多层建筑的超限结构设计

2021-01-13 03:13张继婷
家园·建筑与设计 2021年15期
关键词:设计方法

张继婷

摘要:近些年,国民生产总值正不断处于上升的时期,人们对高品质生活的需求量也越来多,对于建筑风格追逐功能齐全、风格迥异的造型。建筑造型的样式也呈现出的种类繁多,但是建筑自身构造规则度不高,例如,表面不够平整、楼板之间的连接点不合理、侧向刚度也没有规则、竖向测力构件相抗衡的不紧凑等。面对的建筑若是楼层较多,其中3条或3条以上不规则高层建筑是要做专门的抗震验收,若是与规范限制的建筑不吻合,那还做具体的抗震专项论证。超限建筑结构工程时常会面临着弱连接楼板抗剪承载力、与中心点脱离的竖向荷载下转换梁受扭承载力、集中力均作用下连梁抗剪承载力、跃层柱稳定等现象去做有效的分析。现在处理前两个问题时,行业内通常运用最多的便是有限元方法分析,集中作用下连梁抗剪承载力核算是则是针对连梁抗震性能的增强来作为目标的方法分析,跃层柱的固定运用较多是结构整体屈曲模态方法分析。基于此,本篇文章对多层建筑的超限结构设计进行研究,以供参考。

关键词:多层建筑;超限结构;设计方法

引言

多层建筑的超限结构设计所使用的软件种类繁多或者同样的软件,若是不同的有限单元或计算模型,那么所获得计算结果就存在着差异,使得设计者根据所得到的计算结果而不能正确处理出现的状况

1工程概况

本次项目主要是在某市的社区内N091103单元A2-04,需要设计的建筑面积是9998m2。地面上有3层、地下1层,地上需要设计的面积6298m2,地下面积3700m2。还要设计89个停车位,这其中包括有小型环卫车停车位43个,中型环卫车停车位37个,普通家用客车停车位9个。设计效果图见图1。这个项目地下室标准高度控制在-6.200m,主楼有地上3层,室内外中间间隔的高度为0.3m,楼层的高度分别是5.8m和4.5m,地上整体构造的高度15.1m(室外草坪归结到结构大屋面)。运用钢筋混凝土来作为项目的框架。Ⅳ类场地,所设计的结构需要使用时间是50a,结构安全达到二级,抗震设防烈度7度(0.1g),丙类设防,地震分组:第二组,特征周期:0.9s(针对于地震及设防地震多发处)、1.1s(遇地震情况少)。

2工程重、难点分析

在工程建设的过程中,工程设计人员也会遇到很多困难和问题,所以在这个过程中,一定要注意它的重点工程以及难点工程。主要包括以下两方面的内容:首先是在工程的建设过程中,其他的第一层悬空,并且在悬空的时候所采用的构造是非常复杂的,那么,在建设的过程中所占地的面积也是有一定的规定,为了能够使建设的面积更加宽广,那么,在建设第一层的时候,一定要合理的进行设计。合理的方式就是在第一层的层顶上来进行不同的设计,主要是它的北面和东面都要设置悬挑的梁,那么这个量的长度也是要按照科学的方式来进行设置的。在悬挑梁的时候也要考虑多方面的因素,一是他对相邻结构的影响二是它的结构一定要布置的合乎规则。其次是他在布置的时候结构和平面是非常不规则的,够不规则,主要表现在它的布质是没有按照科学合理的方式来进行布置的,平面是凹凸不平的。最后,是它的侧面的刚结构发生变化,它的尺寸跟下一层相比相差25%,其中还包括多层的层高也存在安全隐患。

3计算分析

空间有限元分析程序SATWE能够实现对结构整体做出相应的剖析,对于地震作用的核算要通过扭转耦联的振型分解反应谱法。再利用SATW实现弹性时程完善计算,挑选出2条人工波和5条天然波下的结构相互响应,这样就能使地震响应的过程中来了解其结构。把项目分析结果的平均值与反应计算谱结果做出相应的比较,这样就能使在反应谱计算结果的前提下,设计必须要有针对性。通过PMSAP来对楼板有限元应力分析和计算,进而对多遇地震下板内主拉应力进行约束,保证混凝土抗拉强度标准值不低于标准(小震不开裂),针对地震进行设防时,钢筋拉应力不得低于钢筋屈服强度标准值(中震不屈服)。那是因为平面规则性超限对于楼板的整体性的作用较大,楼板在自身平面内的刚度不断扩大时那么假定就不符合要求了。所以,在计算模型中对弹性模进行设置,要根据规范的要求来使结构的刚度比和抗剪承载力的比值得到有效控制。

根据规范的标准来约束框架柱的轴压,还要执行规范来关注扭转结构,保证结构扭转的周期与平动周期的比例不得低于0.9。

4多层建筑的超限结构设计方法

4.1建筑物的基础设计

建筑物的质量主要是基础设计来约束,那么在针对于超限高层进行构造设计时,把基础设计作为重点考虑对象,特别是进行抗震设计时,使得基础设计的稳定性能够承受足够的外部力量,建筑物不同环节要遵从性质和地基原理保持一致,二者在结构形式上起到推进的作用。建筑物基础设计能够发挥出其的优势,那么在建筑物基础设计之上再去設置其他结构设计拥有更强有力后盾。

4.2严格控制建筑物的刚度

在结构计算时,能够使超限高层建筑的刚度得以展现,这样对其刚度进行探究时,针对自身周期性的特点要做到全方位的关注。切记要根据建筑物的主体结构作为前提,影响其位移的因素进行分析。在抗震设计时,建筑设计者要考虑刚度有关的数据做出整改,这样整个建筑物的结构拥有更加合理的刚度。例如,在大梁刚度数据的核算时,就需要对刚度做好整改工作。对于构件横切面尺寸进行改进过程中,把剪力墙开洞的尺寸做出相应的处理,可以通过刚度控制的措施来协调解决整体上的整改。

4.3使用有效的防震措施

对于挑选防震措施来说,切记要选择延性结构体系性能强的,这样就能把地震能力进行锐减,还能使地震所带来的破坏性下降,建筑物也受到其的影响而减少,通过震源能量吸收的方式能够很好的缓解地震所带来的破坏。现在超限高层建筑物的楼层数量呈升趋势,要是与普通楼层相比较下,那是有所不同的,这样一来,进行设计时,那么对抗震能力就必须加强,以适应建筑物抗震需要的条件。钢筋混凝土框架-核心筒结构体系抗震性能较高。即使要面对超限项,要是再根据抗震性能的目标的设置、抗震概念涉及到微震、中震和大震来进行具体的程序核算研究,对于结构的改进措施来说我们都可以采用不同的方式来进行,不同的方式都能够去有力地解决结构改进措施。我们的分析可以更好的看出,在结构方面,它的主要计算指标都能够有力的去满足规范的限值。对于一些地区来说,其实,一些商务办公楼他们在建造的时候跟平时的居民住房是有所不同的,主要表现在它的核心筒度以及宽度是相比居民住楼是较小,除此之外,还有他们的局部楼板容易出现开大洞的现象,还有很多方面比如它的结构以及长悬梁这些关键的地方。在进行具体的工程分析的时候,不仅要去分析她的小震弹性,说的是还要去关注他的中震计算分析以及大震计算分析。以以上我们提到的,在办公楼建造的时候容易存在核心筒度偏小这种现象,要想改变这种现象我们就要在建造的时候对它的结构以及平面进行不同的设计,主要是要增大核心筒,它的外侧墙壁的厚度,从而减小核心筒内侧墙壁的厚度,这样能够更好的去提高整个结构平面的扭刚度。不仅要对结构平面进行具体的分析,还要对她的中震下端铸进行进一步的核算,在进行建设的过程中如果遇到楼面的开洞较大或者是洞宽超过楼面1/2的现象时候,我们就要去进一步的去对他的老板剪应力以及整体的模型进行进一步的分析核算这样能够更好的去减少这种情况的发生。也是通过工程人员的进一步计算表明,对于不同的楼板剪应力也要有不同的要求。

4.4转换层处理

二层转换梁进行设计的时候,对于转换层也要去进行过多的关注,所以在进行设计的时候,要能够合理的运用型钢混凝土的方法,以此来使柱截面尺寸呈现出下降的趋势。在剪力墙底部加强区部分布置暗柱,并在四角暗柱内设置型钢柱,更好的提高它的抗压抗震的作用。

结束语

总而言之,就实际工程设计来说,要遵从目前推行的结构设计标准,指出多层超限建筑结构设计时,设计要点要尤其重视,着重阐述不规则建筑要额外计算和手段,再针对建筑物不合理的地方做出相应的改善,抗震方法也要不断深化,那么结构就能根据规范来进行,以此来实现安全、经济的效应,若是今后再遇到相似的工程可以给予宝贵的参考。

参考文献:

[1]马菁.多层建筑的超限结构设计[J].建筑技术开发,2019,48(17):23-25.

[2]朱磊.某超限多层建筑的结构分析与设计[J].中国市政工程,2019(03):58-61+123-124.

[3]周明潭.钢结构异形柱框架结构的结构影响系数[D].中北大学,2019.

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