多層建筑的超限結(jié)構(gòu)設(shè)計

張繼婷

摘要：近些年，國民生產(chǎn)總值正不斷處于上升的時期，人們對高品質(zhì)生活的需求量也越來多，對于建筑風(fēng)格追逐功能齊全、風(fēng)格迥異的造型。建筑造型的樣式也呈現(xiàn)出的種類繁多，但是建筑自身構(gòu)造規(guī)則度不高，例如，表面不夠平整、樓板之間的連接點不合理、側(cè)向剛度也沒有規(guī)則、豎向測力構(gòu)件相抗衡的不緊湊等。面對的建筑若是樓層較多，其中3條或3條以上不規(guī)則高層建筑是要做專門的抗震驗收，若是與規(guī)范限制的建筑不吻合，那還做具體的抗震專項論證。超限建筑結(jié)構(gòu)工程時常會面臨著弱連接樓板抗剪承載力、與中心點脫離的豎向荷載下轉(zhuǎn)換梁受扭承載力、集中力均作用下連梁抗剪承載力、躍層柱穩(wěn)定等現(xiàn)象去做有效的分析。現(xiàn)在處理前兩個問題時，行業(yè)內(nèi)通常運用最多的便是有限元方法分析，集中作用下連梁抗剪承載力核算是則是針對連梁抗震性能的增強來作為目標(biāo)的方法分析，躍層柱的固定運用較多是結(jié)構(gòu)整體屈曲模態(tài)方法分析。基于此，本篇文章對多層建筑的超限結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：多層建筑;超限結(jié)構(gòu);設(shè)計方法

引言

多層建筑的超限結(jié)構(gòu)設(shè)計所使用的軟件種類繁多或者同樣的軟件，若是不同的有限單元或計算模型，那么所獲得計算結(jié)果就存在著差異，使得設(shè)計者根據(jù)所得到的計算結(jié)果而不能正確處理出現(xiàn)的狀況

1工程概況

本次項目主要是在某市的社區(qū)內(nèi)N091103單元A2-04，需要設(shè)計的建筑面積是9998m2。地面上有3層、地下1層，地上需要設(shè)計的面積6298m2，地下面積3700m2。還要設(shè)計89個停車位，這其中包括有小型環(huán)衛(wèi)車停車位43個，中型環(huán)衛(wèi)車停車位37個，普通家用客車停車位9個。設(shè)計效果圖見圖1。這個項目地下室標(biāo)準(zhǔn)高度控制在-6.200m，主樓有地上3層，室內(nèi)外中間間隔的高度為0.3m，樓層的高度分別是5.8m和4.5m，地上整體構(gòu)造的高度15.1m（室外草坪歸結(jié)到結(jié)構(gòu)大屋面）。運用鋼筋混凝土來作為項目的框架。Ⅳ類場地，所設(shè)計的結(jié)構(gòu)需要使用時間是50a，結(jié)構(gòu)安全達(dá)到二級，抗震設(shè)防烈度7度（0.1g），丙類設(shè)防，地震分組：第二組，特征周期：0.9s（針對于地震及設(shè)防地震多發(fā)處）、1.1s（遇地震情況少）。

2工程重、難點分析

在工程建設(shè)的過程中，工程設(shè)計人員也會遇到很多困難和問題，所以在這個過程中，一定要注意它的重點工程以及難點工程。主要包括以下兩方面的內(nèi)容：首先是在工程的建設(shè)過程中，其他的第一層懸空，并且在懸空的時候所采用的構(gòu)造是非常復(fù)雜的，那么，在建設(shè)的過程中所占地的面積也是有一定的規(guī)定，為了能夠使建設(shè)的面積更加寬廣，那么，在建設(shè)第一層的時候，一定要合理的進(jìn)行設(shè)計。合理的方式就是在第一層的層頂上來進(jìn)行不同的設(shè)計，主要是它的北面和東面都要設(shè)置懸挑的梁，那么這個量的長度也是要按照科學(xué)的方式來進(jìn)行設(shè)置的。在懸挑梁的時候也要考慮多方面的因素，一是他對相鄰結(jié)構(gòu)的影響二是它的結(jié)構(gòu)一定要布置的合乎規(guī)則。其次是他在布置的時候結(jié)構(gòu)和平面是非常不規(guī)則的，夠不規(guī)則，主要表現(xiàn)在它的布質(zhì)是沒有按照科學(xué)合理的方式來進(jìn)行布置的，平面是凹凸不平的。最后，是它的側(cè)面的剛結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，它的尺寸跟下一層相比相差25%，其中還包括多層的層高也存在安全隱患。

3計算分析

空間有限元分析程序SATWE能夠?qū)崿F(xiàn)對結(jié)構(gòu)整體做出相應(yīng)的剖析，對于地震作用的核算要通過扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的振型分解反應(yīng)譜法。再利用SATW實現(xiàn)彈性時程完善計算，挑選出2條人工波和5條天然波下的結(jié)構(gòu)相互響應(yīng)，這樣就能使地震響應(yīng)的過程中來了解其結(jié)構(gòu)。把項目分析結(jié)果的平均值與反應(yīng)計算譜結(jié)果做出相應(yīng)的比較，這樣就能使在反應(yīng)譜計算結(jié)果的前提下，設(shè)計必須要有針對性。通過PMSAP來對樓板有限元應(yīng)力分析和計算，進(jìn)而對多遇地震下板內(nèi)主拉應(yīng)力進(jìn)行約束，保證混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值不低于標(biāo)準(zhǔn)（小震不開裂），針對地震進(jìn)行設(shè)防時，鋼筋拉應(yīng)力不得低于鋼筋屈服強度標(biāo)準(zhǔn)值（中震不屈服）。那是因為平面規(guī)則性超限對于樓板的整體性的作用較大，樓板在自身平面內(nèi)的剛度不斷擴大時那么假定就不符合要求了。所以，在計算模型中對彈性模進(jìn)行設(shè)置，要根據(jù)規(guī)范的要求來使結(jié)構(gòu)的剛度比和抗剪承載力的比值得到有效控制。

根據(jù)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)來約束框架柱的軸壓，還要執(zhí)行規(guī)范來關(guān)注扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的周期與平動周期的比例不得低于0.9。

4多層建筑的超限結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

4.1建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計

建筑物的質(zhì)量主要是基礎(chǔ)設(shè)計來約束，那么在針對于超限高層進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計時，把基礎(chǔ)設(shè)計作為重點考慮對象，特別是進(jìn)行抗震設(shè)計時，使得基礎(chǔ)設(shè)計的穩(wěn)定性能夠承受足夠的外部力量，建筑物不同環(huán)節(jié)要遵從性質(zhì)和地基原理保持一致，二者在結(jié)構(gòu)形式上起到推進(jìn)的作用。建筑物基礎(chǔ)設(shè)計能夠發(fā)揮出其的優(yōu)勢，那么在建筑物基礎(chǔ)設(shè)計之上再去設(shè)置其他結(jié)構(gòu)設(shè)計擁有更強有力后盾。

4.2嚴(yán)格控制建筑物的剛度

在結(jié)構(gòu)計算時，能夠使超限高層建筑的剛度得以展現(xiàn)，這樣對其剛度進(jìn)行探究時，針對自身周期性的特點要做到全方位的關(guān)注。切記要根據(jù)建筑物的主體結(jié)構(gòu)作為前提，影響其位移的因素進(jìn)行分析。在抗震設(shè)計時，建筑設(shè)計者要考慮剛度有關(guān)的數(shù)據(jù)做出整改，這樣整個建筑物的結(jié)構(gòu)擁有更加合理的剛度。例如，在大梁剛度數(shù)據(jù)的核算時，就需要對剛度做好整改工作。對于構(gòu)件橫切面尺寸進(jìn)行改進(jìn)過程中，把剪力墻開洞的尺寸做出相應(yīng)的處理，可以通過剛度控制的措施來協(xié)調(diào)解決整體上的整改。

4.3使用有效的防震措施

對于挑選防震措施來說，切記要選擇延性結(jié)構(gòu)體系性能強的，這樣就能把地震能力進(jìn)行銳減，還能使地震所帶來的破壞性下降，建筑物也受到其的影響而減少，通過震源能量吸收的方式能夠很好的緩解地震所帶來的破壞?，F(xiàn)在超限高層建筑物的樓層數(shù)量呈升趨勢，要是與普通樓層相比較下，那是有所不同的，這樣一來，進(jìn)行設(shè)計時，那么對抗震能力就必須加強，以適應(yīng)建筑物抗震需要的條件。鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系抗震性能較高。即使要面對超限項，要是再根據(jù)抗震性能的目標(biāo)的設(shè)置、抗震概念涉及到微震、中震和大震來進(jìn)行具體的程序核算研究，對于結(jié)構(gòu)的改進(jìn)措施來說我們都可以采用不同的方式來進(jìn)行，不同的方式都能夠去有力地解決結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施。我們的分析可以更好的看出，在結(jié)構(gòu)方面，它的主要計算指標(biāo)都能夠有力的去滿足規(guī)范的限值。對于一些地區(qū)來說，其實，一些商務(wù)辦公樓他們在建造的時候跟平時的居民住房是有所不同的，主要表現(xiàn)在它的核心筒度以及寬度是相比居民住樓是較小，除此之外，還有他們的局部樓板容易出現(xiàn)開大洞的現(xiàn)象，還有很多方面比如它的結(jié)構(gòu)以及長懸梁這些關(guān)鍵的地方。在進(jìn)行具體的工程分析的時候，不僅要去分析她的小震彈性，說的是還要去關(guān)注他的中震計算分析以及大震計算分析。以以上我們提到的，在辦公樓建造的時候容易存在核心筒度偏小這種現(xiàn)象，要想改變這種現(xiàn)象我們就要在建造的時候?qū)λ慕Y(jié)構(gòu)以及平面進(jìn)行不同的設(shè)計，主要是要增大核心筒，它的外側(cè)墻壁的厚度，從而減小核心筒內(nèi)側(cè)墻壁的厚度，這樣能夠更好的去提高整個結(jié)構(gòu)平面的扭剛度。不僅要對結(jié)構(gòu)平面進(jìn)行具體的分析，還要對她的中震下端鑄進(jìn)行進(jìn)一步的核算，在進(jìn)行建設(shè)的過程中如果遇到樓面的開洞較大或者是洞寬超過樓面1/2的現(xiàn)象時候，我們就要去進(jìn)一步的去對他的老板剪應(yīng)力以及整體的模型進(jìn)行進(jìn)一步的分析核算這樣能夠更好的去減少這種情況的發(fā)生。也是通過工程人員的進(jìn)一步計算表明，對于不同的樓板剪應(yīng)力也要有不同的要求。

4.4轉(zhuǎn)換層處理

二層轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行設(shè)計的時候，對于轉(zhuǎn)換層也要去進(jìn)行過多的關(guān)注，所以在進(jìn)行設(shè)計的時候，要能夠合理的運用型鋼混凝土的方法，以此來使柱截面尺寸呈現(xiàn)出下降的趨勢。在剪力墻底部加強區(qū)部分布置暗柱，并在四角暗柱內(nèi)設(shè)置型鋼柱，更好的提高它的抗壓抗震的作用。

結(jié)束語

總而言之，就實際工程設(shè)計來說，要遵從目前推行的結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，指出多層超限建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計要點要尤其重視，著重闡述不規(guī)則建筑要額外計算和手段，再針對建筑物不合理的地方做出相應(yīng)的改善，抗震方法也要不斷深化，那么結(jié)構(gòu)就能根據(jù)規(guī)范來進(jìn)行，以此來實現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)的效應(yīng)，若是今后再遇到相似的工程可以給予寶貴的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬菁.多層建筑的超限結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2019，48（17）：23-25.

[2]朱磊.某超限多層建筑的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計[J].中國市政工程，2019（03）：58-61+123-124.

[3]周明潭.鋼結(jié)構(gòu)異形柱框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)影響系數(shù)[D].中北大學(xué)，2019.