发布时间:2023-04-19 16:48:08
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的高层建筑论文样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
论文摘要:在建筑施工中采用的基础是多样化的,采由深基础到浅基础的施工步骤,对各种不同的混凝土基础均制定不同的施工方案和采取不同的施工措施,大体积混凝土施工灌注时采取阶梯式的平面和跑道式的灌注方法,有效地降低大体积混凝土的升温,克服了混凝土中产生的冷缝现象,在施工中取得良好的效果。
笔者在实习期有幸参加了一栋高层基础的施工。广州市、天河区、禺东西路某企业一栋33层住宅楼,地下室共有三层,主要用于人防、停车,设备于一体的地下室,长75.7米宽46—38米不等宽的异形平面,基础混凝土采用筏板形设计方案,板的施工厚度为2.0米,总混凝土量为5876.69m3,基础中间设有一条1.2m的后浇带,强度设计为C40的S6级抗渗混凝土基础。
一、施工前的准备
为了确保施工进度和施工质量,施工前我们在现场进行了认真的调查和对施工方案反复的进行了讨论,并做出了充分大量的准备工作。如对市区内可能产生的道路堵塞、可能造成的停电、停水、及现场设备出现故障等均相应地做好了应急的准备工作。我们对泵送混凝土搅拌站选用方面我们选用了市区一家最有实力、且一家公司分别有两个不同方向运送混凝土的搅拌站,如果出现东面断道就从西面供给,西面断道就从东面供给的方式,确保混凝土能满足施工的需求。在用电方面先用了两路电源并备用一台360千瓦/时发电机确保施工用电万无一失。在用水方面我们除了准备自来水之外,还利用市政2米的排水管道设闸堵水以防停水时无法降温而影响混凝土的施工质量。对现场的各种设备都相应地做了应急准备。
二、施工方案的选定
(一)为了保证相邻住房的安全,我们选定以西向东推进的施工方案。
(二)由于施工场地比较宽敞,充分发挥优势,泵站选用HP—800自动配料机2台,现场采用HBT—60混凝土输送泵三台,管径直125mm2,同时还采用一台12m3/h的汽车混凝土输送泵,专用来做小体积混凝土的补救及找平。
(三)采用38台6m3/台混凝土运输车。
(四)人员采用四班不间隔连续作战的的施工方法,确保施工进度,每班交接班需提前半小时。
(五)为了防止由于混凝土自身产生的高温而烧坏混凝土的现象,我们采用双排直径为50mm的钢管通水降温的方法,(左右间隔1米,上下1米且交叉布置)取得了良好的效果。
三、保证混凝土出厂质量的措施
(一)选择高质量的水泥
我们选用“珠江牌”625R硅酸盐水泥。
(二)混凝土出厂前的技术处理
为了减少水泥的水化热,降低混凝土自身的温度,在满足设计和混凝土保证用泵输送的前提下,将625R硅酸盐水泥控制在450kg/m3。
(三)适当参加一定的添加剂,控制水灰比
根据设计要求,混凝土中掺和水泥用量4%的复合液,它具有防水、膨胀、缓凝而一体,溶液中的糖钙能提高混凝土的和易性,使用水减少20%左右,水灰比一般能够控制在0.55以下,初凝可延长4小时左右,对大混凝土施工的质量提供了有利的保证。
(四)对骨料的控制
选用70—40mm连续配碎石,细度模数2.8—3.0的中砂,砂石的含泥量控制在1%以内,并不能混有其他有机杂质和使用海砂。(五)混凝土的施工配合比
根据设计强度和泵送混凝土对坍塌度的要求,经试验确定采用:625R硅酸盐水泥,其水∶水泥∶砂∶碎石∶复合剂=0、25∶1∶1、82∶2、5∶0、04。
(六)加强技术管理确保施工质量
加强原材料的检验试验工作,分工由监理单位安排人员跟班检查,并对每批原材料都做详细的记录。
(七)采用确实可行的施工工艺
浇灌混凝土同采用三班人员交叉流水作业的形式,分层次地采用跑道式的施工路线,一层一层向前推进,每层保证振动器跟上施工步伐,在施工最后一层混凝土时除了采用平板振动器外,还采取长4米的园条形振动器做一次压平处理,事后人工压浆收尾。
(八)混凝土的保养
为了防止在大体积混凝土施工时由于产生的高温而烧坏混凝土,影响混凝土的施工质量,我们采用了循环水系统降温的办法,保证进入口水温在C25度以下,出口水温在C58—C68度以内,在水温超过C70时我们采用加快循环水量的办法,并在混凝土上部采用麻袋湿水保养的办法,在施工过程中做到了一丝不苟,其结果是工夫不负有心人,仅仅在30小时内元满地完成了5876.69m3混凝土的施工任务。
四、谈几点体会
(一)施工前的准备和施工时可能出现问题,采取相应的应急措施,是非常必要的,给施工增加了保证力量。
(二)采用内外降温的养护措施有效地控制了混凝土的升温,大大缩短养护周期,对大体积混凝土的施工时的采用尤其重要。
(三)大体积混凝土施工浇灌时采用分层跑道式的施工方法,对施工进度和施工质量均有利,是可借鉴的一种施工方法。
1.1近人尺度原则
近人尺度原则在城市高层建筑设计中的内涵是建筑物的进出口以及底层部分的尺寸大小能给人带来视觉享受的同时又能方便人们使用。其中,建筑物进出口是用户每天都要使用的部分,进出口设计质量对用户的感官刺激较大。所以在高层建筑设计时要将近人尺度设计理念充分地融入到设计思路中,合理地划分建筑物入口处的柱子、檐口、大门以及墙面的尺度,细化每一部分尺度,使每一部分尺度都能在满足用户对建筑功能性需求的基础上,又能给人们带来感官享受。
1.2细部尺度原则
细部尺度是指高层建筑所采用的施工材料的质感,是更为细腻的建筑尺度划分。在高层建筑设计时应透彻地了解人们对建筑材质的标准要求及喜好程度。一般情况下,我们对事物的评价,都是通过眼观以及手摸的方式去对事物进行进一步的了解,然后从主、客观角度对该项事物做出综合性评价。所以,设计人员应遵循细部尺度原则,采用人们能够接受的喜爱的建筑材质塑造建筑工程作品,给人们带细部尺度主要是指建筑材料的质感,指高层建筑更细分的尺度大小。
2城市建设中高层建筑设计要点
2.1高层建筑采光设计
随着人们节能减排意识的不断提高,发展节能型建筑是当今建筑工程领域发展的总体态势。高层建筑内的照明能耗比较大,如何通过有效的措施降低人工照明对能源的消耗及利用日光照明是当今建筑工程领域必须要重视的课题。目前,比较先进的日光采集系统主要有以下几种:(1)提高单位面积进光区的日光量,利用太阳光为建筑提供照明需求,可有效降低人工照明对能源消耗。(2)为了能在不增加窗户周围的阳光强度且能使其到达采光更深的工作区域,可以通过阳光发射到屋顶平面来完成。(3)在不改变建筑构造的基础上,如增大建筑窗户的面积或数量来采集更多的太阳光,而能较好地满足建筑内照明需求的同时又不会在强烈的太阳光下给用户带来不适感觉,可通过阳光直射阻挡系统来解决。该系统是利用光线的折射计反射原理为设计依据的。
2.2高层建筑的抗震设计
抗震设计是高层建筑工程设计的重要内容,抗震设计质量对提升高层建筑的抗震能力有着直接的影响。基于地震频发的现实情况,加强高层建筑抗震设计工作是现行建筑工程领域必须要关注及重视的问题。在高层建筑抗震设计时候需要注意以下要点:建筑大厅的四角及建筑外墙位置应设置构造柱,并根据高层建筑要求的具体抗震等级合理确定构造柱数量。建筑框架山墙以及纵向方向的墙体是否设置构造柱用来分担砖墙荷载;在高层建筑抗震设计前设计人员应深入到施工工地进行工程地质勘探,牢固掌握高层建筑施工所在地地质情况及发生地震灾害的频率情况,以此为依据进行高层建筑抗震设计。在抗震设计中设计人员应严格按照《建筑抗震设防分类标准》划分的设防等级进行设计不得以经验随意地更改建筑的设防等级,如果提高建筑的设防等级会额外地增加工程成本投入,而降低建筑设防等级则会降低建筑的抗震能力,一旦地震灾害来临将会对建筑及人们生命财产安全带来极大危害。
2.3高层建筑的消防问题设计
关键词:高层建筑消防火灾报警探讨
一、消防电气设计应遵循的规范
目前设计者应该熟悉和掌握的与高层建筑消防电气有关的设计规范主要有「高层民用建筑设计防火规范(GB50045-95以下简称“高规”)、「火灾自动报警系统设计规范(GB50116-98以下简称“报警规范)、「民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92以下简称“民规")等。前两部是国家标准,后者是国家建设部的行业标准。三部规范对高层建筑中一、二类建筑的划分以及对火灾报警与消防联动控制系统的设置与要求总体来讲是一致的,但从各自不同角度三部规范也各有侧重,有所区别。对设计者来说,国标是带有强制性的,必需严格遵守,部标或行业标准应服从国标。
二、火灾报警系统基本形式的划分及设备设置
火灾报警系统的形式应根据具体设计对象来确定,设计者首先必需搞清楚设计对象的建筑形式、规模、分类、建筑个体的分布等诸多因素,再根据这些因素来确定火灾报警系统的形式。
如表一,按“报警规范”,将火灾报警系统划分为三种基本形式:区域报警系统,集中报警系统和控制中心报警系统。而“民规”把报警系统分为四种基本形式:区域系统、集中系统、区域——集中系统、控制中心系统。随着新技术不断出现,火灾报警设备和元件也在不断更新和发展。笔者认为,报警系统设备的设置不宜复杂过多,过多会造成投资增大,可靠性降低,也不宜过于简单而达不到报警联动要求。应该在满足规范要求的前提下,强调注意系统的可靠性和经济性,还应注意不要单纯追求消防技术的先进性,而应结合国情充分考虑维护方便和维护水平。
三、消防联动控制制式问题
消防联动控制有采用多线制的,有采用总线制的。多线制是电源驱动线与信号线分开,电源、检测、控制分别占用导线的制式。多线制一般有五线制、四线制。总线制是基于计算机技术中控制总线的原理,采用信号线与电源驱动线分时复用的方式,利用计算机编程技术来达到监测与控制目的,总线制有三总线制和二总线制。总线制比多线制有布线少,监测控制设备多等优点,目前大中型项目多采用总线制。在具体设计中选择采用哪种制式可结合工程的具体情况而定。多线制和总线制的主要特点如表二
四、线路的敷设问题
许多电气设计消防线路采用穿塑料管(PVC)保护,并从吊顶内走线。而“民规”第24.8.5条规定:消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播等线路,应穿金属管保护,并暗敷在非燃烧体结构内,其保护层厚度不应小于30mm。当必需明敷时,应在金属管上采取防火措施。在布线上要求与“民规”、“报警规范”基本一致,只是根据“报警规范”线路在暗敷时可采用金属管或经阻燃的硬质塑料管保护。从实际情况可以看出,很多设计人员对这一条有所疏忽。
笔者理解,本条之所以没有包括火灾探测器线路,是因为探测器线路只是在火灾初燃生烟发热阶段起作用,而条文中规定的消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播线路,在火灾发生后一段时间内还需起作用,在这段时间内,这些线路应保证安全使用。
敷设在吊顶内的线路,在发生火灾时并不安全,而且吊顶内下是火灾多发地段。设计人员应对规范条文给予足够的重视,在实际操作中,凡是新设计的建筑,对该条文规定的线路,一律穿金属管或阻燃PVC管保护并在现浇板内、墙内等处暗敷走线。而在改造工程中,由于条件限制不能暗敷时,应对保护钢管或金属线槽采取防火措施,如刷防火涂料等。
五、消防水泵的控制启停问题
消防水泵(包括消火栓泵、喷淋泵)是灭火手段中的重要设施,对消火栓系统而言,根据“高规”的要求,在消火栓处应能直接启动消火栓泵。根据“报警规范”的要求,在消防控制室处也应能手动控制消火栓泵的启、停。这两部规范从各自不同角度提出要求。此外,在水泵房消火栓泵附近还有一个控制箱直接控制水泵电机启停,这样消火栓泵的启动就有三处地方可控制,因此,存在这样两个问题,一是消火栓泵的控制权,二是消火栓泵的启动方式。
消火栓泵的启动控制权即是消防中心控制室、消火栓动作按钮与泵房控制箱的主从控制关系。一般来讲应以消防控制室为主。目前很多大厦消火栓的控制方式是在泵房控制柜上设置手动、自动转换开关,通常情况下置于自动位置。这样设置有一个好处,就是一旦自动控制失灵,工作人员可在水泵房将转换开关打到手动位置,直接起动消防泵,且就地维修也很方便。但是,这样一来,将会带来负面影响。在水泵房设置转换开关,容易引起人为的操作失误,因为一般情况下泵房是无人值班的,万一工作人员或其他人员将转换开关置于手动位置,而消防中心未能及时发现,就会出现重大的消防隐患(此时消防中心和消火栓按钮均无法启动消防泵)。为了有效解决以上矛盾,在实际设计中,消防控制室的手动起停按钮可不经过泵房设置的转换开关,而直接启动消防泵,既能解决直接起动问题,又便于消防中心统一监控。
消防控制室与消火栓动作按钮启动关系与消火栓泵的启动形式有关。消火栓泵的启动方式一般分为两种,第一种启动方式是在总线制联控方式下,消火栓动作按钮的起动可通过设在消火栓旁的联动接口模块将其要求的启动信号送至消防控制室控制台,再从此处输出使消火栓启动的开关量触点。第二种起动方式,是直接将消火栓动作按钮的开关量触点输出到消火栓泵启动箱。这两种启动方式在实际设计中都可以运用,前一种方式接线省,但需在总线制下,对消火栓联动模块进行地址编码编程来达到监测大量消火栓的目的。后一种启动方式简单可靠,但还需要把消火栓动作信号返给消防控制室。设计者在具体设计中可根据实际工程规模大小来选用,工程规模大、建筑形式复杂可采用前一种启动方式,规模小可采用后一种启动方式。
喷淋泵的自启动是通过各保护区的管网喷嘴玻璃球高温下爆碎,引起管网水流流动,从而联动报警阀压力开关动作,达到自启动喷淋泵的目的。通过水流指示器联动模块或报警阀压力开关引线至控制室,消防控制室能准确反映其动作信号,同时控制室应能直接控制喷淋泵启停。
六、消防控制室反应消火栓泵和喷淋泵的工作和故障状态
根据“报警规范”的要求,消防水泵启动后要返回已工作的信号,有两种做法。其一是取电路信号即接触器的合闸辅助接点,其二是取物理量信号即取供水管网上的水流压力传感器,后者目前使用较少。关于故障信号的返回,电源断电故障信号的反应比较清楚,其它故障信号的反应,“报警规范”、“民规”都没有明确说明。比如消防水泵过负荷故障信号应该反应到消防控制室,但具体如何反应是在设计中应予考虑的一个问题。
七、防火阀、排烟阀的控制及返回信号
1加大政府干预力度,建立健全相关法规
促进许昌高层建筑基坑施工过程中排出的地下水的合理开发、有效利用,促进高层建筑基坑施工地下水再利用的制度化、规范化,这就要求许昌市各个政府职能部门(住建局,城市规划局,环保局等)之间的协调和协作,更需要这些政府职能部门加大干预力度,以此对房地产开发企业、建筑施工企业施加压力,杜绝地下水的浪费。而仅仅加大政府干预力度还远远不够,同时要求制定并出台相关法律、法规政策对房屋开发公司以及建筑施工单位等相关单位进行约束,使得高层建筑施工过程中地下水能得到合理开发,得到合理利用,杜绝严重的地下水资源浪费现象。这些相关法律、法规的制定和实施是杜绝高层建筑施工时地下水浪费的重要保障。此外,这些相关法律法规的执行需要专门的监管部门的监督,使得这些相关法律法规能得到有效的执行。
2拓宽高层建筑基坑施工地下水再利用渠道
杜绝或减轻许昌高层建筑基坑施工地下水的浪费现象,除了政府相关职能部门的通力合作,法律法规的健全、建设以及监管部门的强有力监管之外,另一方面要求对高层建筑施工过程中汲取的地下水进行多渠道再利用,使得地下水资源能得到充分、有效的循环和再生,即拓宽高层建筑基坑施工地下水再利用渠道,如图3所示。从图3高层建筑基坑施工地下水再利用渠道系统图可以看出,高层建筑基坑施工地下水汲取之后,可以通过简单的处理进行建筑场地内和场地外地下水再利用。建筑场地内地下水再利用可以通过多种方式,如用来冲洗施工现场的施工器具、作为混凝土的拌合用水、混凝土的养护用水、建筑工人生活用水、锅炉采暖用水、建筑场地消防用水、建筑场地地面洒水、建筑场地公用厕所冲洗用水等。如果地下水水质达标,宜优先采用地下水作为施工现场混凝土搅拌用水和部分建筑工人生活用水。此外,还可以将汲取的地下水进行建筑场地外转移,作为建筑场地外用水。如直接将地下水用来作为许昌市内河水补给来源(如图4所示)、作为乡镇农田水利灌溉来源、市政绿化用水来源、城市道路路面洒水、建筑工地附近居民生活用水等。经过拓宽地下水再利用渠道,使得高层建筑基坑施工汲取的地下水得到充分和有效的利用,间接杜绝或减少高层建筑施工过程中地下水资源的浪费。
3加快地下水绿色回收技术开发
绿色施工与绿色建筑一样,是建立在可持续发展理念上的,是可持续发展思想在施工中的体现,因此应该满足可持续发展的要求。落实到具体的方面,就是《绿色建筑评价标准》中所提出的节地、节能、节材、节水和环境保护与舒适空间的要求。这些方面不是独立的,而是相互关联的。这就要求,对于高层建筑施工过程中汲取的地下水后处理最理想的办法就是将汲取的地下水归还于地下,这样不但可以保护有限地下水资源的稳定循环,同时减少由于过度汲取地下水造成相邻建筑物的不均匀沉降。因此加快地下水绿色回收技术开发是解决许昌高层建筑基坑施工地下水浪费问题的环保型对策,亦是最该优先选用的地下水处理方法。地下水绿色回收技术指没有经过污染的地下水,经过过滤或简单的处理手段对地下水进行回收。回灌井点技术是在降水井点与保护建筑物之间采用一般降水井点降水设备加回灌水箱等构成回灌井点,通过回灌形成一道隔水帷幕,以补水保持原地下水位。此外,还可以在回灌井点附近设置砂井,并沿砂井设置砂沟,将井点抽出的地下水适时、适量地排入砂沟,再经砂井回灌到地下的砂沟砂井回灌技术。通过地下水绿色回收技术开发能大大降低地下水资源的浪费,同时可节省大量的地下水处理费用,起到经济、绿色、环保三重作用。
4结语
各个高层建筑的实际地理位置和附近建筑的影响都是有很大差异的,所以设计人员在开展结构设计工作时一定要考虑到建筑的实际地理环境:第一,设计好平面布局。在设计建筑的平面布局时必须以有关建设规定为依据,并在建筑周围完善各种配套设备,例如能够满足居民需求的停车场、大型超市等。第二,建设高层建筑时不仅要满足建筑的功能需求,还要使建筑每层的平面布局都有同一性,这样能使建筑的电气线路设计方案、取暖设备、管道设计及防火疏散出口等能够大量的开展设计。第三,合理地确定高层建筑中电梯及楼梯的数量及位置,这样才能确保生活工作的顺利性以及逃生时的时效性。第四,建设高层建筑中所使用的各种原材料、设备以及风力、温差和震动等有较强的抵抗能力。第五,建筑设计满足了人们的使用要求后,还要尽可能地提高建筑物的美观程度,并尽量体现建筑的自身特色。
2高层建筑设计常见问题分析
2.1高层建筑结构设计中的高度问题
有些建筑企业在进行高层建筑的施工时常常一味地追求企业利润的最大化,经常会随意地在设计高度基础上增加建筑的高度,盲目地将经济利益作为高层建筑施工的目标,最终会使建成的高层建筑高度不符合相关规定。同时,建筑高度的加大,势必使建筑结构所承受的垂向负荷增加,使其大于地基所能承受的最大负荷,建筑物便会出现抗风性弱、无法抵御恶劣天气及地震灾害等诸多问题,这会严重影响建筑物使用者的安全。所以,国家有关审查机构必须对高层建筑的高度进行严格的审查,并在抗震及建筑高度方面制定严格的规定,针对随意加大建筑高度的行为制定严厉的处罚措施,以遏制这种现象的产生。
2.2高层建筑的嵌固端确定问题
建筑结构设计计算的可信度和准确度会受到高层建筑结构嵌固端的极大影响,所以要科学地确定结构嵌固端的具置,并保证它的位置与建筑整体的抗震性能相协调,这也是高层建筑设计工作中极其重要的内容。必须保证嵌固端位置的合理性,但建筑企业往往没有重视嵌固端位置可能产生的诸多不利影响,如嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题。因此,在设计嵌固端的具置时,一定要充分考虑各个因素,这样才能最科学地确定嵌固端的位置,防止因嵌固端位置的不合理而产生的施工隐患。
2.3高层建筑设计中的抗震问题
研究我国地质情况发现,中国建筑企业是较易发生地震的,再加之泥石流、山体滑坡、地面塌陷产生的概率也较大,因此,开展高层建筑的结构设计工作时,一定要把增强建筑的抗震能力作为最关键的工作。进行抗震设计时经常遭遇的困难有:首先,抗震构造柱的位置不合理。墙体的转角处,屋内的四角位置没有设立构造柱或者未对称设计;这样可以减小砖墙所承受的重量;山墙或纵墙的连接处没有建设抗震构造柱。其次,设计好结构的平面布局。不对称、无规律的平面布局,易产生较大的凹凸形变,即使是在相同的结构单元,结构的平面布局及刚度也不协调、平面的长度超过规定等。
2.4高层建筑防火安全问题
现今我国高层建筑的高度日益加大,万一出现火灾事故,则会影响相当大的区域,甚至危害整体建筑,带来严重的经济损失,还可能影响工作人员的安全,因此解决好高层建筑建设中的防火问题也是极其重要的。2.4.1增强高层建筑墙体防火材料的耐火性及阻燃性。建设高层建筑墙体所使用的材料只有一定耐火性及阻燃性,这样才能使高层建筑整体有较好的抗火性能,并使其具有抗火分期的作用,将火灾带来的恶劣影响降到最低。2.4.2要保证整个建筑的通畅性、安全性。建设高层建筑时必须设置数量合理的人流量楼梯,这样可以在火灾发生、电梯故障时,楼梯内的工作人员能够迅速地从救生步梯中逃生。此外,楼道中还要安装一定数量的照明设备和逃生指示图,这样能避免逃生过程中发生踩踏等意外,保证所有人员都能安全撤离。
2.5高层建筑防雷击的问题
高层建筑需要有较强的抵抗雷电的能力,所以在设计高层建筑施工方案时必须注意雷电因素对建筑产生的恶劣影响,特别是广州一带雷雨多发的地区。实际上,在设计建筑防雷系统时,一定要本着“综合治理,整体防御,突出重点,多重保护”的原则,要考虑到建筑周围设施和建筑其他易遭受雷击的地方安装避雷针或避雷网等防雷设备,还要安装钢筋混凝土来进行接地,把雷电对建筑的恶劣影响减到最小。
3结语
1短肢剪力墙的特点
近年来,高层建筑大量兴建,钢筋混凝土短肢剪力墙得到广泛的应用并积累了大量的实践经验。《高层建筑混凝土结构技术规程》7.1.8条:短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。与普通剪力墙结构体系相比,短肢剪力墙结构体系有以下显著的特点:1)平面布置较灵活,结构的开洞尺寸也更为灵活,更容易满足建筑功能的要求,建筑使用上不仅可以更大的发挥空间使用效率和观感效果,也可以使门窗的布置有更大的空间自由度。2)结构自重轻,抗侧力刚度较小,因此受地震影响较弱,地震力带来的内力作用更小;短肢剪力墙结构特别适用于15层~25层的高层住宅,而且相对于普通剪力墙结构体系更加经济。3)短肢剪力墙构件一般为高剪力墙,墙体的破坏形式一般呈弯曲型破坏,连梁跨度、跨高比较大,故连梁也呈弯曲型破坏形式,因此短肢剪力墙结构体系的延性较好。近年来我国高层住宅建筑大量兴建,25层以下的高层住宅建筑采用短肢剪力墙结构形式的数量越来越多。由于JGJ3—2010高层建筑混凝土结构技术规程规定,建筑整体不得全部采用短肢墙,故通常采用普通剪力墙和短肢剪力墙结合应用以共同抵抗水平力的方式,一般将建筑楼梯间、电梯间部位设置为筒体或类似于筒体的剪力墙布置形式,而其他部位布置短肢墙。
2高层建筑短肢剪力墙结构构件布置的一般原则
1)短肢剪力墙必须根据建筑立面、平面布置来设置剪力墙,剪力墙构件尽量选用T形、+形、L形、Z形,保证单个承重构件的稳定性和平面外刚度,尽量减少或者避免“一”字形剪力墙构件。剪力墙布置尽量使纵、横方向刚度均匀。2)短肢剪力墙的总体数量要适当,应保证结构刚度在合理区间,满足承载力和刚度的要求,使结构周期、层间位移、位移比、地震底部剪力等各项指标在合理范围内。3)为避免墙肢凸出于隔墙表面,提高室内美观度和使用舒适程度,墙肢不宜过厚,一般应为200mm,250mm,300mm,但从构件的稳定性和便于施工方面考虑,墙肢厚度一般不小于200mm。当建筑层数较多和高度较大时,底部剪力墙构件的轴压比有可能较大或者超出规定的范围,可根据实际情况在剪力墙的竖向布置上采用变截面,墙厚从下到上逐渐减小。连接各剪力墙构件的框架梁或连梁一般与剪力墙等厚,但当剪力墙较厚时,也可以将梁宽适当减小,但框架梁或连梁梁宽不应小于200mm。4)剪力墙平面布置时,应尽量使剪力墙拉直、相近的墙肢对齐,使之形成联肢墙抗侧力结构,联肢墙在建筑条件允许的情况下应布置的尽量纵横均匀。在有条件的情况下,局部相近的剪力墙宜形成局部筒体的形式,以增强结构的整体性。5)填充墙、构造柱、梁、腰梁等二次结构构件与剪力墙、梁之间用拉接筋拉接以保证填充墙与结构构件的连接强度。
3短肢剪力墙结构设计中的注意事项
1)控制轴压比。高层建筑中的短肢剪力墙,对轴压比的控制应该比普通剪力墙更加严格,特别是端柱、无翼缘的一字形短肢墙。为了确保短肢结构墙的延性,设计时应对短肢结构墙的轴压比进行严格地控制,不应出现超过轴压比限值的剪力墙构件,合理布置结构布局,减少局部墙肢轴压比过大的情况。2)关键部位剪力墙构件的抗震性能应加强。建筑的角点处、结构外边线处的剪力墙均处在应力集中的区域,在地震时会最先出现塑性区甚至破坏。设计时应充分考虑这些部位墙体的受力特性,并采取必要的加强措施,可提高建筑角点处的短肢剪力墙的抗震等级,减小轴压比限值、增大配箍率和纵向钢筋配筋率,特别重视较小墙肢的抗震承载力等。3)正确区分框架梁和连梁。对梁构件进行设计时,如果其跨高比不大于3,应按连梁的要求对其进行设计。若跨高比大于5,宜按框架梁进行设计。由于连梁的刚度对结构体系的整体抗侧移刚度影响显著,所以,对于梁截面的选择和配筋都应准确合理,符合结构构件在工作中的实际情况,以此对结构整体抗震性能进行准确的判断和设计。4)短肢剪力墙结构体系整体的抗震设计。结构体系在整体布置时,应遵循合理的原则,除“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”等基本原则外,应考虑剪力墙的合理布置、框架梁的合理布置。剪力墙布置时应避免形成孤立的“一”字形短肢剪力墙,避免出现明显薄弱区域和应力集中,以保证结构的整体性和可靠度。在建筑外边缘及角点处的墙肢等关键部位的剪力墙构件应适当加强。5)结构计算中连梁刚度的设置。结构模型数值模拟计算中,应根据连梁所处位置、相邻墙肢承受地震力、“三水准”抗震设防要求中所起的作用等因素,判断连梁在实际工作中对结构体系提供的刚度贡献,适当设置连梁的刚度折减系数。以此使得数值模拟计算结果更加接近结构实际刚度和受力情况,计算结果更加符合结构体系实际情况,结构设计结果更加合理、经济。随着高层建筑的逐渐发展和人们对住宅使用功能要求的逐步提高,结构设计工作也有了更高的要求。短肢剪力墙结构可以灵活布置,墙肢可长可短可落地也可带转换层,能够更好的实现建筑的使用功能。短肢剪力墙的抗震性能优于异形柱的墙肢结构,更加适合高度在20m~60m的住宅建筑。在设计中应根据其特点,合理的布置结构构件,正确运用计算分析方法。短肢剪力墙结构将在高层建筑中有着广阔的发展前景。
4短肢剪力墙结构的应用实例
在高层建筑随工检测过程中,需要根据工程进度随时查阅相关图纸。电气施工图电气施工图中,记录均压环设置的起始层数、高度、均压环间距、利用主筋数量、主筋截面积、引下线数量、引下线与均压环交汇位置、各层金属门窗与均压环连接方式等。结构配筋图结构配筋图中,记录均压环中钢筋的数量、主筋尺寸、均压环通长连接的方式、均压环与引下线主筋的连接方式和位置、各类接地预留位置等。
2现场检测及检查
均压环的检测工作,应分为首层均压环检测和标准层(高层建筑中空间位置布置相同的层)均压环检测。根据查阅图纸环节记录的相关内容,严格对照现场实际施工情况检查和测量。均压环起始层设置应符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中的要求,即第一类防雷建筑物不高于30m,第二类防雷建筑物不高于45m,第三类防雷建筑物不高于60m。鉴于防雷工程中的均压环实际上与土建工程中的建筑外圈梁为同一项工程,所以起始层均压环建议从建筑物的首层做起。实际检测判定结果应以符合规范及设计要求为准。标准层均压环应利用建筑物外圈梁中两根主筋通长连接,再与本层的所有引下线分别可靠连接,路径设置应符合雷电流泄放的最短路径原则,且应形成有效的闭合回路。均压环中的主筋数量及尺寸应满足规范及设计要求,要求使用不小于48mm钢筋或截面积不小于48mm2的镀锌扁钢焊接成闭合环路。利用建筑物圈梁内主筋作为均压环时,现场应主要检查主筋的焊接质量,不应有漏焊、夹渣、咬肉、焊渣未清理现象,搭接长度及转角处的跨接钢筋曲率应满足规范要求。钢筋焊接部分应做好防腐处理。实际检测判定结果应以符合规范及设计要求为准。现场还应检查均压环与金属门窗及外墙大型金属物连接的预留接地,每层设均压环的建筑物,应在上下两层均压环各自引出接地预留。隔层设均压环的,应在每个门窗洞口设置不少于2点的接地预留。本层卫生间等电位预留,应就近从本层或最近层的均压环引出,满足雷电流泄放的最短路径原则,且应根据图纸中等电位箱的实际高度,留出足够长度的预留钢筋或扁铁。均压环接地电阻应在按照规范要求的前提下满足设计要求。随工检测时应在均压环钢筋绑扎、焊接工作完成后,混凝土浇筑施工前进行。测点选择应均匀分布在均压环各个方向。均压环转角处及均压环与引下线连接处也应进行测试,并测试过渡电阻。套管连接的主钢筋,在套管两侧也应测试过渡电阻。过渡电阻的阻值应满足规范要求。
3小结
首先定义一下尺度,所谓的尺度就是在不同空间范围内,建筑的整体及各构成要素使人产生的感觉,是建筑物的整体或局部给人的大小印象与其真实大小之间的关系问题。它包括建筑形体的长度、宽度、整体与城市、整体与整体、整体与部分、部分与部分之间的比例关系,及对行为主体人产生的心理影响。讲到尺度时应注意它与尺寸之间的区别,尺度一般不是指建筑物或要素的真实尺寸,而是表达一种关系及其给人的感觉,尺寸是用度量单位,如:公里、米、尺、厘米等对建筑物或要素的度量,是在量上反映建筑及各构成要素的大小。不同的尺度带来的感觉是不一样的,有的尺度使高层建筑显得挺拔或厚重,有的则使高层建筑显得庞大或轻飘,它直接影响人的心理感受,由此可见,尺度在高层建筑设计中处于一个至关重要的位置。
高层建筑设计中尺度的确难以把握,因它不同于日常生活用品,日常生活用品很容易根据经验做出正确的判断,其主要原因有:一是高层建筑物的体量巨大,远远超出人的尺度。二是高层建筑物不同于日常用品,在建筑中有许多要素不是单纯根据功能这一方面的因素来决定它们的大小和尺寸的,例如门,本来可以略高于人的尺度就可以了,但有的门出于别的考虑设计得很高,这些都会给辨认尺度带来困难。
高层建筑设计时,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人观察视点、视距、视角,和高层建筑使用亲近度,从宏观的城市环境到微观的材料质感的设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为五种主要尺度:城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度。
1、高层建筑设计中的外部尺度
1.1城市尺度
高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。从对城市整体影响的角度来看,表现在高层建筑对城市天际轮廓线的影响,城市的天际轮廓线有实、虚之分,实的天际线即是建筑物的轮廓,虚的天际线是建筑物顶部之间连接的光滑曲线,高层建筑在城市天际线创造中起着重要的作用,因城市的天际轮廓线从一个城市很远的地方就可以看见,也是一座城市给一个进入它的人第一印象。因此,高层建筑尺度的确定应与整个城市的尺度相一致,而不能脱离城市,自我夸耀,唯我独尊,不利于优美、良好天际线的形成,直接影响到城市景观。高层建筑对城市局部或部分产生的影响,是指从市内比较开阔的地方,如:广场、干道、开放的水系和绿地所看到的天际线,也直接影响人民的日常生活。因此,城市天际轮廓线不仅影响人从城市所看的景观,也直接影响到市内居民的生活与视觉观赏。
高层建筑对城市各构成要素也产生重大的影响,高层建筑的位置、高度的确定,也应充分地考虑该城市尺度、传统文化,不当的尺度会对城市产生不良的影响,改变了城市传统的历史文化,也改变了原来城市各构成要素之间有机协调的比例关系,如:上海市,黄浦江可谓是城市一条重要水系,原先具有宽大、雄壮的气势。但由于东方明珠塔的建成,又过于靠近黄浦江,其他高层建筑也跟着靠近黄浦江建设,使黄浦江的尺度感变小了,失去了原有的雄壮,而改变了老上海的历史与文化,从这一角度讲,东方明珠塔的建成又是一件憾事。
1.2整体尺度
整体尺度是指高层建筑各构成部分,如:裙房、主体和顶部等主要体块之间的相互关系及给人的感觉。整体尺度是设计师十分注重的,关于建筑的整体尺度的均衡理论有许多种,但都强调整体尺度均衡的重要性。面对一栋建筑物时,人的本能渴望是能把握该栋建筑物的秩序或规律,如果得到这一点,就会认为这一建筑物容易理解和掌握,若不能得到这一点,人对该建筑物的感知就会是一些毫无意义的混乱和不安。因此,建筑物的整体尺度的掌握是十分重要的,在设计时要注意下面的两点:
1.2.1各部分尺度比例的协调
高层建筑一般由三个部分组成的——裙房、主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。一个造型美的高层建筑是建立在很好地处理了这几个部分之间的尺度关系,而这三个部分尺度的确定,应有一个统一的尺度参考系(如把建筑的一层或几层的高度作为参考系),不能每一部分的尺度参考系都不同,这样易使整个建筑含糊、难以把握。
1.2.2高层建筑中各部分细部尺度应有层次性
高层建筑各部分细部尺度的划分是建立在整体尺度的基础上的,各个主要部分应有更细的划分,尺度具有等级性,才能使各个部分造型构成丰富。尺度等级最高部分为高层建筑的某一整个部分(裙房、主体和顶部),最低部分通常采用层高、开间的尺寸、窗户、阳台等这些为人们所熟知的尺寸,使人们观察该建筑时很容易把握该部分的尺度大小。一般在最高和最低等级之间还有1~2个尺度等级,也不易过多,太多易使建筑造型复杂而难以把握。
1.3街道尺度
街道尺度是指高层建筑临街面的尺度对街道行人的视觉影响。这是人对高层建筑近距离的感知,也是高层建筑设计中重要的一环。临近街道的高层建筑部分的尺度确定,主要考虑到街道行人的舒适度,高层建筑主体因为尺度过大,易向后退,使底层的裙房置于沿街部分,减少了高层建筑对街道的压迫感。例如:上海南京路两边的高层建筑置于后面,裙房置于前使两侧的建筑高度与街道的宽度的比例为1∶12,形成良好的购物环境。
为了保持街道空间及视觉的连续性,高层建筑临街面应与沿街的其他建筑相一致,宜有所呼应。如:在新加坡老区和改建后的一条干道的两侧,为了不致造成新区高层和老区低层截然分开,沿新区一侧作了和老区房屋高度相同中相似的裙房,高层稍后退,形态效果良好的对话关系。
1.4近人尺度
近人尺度是指高层建筑最底部分及建筑物的出入口的尺寸给人的感觉。这部分经常为使用者所接触,也易被人们仔细观察,也是人们对建筑直接感触的重要部分。其尺度设计应以人的尺度为参考系,不宜过大或过小,过大易使建筑缺少亲近性,过小则减小了建筑的尺度感,使建筑犹如玩具。
在近人尺度处理中,应特别注意建筑底层及入口的柱子、墙面的尺度划分,檐口、门、窗及装饰的处理,使其尺度感比以上几个部分更细。对入口部分及建筑周边空间加以限定,创造一个由街道到建筑的过渡缓冲的空间,使人的心理有一个逐渐变化的过程。如:上海图书馆门前采用柱廊的形式,使出入馆的人有一个过渡区,这样使建筑更具有近人及亲人性。
1.5细部尺度
细部尺度是指高层建筑更细的尺度,它主要是指材料的质感。在生活中,有的事物我们喜欢触摸,有的事物我们不喜欢触摸——我们通过说“美妙”或“可怕”来对这些事物做出反应,形成人的视觉质感,建筑设计师在设计过程中要充分运用不同材料的质感,来塑造建筑物,吸引人们亲手去触摸或至少取得同我们的眼睛亲近感,或者换言之,通过质感产生一种视觉上优美的感觉。勒。柯布西埃在拉托尔提建造的修道院是运用或者确切地说是留下大自然“印下”的质感的优秀典范,这里的质感,也就是用斜撑制作在混凝土上留的木纹。
2、高层建筑外部尺度设计的原则
2.1建筑与城市环境在尺度上的统一
注意高层建筑布置对城市轮廓线的影响,因为在城市轮廓线的组织中,起最大作用的是建筑物,特别是高层建筑,因而它的布置应遵行有机统一的原则进行布置:
(1)高层建筑聚集在一起布置,可以形成城市的“冠”,但为避免其相互干扰,可以采用一系列不同的高度,或虽采用相仿高度,但彼此间距适当,组成有关的构图。也可以单栋高层建筑布置在道路转弯处,以丰富行人的视觉观赏。
(2)若高层建筑彼此间毫无关系,随处随地而起不到向心的凝聚感,则不会产生令人满意的和谐整体。
(3)高层建筑的顶部不应雷同或减少雷同,因为这会极大影响轮廓线的优美感。
2.2同一高层建筑形象中,尺度要有序
高层建筑设计时,应充分考虑建筑的城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度、细部尺度这一尺度的序列,在某一尺度设计中要遵守尺度的统一性,不能把几种尺度混淆使用,才能保证高层建筑物与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间及与人之间保持良好的有机统一。
2.3高层建筑形象在尺度上须有可识别性
高层建筑物上要有一些局部形象尺度,能使人把握其整体大小,除此之外,也可用一些屋檐、台阶、柱子、楼梯等来表示建筑物的体量。任意放大或缩小这些习惯的认知尺度部件就会造成错觉,效果就不好。但有时往往要利用这种错觉来求得特殊的效果。