成純漢
摘要:目前,高層建筑逐漸成為城市發(fā)展的主要元素之一,其建造難度要高于普通建筑。由于高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜,施工技術(shù)水平高,所以采取相應(yīng)的控制策略,以保障建筑的質(zhì)量和安全。本文從高層建筑結(jié)構(gòu)層間位移的角度出發(fā),分析位移角限值的控制策略問題。
關(guān)鍵詞:高層建筑;層間位移;角限值控制
中圖分類號:TU973.2 文獻標識碼:A 文章編號:1674-3024(2016)08-164-01
前言
相對于普通建筑來說,高層建筑具有層數(shù)多,難度大等問題。為了保證建筑的必要剛度,應(yīng)該對層間位移角進行限值。層間位移角限值主要為構(gòu)件截面、剛度等大小。在正常情況下,層間位移角限值的目的為:保持主要結(jié)構(gòu)的彈性受力情況。相對于混凝土解雇來說,其可以避免出現(xiàn)混凝土墻,或者混凝土柱子出現(xiàn)裂縫。同時,層間位移角限值可以將裂縫數(shù)、寬度和高度控制在允許范圍內(nèi);層間位移角限值保證填充墻、隔墻和幕墻的非結(jié)構(gòu)構(gòu)建完整,避免出現(xiàn)明顯的損傷。因此。層間位移角限值不僅保證建筑結(jié)構(gòu)、非解耦股的安全,也實現(xiàn)了高層建筑的經(jīng)濟最優(yōu)。
1相鄰高層樓層間側(cè)向剛度關(guān)系
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,建筑結(jié)構(gòu)不僅具有良好的承載力,而且組件結(jié)構(gòu)要具有足夠的抗側(cè)向力的剛度。這樣建筑結(jié)構(gòu)在水平力作用下,就會產(chǎn)生側(cè)向位移處于限制規(guī)定的范圍內(nèi),高層規(guī)范對于相鄰高層樓層側(cè)向剛度的限制如下:
(1)高層建筑結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度>相鄰樓層側(cè)向剛度的70%,或者相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80%。
(2)A級高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu),要承擔上一層受剪承載力的65-80%;B級高層建筑的樓層層間抗側(cè)力結(jié)構(gòu),要承擔上一層受剪承載力的75-100%,上述分析可知,為了保證建筑結(jié)構(gòu)剛度自上而下地均勻變化,而不出現(xiàn)各層剛度突變,需要控制相鄰樓層的側(cè)向剛度比,以及相鄰樓層的受剪承載力比。目前,我國建筑行業(yè)執(zhí)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011-2010)和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010),上述規(guī)范中有關(guān)變形驗算的章節(jié)對最大層間位移角控制進行詳細闡述。然而,在高層建筑結(jié)構(gòu)位移角限值方面,卻無明確規(guī)定。實施上,位移角限值指高層受力作用發(fā)生位移,為了控制層間非結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)構(gòu)建變形的一項重要指標。即:高層縱向構(gòu)件剪切發(fā)生變形,引起的高層位移;高層樓層縱向構(gòu)件出現(xiàn)彎曲變形,引起的高層位移;下一樓層縱向構(gòu)件彎曲變形,導(dǎo)致的層間位移。上述三種位移中。1、2兩種位移,主要是由建筑構(gòu)建自身變形引起。導(dǎo)致建筑構(gòu)建出現(xiàn)破壞,又稱為有害位移。高層建筑結(jié)構(gòu)在水平作用喜愛,剪切型縱向構(gòu)建會出現(xiàn)一定的層間位移,即構(gòu)建自身剪切變形發(fā)生側(cè)向位移。構(gòu)建彎曲引起的樓層側(cè)移包括:縱向構(gòu)建彎曲引起的層間位移,下一層樓層傾斜引起的位移。由于下層樓層整體出現(xiàn)傾斜,就會引起層間位移。如果高層除P-△效應(yīng)外,樓層結(jié)構(gòu)并未產(chǎn)生直接破話,即為無害位移。
2層間位移角限值的必要性
在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,側(cè)向剛度對高層產(chǎn)生主要影響,導(dǎo)致其出現(xiàn)層間位移。高層建筑應(yīng)該具備足夠剛度,防止由于風(fēng)力、地震等外力作用產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性破壞,諸如,開裂、破壞、傾覆、次要結(jié)構(gòu)和裝飾性破壞等。在極限狀態(tài)下,高層結(jié)構(gòu)要進行位移角限值控制,防止出現(xiàn)顯著附加彎矩。導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)坍塌。在建筑物正常極限狀態(tài)下,首選要將位移控制在一定范圍內(nèi),允許出現(xiàn)非結(jié)構(gòu)性位移;其次,防止外界沖擊力對建筑剛度造成影響,應(yīng)該避免將符合再分配給非承重結(jié)構(gòu),諸如,填充墻、圍護墻,以及玻璃幕墻等。
3層間位移角限值控制對策
3.1合理布置剪力墻
在高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)中,剪力墻在布置數(shù)量方面,要滿足相應(yīng)強度。而且,高層建筑構(gòu)建要擁有足夠的剛度,保證構(gòu)建可以抵御大風(fēng)、地震等外力,防止出現(xiàn)相應(yīng)位移。因此,在高層剪力墻的數(shù)量方面控制,直接影響到建筑構(gòu)建結(jié)構(gòu)的安全,以及建筑整體的工程造價。如果剪力墻的布置數(shù)量過多,就會出現(xiàn)建筑定點位移,或者建筑層間位移。雖然上述位移十分微小,但會給建筑的使用功能造成不便,而且會吸收較大外力,增加建筑結(jié)構(gòu)性自重。因此,高層建筑中剪力墻的數(shù)量要合理,否則會影響位移角限值控制。
3.2選擇合理的剛度
高層建筑中的剛性和、柔性屬于一對矛盾體,都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的兩個指標?,F(xiàn)代建筑中,人們對建筑的要求越來越高,特別是外觀和功能方面。高層建筑匯總各個樓層間的剛度是沿著高度的增加而減少,部分時候會出現(xiàn)突變,這就要求對相鄰兩層間的剛度比進行相應(yīng)限制。剛度限制包括:層剪切剛度Ksi,即第i層層頂會在單位面積上產(chǎn)生水平位移力:抗彎剛度Kfi,即第i層層頂會在單位面積上產(chǎn)生轉(zhuǎn)角所需施加的彎矩。相對來說,抗彎剛度Kfi的計算過程比較復(fù)雜,所以要用層剪切剛度來近似表達結(jié)構(gòu)層剛度。
3.3選擇適宜自振周期
實踐調(diào)查顯示:高層建筑不僅要考慮結(jié)構(gòu)體系選擇,而且要選擇相應(yīng)的材料,以此滿足土地的卓越周期要求,假設(shè)建筑結(jié)構(gòu)自振周期與場地的卓越周期相一致,就會出現(xiàn)相應(yīng)的地震反應(yīng),因此,在高層結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中,要考慮結(jié)構(gòu)自振周期與土地卓越周期之間的關(guān)系,避免出現(xiàn)兩者的共振。在結(jié)構(gòu)建筑位移角限值過程中,運用簡單的計算公式,獲得建筑結(jié)構(gòu)的適應(yīng)自振周期,對于控制位移角限值具有非常重要的意義。
4結(jié)束語
綜上所述,高層建筑的結(jié)構(gòu)位移角限值控制,就是做好剪力墻的結(jié)構(gòu)加固,選擇適合的結(jié)構(gòu)剛度。本文從高層建筑結(jié)構(gòu)位移出發(fā),分析位移角限值的控制方,法,旨在提高設(shè)計、施工人員的技術(shù)水平,保證建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。