初次做高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的若干體會(huì)

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        初次做高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)
 前段時(shí)間，初次完成了一棟32層住宅的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有一些體會(huì)，現(xiàn)在寫出來(lái)與大家分享。
 
 首先，當(dāng)拿到高層住宅的建筑圖后，如果結(jié)構(gòu)主管沒(méi)有給“結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)定”，應(yīng)主動(dòng)向他要或是詢問(wèn)清楚。“結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)定”主要包括四個(gè)方面的內(nèi)容。第一，結(jié)構(gòu)布置和荷載。結(jié)構(gòu)布置有3點(diǎn)：1.材料。例如首層到幾層用多少標(biāo)號(hào)的混凝土，幾層以上用多少標(biāo)號(hào)的混凝土，受力鋼筋，分布鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)，什么時(shí)候用幾級(jí)鋼，等等。2.剪力墻的布置。例如首層到幾層用多厚的剪力墻，幾層以上又是用多厚的剪力墻，剪力墻的主要長(zhǎng)度取多少等。3.樓板和屋面板。一般情況下，屋面板全部取120mm厚,其他板取不小于100mm厚。荷載包括恒載和活荷載。混凝土的容重一般取25以上，一般取26～28，具體取多少要看各院自己的規(guī)定。填充墻采用什么材料，容重取多少，這個(gè)一定要清楚，否則取值錯(cuò)了，后面的功夫都白費(fèi)了。活荷載取值按荷載規(guī)范，需注意的地方主要是走廊，樓梯，懸挑陽(yáng)臺(tái)等，荷載取大值（3.5KN/M2)。剪力墻抹灰荷載宜考慮，按0.8x層高KN/m輸入墻線載。第二，電算參數(shù)（SATWE）。首先要確定地點(diǎn)，然后確定抗震設(shè)防烈度和基本風(fēng)壓。連梁剛度折減系數(shù)，梁扭矩折減系數(shù)，中梁剛度增大系數(shù)，梁支座負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)，這幾個(gè)系數(shù)對(duì)梁配筋影響比較大，應(yīng)特別注意。第三，電算需要檢查的結(jié)果參數(shù)。主要有軸壓比，位移比，側(cè)向剛度比，周期比，剪重比，層間受剪承載力比。非抗震地區(qū)主要控制軸壓比與位移比。第四，施工圖要求。例如對(duì)施工圖圖紙一些規(guī)定，板鋼筋符號(hào)的簡(jiǎn)化，等等。
 
 其次，對(duì)工程有了一定的了解后，就可以進(jìn)行建模了。建模的過(guò)程有三種方式。第一，直接按建筑圖進(jìn)行建模。第二，先畫結(jié)構(gòu)模板，然后按照模板進(jìn)行建模。第三，先畫結(jié)構(gòu)模板，然后另外復(fù)制一份，對(duì)其進(jìn)行節(jié)點(diǎn)處理后導(dǎo)入PKPM。雖然各人的習(xí)慣會(huì)有不同，但我個(gè)人認(rèn)為，第三種方法會(huì)快些，而且對(duì)整棟建筑會(huì)有一個(gè)比較清晰的認(rèn)識(shí)。在畫模板的過(guò)程中，要注意如下幾點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)平面布置和豎向布置有那些不規(guī)則，高寬比有沒(méi)有超限，記下來(lái)與做建筑同事的商討。2、剪力墻布置宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，間距可取3～8米，盡量不小于4米和不大于7米，3、盡量布置成一般剪力墻，32層住宅標(biāo)準(zhǔn)層的剪力墻，厚度可以取200mm厚，長(zhǎng)度可以取2.0米～2.4米。4、樓梯和電梯處盡量布置成筒。5、客廳和臥室處最好不要出現(xiàn)梁。
   
    再次，對(duì)模型進(jìn)行調(diào)試。由于高層住宅的標(biāo)準(zhǔn)層比較多，第一次試算時(shí)可只建一個(gè)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層，待結(jié)構(gòu)的軸壓比、位移比，周期比等滿足之后再添加其它標(biāo)準(zhǔn)層，這樣可以減少建模過(guò)程中的重復(fù)修改，加快建模速度。在有大的改動(dòng)時(shí)，做個(gè)備份，以免需要原模型時(shí)又要一點(diǎn)一點(diǎn)改回來(lái)，浪費(fèi)時(shí)間。在調(diào)試的過(guò)程中，要注意如下幾點(diǎn)：1、周期。結(jié)構(gòu)是太剛還是太柔，可以從第一周期反映出來(lái)。第一周期的經(jīng)驗(yàn)值可以取0.1N，N為層數(shù)。在滿足規(guī)范的前提下，第一周期越大越好，結(jié)構(gòu)偏柔更經(jīng)濟(jì)。一般情況下，應(yīng)將扭轉(zhuǎn)周期調(diào)到第三振型，這樣扭轉(zhuǎn)效應(yīng)就不會(huì)太大。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比，A級(jí)高度高層建筑不應(yīng)大于0.9，B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不應(yīng)大于0.85。對(duì)于周期比的調(diào)整原則是加強(qiáng)結(jié)構(gòu)外圍墻、柱或梁的剛度，適當(dāng)削弱結(jié)構(gòu)中間墻、柱的剛度。2、位移。參考點(diǎn)位移曲線應(yīng)上下漸變，不應(yīng)出現(xiàn)大的突變，位移值須滿足規(guī)范有關(guān)要求。位移與結(jié)構(gòu)的總體剛度有關(guān)，計(jì)算位移愈小，其結(jié)構(gòu)的總體剛度就愈大，反之，位移值愈大，其結(jié)構(gòu)總體剛度就愈小，故可以根據(jù)初算的結(jié)果對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。如位移值偏小，則可以減小整體結(jié)構(gòu)的剛度，對(duì)墻、梁的截面尺寸可適當(dāng)減小或取消部分剪力墻。反之，如果位移偏大，則考慮如何加強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的剛度，包括加大有關(guān)構(gòu)件的尺寸，改變結(jié)構(gòu)抵抗水平力的形式、增設(shè)加強(qiáng)層、斜撐等。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了做到安全和經(jīng)濟(jì)，剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不宜過(guò)大，可將其樓層層間最大位移與層高之比控制在1/1100～1/1300之間。在考慮偶然偏心影響的地震作用下，樓層豎向構(gòu)件的最大水平位移和層間位移，A級(jí)高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.5倍；B級(jí)高度高層建筑、混合結(jié)構(gòu)高層建筑及本規(guī)程第10章所指的復(fù)雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應(yīng)大于該樓層平均值的1.4倍。具體調(diào)整方法，可利用程序的節(jié)點(diǎn)搜索功能在SATWE的“分析結(jié)果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構(gòu)件編號(hào)簡(jiǎn)圖”中快速找到位移最大的節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的墻、柱等構(gòu)件的剛度；也可找出位移最小的節(jié)點(diǎn)削弱其剛度；直到位移比滿足要求。3、剛度?？拐鹪O(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)，其樓層側(cè)向剛度不宜小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的70%或其上相鄰三層側(cè)向剛度平均值的80 %。結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件不宜不連續(xù)樓層的側(cè)向剛度可取地震作用下該樓層剪力和該樓層層間位移的比值。尤其應(yīng)注意，當(dāng)轉(zhuǎn)換層設(shè)置在3層及3層以上時(shí)，其樓層側(cè)向剛度尚不應(yīng)小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的60%。4、超筋。剪力墻連梁超筋是比較容易出現(xiàn)的現(xiàn)象，可按高規(guī)7.2.25條進(jìn)行處理，亦可按朱炳寅寫的《混凝土剪力墻連梁的設(shè)計(jì)計(jì)算及超筋的處理》里的方法進(jìn)行處理。還有一種梁，它一邊在剪力墻的平面內(nèi)，一邊搭在框架梁上，這種梁也容易超筋。處理方法有四個(gè)：一是減小截面，二是增大截面，三是彎矩調(diào)幅，四是點(diǎn)鉸。個(gè)人認(rèn)為點(diǎn)鉸跟實(shí)際的情況有一定的偏差，所以不點(diǎn)鉸算得過(guò)去的話就不要點(diǎn)了。其實(shí)，結(jié)構(gòu)的大部分問(wèn)題，都是剛度問(wèn)題，只要將剛度處理好了，大部分問(wèn)題都不再是問(wèn)題。
 
 最后，模型調(diào)好后，就是繪制施工圖了。雖然PKPM可以進(jìn)行施工圖繪制，但是在現(xiàn)階段，我認(rèn)為CAD繪圖會(huì)相對(duì)快些。當(dāng)然并不是單純的CAD,主要是天正建筑，探索者等等基于CAD開(kāi)發(fā)的一些軟件和插件，這些在網(wǎng)上都可以找到。在具體畫圖是最好找一個(gè)已經(jīng)畫好的結(jié)構(gòu)施工圖dwg文件，這里面的字體，線型，顏色，圖層都已經(jīng)設(shè)定好了，在里面參照著畫就可以了，而且這樣更利于跟同事交流。“左鍵盤，右鼠標(biāo)，眼看屏幕”是畫圖的最高境界，要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，快捷鍵的修改是必不可少的，具體可以在ACAD.PGP這個(gè)文件進(jìn)行修改。圖紙畫好后記得自己檢查一遍，總會(huì)有一些低級(jí)錯(cuò)誤出現(xiàn)的。有條件的可以打白紙出來(lái)，這樣可以看得更清楚些。
 所謂“熟手”，一是規(guī)范熟，二是相關(guān)軟件熟，只要在這兩方面狠下功夫，相信很快就可以成為一名合格的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員。
                                                          朱漢繽
                                                    2011年x月x日