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《高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高寬比問題的思考》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高寬比問題的思考高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高寬比問題的思考摘要:近年來,隨著高層建筑及住宅建筑的大力興建,建筑體型越來越新穎,“超薄建筑”大量涌現(xiàn),這就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者帶來了很大的挑戰(zhàn)。本文結(jié)合筆者多年的工程實(shí)踐,對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高寬比的問題,展開了分析探討。 對(duì)于高寬比中的寬度,雖然《混凝土高規(guī)》條的條文解釋已有說明,但在具體執(zhí)行中,仍存在各種不同的理解,摘錄探討如下: 最小寬度 一般理解為平面的最小進(jìn)深,常有設(shè)計(jì)人員將《混凝土高規(guī)》條文解釋中的“最小投影寬度”理解為各方向的最小寬度。由于采用最小寬度將忽略平面短向的突出物,使得平面整體剛度并未得到體現(xiàn)。因此這一理解
2、與《混凝土高規(guī)》的條文解釋中關(guān)于“最小投影寬度”的說明并不符合,且偏于保守?! 〖訖?quán)平均寬度 加權(quán)平均寬度即按結(jié)構(gòu)平面各凹凸部分分段加權(quán)后的平均寬度?! =ΣLiBi/ΣLi(1) 式(1)中:Li—分段長(zhǎng)度; Bi—分段寬度?! ‰m然在一定程度上考慮了平面凹凸后的綜合寬度。但其屬于平面加權(quán)的數(shù)學(xué)概念,沒有直接與結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度發(fā)生關(guān)聯(lián)。仍屬于偏保守的計(jì)算方法。 最小投影寬度 這是《混凝土高規(guī)》條文解釋提出的計(jì)算方法,《混凝土高規(guī)》條文解釋中提到“在復(fù)雜體型的高層建筑中,如何計(jì)算高寬比是比較難以確定的問題。一般場(chǎng)合,可按所考慮方向的最小投影寬度計(jì)算高寬比”,“對(duì)于不宜采用
3、最小投影寬度計(jì)算高寬比的情況,應(yīng)由設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況確定合理的計(jì)算方法”。條文解釋明確了以“最小投影寬度”作為高寬比計(jì)算指標(biāo),但并未明確復(fù)雜情況下“合理的計(jì)算方法”的具體內(nèi)容。由于結(jié)構(gòu)平面短向突出部分占結(jié)構(gòu)縱向長(zhǎng)度的比例可大可小,若采取投影寬度將得到同一結(jié)果,顯然不能完全體現(xiàn)與剛度關(guān)聯(lián)的原則。另外,“最小投影寬度”也未解釋懸挑構(gòu)件是否應(yīng)列入高寬比計(jì)算范圍,容易造成誤解?! ⊥鮼営?、戴國(guó)瑩在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范疑問解答》中也闡述了對(duì)最小投影寬度的理解?!耙话闱闆r下,結(jié)構(gòu)平面寬度可按該平面各水平方向的最小投影寬度計(jì)算,如L形平面的水平方向最小投影寬度指相應(yīng)直角三角形斜邊的高度”[1]
4、。這一觀點(diǎn)與《混凝土高規(guī)》是符合的,且關(guān)于L形平面的解釋,更印證了最小投影寬度并非最小寬度。 等效寬度 這是廣東省《混凝土高規(guī)》補(bǔ)充規(guī)定中介紹的一種方法。“當(dāng)建筑平面非矩形時(shí),可取平面的等效寬度B=,r為建筑平面(不計(jì)外挑部分)最小回轉(zhuǎn)半徑”。這一取值原則與《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB5003-XX)》條中用于計(jì)算砌體構(gòu)件高厚比的折算寬度hT=(i為截面回轉(zhuǎn)半徑)一致。筆者認(rèn)為,這一計(jì)算方法既體現(xiàn)了等效寬度與結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的關(guān)聯(lián)性,也比較方便實(shí)用,是計(jì)算復(fù)雜平面高層結(jié)構(gòu)高寬比的較合理方法?! 姨艚Y(jié)構(gòu)是否計(jì)入寬度 很明顯,懸挑結(jié)構(gòu)不涉及結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。高寬比的寬度指標(biāo),應(yīng)以結(jié)構(gòu)豎
5、向構(gòu)件的外邊緣包絡(luò)線為計(jì)算基準(zhǔn)。如以最小投影寬度計(jì)算結(jié)構(gòu)高寬比時(shí),應(yīng)注意不計(jì)入懸挑構(gòu)件的投影寬度?! 「邔挶燃热蛔鳛橐粋€(gè)控制概念在規(guī)范中提出,其寬度的計(jì)算宜有相對(duì)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),以便實(shí)際設(shè)計(jì)、審圖等階段中操作。經(jīng)上述分析,筆者認(rèn)為《混凝土高規(guī)》中的最小投影寬度可作為方案選型階段的高寬比計(jì)算指標(biāo),而廣東省《混凝土高規(guī)》補(bǔ)充規(guī)定中的等效寬度,可作為初步設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)階段的高寬比計(jì)算指標(biāo)。而最小寬度以及加權(quán)平均寬度,由于其不能體現(xiàn)與結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度的關(guān)聯(lián)性,一般不宜作為寬度計(jì)算指標(biāo)。對(duì)此,本文案例將作進(jìn)一步分析。 關(guān)于高厚比中的高度取值,目前認(rèn)識(shí)比較統(tǒng)一。高寬比的計(jì)算高度指室外地面(地下室
6、頂板)至主要屋面高度,不包括局部突出屋面的電梯機(jī)房、水箱、構(gòu)架等高度。值得注意的是,《混凝土高規(guī)》條文解釋中提到:對(duì)于帶有裙房的高層建筑,當(dāng)裙房的面積和剛度相對(duì)于其上部塔樓的面積和剛度較大時(shí),計(jì)算高寬比的房屋高度和寬度可按裙房以上部分考慮?! £P(guān)于高寬比能否突破的問題,王亞勇、戴國(guó)瑩在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范疑問解答》中提到“不再將高寬比作為超限高層建筑的一個(gè)判斷指標(biāo)”。在《混凝土高規(guī)》中的相應(yīng)嚴(yán)格用詞是“不宜超過”規(guī)定值,允許有所松動(dòng),而且可以按有效數(shù)字取整數(shù)控制,不計(jì)入小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)字”[1]。北京市建筑設(shè)計(jì)研究院編《建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)措施》中也提到,“高寬比不宜作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)限
7、制指標(biāo)。尚未見到國(guó)外抗震規(guī)范中對(duì)于房屋高寬比的限制。我國(guó)抗震規(guī)范中也無高寬比的限值,這絕非一個(gè)疏漏”[2]?! 墓こ淘O(shè)計(jì)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看,高寬比接近或超過限值,已是一個(gè)比較常見的現(xiàn)象。比如高層板式建筑(住宅或酒店),從使用角度而言,其合理最大進(jìn)深一般為15~16m,當(dāng)結(jié)構(gòu)高度接近或超過100m,必然帶來高寬比接近或超過限值的問題。在結(jié)構(gòu)計(jì)算程序日漸成熟的今天,層間位移角、剪重比等指標(biāo)比高寬比更能精確地反映結(jié)構(gòu)剛度及穩(wěn)定性能。因此,高寬比可以作為一個(gè)宏觀控制指標(biāo)對(duì)結(jié)構(gòu)形體的合理性作