高层混凝土结构与设计再探究[精品资料]

高层混凝土结构与设计再探究 -精品资料 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 最新最全的 学术论文 期刊文献 年终总结 年终报告 工作总结 个人总结 述职报告 实习报告 单位总结 摘要：高层混凝土结构与设计复杂 ,应从整体设计、具体程序计算、结构构造措施等方面把握整个设计。本文提出概念设计及结构计算两方面对高层混凝土结构与设计的认识、体会。从结合高层混凝土结构的设计以及受力部位裂缝的控制和分析并结合抗震方面进行探析。 关键词：结构布置结构计算 概念设计 S611 A 由于高层结构在我国的迅猛发展，高层混凝土结构也在高层结构中得到了广泛的应用。但是作为与人民的生活息息相关的工程，必须对其各方面的性能进行深入的研究，不断改进，不断提高，对其未来发展要有很好的把握。 高层混凝土结构受力复杂 ,然而习惯性的传统设计往往会给结构工程师造成一种错觉 ,以为结构设计就是规范 +计算机程序计算，忽略了对结构整体方案的把握。一个合格的结构工程师应具有清楚的结构设计概念 ,丰富的实际经验 ,正确的判断力 ,而规范和计算机程序只是实现设计的技术 手段。一个结构工程师在每一项设计开始时 ,就应凭借自身拥有的对结构体系及其受力、变形特性的整体概念和判断力 ,用概念设计去帮助建筑师实现业主所需要的建筑空间。在设计过程中 ,利用自己的力学概念 ,通过合理、有效地不断调整构件设计 ,提高结构设计安全度 ,提高经济效益及设计效率。 一、关于结构布置 一个好的结构设计首先应做好结构总体布置 ,高层混凝土结构设计总体布置时 ,应着重考虑以下几个方面内容： 1.采用对抗震有利的建筑平面和立面、对抗震有利的结构布置 ,即采用规则结构 ,不应采用严重不规则结 构。 2.具有明确的计算简图 ,能够采用明确的力学模型进行结构地震反应分析，得到符合实际得结果。 3具有合理的、直接的传力途径。作用在上部结构的竖向力和水平力 ,能通过直接的、不间断的传力途径传递到基础 ,避免迂回。 4具有整体牢固性和尽量多的冗余度。结构的整体牢固性和冗余度是结构抗倒塌所必须的。部分结构构件破坏局部倒塌时 ,不应导致整个结构的承载力丧失而引起整个结构的倒塌。 5构件与构件之间、结构与结构之间 ,或是牢固连接，或是彻底分离 ,避免似连接非连接、似分离非分离的 不确定状态。 6设置多道抗震防线。适当处理结构单元承载能力的强弱关系和结构构件承载能力的强弱关系 ,形成两道或更多的抗震防线 ,是增强结构抗倒塌能力的重要措施。 二、关于结构计算 高层混凝土结构属于多次超静定结构 ,所有构件均依据经验进行预估，因此结构计算往往需要反复调整才能通过计算。我们应该明确结构调整之前应该完成哪些工作 ,结构设计首先应按照常规建立数值模型 ,估算结构自振周期 ,判定结构抗震等级 ,设置振型参与组合数以及地震作用方向等 ,关键点在于所建立的结构模型楼层刚度中心与质量中心 基本重合 ,结构周边构件能有效抵抗扭转。其次应确定结构设计的合理性 ,重新调整结构构件的布置 ,使得自振周期、位移比、刚度比、层间受剪承载力及剪重比处于合理范围。第三应对单根构件进行设计 ,检查梁柱的超配筋信息 ,调整构件的布置 ,并且进行结构的优化设计。 三、关于设计探究 1.高层混凝土结构设计中应采取的措施 （ 1）规则混凝土结构的设计。高层混凝土结构主体抗侧力结构的平面布置，应注意同一主体方向各片抗侧力结构刚度尽量均匀，避免在主体结构布置中某一、二片刚度特别大而延性较差的结构。高层混凝 土结构主体抗侧力结构的水平布置还应注意中央核心与周边结构的刚度协调均匀，保证主体结构具有较好的抗扭刚度，以避免高层混凝土结构物在地震荷载或风荷载的扭矩作用下产生过大的扭转变形而结构或非结构构件的破坏。 （ 2）不规则混凝土结构的设计。对于不规则高层混凝土结构设计中应采取的措施，在抗震设计时，当建筑平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时，宜设置防震缝将其划分为较简单的几个结构单元。 2高层混凝土结构钢筋设计 （ 1）高层混凝土框架结构钢筋设计。节点设计的 原则根据固定端框架梁的弯距形式，框架梁在支座位置上铁受拉，下铁受压；墙体暗梁或过梁受扭。尽量保证暗梁或连梁箍筋的完整性。 （ 2）高层混凝土结构钢筋设计措施。现场施工中某些部位的钢筋锚固长度不能满足施工规范要求的锚固长度，故必须根据现场实际情况进行节点深化设计。 四、关于高层混凝土结构抗震 当抗震缝两侧结构体系不同时，抗震缝宽度按不利的体系考虑，并按较低一侧的高度计算确定缝宽。满足抗震的要求的保证措施 :一是调整或限制构件的荷载效应，二是强制规定必要的构造措施。这两个方面在高层混凝 土结构技术规程有详细的规定，有的则是以强制性条文提出严格要求。 实现对抗震有利的结构平面布置关键在于：一是刚度中心与质量中心尽可能重合 ,减小地震对结构产生的扭转影响。工程实例表明 ,对于框架结构 ,只要对称布置刚度较大的隔墙 ,其扭转效应一般不大 ,因此在设计时应多与建筑专业沟通 ,尽量满足该要求。二是增大结构的抗扭刚度 ,减小地震作用下的扭转反应。设计中应注意：过于狭长的建筑 ,结构自身的扭转反应以及地震的扭转作用对两端结构单元有较大的影响 ,有可能产生震害；两端结构单元的地震反应相差大。对于钢筋混凝土剪力墙 或框架 -剪力墙等结构 ,关键是合理布置剪力墙 :对称布置剪力墙可以减小扭转，将剪力墙围成井筒或两个方向的剪力墙互为端墙 ,可以增大剪力墙的抗扭刚度 ,将剪力墙设置在建筑的四周或靠近四周 ,可以增大结构的抗扭刚度。 五、关于高层混凝土受力部位裂缝分析 混凝土与钢筋混凝土结构是一种耐久性较好的结构体系。但是由于混凝土的匀质性较差，抗拉强度较低，又有膨胀收缩、徐变等特性，因此在实际结构中，往往由于设计不周、施工粗糙、使用不当等原因，致使混凝土构件与结构出现不同程度的裂缝，给结构造成一定的损伤，影响建筑物 的正常使用，有些裂缝则危及结构的安全，甚至造成建筑物的严重破坏和倒塌。因此，必须注意高层混凝土结构中的裂缝问题。 1在高层混凝土结构中设置温度缝、沉降缝及抗震缝，可以防止结构产生过大变形和解决结构内力问题。（ 1）伸缩缝。高层混凝土结构中，混凝土收缩产生变形和内力，所以要设置温度收缩缝。高层混凝土结构的温度收缩问题由构造解决。（ 2）沉降缝。一般是主楼与群房层数相差很多，荷载也相差很大，由于沉降不均可能使得结构产生难以承受的内力和变形。（ 3）防震缝。抗震设计时，伸缩缝和沉降缝的宽度均应符合防震缝的最 小宽度要求。高层混凝土结构各部分之间凡是设缝的，就要分得彻底；凡是不设缝的，就要连接牢固，决不要似分非分，似连非连。否则连接处在地震中很容易破坏。 2.高层混凝土结构首先是混凝土结构，其裂缝具有普通混凝土结构所具有的基本特征，一般普通混凝土裂缝可以分成四大类，基本特点如下一是荷载裂缝，其一般是由恒载、活载、风载、雪载、吊车荷载等一种或几种荷载作用引起的裂缝。二是收缩温度裂缝。三是地基变形裂缝，主要是地基不均匀沉降产生的裂缝，这种裂缝在不同地区都有发生，是结构裂缝的一个重要方面。四是构造不当及设计 不周产生的裂缝。 虽然高层混凝土结构具有普通混凝土裂缝的一般特点，但由于它在结构型式、受力、施工、设计方面的不同，往往导致高层混凝土结构裂缝有其新的特点。以下是其几个主要受力部位的裂缝成因进行探讨。（ 1）大体积基础混凝土板。高层混凝土结构随着高度的不断增加，地下室愈做愈深，地板也越来越厚，厚度在 3 m 以上的地板已屡见不鲜。高层建筑混凝土地板为主要的受力结构，整体要求高，一般一次性整体浇筑。国内外大量实践证明，各种大体积混凝土裂缝主要是由温度变化引起。这样在混凝土内部产生压应力，在外表面产生拉应力， 此时混凝土的强度低，有可能产生表面裂缝。而且在降温的过程中产生的拉应力大于升温时产生的压应力，当差值过大，将在混凝土内部产生裂缝，最后可能形成贯穿裂缝。为此，应合理选用材料，降低水泥水化热，优化混凝土集料的配合比，控制水灰比，减少混凝土的干缩。如有可能，采取减少浇筑长度，增加养护时间，减少降温速率，相应减少松弛系数等措施对控制贯通缝也有一定的意义。 （ 2）地下室混凝土墙板及楼板裂缝分析。这种裂缝的产生是由于混凝土在硬化过程中失水产生的收缩应变，在水泥水化热产生的升温达到最高点以后的降温过程中产 生的拉伸应变而造成的。其特点 :一是墙板受到基础；外围墙板受到地下室外墙的极大约束，这种约束远大于桩基对基础的约束，产生贯穿裂缝的几率大。二是内墙板及楼板受到温度的影响较大。三是内外温差小，产生表面裂缝的几率小。四是养护困难，散热快，降温速率大，混凝土的松弛徐变又是难以利用，在气温骤变季节尤应注意。 地下室施工完后，通常会发现外墙截面刚度变化处，平面形状转折处的阴角存在竖向裂缝。这类裂缝由顶部往下开裂，上宽下窄，这是由于收缩应力和沉降、温度应力等共同作用，在角部形成集中应力超过混凝土抗拉强度所造成的 。 （ 3）高强混凝土裂缝分析。随着材料科学的迅速发展， C80 C120 的高强混凝土在具体工程中已有应用。由于高强混凝土采用的配合比多为低水灰比、高强度水泥、高水泥用量，并使用高效减水剂及加入超细矿粉，这样其收缩机制与普通混凝土就有所不同。高强混凝土由于其水泥用量大多在450 600 kg/m3 之间，是普通混凝土的 1.2 2 倍，这样在混凝土生成的过程中由于水泥水化而引起的体积收缩及自缩就大于普通混凝土，出现裂缝的几率也大于普通混凝土。高强混凝土采用高强度水泥而且用量大，这样在混凝土硬化的过程中，水 化放热量大，将加大混凝土的最高温升，从而使混凝土的温度收缩应力加大，在叠加其他因素的情况下，很可能导致温度收缩裂缝。由于高强混凝土中水泥石含量是普通混凝土的 1.5倍，在硬化早期由于水分蒸发引起的干缩也将大于普通混凝土。 （ 4）钢筋混凝土梁施工裂缝分析。现代高层混凝土结构由于建筑上的需要，在底层或底部几层做成大柱网、大开间，这样由于上部结构和下部结构不同，一般要求设置结构转换层将上部数十层的一定数量的剪力墙荷载转换到下部柱的小筒体结构上，在设计上要求混凝土一次浇筑。转换层大梁上承受着巨大的上部荷载， 因此在浇筑的过程中极有可能产生沉降裂缝、收缩裂缝及温度裂缝。其主要原因是体型大，荷载大，若支撑体系的强度、刚度和稳定性稍有偏差就有可能使梁局部发生沉降，混凝土凝结后早期的强度很低，稍微的不均匀沉降就可以产生沉降裂缝。 我国高层混凝土结构早期多为单一用途，为适应建筑功能需要，向多用途、多功能发展，高层混凝土结构平面布置和立面体型日趋复杂。然而，结构设计没有绝对最佳的标准模式 ,只有通过不断地探索、比较 ,去寻求相对的最优。因此，作为专业技术人员应不断地追求尽善尽美的设计思想 ,不只盲目照搬规范和依赖计算机 程序作设计 ,用自己的结构设计概念、经验、判断力和创造力为业主和社会设计出更好的建筑。在高层混凝土结构中，由于钢管混凝土结构、钢纤维混凝土结构、高强混凝土结构、钢混凝土混合结构以及钢结构它们都具有各自独特的优点，将在未来高层建筑得到广泛的应用。将会在高层建筑中取代高层混凝土结构，这些结构的应用，具有环保和可持续发展的特点，也更有利于建筑产业化的发展。 参考文献 : 1. JGJ 3 91 钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程 S 2. JGJ 3 2002 高层建筑混凝土结构技术 规程 S 3. 徐宜和，丁勇春高层建筑结构抗震分析和设计的探讨 J江苏建筑， 2004 作者简介 : 贾宏宇 ,男 , 1981.10.出生 ,籍贯（黑龙江省明水县） , 本科学历，现任浙江天辰建筑设计有限公司杭州分公司助理工程师职务，研究方向（高层混凝土结构，框剪，剪力墙结构或基础）。 阅读相关文档 :试析建筑工程项目施工质量控制与管理 建筑工程地下室施工技术的应用分析 化工厂总图设计中节约用地的几点体会 随机化方法在岩石力学中应用及研究综述 湘桂线整孔预制箱梁架设技术 探析深基坑支护与降水施工 水中墩深基坑钢板桩围堰设计与施工 天津建设快速交通系统的前景展望 喀斯特地貌的