前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的桩筏基础论文主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:建筑电气;安装;问题;处理方法
Abstract: during the construction of the may appear before the construction of the quality problem in the prevention, construction control, only good prevention and control measures, can overcome the quality problem, ensuring the quality of projects. This paper discusses the construction of electrical installation common problems and solutions.
Keywords: electrical building; Installation; Problem; Processing method
中图分类号:O213.1文献标识码:A 文章编号:
建筑电气安装工程质量的好与坏是直接影响着建筑工程质量,要求电气安装工程的设计和施工人员具有更高的素质和职业技能,把电气安装工程的管理和安全放在重要的位置上,做好电气安装工程的质量管理工作,保证电气安装工程的质量,保证电气施工工程的安全可靠, 保证建筑整体运行的先进性和稳定性。
一、 建筑电气安装工程常见的问题
1 、安装人员素质存在的问题
目前我国民用建筑电气安装工程的施工队伍中存在着一个普遍的现象--安装人员的素质不高,与现代电气工程的要求有一定差距。当前几乎所有的建筑电气施工和电气质检人员由上世纪老一辈电工担任,他们虽有较丰富的现场施工经脸,但缺乏专业理论知识。他们的特长是操作工艺, 对专业技术性内容和施工图纸的理解存在不足。比如在六层住宅的干线供电系统中, 干线从一层到六层要求不能变径,而很多老的施工人员认为从一层到六层的配线可以根据负荷的变化线径逐层递减, 这在规范上是不允许的, 操作的后果是给建筑物的使用带来了安全隐患。
2、 电线管 (钢管、 PVC 管)敷设不符合要求:在电线管敷设工序上,施工人员对有关规范不熟悉,工作态度马虎,贪图方便,不按规定执行施工管理员管理不到位;经常会出现电缆管多层重叠,管子出现死弯 、痛、折 凹痕现象;电线管进入配电箱,管口在箱内不顺填,露出太长;管口不平整 、长短不一;管口不用保护圈;未紧锁固定;预埋PVC电线管时不是用塞头堵塞管口,而是用钳夹扁拗弯管口等等现象,造成多条线管通过同一狭窄的平面 这固然与施工人员的专业素质有关,也与建筑设计布置和电气专业配合不够不无关系。
3、导线的接线、 连接质量和色标不符合要求: (1) 多股导线不采用铜接头,直接做成"羊眼圈"状,但又不扩锡; (2)与开关、插座、 配电箱的接线端于连接时, 一个端子上接2根以上导线; (3) 线头有导体、 导线排列紊乱, 没有进行捆绑包扎处理; (4)导线的三相、 零线、 接地保护线色标不一致或者混淆。
4、防雷接地存在的问题: (1) 引下线、 均压环、 避雷带搭接处存在一些夹渣、 焊瘤、 虚焊、 咬肉、 焊缝等不饱满的现象; (2) 没有敲掉焊渣、 避雷带上的焊接处没有刷防锈漆; (3) 用质量较差的螺纹钢代替质量好的圆钢作搭接钢筋; (4)直接利用对头焊接的主钢筋作防雷引正经一。
5、室外进户管预埋存在的问题: (1)用质量较差的铜管代替厚壁钢管; (2) 没有深度的预埋, 偏离相应的位置; (3) 有电焊焊接转弯处, 上墙管与水平进户管网电焊驳接成90°角; (4)进户管与地下室外墙的防水处理不好。
6、 配电箱安装及开关、 插座、 面板安装的问题: (1) 箱体与墙体有缝隙, 箱体不平直。箱体内的沙浆、 杂物未清理干净; (2) 箱壳的开孔不符合要求,特别是用电焊或气焊开孔。落地的动力箱接地不很显著, 重复接地导线截面不够。箱体内有的 线头, 布线紊乱, 导线没有余量; (3) 线盒预埋太深, 标高不一; 开关、 插座的相线、零线、PE 保护线有串接现象;开关、插座的导线线头, 固定螺栓松动, 盒内导线余量不足。
二 建筑电气出现问题的处理方法
1、 强化素质,提高认识。 近几年,随着电气安装技术的进步和学习电气专业人员的增多,施工、 监理队伍应引进特别是有过工程设计经验和理论知识丰富的专业人员,做到知识化、 专业化,应从过去的日测检查深化到科学检查,在保留过去操作工艺检查的同时,还应要求施工人员对图纸的质量进行检查,检查图纸设计数据有无错误和隐患,同时检查电气设备的产品质量,并制定设备进场的保管条例,杜绝电气事故的发生。
2、 加强图纸审核管理。 首先,举办图纸会审,对照规范进行审核,发现图纸中常见的问题,尽量把施工图中出现的差错、 遗漏问题尽量消灭在图纸阶段 。把不能施工或难以施工的问题提出,要求设计部门修改图纸 。并要注重与土建 给排水等专业协调 、沟通,把问题发现在前面,便于保证施工质量 。其次,认真审查承包商提交的施工组织设计,重点审查有无可靠的组织与技术措施,有无完整的质保体系,施工程序 、施工方法是否切实可行,重点岗位的技术工人有无上岗证明。 对重要的分项工程 、关键工序和关键部位,应要求施工单位编制详细的施工方案。 最后,施工前监理人员应根据本工程的监理实施细则向承包商的施工员班组长进行技术交底,介绍监理对质量的要求与工作程序,对质量通病预先提出,要求采取措施加以克服。
3、 加强线管敷设管理。 第一,严格按设计和规范下料配管,监理专业工程师严格把关,管材不符合要求不准施工。 第二,镀锌管和薄壁钢管内径小于等于 25mm的可选用不同规格的手动弯管器,内径大于等于 32mm的钢管用液压弯管器, PVC管子根据内径选用不同规格的弹簧弯管,内径大于等于 32mm的管子煨弯。 如大量加工时,可用专制弯管的烘箱加热,做到管子弯曲后管皮不皱不裂 。不变质 PVC对接时,建议采用整料套管对接法,并粘接牢固 。第三,配管加工时要掌握:明配管只有一个90度弯时,弯曲半径应≥ 管外径的 4 倍:两个或三个 90 度弯时,弯曲半径应≥ 管外径的 6 倍;暗配管的弯曲半径≥ 管外径的 6 倍;埋人地下和混凝土内管子弯曲半径≥ 管外径的 10 倍 。第四,直径大于等于 40mm的厚壁管对接时采用焊接方式,不允许管口直接对焊,直径小于等于 32mm管子应套丝连接或用套管紧定螺钉连接,不要熔焊连接,连接处和中间放接线盒采用专用接地卡跨接。
4、 防雷接地措施。 加强对焊接的技能培训,要求做到搭接焊处焊缝饱满 、平整均匀,特别是对立焊、 仰焊等难度较高的焊接进行培训。 增强管理人员和焊工的责任心,及时补焊不合格的焊缝,并及时敲掉焊渣,刷防锈漆。 根据相关施及验收规范规定,避雷引下线的连接为搭接焊接,搭接长度为网钢直径的 6 倍。 因此,不允许用螺纹钢代替网钢作搭接钢筋 。另外,作为引下线的主钢筋土木建设如果是对头碰焊的,应在碰焊处按规定补一搭接网钢。
5、 加强施工人员管理要提高工程质量 。首先要提高施工人员的素质,企业应有所针对地配备专业人员,使工程安装过过程做到知识化专业化 为减少和消灭建筑电气安装工程中的事故,设计、 管理和安装人员都必须加强学习,以提高电气管理 、安装人员的技术和业务素质。特别是乡镇企业施工队,更应重视专职电气安装人员的配备培训和持证上岗。
6、 建立质量保证体系,严格工程验收。业主对电气安装工程要有明确要求, 发包单位要选择确实有承建能力的建筑队伍承担电气安装工程,承建单位要严格按设计施工,严格遵守建筑电气的安装施下规范,每个建设单位对电气安装工程要有一个从上到下的管理网络,配备专职电气监督人员、 施工人员参加现场管理 。对所有工程和所使用的材料进行逐一检查,不符合设计要求和规范的坚决不予验收,同时兼顾使用功能,力争做到质量保证,住户放心。
提高建筑电气工程施工质量,首先要从提高施工人员的素质入手, 加强管理人员的责任心, 提高施工技术水平,做好施工前的技术交底工作,坚持施工过程的三检制度, 把可能在施工中出现的质量问题在施工前预防好, 施工中控制好,只有好的预防措施和控制手段,才能克服质量问题, 保证工程质量。
参考文献:
[1] 卫军豪, 彭建磊, 吴志平. 住宅建筑电气安装存在的问题与对策[J]. 科技致富向导, 2011,(20)
[2] 吴晓燕. 浅谈建筑施工电气的设计与安装[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(02)
关键词:发电机;端盖;密封;阶梯垫片;振动大
中图分类号:F46 文献标识码:A
1 东方350MW汽轮发电机端盖安装不当引起的问题
发电机端盖安装在整个发电机安装过程中是很容易出现问题的步骤,一旦忽视某些细节就极易出现问题。在我公司承建的某电厂2×350MW机组一期工程超临界燃煤发电机组施工过程中,发电机整套风压迟迟难以合格,漏气量严重超标。在一步步排除完密封油设备、管道、氢气管道所有漏气点之后,将漏气点锁定在定子本身,但还是很难找到具体漏点。因为现场条件所限,检漏方法仅局限于用肥皂水和氟利昂,所以只能一个部位一个部位排除。当把发电机两端上油挡拆掉后对内部进行进一步排除时就不能再喷肥皂水,因为喷进去的肥皂水会污染油,所以只能用氟利昂进行查漏。但由于当时正处于西部地区的寒冬季节,油温度较高,油喷出的油气很大,声音也很大,加之位置较困难,对锁定具置造成很大干扰。在多次检查无果情况下只能暂时停掉油,只留密封油运行,再次检查就轻松确定了发电机汽端端盖左侧洼窝内凹的角落部位存在漏点(漏点见图1),而且漏气量较大。我们连夜对此端盖进行了拆下、清理、重装,再次充气、查漏原漏点消除,整套风压合格。
后来经过分析得出,此处端盖立面和中分面的密封为橡胶皮条密封(类见图2),且在洼窝内凹处有两条垂直的紧固螺栓,如果安装过程中不够细心极易造成橡胶皮条不舒展、清理不干净、垂直方向的紧固螺栓的紧固力不够等,加之位置特殊,一旦形成漏气点就很难查出。所以在安装时务必将各个部件的结合面清理干净,密封条加装正确,确保舒展,密封胶涂抹适量。紧固螺栓的紧固力矩如果有书面要求要严格按要求执行,没有要求的务必按照经验紧固到位,困难位置有必要做专用工具完成。另外发电机整套风压前应该单独进行氢管道独立风压,确认漏点全部消除后带发电机定子进行整套风压,这样可以很有针对性地锁定漏点部位,避免重复性工作。
2 哈尔滨600MW发电机在检修过程中发电机阶梯垫片加装不当引起的问题
在我们承接的某电厂哈尔滨600MW超临界燃煤机组检修中,由于机组大修之前已经运行了5个年头,整个机组基础不均匀沉降及机组本身应力释放等原因造成了整个轴系找中心时各个轴承座标高调整量较大且不均匀。当时为了保证主油泵处标高不变便适当降低了#1瓦以后的各瓦标高,延至发电机定子励端需降低2mm左右,当时发电机四个底角阶梯垫片下调整垫片厚度按轴系找中心计算数据来看刚好能够满足降低量。过程中由于发电机厂家处理定子内部缺陷延误工期,导致汽轮机扣盖是发电机未能穿转子,未能在汽轮机扣盖前进行最后一遍整个轴系的中心复核。待发电机穿转子完成后,低发对轮中心的调整只能通过调整发电机基座四角的阶梯垫片以下的调整垫片来进行调节,但找中心过程中发现由于发电机基础的不均匀沉降导致发电机两侧对角所撤掉的调整垫片厚度不一致。如果要保证低发对轮中心数据,就需要撤掉发电机励端单侧一部分阶梯垫片,也就是不能保证原阶梯垫片加装厚度。当时为了在要求工期内完工,就在对轮中心数据要求下忽略了发电机阶梯垫片的要求。
待整套机组启动起来以后,发电机两个轴瓦瓦振严重超标,直至机组定速后都没有好转,所有在场人员此时才真正意识到阶梯垫片的重要性。经过认真分析,第一次启动停下来之后开会决定,解开低发和低低对轮重新找低发对轮中心,在不超过修前数据的前提下尽量满足阶梯垫片加装要求。就这样在低发对轮中心数据处于标准值和修前值之间时刚好能够满足阶梯垫片加装要求。同时现场还利用现有工具条件对发电机四角做了粗略的负荷分配,进行了进一步调整。机组第二次启动后发电机两瓦处的轴振和瓦振就都在合格范围之内。
通过此次事件,让我们重新正视了发电机阶梯垫片的重要作用。此类型发电机属西屋技术,发电机的运行状态是按照自然状态座落在台板基础上,基础螺栓是不将发电机机座地脚压死的,而是通过套筒将发电机台板压紧(如图3所示),落在台板上的发电机定子处于自由状态,且台板对发电机定子的承载力是按阶梯分布的。发电机台板的承载要求如图4所示。
阶梯垫片能够有效地将整个发电机自重分配到四个角上,同时增加了机座汽厉两端的支撑刚度,对其稳定性和负荷分配起着至关重要的作用(如图5所示)。如果破坏了原有的阶梯垫片布置,势必造成机座四角载荷分配偏差过大,运行时振动过大也就不难想象了。所以,针对此类型机组,无论新安装还是检修,务必要保证阶梯垫片的正常布置及发电机四角的负荷分配。同时也对我们的机组检修工作提出了更严格的要求,对于整个轴系中心的调整务必通盘考虑,过程中要及时检验计算数据,不能将对发电机定子的调整放到整个轴系找中心的最后,且以不牺牲发电机阶梯垫片正常布置为底线。
结语
发电机的氢密封性和运行质量直接关系到整台机组的运行质量和运行时长,所以在安装和检修过程中的每一个细节都不容忽视,务必认真对待。
参考文献
[1]徐卫东.汽轮机主轴承油温不稳的原因分析[J].中国设备工程,2006(8).
关键词:小高层建筑 桩筏基础 基础设计
基础是房屋结构的重要组成部分,房屋所受的各种荷载都要经过基础传至地基。由于小高层建筑层数多、上部结构荷载较大,导致使其基础具有埋置深度大,材料用量多,施工周期长,工程造价高等特点。为此,小高层建筑基础设计时应满足以下几方面的要求:(1)基础的总沉降量和差异沉降量满足规范规定的允许值;(2)满足天然地基或复合地基承载力及桩基承载力的要求;(3)地下结构满足建筑防水的要求;(4)预先估计在基础施工过程中对毗邻房屋或市政设施的影响,并尽可能避免或减轻这种影响和干扰。
1、基础的选型
应选用整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求并能调节不均匀沉降的基础形式。天然地基上的筏形基础比较经济,宜优先采用;必要时也可采用箱形基础;当地质条件好、荷载较小,且能满足地基承载力和变形的要求时,也可采用交叉梁基础或其它基础形式;当地基承载力和变形不能满足设计要求时,可采用桩基或复合地基。
基础是否发生倾斜是小高层建筑是否安全的关键因素。小高层建筑由于质心高、荷载大,对基础底面一般难免有偏心,故在沉降过程中,建筑物总重量对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量,而此倾覆力矩增量又产生新的倾斜增量,倾斜可能随之增长,直至地基变形稳定为止。
2、基础的埋置深度
小高层建筑基础必须有足够的埋置深度,这主要是考虑了以下几方面的因素:
(1)增大基础埋深可保证高层建筑在水平荷载(风和地震作用)作用下的地基稳定性,减少建筑的整体倾斜,防止倾覆和滑移,利用土的侧限形成嵌固条件,保证小高层建筑的稳定;
(2)由于基础增大埋深,可使地基的附加压力减小,且地基承载力的深度修正也加大,则可以提高地基的承载力,减少基础的沉降量;
(3)增大基础埋深,可使地下室外墙与土体之间的摩擦力和被动土压力增大,从而限制了基础在水平荷载作用下的摆动,使基础底面上反力分布趋于平缓;
(4)地震作用下结构的动力效应与基础埋置深度关系较大,增大埋深,可使阻尼增大,结构的地震反应减小,而且土质越软,埋置深度越大,地震反应减小得越多。因此增大埋深有利于建筑物抗震。实测表明,有地下室的建筑地震反应可降低(20―30)%。
基础的埋置深度对房屋造价、施工技术措施、工期以及保证房屋正常使用等都有很大的影响。基础埋置太深,还会增加房屋的造价;而埋置太浅,通常又不能保证房屋的稳定性。因此,基础设计时应根据实际情况选择一个合理的埋置深度。当基础直接搁置在基岩上时,可以不考虑埋深的要求,但一定要做好地锚,保证基础不发生滑移。
3、小高层建筑常用基础形式
(1)筏形基础设计
筏形基础也称为片筏基础或筏式基础,是小高层建筑中常用的一种基础形式,它适用于小高层建筑地下部分用做商场、停车场、机房等大空间房屋。筏形基础具有整体刚度大,能有效地调整基底压力和不均匀沉降,并有较好的防渗性能力。
(2)箱形基础设计
箱形基础是由钢筋混凝土顶板、底板、外墙和内墙组成的空间整体结构,是小高层建筑中广泛采用的一种基础形式。它具有很大的刚度和整体性,能有效地调节基础的不均匀沉降,常用于上部结构荷载大,地基软弱且分布不均匀的情况;由于箱形基础的埋置深度较大,周围土体对其具有嵌固作用,因而可以增加建筑物的整体稳定性,并对结构抗震有较好的效果;同时,因挖除了相当厚度的土层,减少了基础底板的附加压力,使高层建筑可以建造在比较软弱的天然地基上,形成所谓补偿性基础,从而取得较好的经济效果。
1)箱形基础的一般规定
箱形基础的高度应满足结构的承载力和刚度要求,并根据建筑使用要求确定。为了使箱形基础具有一定的刚度,能适应地基的不均匀沉降,满足使用功能上的要求,减少不均匀沉降引起的上部结构附加应力,一般不宜小于箱基长度(不计墙外悬挑板部分)的1/20,且不宜小于3m。当建筑物有多层地下室时,可以仅将最下面一层或两层地下室设计为箱形基础,也可将全部多层地下室设计成箱形基础。
2)箱形基础基底反力计算
确定基底反力是箱形基础设计的关键问题,由于影响基底反力的因素较多,如土质、上部结构的刚度、荷载分布和大小、基础埋深、尺寸和形状等,精确地确定箱形基础基底反力是一非常复杂和困难的问题,可以按照弹性地基上的梁板理论计算,不仅工作量大,且计算结果与实测值比较差别较大,因此,至今尚没有一种可靠而实用的计算方法。
3)箱形基础内力分析
箱形基础顶板和底板在地基反力和水压力及上部结构传下来的荷载作用下,上部结构刚度对基础内力有较大影响,由于上部结构参与共同作用,分担了整个体系的整体弯曲应力,基础内力将随上部结构刚度的增加而减小,但这种考虑共同作用的分析方法计算上比较复杂,距实际应用还有一定的距离。目前在实际工程中是根据具体的上部结构体系分别采用两种计算方法进行校验。
(3)桩基础设计
桩基础是小高层建筑中广泛采用的一种基础形式,适用于上部结构荷载较大,地基在较深范围内为软弱土且采用人工地基无条件或不经济的情况下。桩基础由承台和桩身两部分组成,承台承受上部结构传来的荷载,并把它分布到各根桩,在通过桩传到深层土上;因此,在承受竖向荷载时,桩基础的作用是将上部结构的荷载通过桩尖传到深层较坚硬的地基中,或通过桩身传给桩身周围的地基中;对于水平荷载,主要是依靠承台侧面以及桩上段周围土体的挤压力来抵抗。
桩基承台是上部结构与桩之间相联系的结构部分,可选用柱下单独承台、双向交叉梁、筏形承台、箱形承台。其平面形状有三角形、矩形、多边形和圆形等。桩基承台的构造,除满足抗冲切、抗剪切、抗弯承载力和上部结构的要求外,承台的宽度不应小于500mm。边桩中心至承台边缘的距离不宜小于桩的直径或边长,且桩的外边缘至承台边缘的距离不小于150mm;对于条形承台梁,桩的外边缘至承台梁边缘的距离不小于75mm。承台的最小厚度不应小于300mm。
关键词:筏板基础,CFG桩,复合地基
Abstract:With ANSYS finite element programs,Building raft foundation-composite foundation of CFG pile interaction model. Focuses on the analysis of the relationship between the raft thickness and stress of CFG pile top,soil among pile,pile tip soil,and the foundation settlement. The conclusion could be used as a reference for the raft foundation-composite foundation of CFG pile design.
Keywords: Raft Foundation,CFG Pile,Composite Foundation
中图分类号: TU473.1文献标识码:A文章编号:
0 引言
在高层建筑中,过去通常采用桩筏或桩箱基础,现今也采用筏板基础与CFG桩复合地基相联合的基础形式作为高层建筑的基础,并取得了良好的经济效益和社会效益。国内外对桩筏基础共同作用、CFG桩复合地基已经进行了较多的研究,多集中于研究单桩复合地基和多桩复合地基的承载与变形特性以及其破坏模式。然而,筏板基础下CFG桩复合地基的桩土应力比、荷载传递机理及不同部位桩的工作性状都是有待研究的;CFG桩复合地基的置换率、桩土模量比、褥垫层厚度以及布桩方式的变化对筏板基础的内力和变形有何影响。这些问题都与CFG桩复合地基-筏板基础体系的共同作用有关。因此本文通过建立筏板基础―CFG桩复合地基的共同作用的有限元模型,分析筏板基础厚度变化对CFG桩复合地基性状的影响。
1 工程概况
某建筑物为地上25层,地下1层的剪力墙结构,基础埋深为6.50m,基础为筏板型式,筏板厚度为1.5m,平面尺寸为29m×29m。上部结构的总荷载为376540kN,筏板底面的应力为450kPa,考虑基础的补偿作用后,基底附加应力为400kPa。根据勘察报告,筏板基础坐落在粉质粘土④上,该土层地基承载力为160kPa,地基承载力明显不足。采用CFG桩复合地基进行地基处理,桩长15.0m,桩径为450mm,桩间距为1.6m,桩端进入粘质粉土⑧层内,CFG桩复合地基承载力达到450kPa,单桩承载力特征值为790kN。采用规范公式计算得出总沉降量为38.70mm。
根据《工程地质勘察报告》可知,场地地形较为平坦,地层情况为上部覆盖一定厚度的人工填土,下层为一般第四纪沉积层,主要土层有粘性土、粉土、砂类土及圆砾层。基底典型地层物理力学指标见表1:
基底典型地层物理力学指标 表1
2 有限元模型的建立
2.1 基本假定
(1) 利用对称性,取1/4模型进行计算分析,在筏板表面施加面荷载;
(2) 圆桩截面改用面积相等的方桩代替;
(3) 筏板与褥垫层、桩与土体之间保持位移协调,互不分开;
(4) 桩、筏板的应力应变关系符合广义胡克定律;
(5) 分桩端和桩侧两层土体,桩端、桩侧土体、褥垫层的屈服准则为DP准则;
(6) 约束情况为:顶面为自由面,土体侧面采用链杆约束,底面采用固定约束,土体对称面采用对称约束。
2.2 计算单元划分
采用直接建模的方法,建立了CFG桩复合地基-筏板-褥垫层共同作用有限元模型,先建立节点,然后由节点生成单元体,共有52215个节点,形成47096个单元,其类型均为SOLID45单元。模型尺寸为44.6m×44.6m×30m,模型边界距离筏板边界为一倍的筏板长度,土体深度取为30m,褥垫层厚度为15cm。网格划分见图1和图2。
图1 共同作用有限元模型网格划分图2 CFG桩-筏板-褥垫层模型网格划分
2.3 计算参数选取
根据工程中材料的实际力学性能及当地工程地质经验,本文中各种材料的计算取值见表2和表3。
模型计算的力学参数 表2
地基土DP模型计算参数 表3
3 筏板厚度对CFG桩复合地基性状的影响
本文通过调整筏板的厚度来研究复合地基的性状,筏板的厚度分别取为0.5m、1.0m、1.5m、2.0m。
3.1 筏板的挠度分析
图3 筏板挠度与板厚的关系图
图3表示的是筏板挠度随筏板厚度的变化情况。随着筏板厚度的增加,挠度逐渐减小,同时板上各点的沉降趋于均匀,筏板的沉降差减小,但当筏板达到一定厚度时,筏板厚度对其挠度的影响甚微。
3.2基底桩土应力分析
图4表示的是桩顶应力随筏板厚度的变化情况。角桩桩顶应力最大,边桩次之,中桩最小,产生了拱效应;随着筏板厚度的增加,角桩、边桩与中桩的桩顶应力逐渐减小,这主要是由于筏板厚度调节了基底附加应力的分布,筏板厚度越大,基底附加应力分布趋于均衡。图5、6表示的是筏板底部桩顶应力和桩间土应力随筏板厚度的变化情况。筏板边缘的桩顶应力和桩间土应力最大,逐渐向筏板中间递减,中间桩顶应力和桩间土应力分布均匀;并且随着板厚的增加,筏板中间的桩顶应力减小,桩间土应力逐渐增大,这主要是考虑地基基础共同作用之后,筏板承担了一部分荷载,筏板厚度越大,承担的荷载也越大。
图4桩顶应力与筏板厚度关系图图5板底桩顶应力分布图
图6 基底桩间土应力分布图
3.3 桩土应力比分析
图7 桩土应力比变化
图7表示的是桩土应力比随筏板厚度的变化情况。由图可以看出:随着筏板厚度的增加,桩土应力比逐渐减小,但筏板达到一定厚度之后,桩土应力比变化不再明显。
3.4 桩端土应力分析
图8 桩端平面处土应力分布图
图8表示桩端处土应力随着筏板厚度增大的变化情况。由图中可以看出:筏板厚度的增大,复合地基中桩端平面处土应力的不断减小,并呈现出桩端土应力中部大边缘小的特征。
3.5 桩体沉降分析
图9 中桩沉降与筏板厚度的变化关系
图10 边桩沉降与筏板厚度的变化关系
图11 角桩沉降与筏板厚度的变化关系
图9~11表示的是桩体沉降量与筏板厚度的变化情况,由图可知:各桩的沉降量大小为,中桩>边桩>角桩;随着筏板厚度的增加,各桩沉降量减小。
4 结论
通过建立筏板基础―CFG桩复合地基的共同作用的有限元模型,分析了筏板基础厚度变化对CFG桩复合地基性状的影响,主要得出如下结论:
随着筏板厚度的增加,其挠度减小,且板内各点的沉降趋于均匀;当筏板达到一定厚度时,筏板厚度对其挠度的影响甚微;桩顶应力与桩土应力比减小,桩间土应力增大;复合地基桩端处的应力也不断增加,并呈现出桩端土应力中部大边缘小的特征;桩体沉降量,中桩>边桩>角桩,并随着筏板厚度的增加,各桩沉降量减小。
参考文献:
[1] 吕仲鸣.筏板基础―CFG桩复合地基共同作用初步研究.[硕士论文],昆明:昆明理工大学建筑工程学院,2008.
[2] 闫明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践(第二版)[M].北京:中国水利水电出版社,2006.
[3] 龚晓南.复合地基理论及工程应用(第二版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[4] 范秋雁,刘文连,黄经秋.框架结构―十字交叉条形基础―地基共同作用分析[J].岩土力学,2003,24(2):249~253.
[5] 宋二祥,沈伟,金淮等.刚性桩复合地基-筏板基础体系内力、沉降计算方法[J].岩土工程学报,2003,25(3):268~272.
论文摘要:本文介绍了深层搅拌法加固地基的原理,并结合实际工程介绍了该方法的施工工艺和加固效果,工程实际表明深层搅拌法具有造价低、施工简单和效益好的优点,在条件适宜时应优先采用。
1 前言
深层搅拌法是加固饱和软粘土地基的一种方法,它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。深层搅拌法处理地基可增加地基承载力、减小沉降差、提高边坡稳定性及挡水等。深层搅拌法处理后的地基承载力提高1~1.5倍。
深层搅拌法是相对于浅层搅拌而言,浅层搅拌法主要用于路基,冻涨土和边坡稳定的处理。深层搅拌分水泥系深层搅拌和石灰系深层搅拌。下面介绍的是水泥系深层搅拌法及其工程应用实例。
国外自二次大战以来开始研制用于深层搅拌桩的深层搅拌机械,到70年代,已广泛应用深层搅拌法处理地基,我国从70年代末开始进行深层搅拌的室内试验和搅拌机械的研制工作,1979年在塘沽新港进行机械考核和搅拌工艺试验,并获得成功。80年代初推广使用深层搅拌法,至今在上海、南京、连云港、唐山、昆明及内陆部分地区得到了广泛应用。我们在某写字楼(筏基)工程的地基处理中采用了深层搅拌法,取得了良好的技术经济效果。
2 水泥加固土的原理
软土与水泥采用机械搅拌加固的原理是基于水泥土的物理化学反应过程,它与混凝土的硬化机理有所不同。在水泥加固土中,由于水泥的掺量很小(占被加固土重的7%-15%),水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性介质--土的围绕下进行,硬化速度缓慢且作用较复杂,所以水泥加固土的强度增长过程也比较缓慢。
2.1 水泥的水解和水化作用
硅酸盐水泥的主要成分是由氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫组成,而这些氧化物又分别组成了不同的水泥矿物;硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水解和水化反应,生成氢氧化钙、含水硫酸钙、含水铝酸钙和含水铁酸钙等化合物。其中,硅酸三钙在水泥中含量最高(50%左右),是决定强度的主要因素;硅酸二钙含量较高(25%),主要产生后期强度;铝酸三钙占水泥重量10%,水化速度快,能促进早凝;铁铝酸四钙占水泥重量10%,能提高早期强度;硫酸钙占水泥重量3%,能和铝酸三钙一起与水发生反应,生成一种水泥样菌,对高含水量的软土强度增加有特殊意义。
2.2 粘土颗粒与水泥水物的作用
离子交换和团化作用。通过离子交换,较小的土颗粒结合可形成较大的土团粒;土团粒的进一步结合形成水泥土的团粒结构,并封闭各土团之间的空隙,形成坚固的联结,也就使水泥土的强度得到大大提高。
凝硬反应。随着水泥水化反应的深入,逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物。这些化合物在水中、空气中逐渐硬化,增加了水泥土的强度,而且其结构也比较密实,水分不容易侵入,从而使水泥土具有足够的水稳性。
2.3 碳酸化作用
水泥水化物中的氢氧化钙,吸收水中和空气中的二氧化碳发生碳酸化反应生成不溶于水的碳酸钙。这种反应能提高水泥土的强度,但速度较慢,幅度较小。
3 工程实例
3.1工程概况
某写字楼建筑面积近一万平方米,层数九层,结构型式为框架结构,柱网尺寸为6.3m×7.2m(纵向)、6.3m×3.6m(纵向)、2.4m×7.2m(纵向)、2.4m×3.6m(纵向),所处场地为浏阳河冲积平原、地表土层为1.9m~2.0m厚的人工填土,以下为第四纪沉积层,地层从上到下分别为:第①层粉土,湿至很湿,疏松到稍密,承载力标准值fk=115KPa ,压缩模量平均值Es=11(MPa)、层厚3.9~4.0m;第②层粘土夹粉土,饱和,软塑至可塑状,承载力标准值fk=110KPa ,压缩模量平均值Es=7.0(MPa)、层厚2.3~3.7m;第③层粉土,很湿,中密,承载力标准值fk=120(MPa),压缩模量平均值Es =15.42(MPa ),层厚1.0~1.3m;第④层粘土饱和,可塑至硬塑状,承载力标准值fk=120KPa ,压缩模量平均值Es=6.5(MP a),层厚3.5~3.8m;第5层粘土,饱和,硬塑状,承载力标准值fk=140KPa ,平均压缩模量Es=7.5(MPa ),本层揭示最大厚度4.2m。场地地下水属孔隙潜水类型,地下隐定水位14.5m,但由于粘性土的隔水作用。上部土体已达饱和状态。经检测,地下水无侵蚀性。
3.2 加固方案的比较
灌注桩。因场地土呈软塑~流塑状态,成孔很困难,需要有较高施工技术水平来保证施工质量,且造价高、工期长。 转贴于
(2)碎石桩。工期短,施工简单,造价低;因受场地条件的限制而不能采用。
(3)预制桩。能较好地满足所需要的承载力,但工期长,施工噪音大影响周围居民的正常生活;其造价经测算约54万元。
(4)深层搅拌桩。施工速度快,工期短,施工方便,能较好地保证施工质量,造价约23万元,仅是预制桩的42.6%。
经方案比较,决定选用深层搅拌桩处理地基。地基处理后的承载力标准值F=250KP 。
3.2 深层搅拌桩的施工
3.2.1 室内试验
软土地基深层搅拌加固法是基于水泥对软土的加固作用,而目前这项技术无论设计计算方法,还是施工工艺都不太成熟,因此,应特别重视水泥土的室内外试验。试验步骤:1)为保证试验准确性,将现场挖掘的天然软土立即封装在双层厚塑料袋内,基本保持天然含水量;2)根据施工要求的试验程序、配方,分别称量土、水泥、外掺剂和水,放在容器内搅拌均匀,按要求进行振动,制成试块后,盖上塑料布,防止水份蒸发过快,并按要求进行养护。本工程经过室内试验得出如下结论,水泥土的容重比原状土仅增加2.7%,因此,其加固部分对于下部未加固部分不会产生过大的附加荷重,水泥土的无侧限抗压强度为2.12MP ,大于设计要求的F =2.0MP 的要求,满足设计要求。
3.2.2 施工要求
目前,对深层搅拌法加固质量的检验缺少简便可靠的办法,因此,我们要求施工单位严格按照建筑地基处理技术规范有关要求进行施工,并提出以下要求:(1)每根桩均应确保均匀和足额的喷灰量,送灰时要密切注意电子称计量变化,如发现喷灰量不足,应及时采取复喷或补喷等措施,每根桩应保证送灰连续、均匀、不得间断;(2)考虑到与基础接触部分的搅拌桩顶部受力较大,因此,要求对桩顶1.5m范围内复搅、复喷。因设计时考虑桩端承载力,因此,应确保桩端质量,除应复搅、复喷外,钻头至桩底时,应原位旋转1~2分钟,以便叶片对土的压实及水泥的充分拌和,并以慢档提升0.5~1.0m。
4 结语
写字楼投入使用一年多,经观测基础沉降基本稳定,总沉降量为5.9cm,完全满足使用要求,从施工情况看,在含水量较高的软土地区, 深层搅拌法处理地基比较适合,且施工简单,经济合理,效益好。
参考文献
[1]陆培毅.土力学[M].北京:中国建材出版社2000.
【关键词】高层建筑;结构选型;重要性
一、高层建筑结构选型的重要性
1.1高层建筑结构复的杂性。随着现代高层建筑体形与平立面空间分布日益复杂,高度、规模、投资日益增大。也就要求性能更先进、更优化的结构系统形式与之相适应。主要表现为:
(1)需求多元化、功能综合化的趋势,必然要导致高层建筑方案平立面形状与内部空间分布的多样化、个性化与复杂化。为增大建筑净空高度,很多高层建筑中存在的新问题与矛盾开始显现,对结构系统形式的要求提高。
(2)随着高度与规模的增大,高层建筑投资增加、工期增长,其结构系统优化的必要性以及可优化的空间与效益将更明显。结构优化,首先是其形式的优化,然后才是其布局与构件参数的优化。
(3)高层建筑需考虑的影响因素日益复杂,系统、综合和多变,选型需要的知识信息愈加庞大,选型结果受人为因素的影响也将增大。
1.2 高层建筑与城市社会发展的关系密切。我国城市化进程及人口的持续增长导致城市人口急剧上升,城市居住、生产、生活用地日趋紧张。为节约及充分利用城市土地资源,减少拆迁费、市政工程费和复杂地形处理费,提高城市社会吸纳能力及其综合效益,缓解城市膨胀及城市房屋的严峻供需矛盾,改善城市环境与调节心理等城市社会性问题,高层建筑的数量仍将在全国各大中城市持续增长,且其规模、高度、复杂性及建设速度也将呈上升趋势。
二、 高层建筑结构选型的若干思考
选型工作具有很强的综合性,包含大量确定与不确定的因素,受诸多条件和因素影响。高层结构是否合理、经济的是关键,随着建筑高度和功能的发展需要而不断发展变化。除了要考虑工程造价和投资能力,还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性、施工条件、技术能力、施工工期、建筑材料和能源供应。建筑美学要求包括建筑群及其环境的配合,建设场地的地形地貌自然灾害等等。
2.1从结构体系角度分析
高层建筑的结构体系主要有框架结构、异型柱框架结构、框架一剪力墙结构,现分别加以分析。
2.1.1 异型柱框架结构
这种结构体系是框架结构的一个派生结构形式,它除了具有框架结构的特点外, 与墙同宽的异型柱很好地解决了建筑平面使用问题。 但因异型柱相对于框架柱来说,刚度和承载能力相差了许多且规范对其的要求也比框架结构高,故多用于多层建筑(如别墅)。高层建筑中仅用于8层的小高层,适用高度范围一般为24m以下(6度设防)
2.1.2 框架结构
由框架梁、柱、楼板等主要构件组成其特点是柱网布置灵活, 便于获得较大的使用空间。延性较好, 填充墙可采用轻质隔墙减轻结构自重。造价低框架应当纵横双向布置,形成双向抗侧力体系,但内凸的框架柱会影响使用功能, 且横向侧移刚度较小,抗震性能较差。地震中填充墙损坏严重,修复费用很高。适用高度范围一般为60m以下(6度设防)
2.1.3 框架一剪力墙结构
这种结构体系的特点是利用电梯间做钢筋硅核心筒抵抗大部分水平荷载,。框架柱主要承受竖向荷载,既具有框架结构布置灵活的特点, 满足大空间的房屋的要求, 又具有较大的刚度和较强的抗震能力。框架一剪力墙结构的主要缺点,:由于功能要求剪力墙布置位置往往受到限制,。往往不可避免地造成刚心、质心不重合, 产生偏心扭矩, 且内凸的框架柱仍会影响使用功能""。适用高度范围一般为130m以下(6度设防)
2.1.4 剪力墙结构
剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。其特点是整体性好、侧向刚度大、水平力作用下侧移小,便于房间内部布置。可通过在适当部位开结构洞,形成若干短肢剪力墙来调整整体刚度,。并可采用轻质填充墙减轻结构自重及工程造价。缺点是不能提供大空间房屋结构,延性较差,造价高。适用高度范围一般为140m以下(6度设防)。
2.2从结构部位分析
2.2.1 竖向承重结构的选型
在对竖向承重结构进行选型时,首先考虑的是建筑物的高度和用途。不同结构体系的强度和刚度是不一样的,因而它们适应的高度也不同。一般说来,框架结构适用于高度低、层数少、设防烈度低的情况;框架―剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求;层数很多或设防烈度较高时,可用筒体结构。当建筑物的高度超出表中数值时,要进行专门的研究,采取有效的措施。
2.2.2 水平承重结构的选型
水平承重结构对保证建筑物的整体稳定和传递水平力有重要作用。水平承重结构选型通常有以下几种,平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋形楼盖。平板体系:平板体系采用单向板或双向板,常用于剪力墙结构或筒体结构。其优点是板底平整,可以不加吊顶,结构高度低,可以降低层高。但当跨度大时,采用平板较困难,一般非预应力平板不宜成过6m,预应力平板不宜超过9m,否则平板厚度过大,楼面重量太大。采用现浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚。无梁楼盖:在层高受限制情况下,公用建筑常采用无梁楼盖。无梁楼盖最好带现浇柱帽,以加强板柱连接的可靠性。无梁楼盖的合适跨度是:普通钢筋混凝土楼面6m以内;预应力混凝土楼面可达9m。密肋楼盖:密肋楼盖多用在跨度较大而梁高受限制的情况下。
2.2.3 下部结构的选型
高层建筑的基础是高层建筑的重要组成部分。它将上部结构传来的巨大荷载传递给地基。高层建筑基础形式选择的好坏,不但关系到结构的安全,而且对房屋的造价、施工工期等有重大的影响。高层建筑基础形式通常有以下几种:
(1)柱下独立基础:适用于层数不多、土质较好的框架结构。当地基为岩石时,可采用地锚将基础锚固在岩石上,锚入长度≥40d。
(2)交叉梁基础:即双向为条形基础。适用:层数不多、土质一般的框架、剪力墙、框架-剪力墙结构。
(3)片筏基础:适用于层数不多土质较弱或层数较多土质较好时采用。当基岩埋置深度很深,水下水位又很高,但是在距地表不深处有一定承载力和一定厚度的持力层时,选用片筏基础比选用桩基础可以节省投资和缩短工期。但片筏基础的刚度较弱,应注意对基础不均匀沉降、变形和裂缝进行验算。当地下水位很高时,还要进行抗浮验算。
(4)复合基础:适用于层数较多或土质较弱时采用。可用于填土、饱和及非饱和粘性土。CFG桩复合地基是高粘结强度复合地基代表,目前它已大量应用于高层建筑地基。它既可适用于条形、独立基础,也可用于筏基和箱形基础。
三、结语
(1)高层建筑结构体系直接影响抗震性能,结构选型应满足以下要求:应具有必要的承载能力!刚度和变形能力;应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载! 风荷载和地震作用能力;应避免连续倒塌;结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布, 避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位;宜具有多道抗震防线。
(2)高层建筑结构选型应根据房屋高度。高宽比!抗震设防类别!抗震设防烈度。场地类别!结构材料!施工技术条件!工程造价等因素, 并应满足建筑使用功能的要求, 满足建筑造型艺术的要求,适应未来发展与灵活改造的需要, 在不违反规范的前提下, 选用适宜的结构体系。
参考文献:
关键词:高层建筑、建筑主体、裙房、结构处理、分析
Abstract: With China's economic development, a variety of high-rise buildings are emerging, high-rise buildings Hu construction costs, long construction period, and therefore taken into account various factors, high-rise buildings to reach the optimal state. This is especially necessary to properly handle the main building and podium adjacent to the structure of processing. In this paper, the processing of high-rise buildings the main podium adjoining structure.Keywords: high-rise buildings, the main building, podium, structure, processing, analysis
中图分类号:TU97文献标识码:A 文章编号:
前言
由于功能的需要,在城市建设中,大多数高层的主楼与裙房连接为一体。高层的主楼部分由规范的要求及功能的需要均设地下室,因高层部分荷载很大,沉降较大;裙房因层数少(一般4层以下),所以荷载轻,沉降较小,其沉降量与相连的高层相比相差很大。为此在处理高层与裙房的关系,应尽量减少主楼和裙房基础的沉降差,特别是基础的设计,控制在国家现行规范允许的范围内,否则会因设计不当,主楼和裙房的沉降差过大造成对工程质量的严重影响,甚至会导致工程事故。因此在考虑高层建筑主体和裙房毗连时要处理结构关系,因为这不仅关系到高层建筑的实用性,更会影响裙房的使用。目前我国在这方面已有相关研究和探讨,尽管取得了长足的进步,但是仍然有许多的问题和缺陷。本文就我国的高层建筑与裙带毗连时的结构进行分析。
我国高层建筑主体与裙带毗连时的结构处理现状
在当前我国的高层建筑中,有相当一部分建筑由于功能或造型上的需要,往往沿其地下建筑或四周配上低矮房屋,形成所谓裙房。由于高层建筑主楼与裙房高差十分显著,上部结构荷载分布很不均匀,对地基基础而言,往往会造成地基反力与基础内力的差异且变化很大,导致基础发生过大的不均匀沉降,影响建筑物的安全使用。传统的处理措施是将高层与低层分开,设置沉降缝,这种做法既满足不了使用功能上要求,又采用双墙双柱而不经济。近来来已逐步发展起来裙房间不设缝和三种主楼的设计方法:1、是在主裙之间设置沉降后浇带,消除施工期间差异沉:2、是将高层主楼与裙房同置于一个刚度极大的基础上。3、是主楼和裙房采用不同的基础形式,在结构上保持连续无缝降的影响,减少不均匀沉降。但是,类似这种带裙房的高层建筑,尚没有系统的分析设计方法。对于带裙房的高层建筑,由于设计者对主楼和裙房间的作用机理不清楚,用沉降缝把主楼和裙房分割开来,为了追求安全,造成很大的材科浪费,又满足不了建筑功能的需要,而且建筑物仍然有开裂现象发生.当前,迫切需要应用共同作用理论,对高层建筑主楼与裙房之间设置或不设置沉降缝进行机理分析,为主楼和裙房之间不设置沉降缝提供理论依据,并尽快应用于工程实际。
三、高层建筑主体与裙房毗连时的结构设计原则
1、基础的总沉降量及沉降差必须控制在允许值之内,以保证上部结构不致损坏基础承受的荷重不得超过地基允许的承载力,以保证安全。
2、必须预先估计新建房屋本身以及在施工过程中的必要操作对毗邻房屋的影响,以便采取必要的保护措施。
3、在保证安全使用的前提条件下,还要考虑它的综合经济效益,要求施工可行工期短,费用省,而这个费用和工期,不仅要考虑基础本身,而且还要考虑整体建筑物。
4、地基方案选择在设计方案选择中,首先遇到的问题就是究竟采用天然地基还是桩基。我国有的大城市,表层土壤比较松软,岩层或硬实土层埋深比较深。在这些地方建造高层房时多采用桩基,而且需很长桩,在国内及国外有些城市岩层埋藏深度达50 m以上,而这些城市建造30层至75层都采用天然地基,并且是深开挖筏基。因挖出的土重抵消加上去的建筑重量,当掘除地土重等于建筑物的全部重量时称之为全补偿基础;当挖除土重只能抵消部分建筑的重量时称之为部分补偿基础。采用补偿基础具有以下优点:
①深挖一定深度的土层具有较高的承载力;
②在使用上需要有多层地下室,采用补偿基础比采用桩基更为适宜;
③采用补偿基础比桩基更为经济、适用。如果减轻我国建筑物使用材料重量更能取得良好技术经济效益。
四、高层建筑主体与裙房毗连时的结构处理的策略和建议
1、高层建筑主体与裙房相结合
空间的层次感是外部空间成为场所的重要因素。外部空间应是满足人的需要的一种积极空间人的需要和意图多种多样,人的心理层次也是多样的,因而外部空间的功能与组合也是多样的。同一外部空间或多个大小不同的外部空间,根据功能要求的组合就需要充分利用环境条件,并考虑空间的层次,创造有秩序而富于变化的外部空间。空间组合的序列是加强层次感的一个重要方面,高层建筑外部空间作为城市外部空间的一个重要部分,往往在城市序列中成为一个重要角色,有时是对景,有时是背景,有时又是城市景观的画框。但是建筑周围的外部空间是应该有序列的,外部空间不同层次的组合就是靠空间序列来组成有序的空间。空间的层次感通常可用以下的方法来达到:
互渗式。建筑物通过围合要素的增减变化、内外秩序等处理方式,增加中介空间层次,打破简单的封闭隔绝,赋予外部空间更多的多样性和复杂性。建筑与外部环境的关联性和连续性增强,环境的秩序更加完整。
(2)通过式。高层建筑以通道、广场或庭院等外部公共空间与城市外部空间(街道、广场等)相连接,从而使自身的内部空间与城市的整体空间环境相融合,形成有机的整体。空间的层次因此而增多,高层建筑与城市整体环境的关系也更加有机和融洽。
(3)升降式。通过水平面上的上升或下降,拓展了城市的空间环境,打破建筑与环境的惯性关系,为居民提供更多的公共活动场所。
2、协调高层与裙房沉降法。
对于不具备采用第一方案条件而又有高层与裙房基础相连要求的高层建筑基础设计,可考虑采用协调二者基础沉降法设计,即采取可靠措施将高层部分的沉降减少到最少程度,低层裙房部分的沉降在保证基础承载能力和稳定性的前提下增大到规范许可范围的最大值,以达到二者的沉降差大幅缩减,控制在满足国家现行规范规定的界限内,亦即上部结构可以承受的程度内,以保证高层建筑能力和正常使用极限状态,满足国家规范要求。具体做法为:在合理范围内宜尽量加深高层的地下室埋深,这可以把产生高层部分地基沉降的附加应大大减少。
调整高层建筑和裙带毗连时的结构。
为减少上部结构由于高层主楼与裙房之间基础差异沉降产生的应力,裙房在与主楼连接的一跨梁线刚度尽量小,或采用变截面梁。当高层主楼与裙房之间不设变形缝而连接在一起,且长度较长时,考虑到温度影响带来的不利因素,裙房和主楼的屋顶及外墙保温应处理好。如果主楼长度较大时,可在屋顶层设双墙或双柱留伸缩缝。当高层主楼与裙房之间设置沉降缝时,为了使高层主楼有可靠的侧限,主楼和裙房各设置钢筋砼墙,在通道的门口周围设止水带,宅的作用既止水,又挡砂,在钢筋砼墙之间的缝隙中填粗砂。高层主楼的门头等小裙房,可采用主楼箱形基础墙外托裙房柱子的方法处理。
结语
随着我国经济的持续发展,未来的城市将会出现更多的高层建筑及裙带建筑,因此合理处理这二者的结构关系既是大势所趋,也是城市建设的客观要求。我国的城市化建设已经迎来了高峰,高层建筑必然会遍地开花,希望通过本文的分析,能对我国的城市化建设作出一番贡献,使我国的高层建筑及裙带毗连时的结构处理的更好,更符合城市发展的需要。
参考文献:
1、李国胜 多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例 2004
2、刘相富.张海文 浅谈处理多高层建筑主楼与裙房差异沉降的方法[期刊论文]-城市建设2010(26)
3、张维田.高层建筑和低层裙房基础设计方案选择[期刊论文]-吉林林业科技2001,30(6)
【关键词】高层建筑;结构设计;选型结构
引言
结构选型工作受诸多条件与因素的影响,具有很强的综合性。近年来,不仅建筑面积、层数、高度有了明显增加,而且外形也越来越复杂,呈现多样化的趋势。结构选型除了要考虑工程造价与投资能力,还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性,施工条件与技术能力,施工工期与材料和能源供应等诸多因素。
1 高层建筑结构选型的相关概述
高层建筑的结构体系主要有剪力墙结构, 框架一剪力墙结构,部分框支剪力墙结构,筒中筒结构,筒体—框架结构,以及混合结构,即由多种材料构件如钢筋混凝土构件、钢构件、组合结构构件(钢管混凝土构件、型钢混凝土构件及组合梁等)构成的结构。主要分为:(1)一般高层建筑结构体系;其中包括框架体系、剪力墙体系、框架-剪力墙体系、框筒体系、筒中筒体系等结构体系。(2)复杂高层建筑结构体系;一般是指带转换层结构体系、带加强层结构体系、连体结构体系、平面不规则结构体系、悬挑结构体系等。(3)新颖高层建筑结构体系;近年来,出现了一些新颖的高层建筑结构体系。其中具有代表性的有束筒体系、巨型框架体系、脊骨体系等结构体系。
2 高层建筑结构选型的重要性
结构选型对于从事建筑设计的人员来说是非常重要的,结构选型的好坏关系到建筑物是否适用、经济、美观。结构选型不单纯是结构问题,而是一个综合性的科学问题。一个好的结构型式,不仅要考虑到建筑的使用功能,结构的安全合理,施工上的可能条件,也要考虑造价上的经济价值和艺术上的造型美观。如果能够利用和发挥结构本身所具有的造型特点,去塑造出新颖而富有个性的建筑艺术造型,这才是一个非常成功的建筑作品。由于结构选型是个综合性问题,一个结构型式的最佳选择,往往需要进行调查研究,综合分析,结合具体建设条件考虑,才能做出最终的选定。
根据使用与建筑要求,高层建筑形式的多样化、复杂化,可说是近年发展的一个特点,从而对结构设计提出了更高的要求。近几年的高层建筑,在高度、规模、投资上日益增大,要求性能也更多样,也只有更优化的结构系统形式才能与之相适应。
3 高层建筑结构选型的若干思考
在高层建筑设计中,由于水平荷载起主要控制作用,因而控制建筑物的侧移成为必要的手段。采用各种剪力墙结构体系,以增加刚度是控制建筑物侧移的有效方法。除此以外还有一种控制侧移的途径是选择有效地房屋形式,这才是一种行之有效地先进方法。倘若采用对侧向力不敏感的房屋形式,利用它的几何形状所具有的力学有点,使结构较为有效而房屋又能建的很高,这才是现代建筑创新的一种途径。
将建筑物的外柱倾斜设置,使建筑物成为截锥形,这样能使建筑物的侧向刚度大大增加,侧移将可减少10%—50%,特别对于高度较高而宽度较窄的建筑物结构影响最大。圆形或椭圆形建筑物形成管状结构,对侧向力形成三维反应,圆形和椭圆形建筑真正垂直于风向的表面积较少,因此风压值比棱柱体的建筑物要大大减少。从几何观点看,三角形式稳定不变的体型,因此,三角形棱柱体也是有效地房屋形式。风荷载不仅在建筑高度上显示着它的作用,而且因建筑形状不同,其作用也大有差别。
在对竖向承重结构进行选型时,首先考虑的是建筑物的高度。不同结构体系的强度和刚度是不一样的,因而它们适应的高度也不同。一般说来,框架结构适用于高度低、层数少、设防烈度低的情况;框架—剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求;层数多或设防烈度较高时,可用筒体结构。其次要考虑的另一个因素是建筑物的用途。住宅建筑一般采用剪力墙结构。公共性建筑(办公、商业、宾馆、教学、医院等)一般采用框架结构或混合结构。
水平承重结构选型通常有以下几种:平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋形楼盖。平板体系:平板体系采用单向板或双向板,常用于剪力墙结构或筒体结构。其优点是板底平整,可以不加吊顶,结构高度低,可以降低层高。但当跨度大时,采用平板较困难,一般非预应力平板不宜超过6m,预应力平板不宜超过9m,否则平板厚度过大,楼面重量太大。采用现浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚。无梁楼盖:在层高受限制情况下,公用建筑常采用无梁楼盖。无梁楼盖最好带现浇柱帽,以加强板柱连接的可靠性。无梁楼盖的合适跨度是:普通钢筋混凝土楼面6m以内;预应力混凝土楼面可达9m。密肋楼盖:密肋楼盖多用在跨度较大而梁高受限制的情况下。筒体结构角区楼面也常用密肋楼盖。
高层建筑的基础是高层建筑的重要组成部分。它将上部结构传来的巨大荷载传递给地基。高层建筑基础形式选择的好坏,不但关系到结构的安全,而且对房屋的造价、施工工期等有重大的影响。高层建筑基础形式通常有以下几种:(1)柱下独立基础:适用于多层及土质较好的框架结构。 (2)交叉梁基础:即双向为条形基础。适用于多层及土质一般的框架、剪力墙、框架-剪力墙结构。(3)片筏基础:适用于多层及土质较弱或高层但土质较好时用。 (4)复合基础:适用于高层或土质较弱时采用。CFG桩复合地基是高粘结强度复合地基的代表,目前它已大量应用于高层建筑地基。它既可适用于条形基础、独立基础,也可用于筏基和箱形基础。可用于填土、饱和土及非饱和土粘性土。
4 结语
在高层建筑设计中,不能认为是结构束缚了建筑,相反,这正好有力的说明建筑体型与结构选型相配合的重要性,也说明了建筑师与结构工程师充分合作的必要性。高层建筑结构的选型直接影响着建筑物的安全性与经济性。高层建筑结构选型要做到密切配合建筑专业,进一步提高建筑的使用功能和造型的多样化。结构选型还要做到给施工创造有利条件,以保证结构的工程质量。总的说来,要做好结构的选型需要具备的知识和经验是多方面的,想要具备这方面的技能,就得不断总结设计经验,工作中勤于思考,工作外广泛阅读科技成果。要多深入施工现场,才能了解真实的工作情况。作为一名结构工程师,必须努力提高自己的结构素养和结构技能。
参考文献:
[1]JGJ3一2002高层建筑混凝土结构技术规程[s].
[2]JGJ99一98高层民用建筑钢结构技术规程[s].
[3]GB50011一2010建筑抗震设计规范[s].
[4]GB50009一2012建筑结构荷载规范[S].
[5]沈瑞宏,陈婷,颜潇潇.高层、超高层建筑的结构体系[J].工业建筑,2009(39).
[6]沈蒲生.带加强层与错层高层结构设计与施工[M].北京:机械工业出版社,2009.
[7]周学军,陈鲁,曲慧.多、高层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响[J].钢结构,2003(04).