建筑設(shè)計評職范文無縫設(shè)計的應(yīng)用

　　摘要：隨著人民生活水平的不斷提高和國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑工程質(zhì)量直接關(guān)系到人民生命和財產(chǎn)的安全，筆者作為一名建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者，應(yīng)該要對建筑的設(shè)計質(zhì)量要有所保證，這也是我們設(shè)計者的最低要求。本文主要對高層建筑中超長框架剪力墻結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計要點進(jìn)行了詳細(xì)探討，并根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗，提出了幾點設(shè)計問題、措施與建議。

　　關(guān)鍵詞：框架剪力墻,收縮量,結(jié)構(gòu)設(shè)計,核心期刊網(wǎng)

　　一、概述

　　隨著我國建筑技術(shù)的發(fā)展，多高層的建筑應(yīng)用范圍越來越廣泛，但在從設(shè)計質(zhì)量方面來看也存在著一定的問題。超長框架剪力墻結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計是一項復(fù)雜的工程，其結(jié)構(gòu)布置直接關(guān)系到整棟建筑的安全性和經(jīng)濟(jì)性。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計受很多因素的制約。超長框架剪力墻設(shè)計的內(nèi)力和剪力墻的多少、每片剪力墻的水平力大小、與之相連的墻肢剛度等都有關(guān)。結(jié)構(gòu)工程師不僅僅只重視結(jié)構(gòu)計算的準(zhǔn)確性，還要重視建筑結(jié)構(gòu)方案等具體實際情況。既是現(xiàn)在建筑設(shè)計時代的實踐要求也是進(jìn)一步明確結(jié)構(gòu)設(shè)計的必要性和復(fù)雜性特征。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中根據(jù)溫度收縮裂縫產(chǎn)生的機(jī)理，提出幾點高層建筑中超長框架剪力墻結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計措施。

　　二、關(guān)于減小抗側(cè)力構(gòu)件的剛度

　　由于位移比是在“全樓剛性樓板”的假定下計算的，位移比可分水平位移和層間位移， 水平位移為控制結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，層間位移為控制結(jié)構(gòu)的剛度。周期比的控制在于結(jié)構(gòu)具備足夠的抗扭轉(zhuǎn)剛度，周期比的調(diào)整也有可能影響位移比。根據(jù)周期比的大小可采用相應(yīng)的辦法調(diào)整位移比，調(diào)整結(jié)構(gòu)外圍抗側(cè)力構(gòu)件的剛度是控制位移比最有效的方法。

　　2.1 斷開二層樓面處的端部剪力墻與樓板

　　許多超長高層建筑由于兩端部的剪力墻井筒的存在，增大了結(jié)構(gòu)的縱向剛度，所以縱向約束也更大。由于結(jié)構(gòu)在溫度變化時的收縮受到強(qiáng)大的剪力墻的約束，所以會在底層及樓層中部產(chǎn)生大的溫度應(yīng)力。由于溫度應(yīng)力最大的就是在底層，所以減小剪力墻對樓板的約束，斷開二層樓面處兩端部的剪力墻與樓板，就可減小該處的溫度應(yīng)力，同時剪力墻的計算高度變?yōu)槎雍螅诓贿^分降低結(jié)構(gòu)抗震性能的情況下，減小了其約束剛度。高層建筑抗震設(shè)防要求端部必須設(shè)置剪力墻，并且絕大部分地震力由底部的剪力墻承擔(dān)。

　　2.2 削弱填充墻的剛度

　　雖然填充墻一般不考慮承擔(dān)地震作用，通常也不作為抗側(cè)構(gòu)件參與計算，但嵌砌于梁柱之間的砌塊墻在正常使用狀態(tài)下的剛度都很大，加大了對樓板在溫差下的變形約束，所以適當(dāng)降低填充墻的剛度也對減小溫度應(yīng)力有幫助。尤其是在當(dāng)前的外墻大量開窗、墻體很少、內(nèi)墻較多的高層建筑中，可考慮將混凝土砌塊填充墻改為ALC 板材，從而降低附加約束，減小了裂縫的發(fā)生幾率。

　　三、采取措施減小收縮量

　　混凝土收縮是混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生早期裂縫的主要原因，可采取以下措施來防止此類裂縫。

　　3.1 優(yōu)化混凝土的配合比

　　混凝土的主要成分的配合比對混凝土的收縮量影響很大。由于水泥水化過程中會放出大量的水化熱，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外存在較大的溫差，所以水泥用量越多，水用量越多，收縮值越大。由于目前施工中多采用泵送混凝土，這對于混凝土的和易性和坍落度控制要求較高，并且高層建筑所用的混凝土標(biāo)號較高，這些都有可能加大水泥的用量，加大混凝土結(jié)構(gòu)的收縮。所以設(shè)計者應(yīng)在滿足強(qiáng)度要求的前提下，盡可能地降低混凝土的強(qiáng)度等級，并適當(dāng)對柱的混凝土強(qiáng)度等級予以加強(qiáng)。

　　在混凝土中添加適量的外加劑可減少水泥用量，改善和易性，并且適當(dāng)?shù)呐蛎浺矔窒糠质湛s應(yīng)力，從而有效地預(yù)防和控制裂縫的產(chǎn)生。近兩年有在超長建筑結(jié)構(gòu)中使用聚丙烯纖維改善混凝土性能，抑制裂縫的產(chǎn)生，提高了混凝土的斷裂韌性和抗?jié)B、抗折性能。此外，在水泥中摻入適量的粉煤灰可減少水泥用量，選用合適的水泥品種、選用含泥量低的中砂等措施，都可在一定程度上減少裂縫的發(fā)生幾率。

　　3.2 留設(shè)后澆帶

　　混凝土收縮一般可分為三個階段：第一階段為早期裂縫活動期，會產(chǎn)生15%～25%的收縮量，主要發(fā)生在澆筑后10～30 天;第二階段可能出現(xiàn)中期裂縫，混凝土收縮完成60%～80%，發(fā)生在澆筑后3～6 個月;第三階段可能出現(xiàn)后期裂縫，收縮完成 95%，發(fā)生在澆筑一年后。由于混凝土收縮應(yīng)力與其所受的約束和一次澆筑的長度有關(guān)，所受約束越強(qiáng)、一次澆筑的長度越長，累計收縮量越大，從而產(chǎn)生的收縮應(yīng)力越大。故減小混凝土的連續(xù)澆筑長度可有效減小其收縮應(yīng)力，合理設(shè)置后澆帶可減小混凝土澆筑的早期長度，并充分釋放混凝土早期收縮變形。在超長剪力墻結(jié)構(gòu)中根據(jù)其具體長度來預(yù)留若干一定寬度的后澆帶，待其他部位混凝士澆筑完工并完成部分收縮量之后，大概在2～5 個月內(nèi)封閉后澆帶。這種方法可大大減小收縮應(yīng)力。

　　四、設(shè)置保溫隔熱層，降低溫差

　　當(dāng)室外季節(jié)溫差或日夜溫差較大時，溫度變化會導(dǎo)致屋面板發(fā)生脹縮，但梁、柱、墻等由于處在室內(nèi)而相對變形要小得多，它們對屋面板產(chǎn)生約束，導(dǎo)致后者不能自由變形，附加應(yīng)力超過混凝土的抗裂強(qiáng)度時，裂縫便會產(chǎn)生。所以設(shè)計中一定要在屋面設(shè)置一定厚度的隔熱保溫層，以降低溫差引起的收縮裂縫。

　　4.1增強(qiáng)溫度、收縮應(yīng)力的抵抗能力

　　采用以上各種措施之后，雖然能在一定程度上減小混凝土結(jié)構(gòu)溫度、收縮應(yīng)力，但各層樓板中還是存在不同程度的拉應(yīng)力，局部拉應(yīng)力仍大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂。可在樓板、梁等構(gòu)件的縱向設(shè)置鋼筋來抵抗拉應(yīng)力，提高構(gòu)件的抗拉能力。

　　4.2 增加普通鋼筋的數(shù)量

　　在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于混凝土材料的非均質(zhì)性，當(dāng)構(gòu)件受拉時，其截面中存在應(yīng)力集中點，此處的變形趨勢最大，若結(jié)構(gòu)內(nèi)無鋼筋，變形達(dá)到極限時會出現(xiàn)裂縫。在混凝土結(jié)構(gòu)中適當(dāng)配筋，并且配筋量相同時，采用細(xì)而密的鋼筋，可增加鋼筋與混凝土的接觸面積，提高它們間的膠結(jié)力、摩擦力和機(jī)械咬合力，提高混凝士的極限拉應(yīng)變，約束混凝土的塑性變形，分擔(dān)其內(nèi)應(yīng)力，有效達(dá)到減小裂縫發(fā)生、分散裂縫、控制裂縫尺寸的效果。

　　4.3 施加預(yù)應(yīng)力

　　由于溫度變形的影響長期存在于建筑物中，對結(jié)構(gòu)影響較大、最為明顯的就是在降溫下的樓板拉應(yīng)力。可在結(jié)構(gòu)中施加縱向預(yù)應(yīng)力，抵消拉應(yīng)力，以徹底解決溫度變形帶來的問題，控制樓板不發(fā)生肉眼可見裂縫。我國近年來已建成不少不設(shè)縫的超長混凝土結(jié)構(gòu)工程，像首都國際機(jī)場停車樓262.8m×133.8m 不設(shè)縫，南京國際展覽中心270m×118m，北京東方廣場480m×190m 等等，它們都采用了無粘接預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)來控制結(jié)構(gòu)裂縫。其作用原理為：在結(jié)構(gòu)成型前沿結(jié)構(gòu)長度方向建立一定數(shù)量的軸向預(yù)壓應(yīng)力和應(yīng)變，用來克服因混凝士收縮及季節(jié)溫降引起的結(jié)構(gòu)收縮變形，抵消相應(yīng)的拉應(yīng)力，避免混凝土開裂。

　　總之，高層建筑超中長框架剪力墻結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計是建筑的一種發(fā)展趨勢，為了較好地解決溫度收縮裂縫問題，我們建筑設(shè)計人員一定要了解結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生機(jī)理，掌握各種減小結(jié)構(gòu)裂縫設(shè)計的方法，并靈活運用于高層建筑超中長框架剪力墻結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計中，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更加安全合理。

　　五、總結(jié)：

　　由于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與高層建筑質(zhì)量息息相關(guān)，直接影響到建筑物的使用安全，因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須經(jīng)過認(rèn)真的分析研究。多元化設(shè)計是滿足建筑結(jié)構(gòu)的形式、材料、力學(xué)分析等日趨的逐漸發(fā)展。為了革新高層建筑，體現(xiàn)其魅力，追求新的結(jié)構(gòu)形式將是結(jié)構(gòu)工程師門的目標(biāo)和方向。在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，只有綜合考慮各項原則，結(jié)合建筑物的使用功能，對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行把握，對結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重點以及特殊部位進(jìn)行重點優(yōu)化設(shè)計，才能確保高層建筑的使用安全、舒適，經(jīng)濟(jì)合理。種種錯綜復(fù)雜的因素都對設(shè)計人員提出了更高的要求，但只要理清思路，善于把各種互相制約的因素統(tǒng)一協(xié)調(diào)加以處理，便能取得較理想的成果。

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