丛 磊
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摘要:建筑建设的发展促进了人民群众居住环境的不断改善,在满足基本居住、工作需求的同时,建筑设计朝着美观的方向发展。近年来,错层结构成为建筑设计的一种流行趋势,错层结构就是平面和竖向均不规则分布、结构错综复杂,基于这种不规则的结构每层楼的标高和竖向构建高度均不同,楼板和平面也不规则。因此需要在符合设计原则的基础上,对当前建筑的错层设计结构中存在的问题进行修正,以便提高建筑工程质量。
关键词:高层建筑;错层结构;问题;对策
引言
随着时代的发展步伐,我国建筑领域广泛采用了不好的建筑结构。房子有缺陷的楼层结构和跳层一样,但由于没有完全分为两层,所以对复合房屋有丰富的空间感。格式不正确的结构还可以使用不同的级别来区分不同功能的空间。由于强调人类经验、实用性和强烈的空间意识等优点,越来越多的人寻求设计错误的层结构。但是,错层的结构平面和垂直方向不规则,可能导致结构刚度和长度的突然变化,并可能在大地震中造成严重的结构破坏。应避免由于结构设计不当而对工程质量造成不利影响,缩短建筑物的使用寿命,并危及居民财产的安全。
1高层建筑错层结构存在的问题及分析
1.1错层结构的圈梁闭合比较困难。
在实际居住时,虽然错层结构中层高相同,但是建筑空间并不处于同一个层次,不同的使用功能空间处于不同的平面。这种设计可以大大提高建筑室内的空间利用率,使得建筑更具美感。但是空间的错落又会给老人、孩子带来生活上的不便。如果建筑面积过小,则会降低错层结构的经济适用性,增加建筑成本。在实际结构设计时,错层结构构件内力分布十分不均,其主要问题在于圈梁闭合难度大,很难抵抗水平荷载;顶层温度变化过大,墙体之间存在较大的强度差异等。圈梁闭合难度大主要是由于错层结构的功能空间处于不同的平面,门窗洞口高度不稳定,门窗洞口的位置可能会与圈梁的位置重合,特别是外纵墙、楼梯间等部位,这些问题更加突出。
1.2承载能力计算方面的问题
建筑工程采用错层设计,需要在设计过程中进行建模,并对错层后的结构进行承载力计算。错层设计后原本一层空间变成两层空间,使得建筑的承载力降低,当超过限制时会对建筑产生安全隐患;楼板弹性验算需要结合具体结构设计进行计算。错层处结构存在多个柱,则按照多柱进行计算,错层后柱长度变低,柱所受荷载较小,计算配筋时则按照错层后的荷载作用进行配筋计算。
1.3缺少对于温度变化的考量
在错层结构设计中应考虑气候环境对结构受力等造成影响,部分设计人员忽视了室内外环境变化尤其是温度变化的影响。在建筑结构中顶层温差变化较大会对温度应力产生影响,原本错层处形成的弯曲应力和剪切应力发生改变,对建筑结构的可靠性和安全性能造成影响。
2高层建筑错层结构设计方法?
2.1合理受力及变形弱化错层问题?
首先,在进行错层结构设计时,高差通常设置在一个方向,而另一个方向不存在高差,因此可以在错层方向适当增加竖向抗侧力构件。由于错层结构体系主要根据竖向抗侧力构件刚度,分配各个竖向构件水平荷载,在有高差的方向设置框架柱,不仅可在某种程度上减少错层处框架承担的水平力,弱化错层结构存在的问题,而且能够避免错层结构处框架形成短柱,能够有效改善错层处框架柱的抗震延性。其次,在错层结构设计时需要注意,错层处高差越大,错层楼板的水平位移差也会随之增加,并增加结构的整体水平位移。施工过程中错层处高差无法改变,为避免上述问题,就需要严格控制整体结构的水平位移限值。
2.2提高错层剪力墙体抗震能力
为了提高施工中错误层结构的稳定性,设计者应在设计过程中注意提高错误层结构墙的抗震能力。可主要围绕合理选择抗震等级、适当加固土层厚度和添加较长钢筋的一部分进行施工。首先,在选择抗震等级时,设计者必须根据工程不同部分的结构选择相应等级。其中,可以根据抗震规范选择非错方框架梁,而非错方框架梁应提高抗震等级。在错误层上设计剪力墙厚度时,设计者必须增加在给定时间为抗震等级选择的纵向钢筋和镫筋数量。在设计剪力墙厚度而不是错误层部分时,选择了抗震所需的规范防护强度,使施工企业能够以最低的投资实现整个施工项目的高抗震效果。如果地面结构受相对复杂的约束,而造型不良的部分受到集中约束,则工作人员可以在设计过程中适当地增加地面厚度。首先,要考虑到下一层厚度的嵌入端厚度通常约为180mm,其他层的厚度不小于120mm,并且错误层内的楼板可以使用双向钢筋进行改进,增强结构的稳定性和可靠性。
2.3明确上下楼板高差设计
错层结构的设计要结合具体的错层结构框架对短柱的特征进行比较,应该详细计算上下楼板的设计高差。设计者应该依据具体的设计目标,在充分保证楼层的水平荷载的前提下,运用相关技术方法研究错层位置的扭转效应,设计过程中结合相关梁抗扭,灵活运用大跨度的结构方式,做好错层结构的科学设计。
2.4采取以调为主的技术措施
在设计错误的高层结构时,采取有针对性的技术措施。在具体设计过程中,应明确强度设计的特点和内容,明确强化施工设计力,掌握施工构件的具体情况,重点解决高层建筑设计问题。在进行结构强度分析时,应全面分析所有影响因素,有效处理错层问题,掌握错层结构设计要求,并确保相关工作的进行。主要措施如下:①正确地增加或加强建筑物错误层方向上的垂直阻力元素。②做好整个结构的水平位移极限等。
2.5提高错层构件的刚度与强度?
由于错层处上下楼板不可避免地存在位移差,因此,可以通过提高错层构件的刚度与强度来增加受扭框架梁的强度。对上下楼板间高差不超过50cm的错层结构,由于高差较低,上框架梁底一般会直接搭接于下框架梁顶,因此,在上下梁之间就不会出现高差空隙,通过短柱强行传递水平荷载,上层框架梁底与下层楼板底平可直接传递水平荷载。错层结构高差越小,上下楼板间的位移差也就越小,此是再配置一定量的抗扭纵筯及箍筋,即可提高结构的抗扭能力。对上下楼板高差大于50cm的结构,由于上框架梁底远远高于下框架梁顶,两层框架梁之间存在脆性较大的短柱,加之高差过大,需要用框架短柱协调上下层楼板产生的位移差。针对这种情况不能仅仅是加强错层处框架梁的抗扭刚度,还必须改善短柱的力学性能,或者在上框架梁加腋来消除短柱,加腋部分底面要与下楼板底平,才能保证在上下两层楼面之间直接传递水平荷载。为保证连接的可靠性,错层部分梁可采用加腋的办法,加腋斜度可取1:2,以减轻加腋自重,减少材料浪费,避免占用过大空间。当然上框架梁加腋无法消除框架梁的扭转效应,尤其是间距较大的支座框架柱,针对这种情况,可以在两个框架梁之间,设置非框架梁加腋,调节上下楼板的变形差。
结束语
作为当前建筑项目中最常见的结构形式,本文首先分析了偏移结构的相关特征,然后分析并阐述了当前建筑项目中偏移结构设计过程中存在的问题,并提出了基于的偏移结构设计的建议和对策通过优化和修改现有建筑项目中的偏移结构,消除了设计偏移结构可能带来的安全风险,提高了设计偏移结构在建筑项目中的实用性和可靠性,为推广和应用提供了参考和指导。
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