概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

1、CONSTRUCTION城市建設(shè)智能建筑中的接地比較復(fù)雜，由于智能建筑中存在功能各異的多個(gè)子系統(tǒng)，且每個(gè)子系統(tǒng)對(duì)接地要求的標(biāo)準(zhǔn)也不完全一樣。在按照其用途或作用來劃分，智能建筑中的接地可以分為兩大類：保護(hù)性接地和功能性接地。保護(hù)性接地包括防雷接地、防靜電接地與保護(hù)接地；功能性接地包括直流接地、屏蔽接地和工作接地。接地系統(tǒng)的良好與否直接關(guān)系到整個(gè)智能建筑的正常運(yùn)行，通常來看，接地電阻是越小越好。目前，國(guó)際上通用的防雷技術(shù)設(shè)計(jì)中，都采用共用接

2、地系統(tǒng)方式。對(duì)智能建筑而言，大樓內(nèi)的各設(shè)備應(yīng)建立良好的等電位聯(lián)結(jié)，并和預(yù)留接地端子相連，利用柱內(nèi)主鋼筋引下至接地系統(tǒng)，共用一組接地裝置，其接地電阻按其中最小值確定。一般情況下，智能建筑通常采用基礎(chǔ)地網(wǎng)建立共用接地系統(tǒng)，接地電阻不大于一歐姆。結(jié)束語：工業(yè)和民用建筑的防雷與接地設(shè)計(jì)及安裝是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它的覆蓋面廣，和各專業(yè)系統(tǒng)的交叉點(diǎn)較多，因此在設(shè)計(jì)和施工中要細(xì)致、認(rèn)真、全面地加以綜合考慮，進(jìn)而保證人和建筑物的安全。施工單位要高度重視起建

3、筑防雷與接地設(shè)計(jì)及安裝對(duì)工業(yè)和民用建筑的重要作用，不斷引進(jìn)新技術(shù)和新材料，使建筑防雷工程的防雷效果更加顯著。參考文獻(xiàn)：[1]郭明利.智能建筑中弱電系統(tǒng)的防雷設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].低壓電器，2009，（16）.[2]黃宏偉.淺談?shì)p鋼結(jié)構(gòu)建筑物的防雷與接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].建筑，2007，（11S）.[3]胡衛(wèi)紅.高明杰.談高層建筑防雷接地設(shè)計(jì)與施工[J].建筑科技情報(bào)，2004，（04）.[4]魏建碑.西志堅(jiān).建筑電氣設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)注意問題淺析[

4、J].黑龍江科技信息，2009，（19）.[5]劉先云.建筑工程中的防雷接地技術(shù)及避雷問題分析[J].廣東科技，2008，（08）.[6]盧榮佳.論建筑電氣安裝工程中的問題與預(yù)防措施[J].建材與裝飾（下旬刊），2007，（12）.概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用羅建城惠州市誠(chéng)藝建筑設(shè)計(jì)有限公司廣東惠州516000摘要：文章結(jié)合某工程實(shí)際，從計(jì)算結(jié)果和經(jīng)濟(jì)分析表明，從概念設(shè)計(jì)的原則出發(fā)，根據(jù)結(jié)構(gòu)整體性原則經(jīng)過多輪優(yōu)化之后的結(jié)構(gòu)方案，

5、既可以保證結(jié)構(gòu)的安全適用，還可以做到經(jīng)濟(jì)合理。關(guān)鍵詞：概念設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)1工程概況某工程項(xiàng)目用地共計(jì)11.25hm2，總建筑面積約為72萬m2，擬建成包括高檔公寓、SOHO公寓、普通住宅、商業(yè)、寫字樓等多種功能的大型商業(yè)綜合體，整個(gè)綜合體共分為A、B、C、D、E5個(gè)建筑組群。本工程為其中的B區(qū)，建筑面積1O萬m2，地下部分為兩層地下室，平時(shí)主要用于商業(yè)、設(shè)備用房及車庫(kù)，地下二層戰(zhàn)時(shí)為核5級(jí)人防地下室；地上部分裙房2～4層，

6、兩棟住宅塔樓均為40層。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)?？拐鹪O(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.1g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類。風(fēng)荷載按lOOa重現(xiàn)期的風(fēng)壓值計(jì)算，基本風(fēng)壓wo=O.60kNm2，地面粗糙類別采用B類，由于塔樓高寬比4.34＞4.0，風(fēng)荷載體形系數(shù)采用1.4。2基礎(chǔ)及地下室設(shè)計(jì)2.1工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況根據(jù)勘察報(bào)告，場(chǎng)區(qū)地貌屬山前

7、坡洪積平原。場(chǎng)地內(nèi)巖土分層自上而下描述如下：第1層：雜填土，第2層：細(xì)砂，第3層：粉質(zhì)粘土，第4層：強(qiáng)風(fēng)化云母片巖，第5層：中風(fēng)化云母片巖，該層未穿透。場(chǎng)區(qū)內(nèi)無不良地質(zhì)現(xiàn)象，無液化土層，區(qū)域穩(wěn)定性較好，適宜工程建設(shè)。場(chǎng)區(qū)地下水位標(biāo)高0.85～3.43m(黃海高程)。地下水類型為第四系松散巖類孔隙水及基巖裂隙水?？垢≡O(shè)計(jì)水位標(biāo)高建議值為4.00m2，相對(duì)于0.00為0.25m。2.2基礎(chǔ)類型根據(jù)勘察報(bào)告，并考慮抗浮要求，裙房部分的基礎(chǔ)采用

8、筏板基礎(chǔ)，以第3層粉質(zhì)粘土層(=280)或第4層強(qiáng)風(fēng)化云母片巖層(=3OO)為基礎(chǔ)持力層。筏板厚度為0.6m框架柱位置根據(jù)抗沖切需要設(shè)置相應(yīng)尺寸的柱墩。塔樓基礎(chǔ)考慮過兩種方案，一是天然筏板基礎(chǔ)，二是大直徑人工挖孔樁基礎(chǔ)。通過從結(jié)構(gòu)造價(jià)、施工方便等方面綜合比較，最后采用了傳力直接的大直徑人工挖孔樁墻下承臺(tái)梁防水板基礎(chǔ)。挖孔樁樁長(zhǎng)約13m，樁徑1000～1600，擴(kuò)底1800—2900，樁端持力層為第5層中風(fēng)化云母片巖，樁端極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值

9、=6000。2.3地下室抗浮設(shè)計(jì)地下室抗浮設(shè)計(jì)水位為0.25m，需要進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)上采用抗拔錨桿（Φ150)進(jìn)行抗浮，錨桿進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖不小于lOm，長(zhǎng)度不小于14m，單根錨桿抗拔承載力特征值為360kN。2.4地下室結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)及主裙樓差異沉降地下室平面尺寸為206x137m，大大超過規(guī)范要求。但考慮到設(shè)縫對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的不利影響，設(shè)計(jì)時(shí)通過采取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)措施(采用微膨脹混凝土、設(shè)置后澆帶、加強(qiáng)配筋等)、建筑措施(純地下室頂板及墻加強(qiáng)保溫措

10、施)及施工措施(分段施工、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、采用添加劑等)，在地下室范圍內(nèi)不設(shè)變形縫而設(shè)置收縮后澆帶。另外，為解決主裙樓之間的差異沉降問題，在主裙樓之間還設(shè)置了沉降后澆帶。收縮后澆帶要求在混凝土澆筑兩個(gè)月后可進(jìn)行封閉，沉降后澆帶則需根據(jù)沉降觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析后再選擇合適時(shí)機(jī)進(jìn)行封閉。3上部結(jié)構(gòu)方案工程地下室部分不設(shè)伸縮縫和沉降縫，整個(gè)工程連為一體，地下室頂板設(shè)計(jì)為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。上部結(jié)構(gòu)通過設(shè)置2道抗震縫將結(jié)構(gòu)分為完全獨(dú)立的3個(gè)部分，其中左

11、上角和右下角均為40層的2個(gè)塔樓，左下部分為2層的框架結(jié)構(gòu)。兩棟塔樓均為剪力墻結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)高度119.9m，為A級(jí)高度的鋼筋混凝土高層建筑。塔樓平面外包尺寸為27.8x31.7m，高寬比HB=4.34，長(zhǎng)寬LB=1.14，均滿足規(guī)范的有關(guān)要求。結(jié)構(gòu)方案階段，首先根據(jù)概念設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行剪力墻的平面布建筑設(shè)計(jì)267CONSTRUCTION城市建設(shè)項(xiàng)目SATWEETABS周期，ST13.153.03T22.942.73Tt2.161.85周

12、期比TtT10.690.61地震作用基底總剪力（kN），X向76378258基底總剪力（kN），Y向79509110最大層間位移角，X向1152511467最大層間位移角，Y向1166111936最大位移比，X向1.121.07最大位移比，Y向1.121.07風(fēng)荷載最大層間位移角，X向1181012254最大層間位移角，Y向1227313195置，盡量控制剪力墻的墻肢長(zhǎng)度滿足普通剪力墻的要求，并盡量布置帶有翼緣的剪力墻，以提高整個(gè)建筑物

13、的抗震性能。二是充分利用中間交通核心形成的剪力墻內(nèi)筒的抗側(cè)力作用，盡量減小外圍剪力墻的數(shù)量和尺寸。再根據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和整體性原則，對(duì)整體計(jì)算分析的結(jié)果從周期比、位移比、剛度比和層間受剪承載力之比、剛重比以及層間位移角等方面進(jìn)行綜合分析和判斷，在經(jīng)過多輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，確定了塔樓的結(jié)構(gòu)方案。其中，塔樓的剪力墻厚度從底部的400厚到300到250再到上部的200厚均勻變化；混凝土強(qiáng)度等級(jí)也從底部的C50到C40，最后過渡到C30，并且剪力墻厚度

14、的變化與混凝土強(qiáng)度等級(jí)的變化均錯(cuò)開數(shù)層。優(yōu)化后的標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面布置詳見圖1。圖1標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖根據(jù)本工程的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)平面布置圖，還采取了一些構(gòu)造加強(qiáng)措施：正常樓層板厚為h=l10，地下一層樓板由于人防采用400厚，0.00樓板作為整個(gè)工程的嵌固端厚度h=180，裙房屋面層樓板厚度加厚為h=130，塔樓屋面層樓板厚度采用h=150；內(nèi)筒左右兩側(cè)及電梯間由于樓板開大洞，板厚均加強(qiáng)為h=150，以傳遞水平力。4結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析4.1振型分解

15、反應(yīng)譜法結(jié)構(gòu)整體計(jì)算分析時(shí)采用了2個(gè)不同的計(jì)算軟件，先采用SATWE進(jìn)行整體計(jì)算，再采用Etabs中文版進(jìn)行驗(yàn)證。地震作用計(jì)算首先采用考慮扭轉(zhuǎn)偶聯(lián)振動(dòng)影響的振型分解反應(yīng)譜法，塔樓的部分計(jì)算結(jié)果如表1。結(jié)果表明，兩種軟件的計(jì)算差別不大，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范的有關(guān)要求。4.2彈性時(shí)程分析補(bǔ)充計(jì)算本工程結(jié)構(gòu)高度大于100m，抗震設(shè)防烈度為7度，需進(jìn)行多遇地震下的彈性時(shí)程補(bǔ)充分析計(jì)算。選用1條人工波RHITG035以及2條實(shí)際地震記錄TAF2、T

16、H2TG035，采用SATWE進(jìn)行彈性動(dòng)力時(shí)程分析，輸入地震加速度的最大值為35cms2。結(jié)構(gòu)兩個(gè)主方向的最大樓層剪力曲線圖如圖2。圖2主方向最大樓層剪力曲線結(jié)果表明：每條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力均大于振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果的65%，三條時(shí)程曲線計(jì)算所得結(jié)構(gòu)底部剪力的平均值大于振型分解反應(yīng)譜法結(jié)果的80%，選波有效。時(shí)程分析法計(jì)算所得剪力平均值在大部分樓層小于振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果，在頂部個(gè)別樓層出現(xiàn)了大于振型分解反應(yīng)譜法的現(xiàn)象。針

17、對(duì)這個(gè)問題在SATWE中采用了地震力放大系數(shù)的方法進(jìn)行解決，這部分樓層配筋計(jì)算據(jù)此進(jìn)行。5結(jié)語工程根據(jù)優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行恰當(dāng)?shù)呐浣顦?gòu)造，保證了結(jié)構(gòu)的整體性能。根據(jù)甲方的經(jīng)濟(jì)分析，本工程標(biāo)準(zhǔn)層含鋼量為35kgm2。結(jié)果表明，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍應(yīng)用概念設(shè)計(jì)原則，既可以保證結(jié)構(gòu)的安全適用，還可以做到經(jīng)濟(jì)合理。參考文獻(xiàn)：[1lGB500112001，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范【s】.[2]JGJ3—2002，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程【s】.[3]GB5