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關(guān)鍵詞:高層建筑、混凝土結(jié)構(gòu)、抗震設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計
中圖分類號:TU208 文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
一、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計理念
我國現(xiàn)行《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB0011-2010明確規(guī)定了“小震不壞、中震可修,大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。這個目標(biāo)可保障“房屋建筑在遭遇設(shè)防地震影響時不致有災(zāi)難性后果,在遭遇罕遇地震影響時不致倒塌”。 2008年汶川地震表明,嚴(yán)格按照現(xiàn)行抗震規(guī)范進(jìn)行設(shè)計、施工和使用的房屋建筑,達(dá)到了規(guī)范規(guī)定的設(shè)防目標(biāo),在遭遇到高于地震區(qū)劃圖一度的地震作用下,沒有出現(xiàn)倒塌破壞,實(shí)現(xiàn)了生命安全的目標(biāo)。目前我國大部分建筑,都是按照這個抗震設(shè)防目標(biāo)所建設(shè)。
按照《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB 50223-2008,建筑工程分為以下四個抗震設(shè)防類別:特殊設(shè)防類、重點(diǎn)設(shè)防類、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類、適度設(shè)防類;簡稱甲類、乙類、丙類、丁類。按照此標(biāo)準(zhǔn),絕大部分建筑均可劃為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類,將使用上需要提高防震減災(zāi)能力的房屋建筑控制在很小的范圍。
《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》的抗震設(shè)防分類,進(jìn)一步突出了設(shè)防類別劃分是側(cè)重于使用功能和災(zāi)害后果的區(qū)分,并更強(qiáng)調(diào)體現(xiàn)對人員安全的保障。
針對現(xiàn)在越來越多的高層建筑,我國還出臺了《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 3-2010,進(jìn)一步明確了對高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)要求。
二、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的基本規(guī)定
1、場地和地基
建筑場地的選擇以及地基基礎(chǔ)的情況,將直接影響建筑抗震性能。選擇建筑場地時,應(yīng)根據(jù)工程需要和地震活動情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料,對抗震有利、一般、不利和危險地段做出綜合評價。對不利地段,應(yīng)提出避開要求;當(dāng)無法避開時應(yīng)采取有效的措施。對危險地段,嚴(yán)禁建造甲、乙類的建筑,不應(yīng)建造丙類的建筑。
對于不利于抗震的各種地基,比如軟弱土,液化土,新近填土、不均勻土等,應(yīng)采取相應(yīng)的措施,避免地震時地基基礎(chǔ)破壞。
高層建筑宜采用筏形基礎(chǔ)或帶樁基的筏形基礎(chǔ),必要時可采用箱型基礎(chǔ)。
高層建筑基礎(chǔ)的埋置深度應(yīng)滿足地基承載力、變形和穩(wěn)定性要求。位于巖石地基上的高層建筑,其基礎(chǔ)埋深應(yīng)滿足抗滑穩(wěn)定性要求。
2、建筑形體及其構(gòu)件布置的規(guī)則性
合理的建筑形體和布置在抗震設(shè)計中是頭等重要的。提倡平、立面簡單對稱。建筑設(shè)計時應(yīng)根據(jù)抗震概念設(shè)計的要求明確建筑形體的規(guī)則性。不規(guī)則的建筑應(yīng)按規(guī)定采取加強(qiáng)措施;特別不規(guī)則的建筑應(yīng)專門研究和論證,采取特別的加強(qiáng)措施;嚴(yán)重不規(guī)則的建筑不應(yīng)采用。
建筑設(shè)計應(yīng)重視其平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對抗震性能及經(jīng)濟(jì)合理性的影響,宜擇優(yōu)選用規(guī)則的形體,其抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則對稱、側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小、避免側(cè)向剛度和承載力突變。
3、結(jié)構(gòu)體系
高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)可采用框架、剪力墻、框架-剪力墻、板柱-剪力墻和筒體等結(jié)構(gòu)體系。
高層建筑的豎向和水平布置宜使結(jié)構(gòu)具有合理的剛度、質(zhì)量和承載力分布,避免因剛度和承載力局部突變或結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)而形成薄弱部位,對可能出現(xiàn)的薄弱部位,在設(shè)計中應(yīng)采取有效措施,增強(qiáng)其抗震能力;抗震設(shè)計時宜有多道防線,避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失承受水平風(fēng)荷載、地震作用和重力荷載的能力。
安全等級為一級的的高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足抗連續(xù)倒塌概念設(shè)計要求;有特殊要求時,可采用拆除構(gòu)件方法進(jìn)行抗連續(xù)倒塌設(shè)計。
4、結(jié)構(gòu)分析
建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行多遇地震作用下的內(nèi)力和變形分析,此時,可假定結(jié)構(gòu)與構(gòu)件處于彈性工作狀態(tài),內(nèi)力和變形分析可采用線性靜力方法或線性動力方法。
高層建筑結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的三維空間受力體系,計算分析時應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際情況,進(jìn)行重力荷載、風(fēng)荷載和(或)地震作用效應(yīng)分析,并采用準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的實(shí)際受力狀況的力學(xué)模型進(jìn)行荷載效應(yīng)和作用效應(yīng)計算。
高層建筑結(jié)構(gòu)的地震作用計算應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1) 一般情況下,應(yīng)至少在結(jié)構(gòu)兩個主軸方向分別計算水平地震作用;有斜交抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu),當(dāng)相交角度大于15°時, 應(yīng)分別計算各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用。
(2) 質(zhì)量與剛度分布明顯不對稱的結(jié)構(gòu),應(yīng)計算雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響;其他情況,應(yīng)計算單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。
(3) 高層建筑中的大跨度、長懸臂結(jié)構(gòu),7度(0.15g)、8度抗震設(shè)計時應(yīng)計入豎向地震作用。
(4) 9度抗震設(shè)計時應(yīng)計算豎向地震作用。
高層建筑結(jié)構(gòu)宜采用振型分解反應(yīng)譜法;對質(zhì)量和剛度不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)以及高度超過100m的高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)采用考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)振動影響的振型分解反應(yīng)譜法。
對于結(jié)構(gòu)分析軟件的結(jié)果,應(yīng)進(jìn)行分析判斷,確認(rèn)其合理、有效后方可作為工程設(shè)計的依據(jù)。
5、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件
非結(jié)構(gòu)構(gòu)件,包括建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和建筑附屬機(jī)電設(shè)備,自身及其與結(jié)構(gòu)主體的連接,應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計。建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般指下列三類:①附屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件,如:女兒墻、高低跨封墻、雨篷等;②裝飾物,如:貼面、頂棚、懸吊重物等;③圍護(hù)墻和隔墻。處理好非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和主體結(jié)構(gòu)的關(guān)系,可防止附加災(zāi)害,減少損失。
6、隔震與效能減震設(shè)計
建筑結(jié)構(gòu)采用隔震與消能減震設(shè)計是一種有效地減輕地震災(zāi)害的技術(shù)。隔震與消能減震設(shè)計,可用于對抗震安全性和使用功能有較高要求或?qū)iT要求的建筑,即用于投資方愿意通過適當(dāng)增加投資來提高抗震安全要求的建筑。
7、結(jié)構(gòu)材料與施工
抗震結(jié)構(gòu)對材料和施工質(zhì)量的特別要求,應(yīng)在設(shè)計文件中注明。
設(shè)計中采用的各種材料,必須具有出廠檢驗(yàn)報告或出廠質(zhì)量證明書、產(chǎn)品合格證、產(chǎn)品性能檢測報告或試驗(yàn)報告單,并在進(jìn)場后按現(xiàn)行國家相關(guān)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)和復(fù)驗(yàn),并出具檢驗(yàn)和進(jìn)場復(fù)驗(yàn)報告,檢驗(yàn)和復(fù)驗(yàn)合格后方可在工程中使用。
保證材料質(zhì)量才能保證工程質(zhì)量,應(yīng)從源頭入手,為高層建筑的抗震設(shè)計把關(guān)。
為保證工程質(zhì)量和安全,承擔(dān)本工程施工的單位應(yīng)具備相應(yīng)的資質(zhì);結(jié)構(gòu)施工應(yīng)嚴(yán)格按照國家和地方現(xiàn)行施工驗(yàn)收規(guī)范、規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行施工和驗(yàn)收。
8、建筑抗震性能化設(shè)計
當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)采用抗震性能化設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)其抗震設(shè)防類別、設(shè)防烈度、場地條件、結(jié)構(gòu)類型和不規(guī)則性,建筑使用功能和附屬設(shè)施功能的要求、投資大小、震后損失和修復(fù)難易程度等,對選定的抗震性能目標(biāo)提出技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性綜合分析和論證。
9、建筑物地震反應(yīng)觀測系統(tǒng)
隨著城市中大型公共建筑越來越多,為了保障人的生命財產(chǎn)安全、提高對地震的認(rèn)識,規(guī)范規(guī)定當(dāng)抗震設(shè)防烈度為7、8、9度時,高度分別超過160m、120m、80m的大型公共建筑,應(yīng)按規(guī)定設(shè)置建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)觀測系統(tǒng),建筑設(shè)計應(yīng)留有觀測儀器和線路的位置。
三、結(jié)語
抗震設(shè)計是高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中非常重要的環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計高層建筑時,必須全面考慮各種因素的影響,采用正確有效的設(shè)計方法,才能設(shè)計出安全、經(jīng)濟(jì)、適用、耐久的結(jié)構(gòu)。
參考文獻(xiàn):
[1]、建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn) GB 50223-2008
[2]、建筑抗震設(shè)計規(guī)范 GB 50011-2010
[3]、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 JGJ 3―2010
關(guān)鍵詞:高層建筑;防雷;接地;設(shè)計;特點(diǎn);分類;問題;措施
前言
在社會快速發(fā)展過程中,城市人口數(shù)量不斷增加,城市土地資源越來越緊缺,在這種情況下,高層建筑得以快速發(fā)展起來。在當(dāng)前高層建筑施工過程中,大量的電氣設(shè)備在高層建筑中應(yīng)用較為廣泛,給人們的生活帶來了較大的便利,但同時也給高層建筑的安全性帶來了一定的隱患。因?yàn)檫@些電氣設(shè)備對過電壓能力的承受能力不高,在雷電作用下會在大量的熱效益及電磁效應(yīng)產(chǎn)生,從而對電氣設(shè)施帶業(yè)不同程度的損壞。這就需要提高高層建筑電氣防雷技術(shù),做好防雷接地工程設(shè)計,確保高層建筑安全性的提升。
1 高層建筑物防雷的特點(diǎn)
雷電波在入侵高層建筑時往往會通過直擊雷和感應(yīng)雷兩種途徑,由于雷云蘊(yùn)藏著大量的能量,當(dāng)其在極短時間內(nèi)釋放出來時,會導(dǎo)致瞬間電壓和電流上升,所帶來的電效應(yīng)、熱效應(yīng)及機(jī)械力會帶來較大的破壞性。所以需要在高層建筑施工過程中,做好防雷與接地工程設(shè)計,通過對層頂部分及建筑物上部規(guī)定的部分進(jìn)行防雷設(shè)計,從而有效的保證雷雨天氣下建筑內(nèi)部通信設(shè)備及電力設(shè)備的安全性,確保建筑整體安全性得以提升。
2 高層建筑防雷的分類
在對高層建筑進(jìn)行防雷設(shè)計時,通常會根據(jù)建筑物的具體情況,因地制宜的采取有效的防雷保護(hù)措施,減少雷擊對建筑物所帶來的損害,降低雷擊可能帶來的財產(chǎn)損失及人身傷害事件的發(fā)生。在對高層建筑制定防雷保護(hù)措施時,會根據(jù)建筑物使用性質(zhì)、重要性及雷擊事故發(fā)生的可能性及所帶來的后果作為重要的依據(jù),并以此來對防雷要求進(jìn)行分類。在當(dāng)前相關(guān)規(guī)定中將高層建筑分為第二類或是第三類防雷建筑物,根據(jù)年預(yù)計雷計次數(shù)來對公共建筑物及辦公建筑物、普通建筑物來進(jìn)行防雷分類。對于一些處于雷電活躍區(qū)域內(nèi)的建筑物,則需要進(jìn)一步對其防雷保護(hù)程序進(jìn)行提升,確保建筑物安全性能夠得到有效的保障。
3 高層建筑防雷與接地設(shè)計中存在的問題
3.1 高層建筑物雷擊風(fēng)險評估不全面
高層建筑物防雷工作中,需要全面做好雷擊風(fēng)險評估工作,通過綜合多方面的因素來制定雷擊風(fēng)險評估報告,以確保高層建筑物的安全性。正常的雷擊風(fēng)險評估工作中,需要通過對設(shè)備情況、建筑物使用情況、建筑物所處地的氣象、土壤及地理等諸多方面的情況來進(jìn)行綜合確定,但當(dāng)前在很大一部分高層建筑物雷擊風(fēng)險評估工作中,往往只是根據(jù)建筑物使用性質(zhì)及高度來簡單地對高層建筑的防雷類別進(jìn)行確定,由于雷擊風(fēng)險評估缺乏全面性,給高層建筑物的安全性帶來了較大的隱患。
3.2 接閃器選取問題
在高層建筑接地網(wǎng)設(shè)計中,接閃器的類型、位置及數(shù)量具有非常重要的意義,所以接閃器的選取工作至關(guān)重要。通常情況下會采用滾球法對接閃器的甕中捉鱉半徑進(jìn)行選取,即以選擇的滾球作為避雷針尖,而滾球支撐面是地面,在接地網(wǎng)設(shè)計時依據(jù)電場中距離越近放電越容易的工作原理,在建筑避雷帶設(shè)置時根據(jù)建筑的尺寸及樓面情況來進(jìn)行,但這樣的方法會導(dǎo)致實(shí)際高度與計算出來的高度不可避免的會存在一定的誤差,無法達(dá)到預(yù)期的防雷效果。
3.3 電磁脈沖造成內(nèi)部過電壓的問題
在高層建筑中會在大量的弱電設(shè)備運(yùn)行,在雷雨天氣下,雷擊產(chǎn)生時會有大量的閃電電磁脈沖產(chǎn)生,從而對高靈敏度的電子系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來較大的影響,導(dǎo)致電子系統(tǒng)運(yùn)行時程序及數(shù)據(jù)出錯、重啟等問題發(fā)生,甚至還會導(dǎo)致用電設(shè)備損毀。當(dāng)閃電電磁脈沖侵入到弱電設(shè)備中時,電子設(shè)備內(nèi)部會有瞬間電壓產(chǎn)生,從而使內(nèi)部元件受到不同程度的損壞,導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行。
3.4 錯誤的對建筑物防雷的等級與類別的定性
對于高層建筑物的防雷級別及類別都有明確的規(guī)定,但在當(dāng)前一些高層建筑的防雷設(shè)計過程中,由于設(shè)計人員建筑物等效面積及年平均雷擊密度等計算上存在誤差,選擇的建筑物地理情況修正系數(shù)缺乏合理性等,不能準(zhǔn)確的對建筑物的防雷級別和類別進(jìn)行定性,從而導(dǎo)致具體的防雷措施上存在較多的問題。
4 加強(qiáng)高層建筑防雷工程設(shè)計措施
4.1 加強(qiáng)建筑物雷擊風(fēng)險評估
建筑物雷電防護(hù)等級是根據(jù)建筑物雷擊風(fēng)險評估報告來確定,所以對于高層建筑物的雷擊風(fēng)險評估是極為重要的,首先需要根據(jù)雷電防護(hù)等級來確定電源線路的過電壓保護(hù),常見的電源過電壓保護(hù)器的參數(shù)設(shè)置安裝與使用應(yīng)該符合2-4級的SPD電源保護(hù)器的安裝標(biāo)準(zhǔn),電源過電壓保護(hù)器應(yīng)安裝在低壓供電線路上,這種電源保護(hù)器的設(shè)置能夠有效的保護(hù)高層智能建筑內(nèi)部的通訊設(shè)備和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,而且能夠有效的預(yù)防電壓襲擊時出現(xiàn)“盲點(diǎn)”,對于高層建筑物外的電子設(shè)備。例如照明燈等,同樣需要安裝SPD電源保護(hù)器,防止因雷擊導(dǎo)致過載電流從外部線路流入建筑物內(nèi)部的設(shè)備,加強(qiáng)對高層建筑物內(nèi)部電子設(shè)備的保護(hù)。
4.2 加強(qiáng)高層建筑物的防雷裝置
傳統(tǒng)的避雷針在引雷后通常會引發(fā)二次雷擊效應(yīng)和地電位反擊現(xiàn)象,為了解決這個問題,可以采取選用提前放電式避雷針或者阻抗型接閃器、避雷針來解決,通過提前放電式的避雷針的,有效的解決了二次雷擊與地電位反擊為題,加強(qiáng)了整個建筑物的防雷效果,同時還可以在高層建筑物中增加引下線數(shù)量、建立可靠經(jīng)濟(jì)的籠式避雷網(wǎng),降低接地電位,減少接地電阻值和磁場集中程度等等方式,提高高層建筑物自然屏蔽能力,除此之外,針對高層建筑中的不同電子、電力設(shè)備,通過設(shè)置接地網(wǎng)來降低雷擊對設(shè)備的損壞,提高電力、電子設(shè)備的安全性。
4.3 分級保護(hù)信息系統(tǒng)和電源系統(tǒng)
綜合地面是當(dāng)前高層建筑物防雷工程設(shè)計中必不可少的一項(xiàng)措施,但暫態(tài)過電壓對設(shè)備可能帶來的損壞也不能忽視,需要做好有效的防范。在當(dāng)前高層建筑電子設(shè)備中,通常會合理對電源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置,對于一些精密電子設(shè)備和計算機(jī)設(shè)備,則會采用電源過壓保護(hù)器來對暫態(tài)過電壓起到有效的抑制作用。
4.4 解決建筑物防雷的等級與類別的定性錯誤的問題
需要努力提高建筑物防雷評估人員的鑒定能力,確保所獲取的建筑物當(dāng)?shù)乩妆┝Φ臏?zhǔn)確性,能夠全面對建筑物的地理因素進(jìn)行考慮,這樣才能準(zhǔn)確對尋物的防雷等級和類別進(jìn)行定性,從而采取有效的防雷措施來提高建筑的安全性。
5 結(jié)束語
防雷與接地工程設(shè)計對高層建筑物的安全性具有直接的影響,所以在高層建筑物施工過程中,所以對防雷與接地工程設(shè)計工作給予充分的重視,及時發(fā)現(xiàn)工程設(shè)計中存在的問題,并采取切實(shí)可行的措施加以解決,努力提高防雷與接地工程的設(shè)計能力,為高層建筑物安全性的提升奠定良好的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]嚴(yán)薇.土木工程項(xiàng)目管理與施工組織設(shè)計[M].北京人民交通出版社,2012(12).
關(guān)鍵詞:超限高層 建筑工程 抗震設(shè)計 問題
中圖分類號:TU198文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
1引文
當(dāng)今社會,城市在發(fā)展,高層建筑也成為衡量城市發(fā)展的主要指標(biāo)。在高層建筑上,建筑物的高度不斷增加,設(shè)計結(jié)構(gòu)也越來越有要求,尤其是針對超限高層建筑上,也提到了抗震設(shè)計的必要性。對于超限高層建筑來說,確??拐鹪O(shè)計的完成是直接關(guān)系到建筑物的穩(wěn)定性,也影響到人民群眾的直接利益,更影響到社會主義市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最終成果。所以,加強(qiáng)超限高層建筑工程的抗震設(shè)計是很重要的,這對于提高國家的綜合實(shí)力來說有重要的戰(zhàn)略含義。
2分析超限高層建筑工程抗震設(shè)計的必要性
21世紀(jì)之后,中國的經(jīng)濟(jì)在不斷的發(fā)展和改革中走上了高速發(fā)展之路,也與國際市場融為一體,當(dāng)今世界有一些國家與我國開始了商務(wù)交流。在當(dāng)前的全球經(jīng)濟(jì)一體化的形勢下,我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有了超快的進(jìn)步。不少行業(yè)也拿出很多資金用來完善基礎(chǔ)建設(shè),不少的大型高層建筑結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn),這些建筑形狀千變?nèi)f化,這里面也包括不少超限高層建筑,它的出現(xiàn)更好的實(shí)現(xiàn)人們對空間的充分利用【1】。不過對于這些形狀奇特的超限高層建筑工程來說,它們在結(jié)構(gòu)方面也超出了我國在建筑工程上的有關(guān)規(guī)定和要求,這直接影響到建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震需求。當(dāng)前在超限高層建筑的設(shè)防要求上是有規(guī)定的,這也是為了高層建筑的抗震設(shè)計得到更好的保障。不過由于我國城市化進(jìn)程加快,不少城市開始崛起,很多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市容納愈來愈多的人口和社會資源。再加上近年來我國發(fā)生了多起地震,比如汶川地震、玉樹地震都帶來了一定的人員傷亡,影響了經(jīng)濟(jì)發(fā)展,而且地震對建筑的破壞程度也是非常大的,地震的出現(xiàn)對建筑物及市民的生命造成很大的威脅,也給我們帶來慘痛的教訓(xùn)。所以,要重視經(jīng)濟(jì)發(fā)展中出現(xiàn)的問題,針對當(dāng)前超限高層建筑工程抗震設(shè)計出現(xiàn)的缺陷,要意識到抗震設(shè)計在超限高層建筑工程設(shè)計及施工當(dāng)中的必要性,才能夠更好的加強(qiáng)超限高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的措施分析,推動社會發(fā)展與進(jìn)步。
3超限高層建筑的特點(diǎn)
超限高層建筑工程是指在高度和結(jié)構(gòu)上超過了國家規(guī)定的適用高度及規(guī)定范圍,它的建筑造成奇特不規(guī)范。當(dāng)今社會城市發(fā)展越來越快,出現(xiàn)的超限高層建筑工程量也越大,很多高層建筑的外形較復(fù)雜、奇特,目前在我國不少地區(qū)也出現(xiàn)了一些標(biāo)志性高層建筑,比如深圳地王大廈(81層,325m)、上海金茂大廈(91層,420m)、廣州中信大廈(80層,320m)等等。超限高層建筑結(jié)構(gòu)主要分析點(diǎn)在平面、豎向不規(guī)則、抗風(fēng)及高位轉(zhuǎn)換等問題【2】。
4 抗震設(shè)計的基本構(gòu)思和分析總結(jié)
目前,各國在抗震設(shè)計上,都符合“小震不壞、中震可修、大震不倒”的要求,這個要求也被稱為當(dāng)前解決地震作用下建筑高度不確定的最好方法,在現(xiàn)實(shí)生活中,這種設(shè)計要求也得到了社會的認(rèn)同。像在西方國家,也有不少現(xiàn)代化城市,由于很多建筑物都是按照這個抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計,因此在出現(xiàn)一些大型地震的時候,造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失都有明顯的降低,不過這種設(shè)計要求主要是為了確保生命安全,雖然在大型地震中不會出現(xiàn)建筑物倒塌,確保了生命安全,但在一些中小地震中也會影響建筑物的基本結(jié)構(gòu),從而出現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)損失。尤其是在人民生活水平提高的同時,更多的人希望改善居住環(huán)境,所以在建筑物的裝修、非結(jié)構(gòu)布局及高新技術(shù)裝備方面的花費(fèi)較高,那么造成這樣的損失也非常大。
5.超限高層建筑工程的抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
5.1要考慮建筑物的穩(wěn)定性、承重力和整體的延展性等需求
對于建筑物的安全性,要確保設(shè)計結(jié)果達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn),另外對一些薄弱環(huán)節(jié)針對性加固,采用一些補(bǔ)充方法來提升建筑物的穩(wěn)定性和安全度。要重視建筑物的抗震設(shè)計,全面考慮布局類型,避免建筑物出現(xiàn)縱向負(fù)重的出現(xiàn),確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
5.2在設(shè)計中要提高抗震防線的級別
建筑物高標(biāo)準(zhǔn)的抗震系統(tǒng)要由許多延伸性好的分體組成,所以,對每個構(gòu)建進(jìn)行更完善的組合才可以達(dá)到目。在設(shè)計高層建筑抗震防線中,要分析地震的情況,設(shè)計防線要考慮合理性和多重性,這樣才可達(dá)到防震及確保安全的目的。在具體環(huán)節(jié),要重視建筑物防震構(gòu)件的剛?cè)嵝耘c延伸性等特點(diǎn),確保更好的達(dá)到建筑物結(jié)構(gòu)在發(fā)生地震時避免遭受破壞的可能。另外,增強(qiáng)建筑物防震耗件也可降低地震能量的沖擊,更有效的確保建筑物的穩(wěn)定。設(shè)計中要考慮各個構(gòu)建的關(guān)系,逐一對構(gòu)件及其之間的作用進(jìn)行檢查,使其確??拐鹉芰Γ_(dá)到建筑物的穩(wěn)定。
5.3也要對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行抗震處理
在高層建筑物設(shè)計中,如確保了整體的安全性,那么就會出現(xiàn)一些薄弱環(huán)節(jié),因此要重視薄弱環(huán)節(jié)的抗震設(shè)計,在設(shè)計中可利用多種方法更好的提升建筑物抗震力度。在發(fā)生地震時,建筑物構(gòu)件承受的沖擊力大,因此要對薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查,采用建筑學(xué)及力學(xué)方法綜合分析承載力和彈性受力等情況,可針對性加固,對受力點(diǎn)進(jìn)行綜合解決,確保建筑物的穩(wěn)定,而且也要注意使用中出現(xiàn)的安全隱患應(yīng)及時解決【3】。
6 超限高層建筑工程抗震設(shè)計中出現(xiàn)的問題
在進(jìn)行超限高層建筑工程施工當(dāng)中,也會碰到很多影響建筑物整體穩(wěn)定和安全的因素。就拿抗震設(shè)計來說,設(shè)計中也會出現(xiàn)一些問題,一般表現(xiàn)在一下幾個方面:
6.1資料缺乏造成設(shè)計不足
我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展也會出現(xiàn)體制的變革,這能在房地產(chǎn)領(lǐng)域反映出來,比如在建筑施工中會出現(xiàn)急功近利的情況。在施工中過分強(qiáng)調(diào)施工期限而忽略了施工質(zhì)量,在沒有收集周邊建筑信息的情況下進(jìn)行設(shè)計,或在設(shè)計沒有結(jié)束或者完善時提前開工。這種情況,不能更好的搜集施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件及周邊臨近建筑物的資料,就會導(dǎo)致施工工程的安全性受到威脅,同時也不能達(dá)到超限高層建筑物抗震性能的標(biāo)準(zhǔn)。
6.2設(shè)計中建筑物結(jié)構(gòu)的平面布置會抗震設(shè)計造成影響
由于超限高度建筑物在形狀上不規(guī)則,所以結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工都有難度,平面不均衡、長度高于設(shè)計要求等情況很常見,這直接影響建筑物整體的穩(wěn)定及安全。這種情況在抗震設(shè)計中可以看到,如結(jié)構(gòu)不規(guī)則那么在進(jìn)行抗震設(shè)計及施工中無法找出平衡點(diǎn),就無法顧及到薄弱環(huán)節(jié)的加固,那么就會對安全造成威脅。
6.3受力體系對建筑物設(shè)計造成影響
在超限高層建筑物設(shè)計中,不同的承載結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)不同的受力體系,在設(shè)計時如考慮到這種承載結(jié)構(gòu)和受力體系的需求,那么就會讓受力體系與抗震性能產(chǎn)生沖突【4】。受力結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,那么建筑物的抗震性能就會降低,直接影響建筑物整體的穩(wěn)定與安全。
7 加強(qiáng)超限高層建筑工程抗震設(shè)計的解決方法
7.1確保超限高層建筑物設(shè)計前期工作順利完成
在建筑物設(shè)計前期的工作當(dāng)中,要針對建筑物地質(zhì)條件、周邊環(huán)境進(jìn)行了解,搜索有關(guān)數(shù)據(jù)和資料。在我們對所有影響建筑物穩(wěn)定及抗震性能的原因進(jìn)行統(tǒng)一研究后,再開展設(shè)計,就可更好的避免因資料不足導(dǎo)致設(shè)計或施工缺陷,更好確保建筑物的穩(wěn)定。
7.2重視設(shè)計方案的選擇與完善
超限高層建筑工程形狀復(fù)雜,施工難度大,在抗震設(shè)計中要綜合分析所有影響因素,不斷完善設(shè)計方案。在設(shè)計中,要進(jìn)行對比,明確抗震指數(shù)與施工方案,考慮多種情況,分類制定設(shè)計方案,從中選擇最佳方案。這種方法可以在設(shè)計中找到一些不足和隱患,更好確保安全性。
7.3完善建筑物結(jié)構(gòu)及受力體系建設(shè)
在超限高層建筑工程達(dá)到一定的外觀要求時,也應(yīng)該分析結(jié)構(gòu)和安全需求,在抗震設(shè)計中,需考慮這種受力體系,利用力學(xué)原理找到平衡點(diǎn),并在此進(jìn)行抗震防線設(shè)計及完善布局,確保建筑工工程達(dá)到抗震要求,保證整體穩(wěn)定性【5】。
8小結(jié)
以上分析,加強(qiáng)超限高層建筑工程的抗震設(shè)計分析是非常關(guān)鍵的。所以,為確保建筑物的有關(guān)防震設(shè)防管理更完善,要不斷加強(qiáng)建筑物抗震設(shè)計的安全性與可靠性,務(wù)必要確保建筑物抗震設(shè)防的質(zhì)量。同時,積極探討國際上的先進(jìn)知識和技術(shù),針對性制定出適合我國的發(fā)展方案,不斷加強(qiáng)超限高層建筑工程抗震設(shè)計的技能,為人民群眾安居樂業(yè)創(chuàng)作好的條件,并推動我國的經(jīng)濟(jì)體制健康發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:高層;設(shè)計;結(jié)構(gòu)設(shè)計;原則
Abstract: in the high-rise building at present in our city construction proportion is larger and larger, and the structural design changes are more and more, a lot of new structure design to the rapid pace of present in our city construction in. Building type and function more and more complex, the increasing of high-rise buildings, high-rise building structure system is also more and more diverse, the structure design of high-rise building has become more and more high-rise building structural engineering design work in the difficult and key. In the face of such situation, should make the high-rise building structure design in the first place to study. This paper on China's high-rise building design development and design principles and design of high-level features content analysis, compared with the typical examples and combined with the actual conduct of standard.
Key words: high-rise; design; structure design; principle
中圖分類號:B032.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
我國改革開放以來,建筑業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,近十幾年我國已建成高層建筑萬棟,建筑面積達(dá)到2億平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層,高325米;廣州中天廣場80層,高322米;上海金茂大廈88層,高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓:地王國際商會中心即地王大廈共54層,高206.3米。作為土建工作設(shè)計人員,必須充分了解高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)體系,使設(shè)計達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量的基本原則。
一、我國高層建設(shè)發(fā)展及高層設(shè)計原則
我國對于高層建筑的劃分,建筑設(shè)計規(guī)范、建筑抗震設(shè)計規(guī)范、建筑防火設(shè)計規(guī)范沒有一個統(tǒng)一規(guī)定,一般認(rèn)為建筑總高度超過24m為高層建筑,建筑總高度超過100m為超高層建筑。國內(nèi)鋼鐵企業(yè)根據(jù)我國高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的要求,制訂我國第一部高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的鋼材標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(YB 4104-2000),比目前仍在實(shí)施的《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》(GB/ T1591-94)又前進(jìn)了一步,其性能指標(biāo)優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。國家標(biāo)準(zhǔn)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2001)等有關(guān)高層建筑最大高度和最大高寬比的規(guī)定,在一般情況下,應(yīng)遵守規(guī)范的規(guī)定,否則應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)論證或試驗(yàn)研究。建設(shè)部第111號令《超限高層建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》和建質(zhì)[2003]46號文《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要點(diǎn)》,對加強(qiáng)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量控制意義重大,具有可操作性。我們也在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則方面更進(jìn)一步嚴(yán)格控制:
1 .選用適當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D:計算簡圖選用不當(dāng)則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生,所以選擇適當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計算簡圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證
2. 選擇合適的基礎(chǔ)方案:基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件,上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布,相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析,選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案,設(shè)計時宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力,必要時應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算。
3.合理選擇結(jié)構(gòu)方案:一個合理的設(shè)計必須選擇一個經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案,也就是要選擇一個切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系應(yīng)受力明確,傳力簡捷。同一結(jié)構(gòu)單元不宜混用不同結(jié)構(gòu)體系,地震區(qū)應(yīng)力求平面和豎向規(guī)則。
4.正確分析計算結(jié)果:在結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍采用計算機(jī)技術(shù),但是由于目前軟件種類繁多,不同軟件往往會導(dǎo)致不同的計算結(jié)果。因此設(shè)計師應(yīng)對程序的適用范圍、條件等進(jìn)行全面了解。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點(diǎn)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較,結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置,不同結(jié)構(gòu)體系的選擇,直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機(jī)電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點(diǎn)有:
1.水平力是設(shè)計主要因素
在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中,往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計。而在高層建筑中,盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要影響,但水平荷載卻起著決定性作用。因?yàn)榻ㄖ灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(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、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力,是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面,對一定高度建筑來說,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)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。
關(guān)鍵詞:高層建筑 電氣設(shè)計 節(jié)能 消防
中圖分類號:TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)提高了,土地利用價值增高了,城市建筑的高度也就越來越高了,越來越多的人也就走進(jìn)了高層建筑,因此高層建筑的設(shè)計的質(zhì)量和電氣設(shè)計變得尤為重要,高層建筑的電氣設(shè)計成為比較重要和復(fù)雜的課題。同時,高層建筑耗能浪費(fèi)的現(xiàn)象也是一個普遍存在的問題。因此設(shè)計者必須要熟練掌握高層建筑電氣有關(guān)的設(shè)計規(guī)范,才能避免問題的出現(xiàn)。高層建筑電氣設(shè)計規(guī)范主要有《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》、《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》、《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》等。
一、高層建筑的定義:
超過10層的住宅建筑或高度超過24米的其他民用建筑定義為高層建筑。
二、高層建筑電氣設(shè)計的主要內(nèi)容
(1)負(fù)荷分級及供電電源要求 高層建筑中一般除住戶用電外,其他公共部分用電及消防用電均為一、二級負(fù)荷,具體應(yīng)根據(jù)建筑分類確定。為了保證供電可靠性,滿足一、二級供電負(fù)荷要求,高層建筑至少應(yīng)有兩個獨(dú)立電源或兩回線路,具體做法應(yīng)視負(fù)荷級別及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)條件而定。兩路獨(dú)立電源運(yùn)行方式,原則上是兩路同時供電,互為備用。另外,根據(jù)負(fù)荷等級及當(dāng)?shù)匾筮€須裝設(shè)應(yīng)急備用柴油發(fā)電機(jī)組,要求在30秒鐘內(nèi)自動恢復(fù)供電,保證應(yīng)急照明、消防設(shè)備、電梯等設(shè)備的事故用電。
(2)負(fù)荷計算 負(fù)荷計算可作為按發(fā)熱條件選擇變壓器、導(dǎo)體及電器的依據(jù),計算正確與否在設(shè)計中起決定性作用;負(fù)荷計算可采用單位指標(biāo)法和需要系數(shù)法。
(3)低壓配電系統(tǒng)(1)低壓配電:高層建筑的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)將照明、電力、消防及其他防災(zāi)用電負(fù)荷分別自成系統(tǒng);對于容量較大的用電負(fù)荷或重要用電負(fù)荷,宜從配電間以放射式配電;(2)計費(fèi)方式,計費(fèi)大致分為三種,住宅電價、公共部分電價、商業(yè)電價;部分地區(qū)公共用電部分采用將照明與動力分開的兩部電價法。
(4)主要電氣設(shè)備選型(1)電力變壓器。配電變壓器選擇應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)和負(fù)荷情況、環(huán)境條件確定,設(shè)置在民用建筑中的變壓器,應(yīng)選擇干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器。(2)自備應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組。宜選用高速柴油發(fā)電機(jī)組和無刷勵磁交流同步發(fā)電機(jī),配自動電壓調(diào)整裝置。選用的機(jī)組應(yīng)裝設(shè)快速自啟動裝置和電源自動切換裝置。
(5)電氣照明設(shè)計 在進(jìn)行照明設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)視覺要求,作業(yè)性質(zhì)和環(huán)境條件,通過對光源、燈具的選擇和配置,使工作區(qū)域或空間具備合理的照度、顯色性和適宜的亮度分布以及舒適的環(huán)境。
(6)火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 現(xiàn)代高層建筑的火災(zāi)自動報警系統(tǒng),包括:火災(zāi)自動報警和消防聯(lián)動控制,實(shí)現(xiàn)報警滅火自動化。控制中心對探測回路進(jìn)行巡測,當(dāng)某一探測區(qū)域內(nèi)著火,該處的探測器采集到現(xiàn)場信號,并立即把信號發(fā)回控制中心的控制器,控制器將此信號進(jìn)行判斷,若確認(rèn)著火,控制器則向火災(zāi)現(xiàn)場發(fā)出聲光報警信號和火災(zāi)應(yīng)急廣播。
(7)防雷與接地 高層建筑防雷是依據(jù)法拉第籠原理采用籠式防雷系統(tǒng),就是將建筑物屋面避雷網(wǎng)(帶)、引下線和接地裝置三部分聯(lián)結(jié)成一個整體的鋼鐵大網(wǎng)籠。從防直接雷、防側(cè)擊雷、防雷電感應(yīng)和防雷電波侵入等方面,綜合考慮接閃功能、分流影響、均衡電位、屏蔽作用、合理布線和基地等因素,做到從整體上兼顧建筑物外部防雷和內(nèi)部防雷等功能,達(dá)到安全防雷的目的。
高層建筑通常利用樁基礎(chǔ)、筏型基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)作接地裝置,這些基礎(chǔ)連成的接地網(wǎng)有較大電容,其沖擊阻抗很小。建筑物的防雷接地與電氣設(shè)備的接地、微電子設(shè)備接地均應(yīng)連接成統(tǒng)一的接地系統(tǒng),其共用接地電阻按其中最小值選定。
(8)高層建筑常用電氣設(shè)備 應(yīng)根據(jù)建筑物的規(guī)模、性質(zhì)、特點(diǎn)及建造者的特殊要求,合理選擇電梯的規(guī)格(包括速度、載重、控制方式等)、臺數(shù)和調(diào)速方式,電氣設(shè)計人確定好電梯的用電負(fù)荷等級,選配配電源線的開關(guān)、熔斷器和導(dǎo)線,其他的電氣控制設(shè)備均由制造廠成套安裝。
(9)配變電所位置 現(xiàn)代高層建筑的用電量較大,在確定變電所位置時,應(yīng)盡可能使變電所深入或接近負(fù)荷中心,靠近電源側(cè)便于進(jìn)出線,還應(yīng)避免與廁所、浴室等其他經(jīng)常積水場所等臨近。
三、建筑電氣設(shè)計中的節(jié)能原則
建筑電氣設(shè)計人員在熟悉國家規(guī)范和地方節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的同時,還要掌握建筑電氣節(jié)能的原則,在設(shè)計中綜合考慮建筑電氣的節(jié)能。建筑電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)該是在充分滿足、完善建筑功能要求的前提下,減少能源消耗,提高能源利用率,因此,建筑電氣設(shè)計既不能以犧牲建筑功能、損害使用需求為代價,也不能盲目增加投資、為節(jié)能而節(jié)能。因此,建筑電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)把握以下三個原則:
(1)合理利用 建筑電氣節(jié)能設(shè)計應(yīng)滿足建筑物的使用功能和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等綜合要求,也就是按照用電設(shè)備對于負(fù)荷容量、電能質(zhì)量與供電可靠性等方面的要求,來優(yōu)化供配電設(shè)計方案。促進(jìn)電能的合理利用。
(2)節(jié)能降耗 建筑電氣節(jié)能的著眼點(diǎn)應(yīng)該放在一些無謂的能量消耗上,找出與發(fā)揮建筑物無關(guān)的能源消耗,再考慮采用先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備,采用相應(yīng)的節(jié)能措施。如:變壓器、線路、照明燈具及光源等設(shè)備的更新和設(shè)備運(yùn)行的節(jié)能控制。