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【摘 要】通过对刚度和质量均不对称的高层双塔非刚性连接体结构体系进行的设计,提出了采用桥梁中的橡胶支座解决非刚性连接体的支座问题;研究了连体部分采用的组合楼盖设计技术。
【关键词】复杂高层;非对称;连体结构;组合楼盖
Masters' Experience Might be Helpful for the Beginners
——Solving non-rigid connection bearing issue using bridge complex high rubber bearing
Li Hua-liang1,2,Ding Feng2
(1. Zibo High-tech Zone government investment project construction center Zibo Shandong 255000; 2. Zibo City Planning and Design Institute Zibo Shandong 255000)
【Abstract】The stiffness and high quality are asymmetric twin system of non-rigid structure for the design, a method of solving the bridge of the rubber bearing bearing non-rigid body problem; of the piece parts used in composite floor design.
【Key words】Complex level; Non-symmetric; Connecting structure; Composite floor
1. 概述
连体建筑因其独特的表现力和较强的功能集成能力,受到建设方和建筑师的青睐。但连体建筑的结构设计有不少难题,尤其是对结构动力特性和抗震性能的影响、连接体的安全性等。由于连体的存在,使得非对称刚性连体结构属于特别复杂高层结构,常常被划入超限高层的范畴。由于超限高层的设计审批环节非常复杂,且咱们院也没有进行超高限设计的软硬件条件。所以,这次进行淄博市科技工业园创业园研发综合楼的结构方案选择了不超限的非刚性连接体结构体系。下面介绍一下本工程非刚性连体结构的制作设计及中间连接体的设计。
图1 外立面图
图2 平面布置图
2. 工程概况
淄博市科技工业园创业园研发综合楼于张店区,双岛路以西,三赢路和张柳路之间。塔楼结构高度34.800m;在26.400m处空中相连,结构形式为框架结构;面积约为2.6万平方米。其东西二塔的平面布置和使用何在都不尽相同,使作为连接体的东、西两座楼的机构布置和刚度存在明显差异。
工程的基本风压为0.40KN/m2,风压高度变化系数根据地面粗糙类别为B类取值。工程抗震设防类别为丙类,结构安全等级为二级.框架抗震等级为二级,局部一级。结构设计使用年限50年;建筑场地类别为III类;基础设计等级为乙级。
3. 支座设计
平面布置见图2。中间连体为21.6m×20.0m,层高跨两层,直接通到九层楼顶。结构体系布置时,两侧的塔楼都为框架结构,中间的连接体与塔楼按非刚性连接考虑。因本工程连接体本身体量很大,而且两个方向相差不大,所以,连接体制作一方面,要考虑在水平两个方向的地震力影响下都能够保证有足够的滑移,不会对塔楼主体造成大的破坏;另一方面,还要考虑平时楼体温度变形收缩对正常使用不能造成影响实际设计过程中曾经考虑过多种方案。其一,采用建筑钢结构中常用的橡胶支座,后法发现,这种橡胶支座不能够保证楼体有足够的变形量;其二,采用多层油毡层,保证滑动量,但是,那样滑动后,不能够恢复到原来的位置,都不能够保证平时的正常使用。最终,想到桥梁中常有大跨度的钢筋混凝土桥梁,它的跨度远大于本工程连体结构的跨度,很多大桥的高度也不比此楼矮。我们最终决定采用桥梁中的支座来解决本工程中的难题。
图3
图4
通过查询《桥梁设计手册》,此连接体支座最终选用板式橡胶支座。这种橡胶支座分两种:一种为普通板式式橡胶支座;另一种则为四氟滑板橡胶支座,配合不锈钢板使用。将连接体一端安装普通橡胶支座,另一端安装四氟滑板橡胶支座。连接体与塔楼留足够的抗震缝。平时,温度上升或下降时,由于四氟滑板可以滑动,不会对塔楼造成很大影响;同时,另一端是橡胶支座,具有很大的回复力,可以保证温度变为最初温度时,连接体回复到最初位置。地震时,由于充分考虑了地震力的影响,留够了地震缝,可以保证连接体不会对塔楼造成大的破坏。支座见图3。
4. 连接体设计
连接体设计最初采用网箱梁楼盖设计,因网箱梁楼盖自重太大,且高空施工不易。最终采用目前淄博民用建筑采用较少的钢-混凝土的组合楼盖。这样设计有以下好处:
(1)自重较轻。因主要承重构件为钢梁,大大降低了整体重量,对于整个结构体系都是非常有利。
(2)施工方便。由于采用组合楼盖,钢板可以作为现浇板的模板,省去模板支撑。
(3)整体性好。钢板增大了现浇板平面外的刚度,提高了楼盖的整体性。组合楼盖做法见图4。
5. 计算过程
本工程采用的计算软件为中国建研院开发的2006.7版本的PKPM系列软件,PMCAD2,JCCAD,SATWE, STS计算。
计算过程:
第一步,东西塔楼单独计算,算出相应的截面尺寸及配筋。
第二步,将东西塔楼与连接体和为整体进行计算,算出相应的配筋。
第三步,取最大的配筋作为最后的配筋结果。
6. 结论
6.1 桥梁与工民建同为土木工程专业的两个方向,两者是相通的;设计时,可以相互借鉴,不能够拘泥于自己的圈子,这就是所谓的他山之石,可以攻玉。
6.2 本工程设计中,连接体采用非刚性连接是不得已而为之。非对称连接体结构,作刚性连接在日常使用及抗震中都有更好的理论依据,但限于软硬件,只好采用了非刚性连接。希望以后建筑方案能够更加符合当地的实际情况。
[文章编号]1006-7619(2010)05-12-416
[作者简介] 李华梁(1979.1-),男,工程师,主要从事结构设计。
【关键词】复杂高层;非对称;连体结构;组合楼盖
Masters' Experience Might be Helpful for the Beginners
——Solving non-rigid connection bearing issue using bridge complex high rubber bearing
Li Hua-liang1,2,Ding Feng2
(1. Zibo High-tech Zone government investment project construction center Zibo Shandong 255000; 2. Zibo City Planning and Design Institute Zibo Shandong 255000)
【Abstract】The stiffness and high quality are asymmetric twin system of non-rigid structure for the design, a method of solving the bridge of the rubber bearing bearing non-rigid body problem; of the piece parts used in composite floor design.
【Key words】Complex level; Non-symmetric; Connecting structure; Composite floor
1. 概述
连体建筑因其独特的表现力和较强的功能集成能力,受到建设方和建筑师的青睐。但连体建筑的结构设计有不少难题,尤其是对结构动力特性和抗震性能的影响、连接体的安全性等。由于连体的存在,使得非对称刚性连体结构属于特别复杂高层结构,常常被划入超限高层的范畴
图1 外立面图
图2 平面布置图
2. 工程概况
淄博市科技工业园创业园研发综合楼于张店区,双岛路以西,三赢路和张柳路之间。塔楼结构高度34.800m;在26.400m处空中相连,结构形式为框架结构;面积约为2.6万平方米。其东西二塔的平面布置和使用何在都不尽相同,使作为连接体的东、西两座楼的机构布置和刚度存在明显差异。
工程的基本风压为0.40KN/m2,风压高度变化系数根据地面粗糙类别为B类取值。工程抗震设防类别为丙类,结构安全等级为二级.框架抗震等级为二级,局部一级。结构设计使用年限50年;建筑场地类别为III类;基础设计等级为乙级。
3. 支座设计
平面布置见图2。中间连体为21.6m×20.0m,层高跨两层,直接通到九层楼顶。结构体系布置时,两侧的塔楼都为框架结构,中间的连接体与塔楼按非刚性连接考虑。因本工程连接体本身体量很大,而且两个方向相差不大,所以,连接体制作一方面,要考虑在水平两个方向的地震力影响下都能够保证有足够的滑移,不会对塔楼主体造成大的破坏;另一方面,还要考虑平时楼体温度变形收缩对正常使用不能造成影响实际设计过程中曾经考虑过多种方案。其一,采用建筑钢结构中常用的橡胶支座,后法发现,这种橡胶支座不能够保证楼体有足够的变形量;其二,采用多层油毡层,保证滑动量,但是,那样滑动后,不能够恢复到原来的位置,都不能够保证平时的正常使用。最终,想到桥梁中常有大跨度的钢筋混凝土桥梁,它的跨度远大于本工程连体结构的跨度,很多大桥的高度也不比此楼矮。我们最终决定采用桥梁中的支座来解决本工程中的难题。
图3
图4
通过查询《桥梁设计手册》,此连接体支座最终选用板式橡胶支座。这种橡胶支座分两种:一种为普通板式式橡胶支座;另一种则为四氟滑板橡胶支座,配合不锈钢板使用。将连接体一端安装普通橡胶支座,另一端安装四氟滑板橡胶支座。连接体与塔楼留足够的抗震缝。平时,温度上升或下降时,由于四氟滑板可以滑动,不会对塔楼造成很大影响;同时,另一端是橡胶支座,具有很大的回复力,可以保证温度变为最初温度时,连接体回复到最初位置。地震时,由于充分考虑了地震力的影响,留够了地震缝,可以保证连接体不会对塔楼造成大的破坏。支座见图3。
4. 连接体设计
连接体设计最初采用网箱梁楼盖设计,因网箱梁楼盖自重太大,且高空施工不易。最终采用目前淄博民用建筑采用较少的钢-混凝土的组合楼盖。这样设计有以下好处:
(1)自重较轻。因主要承重构件为钢梁,大大降低了整体重量,对于整个结构体系都是非常有利。
(2)施工方便。由于采用组合楼盖,钢板可以作为现浇板的模板,省去模板支撑。
(3)整体性好。钢板增大了现浇板平面外的刚度,提高了楼盖的整体性。组合楼盖做法见图4。
5. 计算过程
本工程采用的计算软件为中国建研院开发的2006.7版本的PKPM系列软件,PMCAD2,JCCAD,SATWE, STS计算。
计算过程:
第一步,东西塔楼单独计算,算出相应的截面尺寸及配筋。
第二步,将东西塔楼与连接体和为整体进行计算,算出相应的配筋。
第三步,取最大的配筋作为最后的配筋结果。
6. 结论
6.1 桥梁与工民建同为土木工程专业的两个方向,两者是相通的;设计时,可以相互借鉴,不能够拘泥于自己的圈子,这就是所谓的他山之石,可以攻玉。
6.2 本工程设计中,连接体采用非刚性连接是不得已而为之。非对称连接体结构,作刚性连接在日常使用及抗震中都有更好的理论依据,但限于软硬件,只好采用了非刚性连接。希望以后建筑方案能够更加符合当地的实际情况。
[文章编号]1006-7619(2010)05-12-416
[作者简介] 李华梁(1979.1-),男,工程师,主要从事结构设计。