多高层钢结构（精选十篇）
多高层钢结构 篇1
多高层钢结构住宅建筑由于自重轻、抗震性能好、施工周期短、绿色环保等优点, 越来越受到人们的青睐。在多高层钢结构住宅中, 墙体围护材料的选择至关重要。
2 墙体设计要求
2.1 结构性能要求
建筑墙体首先必须满足结构稳定安全的要求, 即具备一定的机械强度, 除基本的在垂直方向上承重与传递荷载以外, 还应能抗弯、抗剪、抗侧向撞击, 高层建筑外墙抗风压以及防震等。我国在砌体承重和非承重墙体的结构性能方面已积累了大量经验, 但还应加强对一些新型复合墙体 (如建筑板材墙体) 结构稳定及安装固定方式的研究。
2.2 密闭性能要求
外墙的密闭性能要求主要是防止空气渗透和水蒸气渗透。目前我国建筑外墙体以单一构造为主, 缺少空气屏障和防水隔汽层的构造保护, 如果产生裂缝, 墙体的密闭性能就很难满足。而复合墙体则可以通过保温隔热层、空气屏障和隔汽层等, 以防止空气和水分通过裂缝渗透进入墙体内部。
2.3 热工性能要求
为防止室内温度受到外界大气温度变化的过度影响, 保证建筑室内热环境的舒适, 建筑外墙应做好节能和保温隔热构造处理。对于单一材料墙体, 热工性能较简单, 而新型复合墙体的热工性能则要复杂很多, 需要作进一步深入研究, 同时在一些连接节点上应注意防止内部冷凝和热桥现象的出现。
2.4 隔声性能要求
为了防止室外及相邻房间噪声的影响, 获得安静的工作和休息的环境, 住宅墙体应该具备一定的隔声性能。根据不同类型建筑的使用功能要求, 对新材料和新构造做法的墙体隔声性能作进一步分析, 研究提高墙体整体隔声性能的构造措施。
2.5 防火性能要求
墙体应具备一定的防火性能, 遇火在一定时间内能够保持结构稳定性, 防止火势穿透和沿墙蔓延。墙的防火性能主要由材料的防火性能决定, 但也会受构造做法的影响。我国在主要材料类型墙体的燃烧性能和耐火极限方面已积累了大量经验, 对新材料和新构造做法的外墙特别是各类复合墙体的防火性能, 仍应继续作深入研究。
2.6 装饰性能要求
外墙的装饰性能要求主要指外墙立面的形式、材质、颜色和机理效果等。目前我国外墙的装饰性能越来越重要, 而且要求能长时间保持立面的整洁美观。外墙立面的设计应结合新型墙体材料的特点, 使之既满足建筑功能, 又丰富立面造型, 同时应该有利于建筑工业化的发展。
3 墙体材料选择
1) 钢结构住宅墙材应该集功能性与装饰性为一体, 并具备可靠的工程质量。2) 钢结构住宅墙材应工厂化生产, 现场装配化施工且工艺简单, 湿作业少, 环境污染少, 降低施工劳动强度, 加快施工速度。3) 钢结构住宅墙材应能充分利用工农业废料, 降低建材生产能耗和建筑使用能耗, 节约资源, 符合可持续发展的要求, 同时生产墙材所用材料要便于就地取材且墙材造价合理。
4 墙体构造
4.1 基层墙体
基层墙体是外墙的主体部分, 起着承重、提供外墙的主要强度和分隔室内外空间等主要功能, 同时也可为外墙的其他构造层次提供连接支承基础。基层墙体根据所用材料的不同, 可以分为砌体基层墙和板材基层墙。
4.2 饰面层
饰面层是建筑外墙的表皮, 不仅决定了外墙的视觉效果, 而且也是外墙抵御外界影响的第一道防线, 因此在外墙构造中, 饰面层是非常重要的。不同饰面类型的外墙, 构造差异很大。根据选用材料和做法不同, 饰面层大体可以分为抹灰 (涂料) 饰面、面砖饰面、装饰砌体饰面和装饰板材饰面。
4.3 功能层
由于基层墙体材料难以满足外墙的全部要求, 如保温隔热、防水隔汽、隔声等性能要求, 常常需要使用一些功能材料, 以辅助提高外墙的整体性能。功能层根据用途不同, 可以分为保温隔热层、防水层、隔汽层、空气屏障和隔声层等几种。
5 节点构造
混凝土框架填充墙的设计要求沿柱高每隔一定距离设置拉结筋以保证框架与填充墙之间的可靠拉结。在钢框架填充墙中, 由于钢结构本身有较好的变形性能, 所以这种结构形式有较好的抗震性能, 要求墙体材料应该具有与钢结构变形的随动性能。因此这种抗剪连接件的设置对填充墙与框架的协同工作, 有很大的影响。
设置抗剪连接件后, 增强了填充墙和框架之间的连接, 增加了填充墙框架的整体性, 因而增大了填充墙钢框架的承载力。对于无抗剪连接件的填充墙钢框架在水平荷载作用下, 如果连接不好那么填充墙与钢柱之间变形不协调, 填充墙与钢架由于过早产生裂缝导致分离, 未能充分发挥两种材料的受力特性, 导致过早的破坏。要充分发挥连接件的作用, 必须合理选择连接件的形式, 对钢框架结构来说要选择柔性连接件。
6 应用实例
现以12层钢结构住宅外墙设计为例, 介绍墙体设计原则与构造措施。本工程位于华东某地, 建筑面积6 336 m2, 共12层, 高34.8 m (层高2.9 m) 。住宅平面呈“一”字形, 标准层为3梯7户, 标准层建筑面积为528 m2, 本工程结构采用钢框架+局部支撑的结构形式, 在楼梯间位置布置支撑形成筒体, 进深方向为中心八字支撑、开间方向为单根对角支撑。 钢柱距进深方向为4 m和6 m, 开间方向以3.6 m和3.4 m为主, 并辅以其他柱距, 以适应不同面积住宅的要求。
6.1 墙体选型
钢结构住宅墙体的装配化是保证其施工速度的重要一环。钢丝网架夹芯板 (LCC-C板) 是以三维钢丝网架聚苯乙烯板作为夹心保温层、双面浇筑细石混凝土 (或水泥砂浆) 作为保护层在工厂预制的复合墙板, 主要用于非承重外墙。LCC-C板在使用性能上满足墙体的要求, 而且可做到每开间一块板, 并可带门窗和外饰面以及预埋管线槽, 装配化程度高, 能很好体现钢结构住宅的速度优势, 因此, 选择莱钢自主开发生产的LCC-C型板作为本工程外墙板。
厚度120 mm的LCC-C外墙板即可满足墙体的各项性能要求, 再根据本工程情况, 决定采用高宽约2 900 mm×3 400 mm (或宽为3 600 mm, 5 200 mm) 、厚120 mm的LCC-C板做外墙板。
为减少板缝处理, 提高装配化程度, 墙板按照开间布设, 每开间一块板, 并预置外窗 (开孔为窗) 。
6.2 节点设计优化
针对该类墙板安装节点使板活动性小、易遭破坏、装备化程度较低等不足, 对该类墙板与主体的连接节点进行优化设计, 采用统一的螺栓—T形件法连接固定。该法在墙板内侧四角预埋M20螺栓, 上下两块墙板在楼板所在位置与一个T形连接件通过预埋螺栓固定, T形连接件则与焊接在钢梁上的槽钢连接件用M20螺栓固定, 连接节点见图1, 连接构件细部及T形连接件见图2。
6.3 施工工艺
LCC-C板的安装工艺为:墙体定位放线→墙板吊装就位→墙板调整→螺栓固定→板缝处理。槽钢、T形件的连接固定可现场施工也可在工厂完成 (固定的时候要按照板布置图进行) , 现场直接安装墙板。螺栓连接部位施工时用可压缩性材料包覆, 以保证墙板的移动不受叠合层混凝土的影响。在板缝处理时, 考虑到板尺寸较大使板的累积变形位移也相应较大, 为防止相邻板互相挤压破坏, 板缝设为25 mm。板的水平缝设置为向下倾斜的缝, 在墙板缝内侧塞“8”字形橡胶条, 外侧填聚乙烯泡沫棒, 并用密封膏嵌缝, 既保证墙板的防水, 也增强了板之间的弹性。
7 结语
对于多高层钢结构住宅, 墙材的选择应做到安全、舒适、施工便捷并重, 不能一味追求轻质。加气混凝土砌块、压蒸无石棉纤维素纤维水泥平板 (CCA板) 、蒸压加气混凝土板 (ALC板) 和钢丝网架夹芯板 (LCC板) 几种性能较好、较适合多高层钢结构住宅的墙材。
参考文献
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多高层钢结构 篇2
1各塔楼质量及侧向刚度宜接近;相对底盘宜对称布置，塔楼结构与底盘结构质心的距离不宜大于底盘相应边长的20%。可利用裙楼的卫生间、楼电梯间等布置剪力墙或支撑。剪力墙或支撑宜沿大底盘周边布置，以增强大底盘的抗扭刚度。
2转换层不宜设置在底盘屋面的上层塔楼内;未能避免时，应有必要的加强措施。
3塔楼中与裙房连接体相连的外围柱、剪力墙，从固定端至裙房屋面上一层的高度范围内，柱纵向钢筋的最小配筋率宜适当提高，柱箍筋宜在裙楼屋面上、下层的范围内全高加密;剪力墙宜按本规程第7.2.12条的规定设置约束边缘构件，
4大底盘多塔楼结构，宜按整体模型和各塔楼分开模型分别计算，整体建模主要计算多塔楼对大底盘部分的影响，分塔楼计算主要验算各塔楼结构扭转位移比，并应符合本规程第4.4.4条的有关要求。
多高层钢结构 篇3
关键词：多高层；钢结构；住宅；建筑技术；工程
随着建筑行业的发展，人们对物质的需求以及对住房的要求在不断提高，建筑企业越来越关注住宅产业的现代化发展。钢结构的应用在近些年得到了大力的推广，越來越多的住宅建筑开始采用钢结构。且取得的经济效益与社会效益也较为显著。推进多高层钢结构住宅的应用，采取合适的措施提高工程质量，是建筑单位应该关注的问题。
1 多高层钢结构住宅体系概述
多层钢结构住宅体系不同于传统的砖混结构、混凝土结构，三者之间存在着很大的差别。多高层钢结构有着其自身的特征。在施工中，以型钢为主要承重体系，并结合围墙结构和楼面结构进行施工。
在多层钢结构住宅体系中，钢框架-支撑结构体系、钢框架结构体系、交错桁架结构体系、新型抗震结构体系构成了承重体系。
当前，钢结构运用最为广泛的是厂房工程和住宅建筑工程。在建筑工程中，根据住宅的高度不同，采用的钢结构施工方法与结构材料也不相同。一般情况下，进行钢结构施工时，需要根据“强柱弱梁”的原则选择不同的钢结构体系，即强节点、弱构件。在进行钢结构施工过程中，还需要根据施工的实际情况进行仔细分析与研究。
2 多高层钢结构住宅的优势
2.1 多层钢结构住宅质量优良
钢结构拥有结构轻、强度高、抗震性能好、工程造价低的特点。钢材的自重是普通钢筋混凝土结构自重的1/3到1/2左右，使得结构质量更为轻巧。同时，钢结构的延性和塑性都比钢筋混凝土结构强，受到的重力和地震作用力更小，具备良好的抗震性能。钢结构配件的生产与制作基本在工厂内完成，配件的精度较高，使得住宅结构更为精细化、标准化，住宅的质量能得到良好的保证。
2.2 多层钢结构住宅施工便捷
钢结构的配件均比较轻巧，在运输过程中有着方便、快捷的优势。进行钢结构安装时，施工空间更加宽广，不需要支模，方便施工时的操作，并且施工的过程中，基本不会受到气候环境的影响。同时，钢结构的管线布置更为灵活，方便进行改造与维修。环保型的绿色可回收或者易降解的材料是钢结构住宅的主要材料，建筑拆除时建筑材料也可以回收利用，有效减少建筑垃圾对环境的污染。因此，采用钢结构施工可以使建筑工程施工工期更短，能有效加快资金周转的速度，提高企业效益的同时达到良好的社会效益。
2.3 多层钢结构住宅结构更加美观
因为钢材质的轻巧且强度高，可以形成较大的建筑空间，有效使用面积远远大于混凝土结构或者砖混结构。在多层住宅建筑中采用钢结构，能灵活地布置室内格局，使得住宅的空间布局更为合理，增强了建筑的功能性，让住宅的使用功能充分满足现代建筑的要求。同时，也可以使建筑的造型更加美观、更加丰富。
3 多层钢结构住宅建筑施工技术
3.1 施工常用的结构系统
多层钢结构住宅建筑施工主要采用四种结构体系，分别为纯框架形式、框架支撑形式、型钢混凝土组合形式以及钢框架-混凝土抗震墙形式。
在纯框架形式结构中，型钢是梁柱的主要材料，整个结构的组装方式为焊接或者螺栓连接；框架支撑形式结构施工方式与纯框架结构相似，不同的是，出于抗震的需要，主体结构主轴方向均设置斜撑；型钢混凝土组合形式与上述两种方式略有不同，需要在钢骨架梁柱外浇筑混凝土，起到防腐、防火与支撑的作用；钢框架-混凝土抗震墙形式内部运用浇筑方式施工，将外围钢结构框架与预埋构件连接。
3.2 施工常用的楼板系统
叠合式和整体现浇式是多层钢结构住宅最常用的楼板系统形式。
叠合式楼板的施工方法有很多，底部模板可以运用轻型混凝土预应力板材或采用压型钢板，然后再浇筑混凝土，形成板材与混凝土叠合的楼板。叠合式施工技术较为便捷；整体现浇式楼板的施工技术与普通结构的住宅相同。
3.3 施工常用的外墙围护系统
外墙围护系统的施工技术比结构楼板系统要复杂很多，施工技术主要有外挂与填充两种类型。
外挂类型的施工技术一般采用轻质的墙板，安装在梁柱和楼板的外侧，对结构形成围护；填充类的施工技术多运用轻质墙板或者砌块，嵌置于梁柱和楼板底部，对其形成围护。
4 结束语
在多高层住宅建筑中运用钢结构有着重要的意义，钢结构相较于传统结构有着非常多的优势，不仅能提高住宅建筑的质量、简化施工的步骤、降低施工的成本，还能达到良好的环保效益，是建筑行业未来主要的发展方向，有着广阔的市场前景。
参考文献
[1]徐伟良，何余良.多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用[J].建筑技术，2009（3）.
[2]张建军.探讨多高层钢结构住宅的建筑技术与工程应用[J].房地产导刊，2013（2）.
多高层钢结构 篇4
一、多高层钢结构的住宅特点
(一) 质量优良
钢结构的特点是具有较低的工程造价和较好的抗震性。和其他建筑材料相比, 其优势是具有极强的稳定性, 并且自重更轻。钢结构的延性和塑性, 要远远高于其他结构。将其运输到施工现场组合, 会使住宅结构更具标准化和精细化。
(二) 施工便捷
由于钢结构运输便捷、配件轻巧, 所以在安装时不需要支模, 同时管线布置灵巧, 不受化境和气候的影响, 便于维修和改造, 其回收率达到100%, 可使建筑工程效益进一步提升。
(三) 结构美观
由于具有极高的强度和轻巧的材质, 钢结构材料会获得更多的使用空间, 其室内布局更符合现代建筑的需求。由于钢结构具有美观和丰富的造型, 而与现代人的审美需求相符合。
二、多高层钢结构的设计原则
作为一种重要的承重结构, 多高层钢结构在应用的过程中, 应立足于住宅建筑需求, 对钢结构的特点和各个方面的因素充分考虑, 将多高层结构的效用最大限度地发挥出来。在设计的过程中, 需要对不同的原型进行参照, 并根据轴压比的原则进行设计。多层钢结构的框架主梁, 需要对H型钢优先选用, 框架柱材料选用焊接工字钢, 施工设计应遵循节约原则, 对工程效益提供保障。
三、多高层钢结构的架构施工技术
由于具有多重体系, 在多高层钢结构住宅建筑的施工中, 应结合设计需要, 对外墙维护系统、楼板系统和结构系统进行选用, 为发挥建筑结构的使用价值提供保障。
(一) 结构体系
多高层钢结构建筑的主要结构具有以下特点:
1.纯框架结构体。该结构具有灵活的平面布置和明确的结构受力, 主要是以型钢作为框架材料, 同时各部分刚度比较均匀, 抗震性能和延性非常大, 具有极高的施工效率, 极易定型化和标准化。但因为属于柔性结构体系, 所以该结构很容易遭到破坏。
2.支撑形结构体系。该结构能对水平负荷进行抵抗, 并且能使框架的侧向钢度提升。和纯框架结构体系相比, 具有极强的稳定性, 同时也具有一定的经济性。通常采用多种方式进行布置, 以获得较好的支撑位置, 进而对支撑体系的要求给予满足。针对强震区, 可采用环向封闭布置, 能使钢框架的侧向刚度进一步提升。
3.新型抗侧力体系。该结构主要是对竖向负荷进行承担, 可在多种框架体系中应用。可立足于不同建筑物的需求, 对不同的抗侧力体系进行应用。
4.交错桁架结构体系。由于桁架结构和层高是相等的, 所以对上下层交错布置的应用, 可对各个单元灵活布置的需求给予满足, 在框架平面内, 具有很小的弯矩, 同时具有较小的侧向位移。
(二) 围护系统
多高层结构住宅的外墙围护施工通常包括两种类型, 即填充和外挂, 一般具有非常复杂的结构。其中外挂多采用轻质墙板, 应用于填充类施工技术中。在钢结构的住宅总价中, 内外墙的造价占据了30%左右, 所以选择不同的设计, 能极大地影响钢结构住宅的造价。为了能将钢结构住宅的优势充分发挥出来, 围墙体应对安装可靠、强度高、自重轻的要求给予满足。因此, 一般都是采用轻质材料。外墙结构一般都采用玻璃纤维加强水泥培板、SRC符合保温培板和ALC板等, 而内墙可采用轻钢龙骨石膏板、ALC轻质材料等材料, 由于ALC的优势, 而具有良好的保温隔热性能、较好的防水性和较高的抗震性能, 所以其使用价值非常高。在建设围护体系的过程中, 为了提升围护效果, 需要对板缝防水加以充分考虑, 并需要采取有效的防水措施。
(三) 斗连接形式
多高层钢结构的连接包括多种形式, 如焊接连接、螺栓连接和刚性连接等。在连接的过程中, 应该将刚性连接应用于强轴方向, 而且焊接节点要具有较大的连接刚度, 混合节点次之。螺栓连接具有极快的现场施工速度, 容易保证施工质量。用饺链与焊接混合的连接方式, 应用于主梁与次梁, 能使结构的稳定性进一步提升。
作为绿色建筑材料, 钢结构的特点是具有较好的稳定性, 同时具有自重轻、稳定性好的特点。多高层钢结构施工技术是一种绿色施工技术, 和传统的钢筋结构相比, 绿色环保的意义非常显著。具有较高的耐火型和抗震性, 施工价值极高。在住宅施工技术的使用中, 多高层钢结构应与建筑工程的实际需要相适应, 对各种连接方式、围护系统和结构体系合理选择, 对建筑功能的需求给予满足, 同时为建筑结构的稳定性提供保障。
关键词：高层钢结构,绿色环保,技术,应用
参考文献
高层钢结构工程设计分析论文 篇5
高层钢结构工程设计的基本原则包含结构稳定性、结构基础选择、计算简图与方法的选择3个方面。1)高层钢结构由于在施工、使用过程中的特殊环境，对其稳定性要求非常高，如果在设计过程中忽略了稳定性这一重要因素，就可能会在施工、使用过程中出现问题，甚至出现安全事故。稳定性方面的问题一般都是由于设计人员缺乏经验，未能充分掌握钢结构稳定性概念，或者对部分新型的高层钢结构了解不够透彻等原因造成。2）高层钢结构设计过程中要，注意对建筑工程项目实地的水文地质条件进行勘察，在勘察数据的基础上进行高层钢结构基础的相关设计，才能保证选择合适的基础方案，同时注意对设计完成的基础进行验算，保证设计方案的经济性[1]。3）在高层钢结构工程设计过程中，现有的设计很多仅仅只针对框架柱的稳定进行计算，而建筑工程项目建设过程中可能存在很多类型的框架结构形式，在高层钢结构工程设计过程中要选择具有典型性的框架结构类型条件，确保在设计计算过程中能有效保证计算的准确性。
2.2高层钢结构工程设计注意事项
1）在进行高层钢结构工程设计过程中，要充分考虑到建筑物自身条件、承受荷载的能力、具体的使用功能、钢结构制作安装方式、选取的材料是否满足使用要求等方面，同时保证高层钢结构具有良好的抗震性能、防火性能。在进行高层钢结构布设时，还要结合高层钢结构具体的使用情况来进行综合考虑，减少外部原因造成的扭转效应，保证各部分的抗侧力强度，从而满足建筑物的使用要求。2）高层钢结构的主要组成部分就是各种类型的钢材、附件等，在选用时要严格按照相关标准规范选用合格钢材、连接件、焊接材料，主体部分的抗拉强度、延展强度、冷缩度、硫碳等物质含量等相关参数，在设计过程中必须要保证满足使用要求，特殊区域还要结合建筑物周围的水文地质、环境等因素进行合理选择[2]。3）高层钢结构设计过程中涉及抗震时，要严格依据抗震设防烈度、结构类型、建筑高度来决定采用合适的抗震结构，在此要结合建筑结构的高度、系统情况、施工现场条件来考虑刚柔度，综合性地进行判断，以达到能够满足基本变形需要的同时，还能保证强度和承载要求。4）高层钢结构工程设计过程中，要考虑到建筑的.防火、抗火性能，钢材虽然是不燃材料，但是很容易受温度影响，特别是火灾状况下，钢材的膨胀系数增长导致钢材丧失基本强度，容易引起钢结构的倒塌，所以在高层钢结构工程设计过程中要对其进行加强。
3高层钢结构工程施工
1）高层钢结构工程施工中钢柱、钢梁是最重要的基础构件，由于各类建筑工程项目设计的差异，就需要建筑工程施工单位对钢材进行切割、焊接、打孔等操作来进行制作。钢柱主要承载了建筑竖向荷载，受上部荷载作用，会发生一定的弹性形变，在下料过程中要适当进行控制，不能死板地依据构建制作长度进行切割等操作，同时形状相同的钢结构构件会因为使用部位、环境的不同采用不同型号的钢材进行制作，在钢柱的制作过程中，要对其进行标记，避免发生用料错误、安装错误的情况出现，结合建设项目高度、钢柱自重、形变量、焊接情况对其标高进行严格控制[3]。钢柱制作完成后，钢梁部分同样也要注意，本身高层钢结构工程属于框架形式体系，钢柱、钢梁之间的连接多是使用刚性连接，这就要求钢梁必须是贯通型结构，同时附带很多与其他构建相连接的部分，这就导致其制作的工艺要求比较高，可通过上下翼缘处设置横向加劲肋的方式与钢柱等构件连接，条件允许情况下，尽量提高钢梁的制作、安装精度。2）高层钢结构工程施工中，在钢柱、钢梁制作完成进行现场安装时，要考虑钢结构与基础如何进行相连，而连接的方式在设计过程中就已经考虑到，大部分采用预埋地脚螺栓的方式进行，而地脚螺栓埋设质量会直接影响钢结构安装的施工质量以及整个工程施作的难易程度，所以在进行地脚螺栓埋设时要严格控制相关参数，准确进行测量，及时进行定位复测，控制浇筑过程，保证钢结构安装工作顺利进行。3）在高层钢结构工程施工工程中会大量涉及吊装工作，要严格按照相应的吊装标准进行操作，在钢结构构件进行吊装以前，必须认真检查各个钢柱、钢梁、附件的标高、间距等参数，同时依照设计顺序进行有效组装；吊装过程中要依据前期所做标识，将正确的构件进行有效连接，避免出现安装错误，对于超长、超宽的钢结构构件，在设计制作过程中要充分考虑到构件起吊点的选取，在保证安装方便、安全的基础上为钢结构构件预留吊装用孔洞；吊装工作过程中要按照起吊规范要求、钢结构设计要求进行吊装。4）在高层钢结构吊装过程中会将高强度螺栓穿入进行安装，在这个过程中要保证高强度螺栓穿入方向是一致的，截面为箱形的构件，可以从内部穿入，外侧紧固。穿入完成后依照设计及规范标准要求，添加规定数量垫片，若存在误差不能强行将螺栓穿入，因为强行穿入螺栓会破坏螺纹造成螺母的安装困难，进而影响整个系统的螺栓连接强度，需要使用专用工具进行纠偏，使得安装顺利进行，避免产生结构间的位移。各螺栓螺母安装完成后，要进行初拧、终拧两道工序，大型复杂构件还需要加入复拧工序，之所以采用复杂的拧装工序，主要是为了避免钢结构件在安装时，部分节点进行紧固后对周边产生位移影响，避免位移影响累计导致的安装强度不足，初拧、终拧过程中不可将一个点拧紧再去处理下一个点，需要交替进行，避免某一螺栓一次拧到初拧、终拧值的现象，在拧紧后紧固值扭力应等于规范标准设计的标准扭矩。
4结语
高层钢结构设计与施工作为建筑工程过程中的重要组成部分，本身具有低自重、高强度、施工效率高的优点，越来越广泛地用于高层建筑中，随着高层钢结构设计水平的不断提高，钢结构本身的缺点会逐渐被技术填补，而在施工中所存在的问题就要严格依照相关的规程标准进行操作，以保证施工质量，只有这样才能保证钢结构在国民经济发展过程中的应用效果，充分发挥它应有的作用。
【参考文献】
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高层建筑钢结构的施工测量技术 篇6
关键词:高层建筑 钢结构 测量技术
中图分类号:TU97文献标识码:A文章编号:1674-098X(2012)01(a)-0042-01
随着社会经济不断发展,城市现代化进程的加快,高层建筑的出现成为必然,高层建筑的出现,不仅仅增添了城市现代化的色彩,还有效地节省了城市空间。
1 对高层建筑钢结构的施工测量技术的建议
(1)钢结构施工测量属于高精度的测量放样,所使用的测量仪器观测精度必须满足技术要求,使用过程中仪器必须经过省级测绘计量检测单位检测合格且处于检测合格有效使用期内。
(2)施工中要充分了解高层建筑钢结构的施工节点深化图,制定的结构或者工艺必须要合理化。
(3)不同的建筑会有不同的结构,所以建筑的钢结构工艺或者形式的选用要根据其特定来制定,不能盲目照搬。
(4)其实,机械设备也是非常重要的,总之在使用搭建某些结构的时候,要考虑到装拆方便的问题,使用功能是否合适。
(5)高层建筑钢结构构件的启用要充分考虑到现场的承受能力以及机械设备的吊运能力。
(6)对高层建筑钢结构的制作工艺,尽量早点准备,避免在现场制作。
(7)钢结构施工不同于一般的工民建施工属于高空、无临边作业,测量人员进行作业时必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。
2 高层建筑钢结构的施工测量技术的基本准则
(1)审核制度在审核的时候一定要严格。
(2)遵守先整体后局部和高精度控制低精度的工作程序。
(3)遵守国家法令、政策和规范,明确为工程施工服务。
(4)建立一切定位、放线工作要经自检、互检合格后,方可申请主管部门验收的工作制度。
3 高层建筑钢结构的施工测量技术
一般情况下,高层建筑钢结构的施工测量技术的工艺流程以及形式包括以下几个方面:(1)就是塔吊的选择、以及布置和装拆;(2)一些工艺;(3)吊装;(4)和测量控制有关的内容;(5)构件的选择,进场和验收;(6)施工安全。
(1)塔吊的选择、以及布置和装拆。塔吊是高层建筑钢结构的施工测量技术的核心设备,高层建筑钢结构的施工对塔吊承受能力和尺寸要求事实上没有要求严格到和附着式塔吊一样。因为内爬式塔吊的成本比附着塔吊的成本要小。工程施工也是讲究节约成本的,所以从经济上来说,一般采用内爬式塔吊进行高层建筑钢结构的施工测量技术的施工。
(2)高层建筑钢结构有如下特点:工期短、工艺和结构复杂、工程量非常大等特点,焊接作为钢结构施工的工序之一,它的焊接顺序与工艺特点的选择与施焊水平对工程的完成有举足轻重的影响。
(3)高层建筑钢结构的施工测量技术吊装。高层建筑钢结构的施工测量技术吊装是钢结构施工的第一道程序,所以吊装的进度与质量对每一个高层建筑钢结构的施工测量技术工程起着非常重要的作用。另外高层建筑钢结构吊装应该根据结构的形状,大小,工艺、结构形式、数量和位置、场地条件等各种因素确定吊装顺序。
4 高层建筑钢结构的施工测量技术的特点
(1)首先建筑是高层,所以层数多、高度高,这种建筑的钢结构竖向偏差的结果会直接影响高层建筑钢结构的施工工程受力情况,所以在施工测量中要求投点精度高,另外选用的机械设备和测量方法要因地制宜。图1为施工中的钢结构。
(2)高层建筑的钢结构复杂,所以对于机械设备和装修要求较高,另外对施工测量的精度要求也非常高。一般情况在设计图纸中有说明,由于施工时亦有误差产生,为此测量误差只能控制在总偏差值之内。
(3)施工图中,建筑平面、立面造型复杂多变,所以要求开工前先制定施测方案,仪器配备,测量人员的分工,并经工程指挥部组织有关专家论证方可实施。
5 高层建筑钢结构的施工特点以及测量难度
5.1 高层建筑钢结构的施工特点
一般情况下钢结构的建筑分为四踏步施工,其中的主楼核心筒作为钢筋混凝土结构的典型代表,需要实现分体组合式钢平台模板系统和复合巨型柱采用爬模施工方法。在这个过程中,会出现很多问题,所以需要测量人员特别注意。
5.2 高层建筑钢结构的测量的难度
(1)自然环境的影响:在高空施工的时,像日照、风力、暴雨等恶劣环境对工程施工有着非常不好的影响,对高层建筑钢结构的测量的难度和进度有着很直接的影响。
(2)建筑物变形:除了自然环境的影响,一般事先设置好的测量点还会受到沉降、收缩等建筑物自身的原因发生移位现象,影响测量准确性。
(3)结构复杂:钢结构设计是具有特殊性,一般钢柱的测量采用垂直度测量,但是在立好钢柱后,准备测量时,水平梁无法顺利安装,所以每次设法在核心筒壁上搭设测站。
图2为设在核心筒壁上的测站。
(4)施工条件:更多的建筑会采用四踏步施工,但是它的问题是工期长、节奏快、施工快慢无法统一。其中四踏步施工之一的核心筒施工速度快,但是楼层面慢,举个例子:假如核心筒施工已达到A20层＋169m时,其实楼层面只是＋89m,两者相差达80m,搭设中心测量平台很困难。
(5)使用绝对建筑标高:因为钢结构施工测量中标高的控制是个精度要求较高的项目,所以设计规定只要是标高引测就得使用绝对标高。
6 结语
综上所述,高层建筑钢结构的施工技术在社会中越来越普遍的被运用,传统高层建筑的施工测量技术已经不能够适应当前的社会需要了。但是同时高层建筑钢结构的施工技术也是比较容易出問题的,因为它的程序复杂,精度准确,所以我们的测量技术人员需要深刻的掌握高层建筑钢结构的施工技术的应用理论,让它更好的为我们所用。
参考文献
[1]韦辉宁.建筑施工测量放线技术初探[J].中国科技信息,2007(19).
[2]张峰,何凯锋.高层建筑的施工测量与控制[J].铁道勘察,2005(6).
[3]卢乔.大型钢结构工业厂房施工测量技术[J].南方金属,2003(2).
多高层钢结构 篇7
1 一般分析方法
1.1 弹性运动微分方程
设结构各楼层质量为mi(i=1,2,…,n),由fu产生ui。如结构处于弹性状态,则将f1i当作静力作用于结构,有:
如考虑结构的阻尼则需要改写为:
一般结构的地震反应以前几阶振型反应为主,故实际上可仅取结构前几阶振型反应曲线性组合近似计算结构弹性地震反应。
1.2 弹塑性运动微分方程。
[Ke]{u}实际上是结构变形状态为{u}时的弹性恢复向量{f(u)}。但是,当结构进入弹塑性变形状态后,结构的恢复力不再与[Ke]{u}对应,而与结构运动的时间历程{u(t)}有关。因此,结构的弹塑性运动微分方程应表示为:
结构有阻尼弹塑性运动增量微分方程为:
结构的弹塑性运动微分方程,为非线性微分方程组,一般情况下无数值解,通常利用结构的弹性运动增量微分方程,进行逐步积分,获得结构弹塑性地震时程反应的数值解。
2 半刚架分析模型
结构的地震反应需逐步分析,如果结构进入塑性变形状态,每一步分析都要重新形成结构的总刚,计算量很大。若能对结构的分析模型加以简化,降低结构的计算自由度,从而减少形成结构总刚的计算量,对结构地震反应特别是弹塑性地震反应分析,无疑有工程实用化的意义。
2.1 分析假定与半刚架折算规则。
对于梁柱刚性连接的钢结构纯框架,若假定:a.不考虑框架柱的轴向变形影响;b.水平荷载作用下框架同一楼层各节点域的尺寸、转角及剪切变形相同。则可将框架简化成半刚架,进行水平地震作用下分析,达到简化计算的目的。对于一般无错层框架,设原框架某层有n跨,则该层半刚架梁和柱的弹性参数及弹塑性参数可按折算规定折算。β为半刚架初始屈服折减系数,以考虑原框架各层的梁、柱受力不均和屈服不同时发生的影响,可取0.7~0.9(视楼层各构件的受力与其屈服值的比值是否均匀而定,较均匀者取大值,不均匀者取小值)。
2.2 工程适用性。
由于半刚架简化结构分析模型仍保持有杆系结构的特性,因此适应性很强。即使用与强梁弱柱型框架,也适用于强柱弱梁型的框架;即适用于规则框架,也适用于不规则框架。进行钢框架弹性及弹塑性地震反应分析,采用半刚架模型的计算结果与采用非简化杆系模型的计算结果十分接近。一般结构最大楼层位移和层间剪力的计算误差在10%以内,最大层间相对位移的计算误差在15%以内。
3 剪弯层分析模型
由于半刚架模型忽略了框架柱轴向变形的影响,用于高层框架结构的地震反应分析可能会产生较大的计算误差,这是一种较符合高层框架受力特性的平面钢框架结构弹性及弹塑性地震反应简化分析模型。该模型将原框架简化为等效的层间结构,将原框架的侧移分解为层间结构的弯曲变形侧移和剪切变形侧移。等效层间结构的弯曲刚度可由原框架柱的轴向刚度确定,层间剪切刚度由原框架层间恢复力特性确定。为便于分析,采用以下假定:a.节点域不先于梁和柱端屈服;b.节点域的剪切变形影响近似通过“忽略节点域尺寸、将梁、柱长度取为框架轴线间距离”加以考虑。
3.1 等效弯曲刚度。
高层框架整体弯曲变形是由柱的变形引起的,可假定其总处于弹性变形状态。由于梁非无限刚性,其变形将使框架柱的轴向变形滞后,使得同一楼层框架柱的轴向百年兴不为线性分布。考虑这一现象,框架层间等效弯曲刚度必须进行近似计算。
3.2 模型的层间剪切屈服参数。
为确定框架简化分析模型的等效剪切刚度,需要确定楼层进入初始屈服状态的层间剪力和楼层进入极限状态的层间剪力。
3.3 工程适用性。
采用简化剪弯层分析模型的计算结果与非简化杆系模型的计算结果十分接近,结构最大反应的计算误差均在10%以下;而对于其弹塑性地震反应,采用剪弯层分析模型所获结构最大反应的计算误差在20%以内,效果比计算弹性地震反应差一些。但是,采用剪弯层分析模型计算所需计算机时间比非简化杆系少得多,且数据输入简单。
4 支撑框架结构简化分析模型
半刚架分析模型忽略框架柱的轴向变形,用于高层框架地震反应分析会产生较大误差。而剪弯层分析模型与框架的杆系结构特征有一定差距,特别用于框架的弹塑性地震反应分析计算误差偏大。如将半刚架模型与剪弯层模型结合起来,利用两者的长处,克服各自的不足,可构成更通用、更有效的简化分析模型,适用于任意框架包括框架结构的弹性及弹塑性地震反应分析。
4.1 支撑框架的分解与简化。
将支撑框架分解成两部分,一部分为纯框架,另一部分为纯支撑体系,这两部分协同工作。纯框架部分可进一步简化为半刚架,使计算自由度大大减少,而纯支撑体系则处理成铰接桁架体系,以便于分析。
4.2 纯框架的层间刚度矩阵。
纯框架的弹性及弹塑性层间刚度矩阵,可通过半刚架模型计算。但注意到半刚架模型建立在忽略框架柱的轴向变形假定上,若需考虑柱的轴向变形对结构地震反应的影响,可利用剪弯层模型。
4.3 纯支撑体系的层间刚度矩阵。
纯支撑体系的弹性或塑性层间刚度矩阵可按铰接桁架体系确定,忽略构成桁架梁的轴向变形,但考虑构成桁架柱的轴向变形。注意柱的轴向总保持弹性。对支撑单元的分析则分为普通支撑滞回模型和防屈曲支撑滞回模型。而且支撑结构作为钢结构的重要耗能构件和刚度提供构件,对高层建筑尤其是超高层建筑的影响越来越大。
5 结论
一般性分析方法作为其它方法的理论支撑工程实操性不强;半刚架模型和剪弯层模型各有优缺点,可在结构设计时根据结构特点选用;支撑框架结构简化分析模型较为综合,必须有半刚加模型和剪弯层模型作为支撑,并有支撑结构和桁架结构等子结构体系理论提供理论支。
参考文献
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多高层建筑钢结构的应用技术和措施 篇8
1 钢结构构件的加工制作
1) 多高层常用柱子的制作。多高层最常用的钢柱就是箱型柱, 箱型柱在制作过程中电渣焊劲板属于其最难攻克的技术难题。电渣焊是利用电流通过熔渣所产生的电阻热作为热源, 将填充金属和母材熔化, 凝固后形成金属原子间牢固连接。箱型腹隔板坡口放在两翼板侧, 隔板厚度小于30mm时开单面坡口, 坡口角度30°, 垫板焊接。隔板厚度大于等于30mm时不再开坡口, 按照工艺流程用靠模机进行电渣焊。应该特别注意两点:a.隔板拼装时, 如精度较差, 需要将隔板用铣床加工, 以达到组装时无间隙;b.电渣焊预制焊孔根据不同工件的钢板厚度而定。2) 多高层钢梁的加工制作。多高层钢梁一般可以分为两种:一种是包裹在混凝土内部的钢骨梁;另一种是不用作为组合钢骨的独立钢梁。两者在制作时注意的重点有所不同。钢-砼结构的钢骨梁制作时要求上下翼缘板都必须焊接栓钉以保证与混凝土有足够的接触面积, 钢骨梁腹板上要根据混凝土的配筋设置打孔要拉筋板, 保证组合梁对拉筋或小箍筋的通过, 从而保证受力。钢骨梁连接钢柱的牛腿要设置套筒或者打孔保证钢-砼柱竖向钢筋的通过, 钢骨梁及钢牛腿都不涂刷油漆或仅涂刷底漆保证与混凝土的完美结合。对于独立的钢梁由于其上表面要铺楼承板或是现浇混凝土, 在制作时上翼缘不涂刷油漆或仅涂刷底漆, 等铺完楼承板后再电焊栓钉浇筑混凝土。钢梁其他部位均按照防腐防锈防火等要求涂刷油漆。
2 多高层钢结构施工的施工难点及施工部署
1) 多高层钢结构施工的难点及对策。钢结构施工现场拼接节点多, 结构形式多样, 需进行专业的深化设计才能保证施工质量和施工进度。这就要求有工程经验的技术人员, 结合钢结构材料采购、制作、运输、安装的各个环节, 进行钢结构的深化设计, 能够保证取得较好的安装质量和较快的施工进度。多高层建筑中钢骨柱穿筋复杂, 穿筋精度不易保证, 制作过程中安排经验丰富技术过硬的专门技术工人进行穿筋孔和钢筋套筒定位工作, 确保穿筋孔开孔精度及钢筋套筒位置精度, 确保现场穿筋施工。多高层民用建筑一般在繁华路段, 施工的进度、质量和安全都会在社会上产生巨大的影响, 必须高标准严要求, 所以施工时编制详细的构件安装进度计划, 具体到每一根构件的进场、堆放、现场转运、吊装、校正、焊接等工序。进行严格的专业操作, 保证施工质量。采取专业措施进行安全防护及防火措施。2) 多高层钢结构的施工部署。多高层钢结构施工的基本流程包括各步骤, 第一个步骤为构件验收, 第二个步骤为构件的吊装, 第三个步骤为高强螺栓的调整和现场焊接, 第四个步骤为监理验收, 第五步骤是配合土建混凝土的施工。针对钢结构施工的步骤建立专业的钢结构施工组织结构是保证本工程钢结构能否优质高效完成的决定性因素, 组织是由机构和对应机构设置的人员组成的。要保证该工程能够顺利进行, 首先要保证组织机构的合理, 各部门指令关系明确;其次要保证相应部门配备合适的人员, 能够保证该部门职能的正常运转。
3 多高层钢结构施工技术要点
3.1 钢结构施工技术准备
首先是内业准备, 包括熟悉合同、图纸及相关规范, 参加图纸会审, 并做好施工现场调查记录。其次就是基准点交接与复测, 以业主提供的基准点为依据, 进行钢结构基准线和轴线的放线和测量, 并作好交接手续。最后是各种设备机具的准备, 编制详细的机具、设备、工具、材料进场计划, 根据施工进度进行进场, 满足施工要求。制作爬梯、吊笼等钢结构安装专用工具, 方便施工。对于钢柱吊装前的锚栓预埋工作应该加强注意, 锚栓的施工顺序应该做到:伐板钢筋绑扎→确定轴线及标高→固定预埋模板形成刚性框架→插入锚栓并调整位置及标高→对地脚锚栓进行最终校核及调整并与模板框架固定→保护丝扣。
3.2 钢结构构件吊装技术
结合 (多) 高层钢结构的工艺流程与特点 (构件验收→吊装→高强螺栓→焊接及其检测→压型钢板与栓钉) , 多高层钢结构施工技术主要包含如下几方面内容:1) 塔吊的选择、布置及起重能力分析计算;2) 构件进场、验收与堆放;3) 吊装;4) 测量控制;5) 焊接;6) 工期及质量控制;7) 安全施工。吊装是钢结构施工的龙头工序, 吊装的速度与质量对整个工程起着举足轻重的作用。吊装的总原则为:平面内均从中心核心筒向四周扩展, 即从中间的一个单元开始, 先组装成一个稳定的刚度柱网单元, 先吊柱后吊梁, 一个柱网单元吊装并临时固定后, 再在其左右或前后吊装两个单元, 待3个单元构件全部吊装完成后, 进行全面的精确校正。
3.3 压型钢板的施工技术
压型钢板在工地可采用枕木架空 (架空枕木要保持约5%的倾斜度) 堆放。安装压型钢板时, 施工人员必须穿软底鞋, 且不得聚集在一起。在压型钢板上行走频繁的地方应设置临时木支撑。吊放在钢梁上的压型钢板, 应于当日安装完毕。未安装完毕的, 必须用绳具与钢梁捆绑牢固。栓钉和瓷环的成品包装箱在运输中不得有损坏, 运到现场后要存放在干燥的小库房中, 以免栓钉和瓷环受潮。在施工中用多少料取多少料, 以免来回搬运。压型钢板的端头未做封闭处理时, 应设堵头板和挡板, 防止施工时混凝土的泄漏。在压型钢板现场开洞的部位, 应对其进行局部补强。穿过楼板的水管, 套管和各种悬挂件等都应事先固定在压型钢板上或埋在槽内。清扫压型钢板表面的各种杂物, 以便下道工序的施工。
随着我国经济的不断发展, 多高层建筑数量也在猛增, 钢结构建筑作为一个绿色建筑已经广泛应用于多高层建筑。钢结构加工工艺的不断优化、施工技术的不断提高, 以及钢结构新材料的日益充实, 也将为其在民用建筑领域获取更大的市场。
摘要：城市的不断扩张, 多高层建筑的数量也成为衡量一个城市发展程度的重要标志之一。钢结构建筑在多高层建筑中得到了广泛应用, 由于数量的增加, 也使得多高层建筑在质量与安全上的一些不利因素被许多建筑师所忽略, 致使多高层建筑中出现一些质量及安全问题。本文主要对多高层建筑钢结构在加工制作以及施工中的应用技术和措施进行分析探讨, 为多高层钢结构建筑提供更多的保障, 推动钢结构施工技术的进步。
关键词：多高层建筑,钢结构,箱型柱加工,钢柱吊装
参考文献
[1]李小龙.论钢结构施工技术在高层建筑施工中的应用[J].科技致富向导, 2010.
多高层结构地震作用下的刚度中心 篇9
1 刚度中心的计算
1.1 仅考虑本层结构影响的层刚度中心
文献[4]中提出了结构层刚度中心的一种迭代算法,即通过抗侧力构件的抗侧移刚度或按刚度分配的剪力来计算刚度中心的方法,该方法不考虑其他楼层对计算楼层的影响,实际上是单层结构刚度中心的延伸。PKPM系列的SATWE和TAT软件就采用这样的刚心计算方法。
1.2 考虑各层相互影响的层刚度中心
考虑到多高层建筑结构各层之间的相互影响,层刚度中心定义为:当结构只在第i层的刚度中心作用水平力时,结构第i层只有平动但不发生扭转,而其他层可以有扭转和平动[5]。这样结构的层刚度中心既反映了本层构件的刚度分布,又反映了整体结构中其他各层构件的刚度分布情况。
ETABS基于以上定义通过求解如图1所示的三种荷载工况来确定层刚度中心,即分别在楼层质心(x0,y0)作用一单位荷载Fx,Fy,Mz(正方向如图1所示),并求出对应的刚性楼板扭转角Rzx,Rzy,Rzz。则楼层的刚度中心为:
xs=x0-Rzy/Rzz (1)
ys=y0+Rzx/Rzz (2)
2 广义刚度中心的计算
广义刚度中心,实际上就是楼层的剪力中心。它既适用于刚性楼板,又适用于柔性楼板。求解结构的广义刚度中心,关键就是要得到抗侧力构件的剪力。
图2中等效地震荷载PEi作用在各层质心cm处,它等效于作用在刚度中心cs处作用水平荷载Pei及扭矩Ti。水平荷载PEi作用在刚度中心时,结构仅产生平动。因此,广义刚度中心可通过分析每个楼层子结构受平动作用力的情况得到,可以通过限制结构绕竖向的转动自由度来实现。
如图3所示,将第i层楼面以上的所有部分作为隔离体,Vi,a,Vi,b,Vi,c分别为框架a,b及剪力墙c在第i层的剪力。由于作用在广义刚度中心的水平荷载仅使楼面产生平动效应,所以:
其中,N为建筑层数。
因此,第i层的广义刚度中心xRi可表示为:
3 模型计算
实际的地震作用是随机变化的,不同的水平荷载分布形式将会得到不同的刚度中心值。文中采用振型分解反应谱理论计算出最大水平荷载作用对应的分布形式下结构各楼层的刚度中心,亦即采用地震作用的等效静力分布形式。
基于上述算法,分析某10层框架剪力墙模型在地震荷载作用下的刚度中心与广义刚度中心。
底层高3 500 mm,其余楼层为3 000 mm。梁截面尺寸250 mm×550 mm,柱截面尺寸为600 mm×600 mm,剪力墙厚度①轴为180 mm,其余均为160 mm,楼板厚度为120 mm。抗震设防烈度为8度,设计分组为一组,场地类别为 Ⅱ 类。
在刚性楼板假定的前提下,通过计算得到该框架剪力墙结构的(广义)刚度中心及偏心距(见表1)。由于PKPM在计算过程中没有扣除构件重叠部分的质量,因此计算得到的质量中心与ETABS计算的结果略有不同。
通过以上计算结果可以发现,基于层刚度中心的两种计算结果比较接近,但是PKPM的计算结果略小于ETABS的计算结果。
ETABS计算层刚度中心时,考虑了楼层之间的相互影响,即在某一层刚度中心处作用一个水平荷载时,其他楼层的抗侧力构件将会发生平动甚至扭转。其他楼层对结构底层的刚度中心影响很小,随层数增加而逐渐增大。
对于多高层框剪结构,由于框架与剪力墙的协同工作,两者所承担的楼层剪力随建筑高度发生变化。在底部剪力墙所承担的剪力多,而随高度增加逐渐减小,因此广义刚度中心在底部偏向于剪力墙一侧,其坐标值较小;反之则偏向于框架一侧。因此,与PKPM相比,ETABS计算的刚度中心更接近于实际受力情况。而广义刚度中心则充分地体现出楼层剪力分配的变化,在结构的顶层,广义刚度中心要比前两者大很多。
由于广义刚度中心的变化,使得结构在顶部偏心距不断减小,甚至趋于反向偏心。表明了该框剪结构随着楼层的增大,扭转效应逐渐趋于减小,而这一点是层刚度中心所不能预见的。另外,PKPM计算的偏心距在结构底层是偏于不安全的,而ETABS的计算结果则是偏于安全的。
广义刚度中心还适用于半刚性楼板的情况。针对框剪结构,利用半刚性楼板对其进行分析,计算结构的(广义)刚度中心如表2所示。
楼板除了承受竖向荷载外,还有协调各层抗侧力构件变形的作用。本例中按半刚性楼板计算的结果与刚性楼板有较大的差异,特别是在顶部楼层。说明顶部楼板相对较柔,应考虑楼板变形对偏心距的影响。
基于广义刚度中心,在半刚性楼板的情况下,底层的偏心距较刚性楼板小,但是在顶层的偏心距却反而比刚性楼板大。由此可见,半刚性楼板在一定程度上能减轻楼层的偏心,但是由于楼板并非平面内无限刚性,不能完全按构件抗侧刚度进行剪力分配,因此,顶层的偏心距仍然是比较大的,在结构设计中应当引起足够的重视。另外,无论是刚性楼板还是弹性楼板,ETABS计算所得到的层刚度中心能既近似又安全地反映结构各层的实际偏心情况。
4结语
1)多高层建筑结构的广义刚度中心能够反映结构在水平荷载作用下的各层偏心情况。相比之下,PKPM计算的层刚度中心则较为保守,在结构底部甚至于不安全。
2)多高层框剪结构,由于框架和剪力墙的协同工作,偏心距将随着楼层的增加而逐步减小,随之带来扭转效应的减弱。
3)多高层结构的楼板起着协同各抗侧力构件共同受力的作用。考虑其他楼层刚度影响的层刚度中心计算方法既简便又偏于安全,可作为实际工程中多高层结构地震作用下偏心距及扭转效应计算的依据。
摘要：从概念与计算方法上对多高层结构的层刚度中心及广义刚度中心进行了对比,并通过一框架剪力墙结构对比分析了这两种刚度中心对结构地震作用下楼层偏心距的影响,从而提出既简便又便于安全的刚度中心计算方法。
关键词：刚度中心,偏心距,地震作用,框架结构
参考文献
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多高层框架结构设计的几点体会 篇10
当采用SATWE程序进行结构整体计算时, 应采用符合实际情况的楼板刚度计算假定。对于大多数规则的框架结构设计, 在计算楼层的最大层间位移时, 可假定楼板平面内刚度无限大, 在程序中选择“对所有楼层强制采用刚性楼板假定”, 目的在于避免由于局部振动的存在而影响结构位移比的计算, 该做法可使计算过程和结果大为简化且满足计算要求精度。
但对于楼板形状复杂的工程, 例如有效宽度较窄、有狭长或大开洞、存在局部弱连接部位等, 此时楼板刚度会有较大削弱, 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3-2010) 简称 (高规) 第3.4.6条规定及条文说明, 应考虑楼板变形影响的计算方法, 程序应采用“弹性楼板假定”计算, 并按照实际楼板刚度选择“弹性板”或“弹性膜”等, 同时水平地震作用应采用总刚分析方法计算, 并在结构构造上采取相应的加强措施。或者根据高规第5.1.5条规定, 对采用楼板面内无限刚性假定计算方法的计算结果进行适当调整, 一般可适当增大楼板削弱部位的结构构件计算内力, 加强配筋和构造措施。
结构整体计算时, 根据《建筑抗震规范》 (GB50011-2010) (简称抗震规范) 第3.4.3及5.1.1条规定, 在考虑偶然偏心的情况下, 当楼层的弹性水平位移比大于1.3时, 应计入双向水平地震作用下的扭转影响, 此时在程序中应勾选“考虑双向地震作用”。另外应注意在计算楼层层间最大水平位移与层高之比时, 根据高规第3.7.3条规定, 可不考虑偶然偏心影响。
在结构计算时, 要注意计算的荷载对周边结构的影响应与实际相符, 避免由于荷载错漏而造成结构构件内力计算错误。例如:计算卫生间等隔墙较密的楼板荷载, 楼板上隔墙的等效荷载计算偏小;计算梁上荷载按照填充墙容重及墙厚计算其线荷载, 对于有门窗部位宜按照实际门窗面积与填充墙面积的比例计算荷载折减系数;计算楼梯荷载若按等效板面荷载输入时, 可能会造成某些楼梯边梁荷载分配偏小, 容易造成抗震薄弱部位, 尤其对于框架结构计算时偏于不安全, 应加强配筋。特别注意的是在框架结构设计中, 根据抗震规范第6.1.15规定, 应考虑楼梯构件对整体结构刚度的影响。
(4) 当计算面积较大的异形板时, 应采用不同的计算软件复核其转角位及楼板跨中挠度及裂缝, 并宜适当加强配筋。当计算的悬臂梁跨度较大、受荷较大时, 应特别注意要补充验算该梁在长期荷载效应下的挠度及裂缝。
2 梁、柱调整
2.1 梁、柱截面
在结构整体计算时, 根据教材建议的柱、梁截面尺寸的取值范围, 结合自己的经验对所有构件的截面估算。例如某3层的框架结构, 8mx8m的柱网, 每层的柱轴力设计值约1600~1800KN, C30混凝土的500方柱大概可以承受3000KN左右的轴压力, 此时轴压比在0.8左右, 再根据设计需要调整截面。如此类推, 根据层高、混凝土等级等可估算出柱子截面。
一般梁高是梁宽的2~3倍, 不宜超过4倍, 主梁一般≥250mm, 有时会配合建筑墙厚做成200mm宽。对于一些大跨度公建, 梁宽应适当放宽, 对抗剪有利, 也符合“强剪弱弯”的原则。
2.2 适宜配筋率
在梁配筋率一定时, 根据有关试验分析表明, 选用小直径的钢筋可以增加混凝土的握裹面积、减少梁的裂缝宽度, 且方便混凝土浇筑。而对于柱配筋宜采用大直径的钢筋, 满足“强柱弱梁”的原则。为满足框架梁“强剪弱弯”的原则, 具体在调整梁的配筋时可适当按照以下思路调整:a.梁端负弯矩钢筋按照实际计算面积配筋或适当折减至0.9~0.95, 避免梁端配筋过大;b.考虑弯矩调幅, 梁的跨中受拉钢筋可比计算配筋面积放大1.2倍左右;c.梁箍筋直径可适当放大, 在梁宽较宽或梁高较大时宜增大2mm。
框架柱配筋的调整应注意:a.一般框架结构设计采用单偏压计算配筋, 双偏压复核, 宜采用对称配筋, 异形柱应进行双偏压计算配筋;b.对于角柱和大开间、大进深的边柱, 宜比实际计算面积配筋增大1.2倍左右;c.调整柱单边钢筋的最小根数, 以满足新规范对钢筋间距要求, 并应满足柱单侧配筋率要求。框架柱的箍筋形式宜尽量采用复合箍, 例如菱形箍或井字形箍。除此之外还需注意抗震等级一、二级的角柱、抗震等级二、三级的异形柱, 以及结构错层或楼梯间层高变化而形成的框架短柱均应箍筋全高加密。
3 结构构造易错问题
平法图集 (现浇钢筋混凝土板式楼梯) 11G101-2中大多数楼梯形式未采取抗震构造措施, 不符合抗震规范第3.6.6条的规定。抗震构造措施宜采用:a.休息平台板配筋应双层双向;b.梯段板上部负筋直径及间距宜同梯段板下部钢筋且拉通设置;c.梯柱宜整层贯通;d.楼梯周围构件配筋宜适当增大, 尤其梯梁抗扭筋及箍筋。
梁、柱计算配筋率容易混淆全截面和有效截面。对于梁的计算, 应分为计算最小配筋率和一般配筋率:a.计算梁的最小配筋率时, 取梁全截面高度。根据《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010) (简称混规) 第8.5.1条规定, 最小配筋率应按构件的全截面面积计算;b计算梁的一般配筋率时, 取梁有效高度, 根据混规第7.2.3条规定对钢筋混凝土受弯构件, 取 。而在计算柱配筋率时, 取全截面面积计算。
(3) 框架梁纵向配筋时容易忽略以下问题:a.抗震等级一级时, 梁端截面底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值少于0.5 (抗震规范第6.3.3-2条要求) ;b.在采用框架梁通长筋+梁支座筋时, 沿梁全长的通长钢筋少于梁两端顶面纵向配筋中较大截面面积的1/4, (抗震规范6.3.4-1条要求) ;c.当梁端纵向受拉钢筋配筋率>2%时, 梁箍筋直径未相应提高一级, 不符合抗震规范表6.3.3要求;d.梁端与梁跨中最小配筋率有不同, 按照梁跨中最小配筋率配筋, 不符合混规第11.3.6-1。
(3) 设计8度地震区填充墙时, 根据抗震规范第13.3.4条规定, 拉结筋应全长贯通。楼梯间和人流通道的填充墙, 尚应采用钢丝网砂浆面层加强。
(4) 在设计建筑附属机电设备支架时, 与结构主体连接的建筑非结构构件和建筑附属机电设备, 应按照抗震规范第13.4.3~13.4.5要求采取抗震措施, 并按照抗震规范第13.4.1条要求采用专门的符合抗震设防要求的支架系统, 以满足地震时使用功能的要求。
4 控制含钢量措施
4.1 框架柱
框架柱设计时轴压比不宜太接近限值, 这不仅可减少配筋, 而且还能较易实现“强柱弱梁”的要求。纵筋配置也应有适当余量, 在考虑前文2.2调整后, 角筋可选择较大直径, 其他纵筋根据计算要求设计即可。箍筋在满足最小配箍率和计算要求前提下, 宜Ⅰ和Ⅱ (Ⅲ) 级钢混用, 即外围箍筋选用Ⅱ、Ⅲ级钢, 内部箍筋仍采用Ⅰ级钢。这样可利用强度较高的外围箍筋增加对内部混凝土的约束, 而且容易实现配箍率要求。
4.2 梁板
在框架梁设计时, 根据抗震规范第6.3.4条, 钢筋直径不宜过大, 故宜尽量采用高强度钢筋, 便于施工。框架梁架立筋即顶部通长钢筋可以选择直径较小的钢筋与支座钢筋搭接 (受力需要设置通长钢筋例外) , 在满足计算配筋前提下采用满足规范最小钢筋要求配筋即可。无论是实际受力还是震害调查结果显示, 梁上部设计较大规格的通长钢筋大部分是没有必要的。该项措施的实施可大大节约含钢量。
楼板的配筋宜尽量采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋。当板面需采用贯通面筋时, 贯通筋的配筋通常不需也不宜超过规定的最小配筋率, 支座不足够时再配以短筋。
参考文献
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