高层建筑方案设计容易造成结构抗震超限的几种情况.pdf

第l 0 期 2 0 0 8 年l 0 月 广 东土 木与建 筑 GU ANGDONG ARC HI T EC T URE CI VI L EN GI NEE RI NG N o ． 1 0 O C T 2 0 0 8 高层建筑方案设计容易造成结构抗震超限的几种情况 薛卫 文 广 东粤建设计研究院有限公 司 广州 5 1 0 0 3 0 摘 要 根据 汶川大地震 高层建筑震 害情况调查 资料 ， 探 讨高层建筑方案与概念设计 中容易造成结构 不规 则而 需通过结构抗 震超 限审查的几种情况 ， 并提 出相 关建议 ， 供 建筑设计人 员参考。 关键词 高层建筑 ；结构不规则；抗震超 限审查 1 结构规 则性 与震 害 程度分 析 近年我国房地产业发展迅速 ． 业主和建筑师为 了在建筑艺术 、 建筑造型新颖以及建筑多功能、 多用 途 等方面体现其创新 ． 设计 了很 多体型复杂和内部 空间多变的高层建筑 ． 而通常它们在结构方 面都是 不规则甚至是特别不规则 的 虽然 目前也陆续产生 了一些 能适应建筑 师创新意识 的多种 复杂结构体 系．但 已建成的大量这类结构体系经受过强烈地震 作用 的却极 少 前不久我国四川发生的汶川 5 ． 1 2大地震 ． 受灾 严重 的地 区由于经济发展水平相对 较低 ． 高层建筑 极少 ， 大多是 9层以下的建筑 。 因此没什么经受过强 震 的高层建筑震害经验可供参考和研究 但在离震 中汶川映秀镇不到 l O O k m 的成都市 区． 则建有大量 的高层建筑 ． 成都市区抗震设防烈度为 7度 ． 而这次 大地震该地 区实测 的地震烈度也是 7度 ． 据某些高 层住宅或办公大楼用户震后反映 ． 在 2 O层以上震感 相当强烈 ， 室内的空调机 、 电视机、 书架等纷纷倒下， 人无法站稳 ， 震后不到 1 个月 ． 有关部门对大量高层 建筑进行 了震害调查 ． 发现几年前建好的高层建筑 出 现 裂 缝 的 情 况 并 不 多 ． 反倒 是 今 年将 竣 工 的高层住 宅 出 现 裂缝 的情 况较 多 ． 包括一些高档楼盘 笔 者 认 为 其 原 因 主 要 是 近 两 三 年 房地 产市 场竞 争激 烈 ． 很 多 开发 商 与 建 筑师为了创新求变 、 争夺市场 ．设计出相 当多的不规则或特别不规则的 超 限高层建筑 ． 它们的结构体系相对薄弱， 存在多种 先天不足之处 ． 抗震性能相对较弱。 针对近年来我国建成的超限高层建筑越来越多 的情况 ． 建设部在 2 0 0 6年 9月发文规定了超限高层 建筑工程抗震设防专项审查技术要点． 明确了高层建 筑若具有多项或某一特项不规则时， 需要申报高层建 筑工程抗震设防专项审查 以下就建筑方案与概念 设计中较易 出现的几种不规则情况作一简单介绍 2 不 规则 结构 的主 要类 型 2 ． 1 平 面狭长 、 凹凸不规 则 结 构平 面 凹进 的一侧 尺寸 大 于相应 投影方 向总 尺寸的3 0 ％， 平面尺度不满足如下要求 L ／ B 4 m 如 图 5 图 5尺寸突变不规则结构图例 竖 向收进结构在高层建筑 中较常见 ．但若收进 处刚度突然变小 ．则其危害虽然不如框支结构下部 刚度软弱造成的严重 ， 但对结构的抗震性能也是不利 的。 如 1 9 9 5年 日本阪神大地震中 。 就有许多 由于结 构体型收进造成的震害。 与体型收进结构相反 ． 悬挑 结构是结构的上部体型大于下部体型．会造成 以下 问题 ①上部结构的刚度与质量均大于下部结构． 意 味着下部楼层很可能形成结构薄弱层 ②结构的整体 抗扭 刚度相对较小 ， 扭转效应明显 ． 一旦发生地震 ． 则因未设多道 防线 ． 导致悬挑的根部破坏 ． 悬挑部分 的结 构极 易发 生倒 塌 3结语 以上介绍的 6种结构不规则情况是 目前建筑设 计中最易出现的 ． 按照建设部的文件规定 ． 只要违反 了其 中 3项就必须 申报抗震超 限审查 一般复杂的 超 限审查需 时约 2个月 ． 且 超 限结 构往往需 要采取 各 种各样的结构加强措施 ． 会导致土建费用通常比常规 ] 转第 1 8页 2 0 0 8 年1 0 月 第1 0 期 广东 土木与 建筑 O C T 2 0 0 8 N o ． 1 0 4 水泥土在型钢起拔后应能 自立不塌 ， 便于充 填孔隙 5 根据设计要求并结合工程实 际情况确定其 基本配合 比为 水灰 比约 1 ． 5 ； 3 2 ． 5 R普通硅酸水泥 掺量为 2 0 ％． 即每 1 m。 中水泥用量为 3 6 0 k g 。 6 S MW 搅拌桩施工时每班组需做试块 同条件 养护 ． 要求 2 8 d强度达到 1 ． 5 MP a 。 4 ． 2 施工 冷缝处 理 施 工 过 程 中 一 旦 出现 冷缝 ． 则 采 取在 冷缝 处 围 护 桩外 侧补 搅 素 桩方 案 如图 2 ． 要 求 在 围 护 桩 未 达 到 一 定 强 度 前 图2 S MW 工法施工冷缝的处理 进行补桩 ， 以防偏钻 ， 保证搭接效果 ， 素桩与围护桩 的搭 接厚度 约 l O c m 4 ． 3 S MW 工法与传统 围护法的比较 ①成本方面 S MW 工法的成本较一般围护施工 法省去 了钻孔灌注桩和单排搅拌桩两 大块 ， 仅增加 一 项型钢的租赁费用 ． 故可降低工程成本约 1 8 ． 6 ％ ②进度方面 省去了钻孑 L 灌注桩的全部施工过程 ， 围 护桩工期比常规施工法缩短将近2 ／ 3 ； ③安全方面 与常规施工法一样 ． 能满足施工安全要求 ， 由于本工 程设有 1 道混合支撑 ． 很好地改善和减小了 S MW 工 法中存在的风险和缺陷． 完全能满足基础施工期间的 安全要求 ④环境方 面 因无钻孔灌注桩 的施工 ， 减 少了对周围环境和施工场地的污染 ． 且此类搅拌桩 不存在挤土作用 ． 对周围建筑和管线 的安全极 为有 利 ． 对施 工操 作 面要求 也很低 5小 结 S MW 工法抗渗效果能满足要求 。 且对现场场地 要求低 ． 在搅拌桩内插入型钢后形成地下连续墙 ， 同 样具有一定的刚性 ． 与常规方法相 比， 其成本可大幅 降低 ． 适应性更广。 施工时型钢在搅拌桩初凝前插入 加固区域 ．几乎与搅拌桩同步进行 ，工期可大大缩 短 ． 几乎不产生泥浆 ． 且主体结构建至 O ． 0 O回填结 束后 ． 即可将型钢拔 出回收 ． 极大地节约了成本。但 该工法应用于上万平方米的深基坑支护施工时 ， 也 存在一定风险． 一旦局部插桩偏位大 ， 势必引起渗漏 并影响墙体的刚性 ， 最终导致围护失效 。 参考文献 [ 1 ]瞿 义勇．地基基 础工 程 [ M] ．北京 中国建材工 业 出版 社 ． 2 0 0 4 2 ]殷宗泽．地基 处理工程实例 『 M] ．北京 中国水利水 电出 版 社 ． 2 0 0 0 [ 3 ]陈守 兰．建筑施 工技 术 第三版 [ M] ．北 京 科学 出版 社 ． 2 0 0 5 [ 4 ]张文忠．建筑施工安全技术规范 [ M] ．北京 中国建筑工 业 出版 社 ． 2 0 0 0 f 上 接第 4 O页 高层建筑高出 5 ％以上 ． 加上超限结构的抗震性能相 对较差 从社会责任感 的角度考虑 ． 高层建筑在遇到 参考文献 强震时起码应能保障住户的生命安全 只要条件允 许 ．建筑师和结构工程师应在建筑方案设计 的最早 [ 1 ]建设部．建质[ 2 0 0 6 1 2 2 0 号超限高层建筑工程抗震设 阶段 ． 共同讨论各种可供选用的结构体型和内部空 防 专项审 查技术要点 间布置 ． 以免不合适 的或严重不规则的结构体型在 E 2 ]徐培福等． 复杂高层建筑结构设计[ M ] ． 中国建筑工业 结构设计前就 已被锁定在建筑方案中 实际工程中 出版社， 2 0 0 5 不规则结构常常是不可避免的 ． 只要建筑师与结构 [ 3 ] J G J 3 - 2 0 0 2 高层建筑混凝土结构技术规程[ S ] 工程师 、 业主紧密合作和相互协调 ， 就能使超限结构 [ 4 ] G B 5 0 0 1 1 - 2 0 0 1 建筑抗震设计规范[ s ] 具有优越的抗震性能 ． 满足设计和使用要求。 1 8