高層建筑進(jìn)行地基基礎(chǔ)施工時,要結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)特點進(jìn)行施工工藝的選擇。如高層建筑建設(shè)的所在位置其地基基礎(chǔ)層深度相對較大,地質(zhì)條件復(fù)雜,然而地基基礎(chǔ)的埋深深度不足,那就一定要借助樁基礎(chǔ)施工。但是,我國鋼產(chǎn)量較少,因此地基施工不適宜采取鋼樁,而較適合采用現(xiàn)澆的鋼筋混凝土樁進(jìn)行地基基礎(chǔ)的施工。近幾年,現(xiàn)澆鋼筋混凝土樁發(fā)屣迅速,且此種樁基在其灌注的過程中造價低廉、噪聲小且適應(yīng)能力強(qiáng),因此可將現(xiàn)澆混凝土樁作為高層建筑的重要地基基礎(chǔ)施工工藝之一。需要特別注意的是,一旦建筑的地基基礎(chǔ)埋深深度過大,為保證工程施工的質(zhì)量及安全,那么最恰當(dāng)?shù)氖┕し椒ū闶巧罹ā?/p>
(二)預(yù)制模板
針對高層建筑來說,其施工工期的長短決定著所使用的工藝。所以,要想保證高層建筑整體的結(jié)構(gòu)性能,必須要充分 利用其結(jié)構(gòu)施工反復(fù)性的優(yōu)勢,針對其豎向構(gòu)造的特點,需要 采用滑模法以及爬模法等控制工程施工的工期。在實際施工時,可以把滑模法同爬模法科學(xué)合理的結(jié)合,以保證工程建筑 效果的提高。另外,高層建筑預(yù)制模板的施工工藝,是建筑工 程施工中僅有的能夠?qū)⒒7ㄅc爬模法結(jié)合的工藝,該工藝可以有效的控制施工工期。
(三)泵送混凝土工藝
在高層建筑中,混凝土屬于一項必不可少的材料。而又泵 送混凝土的結(jié)構(gòu)性能較好,因此在高層建筑中得到了廣泛的 應(yīng)用。經(jīng)過有關(guān)研究得知,在高層建筑的施工過程中,為了加強(qiáng)泵送混凝土的施工質(zhì)量,一般情況下會在混凝土中摻入粉煤灰以及化學(xué)外加劑等,借助雙摻的方法從而在最大的程度 上提高混凝土泵送的高度,最終提高高層建筑施工的工作效 率,更好的保證工程施工的質(zhì)量。
四、結(jié)束語
綜上所述,隨著改革開放以來,我國社會經(jīng)濟(jì)水平不斷增長,人們的生活質(zhì)量逐漸的提高,現(xiàn)代化的科技工藝得到了愈發(fā)廣泛的運(yùn)用。而高層建筑的工程施工建設(shè)屬于一項十分復(fù) 雜的項目,為更好的做好高層建筑工程的施工工作,就必須將現(xiàn)代化的施工工藝廣泛的應(yīng)用于高層建筑的施工中,促進(jìn)我國高層建筑施工水平的提高,幫助施工工藝趨于完善,從而幫助高層建筑的建設(shè)獲得更快的發(fā)展提高,促進(jìn)我國建筑業(yè)和諧穩(wěn)定的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
目前,隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展,人們對房屋的需求量日益增大,高層建筑建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,以更好地解決我國的人口居住問題,提高人們的生活水平。然而,近年來由于高層房屋修筑的增加,房屋的結(jié)構(gòu)也變得越來越復(fù)雜,從而給高層房屋施工帶來了一定的難度,而隨著高層建筑施工環(huán)節(jié)的增加,我們需要加大高層建筑施工質(zhì)量控制,以確保建筑施工的質(zhì)量。下面結(jié)合工作實踐,主要就高層建筑結(jié)構(gòu)的施工特點以及施工技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了論述。
1 高層建筑的結(jié)構(gòu)類型及施工過程
1.1 高層建筑結(jié)構(gòu)概述
(1)框架結(jié)構(gòu):在高層建筑施工中,首先應(yīng)該做的就是將建筑的基本框架搭建起來,這是建筑施工的根本所在,主要是由建筑的梁和各部部位的柱構(gòu)成的,將他們相互連接組成框架的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在多層房屋的建筑施工中是比較常見的??蚣苁钦麄€建筑的根本所在,因此在實際施工中一定要加強(qiáng)框架的強(qiáng)度使其不容易變形更加堅固,承擔(dān)起基礎(chǔ)的作用。由于高層建筑的形態(tài)各異,所以框架的設(shè)計是可以非常靈活的,同時框架的抗震性相比之下是非常弱的,這就需要建筑中的其他結(jié)構(gòu)與之相呼應(yīng)進(jìn)行加固。
(2)剪力墻結(jié)構(gòu):通過鋼筋混凝土墻材料結(jié)合建筑物的內(nèi)外側(cè)墻體組成的就是剪刀墻結(jié)構(gòu)。它施工時通過大模等相關(guān)技術(shù)使建筑物平面分成很多的開間,進(jìn)而建筑物的水平和豎直方向的負(fù)荷得到很大程度的減少,它具有高強(qiáng)度的作用。
(3)框架與剪力墻相互結(jié)合構(gòu)成的結(jié)構(gòu):在高層建筑超過15 層的建筑施工中,就應(yīng)該使用框架與剪刀墻相互結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行加強(qiáng)穩(wěn)固和抗震的施工,這樣的施工結(jié)構(gòu)可以很好地將平面格局分配合理,具有很堅固的建筑物基本結(jié)構(gòu)。
(4)筒體結(jié)構(gòu):建筑物的側(cè)面承重力通過筒體結(jié)構(gòu)完成,將各個筒體固定在建筑物的基礎(chǔ)之上進(jìn)而形成了一個將高層建筑封住的壁梁。它主要是懸空的,這樣的設(shè)計有利于高層建筑可以消除側(cè)力造成的彎矩。
1.2 高層建筑物的施工過程
(1)高層建筑物基本框架結(jié)構(gòu)的施工:高層建筑物基本框架結(jié)構(gòu)的施工是非常重要的,決定著建筑物的質(zhì)量安全?;究蚣艿氖┕み^程有兩種,第一種是先對建筑基礎(chǔ)進(jìn)行澆注施工,這很大程度地解決了如何對高強(qiáng)混凝土進(jìn)行制造和澆注問題,然后就是將建筑的大梁和樓板一起裝在預(yù)先設(shè)計好的位置。另一種方法就是先把建筑的梁進(jìn)行裝制,再進(jìn)行澆注混凝土,最后把建筑物的樓板吊起來。這樣施工過程有利于將各個模板相互合理地組合起來。
(2)高層建筑大模板的施工特點:在對高層建筑物進(jìn)行大模板施工時,大部分建筑物都已經(jīng)超過16層。在剪刀墻的平面上通過充分地利用大模板進(jìn)行澆注施工,同時在建筑物的外部墻體上使用磚進(jìn)行砌筑,在內(nèi)部墻里是通過使用鋼筋混凝土設(shè)計的,充分地使得建筑物具有很穩(wěn)健的結(jié)構(gòu)。
(3)筒體結(jié)構(gòu)的施工:筒體的結(jié)構(gòu)設(shè)計工程是比較大的,根據(jù)筒體的基本特點分析,使得進(jìn)行建筑物施工時要大量的筒體結(jié)構(gòu),使得運(yùn)輸?shù)倪^程很難有效地進(jìn)行,用相關(guān)技術(shù)設(shè)備將筒體垂直運(yùn)送到樓板上是容易受到季節(jié)和環(huán)境的影響的,這樣的施工過程是需要很長的時間的,技術(shù)工人通過運(yùn)用提模的施工方法,將各個筒體從底部一層層地輸送到梁、柱等框架結(jié)構(gòu)上的。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)應(yīng)用
2.1 高層建筑梁式轉(zhuǎn)換層施工
梁式轉(zhuǎn)換層采取把上部剪力墻落于下部的轉(zhuǎn)換大梁框支梁之上,同時由框支柱支持框支梁,工程上把這個稱為梁式框支剪力墻結(jié)構(gòu)。梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的傳力方式采取墻-梁-柱,傳力直接且明確,在實際的工程上不僅便于計算、分析,而且其施工也是簡單明了。在底部大空間框支剪力墻的結(jié)構(gòu)體系中得到廣泛應(yīng)用,是因為其梁式轉(zhuǎn)換層因其獨特的優(yōu)勢,但是對上下軸線錯位結(jié)構(gòu),由于需要較多轉(zhuǎn)換次梁,也就有著比較明顯的局限性。在工程實踐中,其結(jié)構(gòu)形式多種多樣,基本原理大多采取用下部的轉(zhuǎn)換大梁以支托上部的結(jié)構(gòu)。
總的來說,進(jìn)行高層建筑轉(zhuǎn)換層的設(shè)計時,因為下部樓層空間比較大,轉(zhuǎn)換層高度就有可能發(fā)生突變,這就需要考慮把轉(zhuǎn)換層上、下樓層的結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度和承載力設(shè)計達(dá)到一致,以確保轉(zhuǎn)換層的傳力部位有效,來滿足高層建筑抗強(qiáng)風(fēng)與抗震設(shè)計的要求。在進(jìn)行轉(zhuǎn)換層的抗震設(shè)計時,除了要考慮風(fēng)荷載、豎向荷載或水平地震作用以外,還要對豎向地震的作用進(jìn)行計算。豎向地震剪力計算一般可通過反應(yīng)譜法或者動力時程計算,工程上往往近似考慮把轉(zhuǎn)換層地震豎向剪力以重力荷載內(nèi)力乘增大系數(shù)(通常選取 1.1)。在對上部無完整剪力墻進(jìn)行設(shè)計過程中,如果其不符合前述框支梁條件,那么設(shè)計時先應(yīng)符合《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定,計算時要按照轉(zhuǎn)換梁設(shè)計由剪壓比控制來確定,應(yīng)當(dāng)具有合適的含箍率。
2.2 高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)施工
鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的施工,通常根據(jù)建筑本身的特點進(jìn)行施工。鋼結(jié)構(gòu)的焊接、吊裝、安裝和拆除等都有相當(dāng)嚴(yán)格的要求。對于那些較高的高層建筑,外框基本都是以全鋼結(jié)構(gòu)為框架,通過鋼梁斜撐和核心筒的連接來達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,并通過樓面鋼板的鋪設(shè)與混凝土的澆筑來保障樓面的平面剛度。另外,在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)施工時,塔吊的起重能力對鋼結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量與效率有著直接影響,所以在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的施工時,除了應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的測控、吊裝和焊接技術(shù)之外,還要嚴(yán)格地控制塔吊等輔助設(shè)備。在鋼結(jié)構(gòu)中焊接技術(shù)也是十分重要的,由于鋼結(jié)構(gòu)的焊接技術(shù)內(nèi)容比較復(fù)雜,而且質(zhì)量要求較高,施工任務(wù)較重,所有在施工過程中需要采取合理的焊接工藝才可保證工程質(zhì)量。通常工程焊接的方式一般采用斜立焊和立焊的方式進(jìn)行,采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊,在焊接時尤其要注意好焊槍的施焊角度、焊絲伸出長度、焊縫層間清理,從而形成一套完整的焊接操作方法,完成鋼結(jié)構(gòu)的焊接工作。
2.3 高層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)施工
在高層建筑結(jié)構(gòu)的施工中,混凝土的施工技術(shù)顯得尤為重要。由于高層建筑的施工周期較長,混凝土可能會受到氣候與工作條件的影響,這時就要控制好混凝土的強(qiáng)度。在開工之前,要按高層建筑的設(shè)計要求來配制不同強(qiáng)度等級的混凝土,并進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度測試,等到試驗結(jié)果出來后,為了達(dá)到高層建筑的施工標(biāo)準(zhǔn)就要對混凝土的配合比進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。在泵送混凝土?xí)r要進(jìn)行細(xì)致的檢查,因為在高層建筑施工時施工單位為了搶工期都會忽視養(yǎng)護(hù)的時間,在對混凝土澆筑時沒有完整的養(yǎng)護(hù)措施與具體方案,易產(chǎn)生混凝土結(jié)構(gòu)的問題。試驗需要調(diào)整的是砂石、水泥和含水率的配合比,在調(diào)整過程中需要根據(jù)實際情況來調(diào)整,嚴(yán)格計算配合比,保障工程的施工質(zhì)量。在混凝土養(yǎng)護(hù)時,要從人員、水源、養(yǎng)護(hù)時間要求、晝夜和覆蓋等多角度考慮采取措施,還要注意根據(jù)不同水泥品種來確定養(yǎng)護(hù)時間,并且加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)期督查工作。除此之外,也需注意非混凝土的質(zhì)量問題所產(chǎn)生的裂縫,設(shè)計中需要設(shè)置一些永久性伸縮縫,防止因結(jié)構(gòu)斷面突變而產(chǎn)生的應(yīng)力集中,要高度重視構(gòu)造鋼筋的配置,對采取混凝土小型砌塊等輕質(zhì)墻體,要增設(shè)間距不超過3m的構(gòu)造柱,較大層高的墻高中部要增設(shè)混凝土腰梁,需特別留意梁底的砌筑要求和屋面保溫與隔氣層的合理設(shè)置。
3 結(jié)語
總而言之,隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提升,現(xiàn)代科技技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用,高層建筑工程結(jié)構(gòu)施工作為一個非常復(fù)雜的項目,我們需要將現(xiàn)代科技技術(shù)運(yùn)用到高層建筑結(jié)構(gòu)施工當(dāng)中,不斷的提高我們高層建筑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)水平,以確保高層建筑建設(shè)的整體質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號:TU-86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號:1671-1297(2008)11-097-01
一、解構(gòu)主義產(chǎn)生的背景
當(dāng)轟轟烈烈的現(xiàn)代主義運(yùn)動在60年代達(dá)到鼎盛并轉(zhuǎn)向衰退時,“后現(xiàn)代”一說開始日益盛行,在這個龐大的后現(xiàn)代體系里,建筑上的后現(xiàn)代探索也是百家爭鳴,極度熱鬧。在這里我不討論后現(xiàn)代的內(nèi)容,也不詳說后現(xiàn)代建筑到底如何,我想講述的僅僅是方向之一的解構(gòu)主義建筑。
從二戰(zhàn)到70年代之間的國際主義風(fēng)格形成的單一壟斷,簡單到無以復(fù)加的建筑外貌嚴(yán)重地影響到了整個社會的發(fā)展,而戰(zhàn)后各國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們生活水平的提高越來越要求人性化的設(shè)計,在這種時代背景下,一批有思想的建筑師們開始積極探索新的發(fā)展方向了。
我們都知道后現(xiàn)代是對現(xiàn)代主義的一種批判,后現(xiàn)代主義建筑也是同樣的意義,在人們逐漸厭倦了一成不變的現(xiàn)代主義建筑后,世界各國的設(shè)計師開始積極探索新的風(fēng)格,于是出現(xiàn)了新古典主義、高技術(shù)派、新理性主義、解構(gòu)主義等,這些同時代的建筑實驗各有特點,體現(xiàn)了不同的探索思想。
在當(dāng)代,一件優(yōu)秀的建筑作品總是首先以現(xiàn)代科技的運(yùn)用為評價點,而作為建筑的本源――藝術(shù)形態(tài)問題越來越脫離人們的視野,所以解構(gòu)主義其實是對現(xiàn)代建筑的一個回歸與反思,這些大師們希望用藝術(shù)的視覺形象來再現(xiàn)建筑之美。當(dāng)然,為了適應(yīng)后現(xiàn)代的時代要求,高科技的運(yùn)用也是必然的,在這種設(shè)計思想下,解構(gòu)主義似乎有了神秘的情感價值。
二、解構(gòu)主義建筑內(nèi)外因素分析
(一) 社會因素
應(yīng)該說解構(gòu)主義是對結(jié)構(gòu)主義的批判、延伸與演化,只不過現(xiàn)代主義理性思維的畸形發(fā)展在其中充當(dāng)了一劑催化劑。我們知道結(jié)構(gòu)主義是從社會學(xué)的角度談的,目的是解決人類的思維方式問題,在70S人們反思現(xiàn)代主義尋找新的理論時,解構(gòu)主義理論在其他學(xué)科的發(fā)展也順勢作為一種探索形式應(yīng)用到建筑設(shè)計領(lǐng)域了,從本質(zhì)上說在建筑里的運(yùn)用也是對社會模式和思維觀念等等的正統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的一種批判,希望能用一種類似語言的符號形式在建筑和城市中產(chǎn)生視覺的和文化的價值意義。
(二) 思想淵源
一般談到一種學(xué)說、理論或什么的思想時,我們就很可能把它上升到哲學(xué)的層面,解構(gòu)主義的哲學(xué)根源也是極其復(fù)雜,60S后期法國哲學(xué)家德里達(dá)在《論文字學(xué)》中首次提出解構(gòu)概念,核心就是“二元對立”,后來解構(gòu)主義建筑正是借鑒了哲學(xué)、美學(xué)、語言學(xué)等各個學(xué)科的解構(gòu)主義成果,提出了建筑設(shè)計時“本文”和“互文”概念,即顯與隱的二元性,把傳統(tǒng)建筑上的功能、結(jié)構(gòu)、形式等突顯在了一個非平等的地位,以解構(gòu)求得不確定性。
(三) 形式表現(xiàn)
在形式上解構(gòu)主義反對后現(xiàn)代主義的矯飾方式,喜歡用多元、模糊、凌亂的手法建立新的功能和樣式,給世人的感覺總是特別新奇和復(fù)雜,就好象語言學(xué)上的語法、語意、語音一樣,通過構(gòu)件符號間的交流、重組、類似游戲性的設(shè)計規(guī)則形成了各種看似偶然的視覺形象。
三、解構(gòu)主義在當(dāng)代的發(fā)展
從20世紀(jì)后期開始,解構(gòu)主義在全球范圍內(nèi)對當(dāng)代社會造成了廣泛的沖擊。而解構(gòu)主義思潮在建筑界作為后現(xiàn)代時期風(fēng)格的一個代表,十?dāng)?shù)年來更成為矚目的焦點。解構(gòu)主義理論也使建筑理論家們敢于對被視為經(jīng)典的現(xiàn)代主義建筑體系和理論提出了質(zhì)疑,質(zhì)疑現(xiàn)代主義和歷史之間的脫離和虛構(gòu),動搖了現(xiàn)代主義建筑的權(quán)威。
在解構(gòu)主義的發(fā)展中,出現(xiàn)了一批優(yōu)秀的解構(gòu)主義大師,有蓋里、艾森曼、屈米、李普斯金、哈迪特等,出現(xiàn)了孟飛斯、KPF等這樣的設(shè)計集團(tuán),他們的活動推動了解構(gòu)主義的極大發(fā)展。
現(xiàn)在解構(gòu)主義可謂先聲奪人,特別在設(shè)計學(xué)院,建筑學(xué)院的學(xué)生,研究生中非常熱門,但在很大程度上講,它還是一種十分個人的,學(xué)究味的嘗試,一種小范圍的實驗,具有很大的隨意性,個人性,表現(xiàn)性等特點。我們可以通過他們的嘗試性作品細(xì)細(xì)體會到。
中國當(dāng)代建筑創(chuàng)作中的后現(xiàn)代傾向,源于美國建筑師貝聿銘設(shè)計的香山飯店,70S末80S初開始,解構(gòu)主義建筑和理論被大量地介紹到了中國,如1988年《世界建筑》雜志發(fā)起評選“80年代世界名建筑”中就有相當(dāng)數(shù)量的解構(gòu)主義建筑。這些年來它也一直是中國建筑界的中心話題之一,對當(dāng)代中國建筑產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
四、解構(gòu)主義的未來
(一)解構(gòu)主義建筑現(xiàn)有的問題
①雖然解構(gòu)主義在當(dāng)代的發(fā)展轟轟烈烈,但它從產(chǎn)生起就沒有提出過領(lǐng)導(dǎo)潮流,相反是以反對權(quán)威、反領(lǐng)導(dǎo)潮流為基本原則,因而這決定了它不可能有像現(xiàn)代主義建筑那樣的廣泛影響。②解構(gòu)主義建筑多數(shù)帶有實驗性質(zhì),結(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)難度較大,而且造價相對昂貴,不能普遍推廣,人們雖然對它的新奇風(fēng)格感興趣,但這些也決定了它不可能成為普遍風(fēng)格。③解構(gòu)主義建筑試圖從建筑語言上重組建筑,但這也造成了建筑形式上的破碎感及與城市的文脈毫無聯(lián)系,無法成為一個城市的有機(jī)組成部分。
(二)解構(gòu)主義建筑的發(fā)展趨勢
目前,國際建筑界在經(jīng)歷了后現(xiàn)代主義后也逐漸進(jìn)入現(xiàn)代主義的另一成熟發(fā)展階段,即現(xiàn)代主義之上的新現(xiàn)代主義。并且仍然是建筑設(shè)計的主流。所以,解構(gòu)主義建筑只是對現(xiàn)代主義建筑的反思和探索,未來也會是一個獨立于主流建筑風(fēng)格外的實驗嘗試,解構(gòu)主義建筑的目的也僅在熱心于建筑發(fā)展的批判和推動,就好象置身于世界外的一個觀察者。
參考文獻(xiàn)
中圖分類號:J59 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1005-5312(2014)03-0202-01
約在上個世紀(jì)的六十年代,解構(gòu)主義一詞由法國哲學(xué)家雅克?德里達(dá)在其著作被提出,而后形成以德里達(dá)、羅蘭?巴爾特、??频葹橹鞯睦碚摷夜餐U釋的解構(gòu)主義思潮。隨后,廣大理論家們便將解構(gòu)主義作為一種批評類型而廣泛地應(yīng)用于對眾多研究領(lǐng)域方法問題的探討。解構(gòu)我們通常可以理解為反結(jié)構(gòu)的,或分解結(jié)構(gòu),消解結(jié)構(gòu)中心。結(jié)構(gòu)中心即邏各斯中心,本質(zhì)即傳統(tǒng)文化的“根”――切傳統(tǒng)的,既定的概念范疇和分類法都是解構(gòu)的對象。
解構(gòu)主義建筑則是從八十年代末期興起的一種后現(xiàn)代主義建筑思潮。解構(gòu)主義起始于結(jié)構(gòu)主義。但它認(rèn)為后者并未擺脫傳統(tǒng)的形而上學(xué),故而認(rèn)為有必要對后者進(jìn)行揚(yáng)棄。解構(gòu)主義的特點是把整體分解化。主要思路是對外觀的處理,通過非線性或非歐幾里得幾何的設(shè)計,運(yùn)用相貫、偏心、反轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)等手法,故其具有不安定且富有運(yùn)動感的形態(tài)的傾向。來形成建筑元素之間關(guān)系的變形與移位,譬如樓層和墻壁,或者結(jié)構(gòu)和外廓。在研究中,人們總結(jié)解構(gòu)主義建筑具有以下一些特征。
1.散亂??傮w形象上的散亂破碎,拆散建筑元素之間的系統(tǒng)關(guān)系,制造建材間的矛盾性與沖突性。在形狀、色彩、比例、尺度等方向的處理享有極度自由,脫離了古典的軸線與秩序散亂解構(gòu)建筑,量體上做的支離破碎,疏松零散,但變化萬千。2.動態(tài)。形體具有動態(tài),傾倒、扭轉(zhuǎn)、弧形波浪、衍生等手法造成的動勢或不安定效果,力圖營造活潑、靈巧或者不拘一格的感覺。同傳統(tǒng)建筑往往或堅實穩(wěn)重或莊嚴(yán)肅穆的形象截然相反。3.突變。突變解構(gòu)建筑中的各種元素和各個部位之間的連接往往很突然。沒有過度,沒有預(yù)兆的??此粕?,卻有著說不出的合理性。4.標(biāo)新立異。建筑師在創(chuàng)作中總是努力標(biāo)新立異。每個解構(gòu)主義建筑師似乎都不愿意重復(fù)別人的東西,每個人都在嘗試突破常理,超越常規(guī)。希望設(shè)計出令人拍案叫絕的作品。
解構(gòu)主義建筑重要的代表人物有弗蘭克蓋里,伯納德?屈米,扎哈?哈迪特,丹尼?雷柏斯金等人。其中,影響較大的是弗蘭克?蓋里,他被認(rèn)為是世界上第一個解構(gòu)主義的建筑大師。蓋里在1998年設(shè)計和建造的西班牙華堡市的所羅門古根漢姆藝術(shù)博物館可謂是一件驚世駭俗的作品。這個博物館集中展示了他的解構(gòu)主義思想,整個建筑建造在內(nèi)維隆河邊,采用了彎曲、扭曲、變形的形態(tài),有機(jī)狀、各種材料混合拼用等手法,體積龐大, 形體古怪。藝術(shù)評論家羅伯特?修斯稱為“20世紀(jì)最重要的美國建筑之一”。而部分建筑理論家開始感到解構(gòu)主義走向過于強(qiáng)調(diào)形式的道路,而影響了建筑的功能。但是,輿論界對他還基本是持贊賞態(tài)度的,他也被視為國際最重要的建筑大師。
解構(gòu)設(shè)計被賦予挖掘、揭示、運(yùn)用以往創(chuàng)作活動中被忽視、被抑制的方面的使命,特別是開拓那些被古典主義、現(xiàn)代主義及后現(xiàn)代主義忽視和抑制的創(chuàng)作可能。因此,可以認(rèn)為解構(gòu)理念的重心在于發(fā)展和揭示建筑設(shè)計中被忽視、被抑制的事物。解構(gòu)主義的實踐活動喚醒了一種陌生的審美意識,即對長期以來一直在正統(tǒng)審美概念之外的沖突、破裂、不平衡、錯亂、不穩(wěn)定等形式特征的審美。應(yīng)該承認(rèn),在出現(xiàn)解構(gòu)風(fēng)格的作品之前,大量的設(shè)計作品中也不難找出這類審美的萌芽或跡象。
解構(gòu)主義建筑在挖掘建筑的表現(xiàn)性潛力方面可以說比其他表現(xiàn)主義建筑都走得更遠(yuǎn)。它極大拓寬了建筑師的視野,解放了建筑師的思想。它指引建筑設(shè)計應(yīng)從更深層次的角度考慮問題,摒棄傳統(tǒng)思的枷鎖,拋開建筑真理的禁錮,在平等的原則下重新估定價值,更自由、更深入的考慮建筑設(shè)計的理念。但他也是一種前衛(wèi)的實驗性的建筑,它必須依靠強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和技術(shù)后盾。也許,隨著社會生產(chǎn)力的不斷發(fā)展,科學(xué)技術(shù)水平的日益提高,社會財富的日益豐厚,人們觀念的不斷改變,解構(gòu)主義建筑會真正的被越來越多的大眾所接受。
解構(gòu)主義雖然已不再是當(dāng)今世界建筑的主角,但是,它給當(dāng)代建筑留下的眾多啟示和經(jīng)驗卻是不可抹煞的。首先,解構(gòu)主義建筑理論為研究問題提供了新視角和新思路,并且為建筑創(chuàng)作提供了新理念和新方法。其次,解構(gòu)主義積極的開拓和探索精神,為當(dāng)代建筑師建構(gòu)自已的建筑理論樹立了榜樣。當(dāng)解構(gòu)主義建筑以一種反文化、反建筑、反造型的形式出現(xiàn)的時候,它也就以逆反的形式展現(xiàn)了一種新的審美意識。這樣一來,解構(gòu)主義作為一種文化策略和作為一種美學(xué)策略,就以一種雙重呈示的形式相互融為一體了。