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高层修建物通常会用哪些手法抗风抗震？ |
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| 阅读次数： 【 1137 】 | 更新时间： 【 2016-04-23 】 | ||||||
谈到高层修建，也许在许多人的印象中，所谓高层修建指得即是那些动辄200米、300米乃至800米以上的摩天大楼。事实上，依照国家规范《GB50352 民用修建规划公例》，高层修建的正式定义是“10层及10层以上的住宅修建和修建高度大于24m的别的民用修建（不含单层公共修建）”。依照这个规范，城市区域有大批大批的修建物都归于高层修建。 达不到高层修建规范的，咱们称之为多层修建。这两者有什么差异呢？为何要这么区分呢？原因是多方面的，比方消防、占地等等因素。详细到构造专业，简而言之，高层修建需求更多的思考抗水平力疑问。关于相对矮小的多层修建，一般来说，竖向重力荷载起到了主导效果。关于高层修建，怎样反抗水平荷载则变成了重中之重。 左侧是高层构造反抗竖向荷载时的变形，右侧则是高层构造反抗水平荷载时的变形。 风和地震即是高层修建最首要的两种水平荷载。这两者有共性，也有差异。确切的说，应当叫做“抗风抗震”，而不是“防风防震”。咱们能够“防止”火灾的发作，但咱们无法“防止”风和地震的发作。哪怕没有人类，地球上也相同有风有地震，防是防不了的，咱们所能做的仅仅被迫的“抗”。 高层修建怎样抗风抗震？在规划进程的每一个进程中，抗风抗震的请求是怎样被思考的，又是怎样被付诸实施的？ 计划规划期间 计划规划是高层修建规划的第一步，也是重复最多、最耗时刻的一步。在国内，构造工程师这一期间能做的作业不多，首要即是为修建师供给咨询。许多时分，计划规划乃至都不会让构造工程师参加。但事实上，关于抗风抗震来说，计划这一步是十分重要的。 修建物的体型关于抗震才能的影响十分之大，所以构造工程师的作业之一即是说服修建师选用较为规整的外型。大自然是十分严酷的，你敢奇形怪状？地震来了第一个倒下！CCTV新楼那样的，必定要尽量防止；头重脚轻的，也要防止；凹字形的平面、凸字形的平面，尽量都改成口字形的；8字形的平面也欠好，尽量改成0字形的；h形的立面也欠好，尽量用l形的立面，上下相同粗，不要有突变；修建楼板最佳不要开大洞，比方商场那种大天井，从一楼昂首看能看到顶楼…… 关于抗风疑问，首要是要操控修建物体型的润滑程度。平面用圆形最佳，椭圆也能够。咱们常常见到许多高层修建，平面明明是正方形或者长方形，可是角部被切掉了一小部分，全部平面形状没有直角或者锐角，也是出于这个思考。修建外表面也要尽量的润滑，各种装饰性的突起要尽量防止。 计划期间的这些东西就决议了修建物抗震抗风才能的上限。但咱们也许也发现了，依照抗震抗风的请求，最佳的计划即是最没有特征的圆柱体或者正多棱柱。事实上，仔细观察一下全球400米以上的超高层修建，绝大多数也都是这个外型。但关于大多数的一般高层修建来说，修建规划寻求的是参差多态、百家争鸣，无法承受这种板滞的外型。构造工程师和修建师的对立简直无法谐和。 修建物的先天抗震抗风才能的优劣，通常取决于构造工程师和修建师谁在对立中占优。比方日本，根本会是构造工程师占优，所以日本的高层修建，形状十分的规整，柱网、平立面十分简单。再比方国内，简直全部是修建师占优，所以国内的高层修建，各式各样，目不暇接，开发商能够吹嘘各种艺术风格，但却没有人去关怀抗风抗震的疑问。 开始规划期间 一旦计划定下来了，规划就进入开始规划期间。也即是说，要用尽力去挨近天资那个上限了。 首要，依照高层修建所在区域的情况，断定地震设防烈度、根本风压等规划参数。根据这些，在有限元核算软件里断定适宜的核算参数。 其次，断定高层修建的构造资料和方式。可用的资料有许多种，钢（S）、钢筋混凝土（RC）、型钢混凝土（SRC）。方式也有很多种，构造、剪力墙、支持、框筒、筒体、巨型构造……资料和方式排列组合，成果有很多很多种，比方SRC筒体+RC构造，RC筒体+S框筒，RC剪力墙+S构造，SRC构造+S支持……比方上图即是林同炎的《构造概念与系统》一书的插图，罗列了15种构造方式，这还不包括不一样资料的组合。这些构造方式挑选并没有肯定的优劣之分，仅仅量体裁衣、因项目而异，与出资多少、场所条件、工期请求等等直接有关。就像相同的程序，能够用多种程序语言达到差不多相似的效果，但效果、时刻、本钱都需求权衡利弊。 然后，就能够建模核算了。在有限元的数字化虚拟国际里，把你设想的这个高层修建构建出来，让它承受虚拟的数字地震和数字台风的洗礼。核算完结后，剖析核算成果，看看是不是满足抗震抗风的请求。比方说，地震效果下，RC剪力墙每层的侧向位移不能超越层高的1000分之一（不然这一层简单在地震中折断），每一层水平位移最大的那一点的位移不能超越每层均匀位移的1.5倍（不然房子这一层会在地震中“扭腰”），柱墙轴压比不能过大（不然会在地震中压碎），梁柱不能超筋（不然会被地震掰断），钢支持的应力不能过大（不然会在地震中被压弯）……假如不满足这些条件，就要调整规划，比方剪力墙挪个当地，构造梁变粗一点，SRC柱里的型钢换大一号的，筒体的混凝土墙再厚一点……然后，从头核算，成果不满足，持续修正，持续核算，直到成果满足一切条件停止。但一起，为了经济性思考，成果又不能远远超越规范。事实上，由于地震力的巨细直接与构造质量有关，柱子太大、墙太厚了也不可。最理想的情况是一个刚刚好的契合点，恰好契合一切的请求。这就意味着构造工程师要不断的测验，不断的试错，不可不可，超了也不可。因而，全部建模核算进程极端的繁琐、极端的消耗时刻精力，是构造工程师平时两大苦逼作业之一。 有同学问了，假如死活即是算不过怎样办呢？各种修正计划都试过了，即是满足不了抗震抗风的请求。这时分，就能够思考用最初罗列的那些“狼牙棒”手法了。剖析一下现在的规划、核算成果，结合业主的资金情况、工期请求，思考一下用哪一种辅助抗侧力办法最合理。举个比如，比方说觉得TMD阻尼器最适宜，那就要赶紧去联络一个专门做TMD的技能团队，相似拍电影的时分制片组要找一家专门的3D技能团队。与这个技能团队合作，把他们的虚拟TMD阻尼器添加到你的虚拟构造模型里，调整构造的全体阻尼，然后再核算，然后不断调整构造规划和TMD的参数，直到成果满足各项请求停止。 施工图规划期间 构造模型核算完结，一切的抗震抗风疑问都尘埃落定了。剩余的即是画施工图了，这即是构造工程师平时两大苦逼作业之二。 依照开始规划期间的核算成果，钢构造的施工图详细到每个螺栓，每条焊缝；混凝土的施工图详细到每一根钢筋。施工图的制作并不是个机械重复的进程，而是需求思考抗震抗风等方方面面的构造请求，十分复杂和繁琐。这也是为何现期间仍然是工程师人工绘图，而不是核算机程序来自动完结绘图。 比方说，混凝土梁端部的钢筋不能不可，也不能超越太多。由于地震来了，假如一定要有东西破坏的话，咱们希望是梁断了，而不是柱子断了。梁断了只影响这一层的部分区域，柱子断了，即是从上到下的垮塌。所以，梁端的钢筋不能无限制的配太多，不然，其实践承载力过大，地震的时分梁端不会坏，与它相连的柱端会破坏。 一起，梁里的钢筋直径种类不能太多，要不然施工的朋友会崩溃的，在工地很简单弄错弄混。但假如都用一种直径的钢筋，又不简单做到配的刚刚好。怎样取舍，这也是个很头疼的疑问…… 施工图制作完结，交给审图单位审阅，然后会接到审图单位的修正意见。按他们的请求改好，再交回去，直到审图单位的工满足停止。至此，构造工程师的首要作业就完结了。
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