复杂建筑工程范文

2024-07-09

复杂建筑工程范文(精选12篇)

复杂建筑工程 第1篇

关键词:复杂钢结构,新技术,一体化系统

1一体化协同时变分析系统的创立和应用

1.1动态三维变形预调技术

这种技术主要应用在结构形式具有闭环、倾斜、大悬挑等特点的建筑结构中,比如我国的CCTV主楼结构建设,其建筑结构非常复杂,如果只是按照设计方案对构件进行安装,施工完成后的整体结构很容易在自重作用下发生变形,最后会偏离设计变形。所以,需要对每个构件进行“安装位形”并确定三维坐标。此项工程在施工过程中首先对所有构件的施工变形预调值进行计算(构件的安装位形与设计位形的坐标差),认真研究了结构内力与位形的发展规律,幕墙体系的容差限值以及地基不均匀沉降对施工变形预调值的影响等方面,对计算的结果进行分析和研究,对此项工程建设提供数据支持。

1.2整体提升技术

这种技术一般应用在大跨度屋盖建筑结构施工中,其是将拉索、塔架和提升设备提高以后把地面拼接好的大跨度屋盖结构提升到安装位置的技术。在实际的施工中要注意以下几个方面:(1)提升以后的结构受力情况与设计状态不一致,需要对结构受力状态和提升点的位置进行研究;(2)研究被提升的结构、塔架和拉索之间的相互作用;(3)结构、塔架在提升过程中做好人为控制,对容易破坏的构件做好保护;(4)对提升过程中的风荷载、断锁、温度和不均匀提升等提升系统的安全性进行评估[1]。

1.3整体滑移技术

一体化系统可以控制滑移结构与滑移支撑体系之间在不同施工程序和不同位置的相互作用力。比如,某省博物馆的结构建设,钢结构屋盖重量为8 850t,采用整体滑移施工技术,滑移距离为125m,把顶推轨道和承重轨道进行分离,通过一体化系统和结构自身的刚度对自重荷载在支柱体系进行有效调节和分配,大大减低了轨道对承载力和刚度的要求。

1.4整体落架技术

这种施工技术是对临时支撑架进行分段组装、高空组装,施工完成后再拆除和落架,是主体结构与临时支撑之间的受力状态进行转换的过程。整体落架技术需要对落架的全过程模拟后,才能制定落架方案和临时支撑的设计。

依据钢结构屋盖受力关系,国家体育馆的整体结构分为主结构和次结构,主体结构是由24个桁架形成的马鞍模型双曲面,次结构是由不规则的钢架构件组成。由于构件自身重力和内力非常大,施工顺序会对成型后的结构受力情况造成很大的影响。所以,主结构落架以后再进行肩部和顶面次结构的安装,焊接过程中还要对次结构的荷载作用、落架、温度作用和结构刚度等方面产生的位移和偏差进行详细的评估和分析。

1.5整体张拉技术

这种技术需对初始预应力状态进行研究,初始预应力态是结构的起始状态,也是施工的目标状态,对张拉屋盖结构施工非常重要。采用传统的找形分析方法无法与施工分析相结合,所以要通过有限元软件ANSYS进行找力分析,也就是逐点去约束法。某体育场的屋盖结构施工采用车辐式整体张拉结构,平面投影为230m×235m,由35个索桁架组成。首先在地面上设置上径向索和上环索,把上径向索进行张拉与环梁相连接,然后安装飞柱、下径向索和下环索,最后对下径向索进行张拉。

1.6整体起板技术

这种施工技术主要应用在巨型环状钢结构或者巨型钢拱结构施工中,具有施工成本低、工期短、受力清晰和安全性高等优点。首先对巨型钢拱等起板结构进行拼装,设置起板旋转轴线,在另一端设置A字形塔架并连接平衡索和起吊索,形成平衡状态。然后在塔架上安装千斤顶,牵引吊索使起板结构旋转到设计的竖直位形,如图1所示。

2复杂钢结构施工“力”与“形”控制新技术的研究与应用

2.1张拉结构施工方案的模拟与优化

早期车辐式结构跨度一般不是很大,外环采用混凝土环梁,内环采用刚性环。但一些大型体育场的屋盖结构中,内环很多是直径很大的柔性环索,采用整体张拉结构是非常可行的。在上述整体张拉技术中采用一个体育场屋盖结构的施工案例,提出了几种张拉方案:张拉环索、张拉径向索、顶升飞柱、张拉上径向索等。通过对这些方案进行分析以及对方案中索力发展规律进行比较,得出车辐式结构张拉结构的施工重点有对预应力大的索先张拉、对预应力小的索后张拉,可大大降低对千斤顶的重量要求。

2.2施工环境温度对车辐式结构索力的影响

车辐式结构的刚度是由预应力状态来决定的,但是预应力状态会受到温度的影响,构件容易出现热胀冷缩。在实际的施工中,拉索、环梁在不同的地点、不同的季节安装和加工温度与设计标准温度会有很大差别。对施工环境温度进行分析,可以用下面公式来分析:

式(1)中,δT代表构件安装温度与设计标准温度之差;δT1代表拉索和环梁制作环境温度差;δF代表呈现状态的索力与设计值之差。其中A、B两个系数与车辐式结构的边界条件和尺寸有关,一般情况下B≥A。因此,要对成型结构的预应力分布与设计值保持一致,对环梁尺寸和拉索长度进行温度补偿。

2.3车辐式结构中索长与环梁位形误差限值方法的确定

通过式(1)计算加上理论分析发现,索力偏差δF与拉索长度和环梁位形δT1之间存在线性关系,对此项体育场屋盖结构工程建设整体模型试验显示,环梁的位形偏差、飞柱的长度误差以及径向索对预应力的分布造成的影响是局部的,误差所在位置的索桁架个数越多,误差对预应力产生的影响就越小;环索索长对预应力的分布是全局性的影响,这一特点可以减少δF与δT1中的项数,对δF进行限制可以得到临界状态下的公式,即:

把索长误差的概率分布计入式(2)中,可以得到索长误差限值。此项体育场屋盖结构工程中的索长误差限值就是采用这种方法进行计算的。

2.4焊缝收缩对屋盖结构影响分析

屋盖钢结构的焊接收缩会对结构造成残余变形或产生巨大残余内力。某高校体育运动中心屋盖建设采用单层折面空间网络结构,屋盖直径为285m×275m,用圆钢管为主要构件,锻管壁厚、结构刚度和焊缝尺度都很大。在施工中对胎架分成25段分别安装,相互之间留有合拢缝,安装后对合拢缝进行焊接,最后拆除胎架。但是却发现合拢后的一部分胎架与主体结构脱开,通过认真研究分析,发现焊接残余内力屋盖与支撑胎架的受力情况相差很大。

3结语

由于钢结构工程的复杂程度越来越高,对施工技术的要求越来越高,人们不断寻求新的施工技术。在以后的研究中,需要技术人员熟练掌握一体化分析系统,准确把握结构中力与形的变化,更好地把大型复杂钢结构应用在实际的工程建设中。

参考文献

复杂水闸施工工程管理论文 第2篇

为了更好实现对水闸施工的工程管理,需要首先分析水闸的基本知识。水闸在开关闸门过程中,根据下游用水的需要调节流量,可以拦洪、挡潮、蓄水抬高上游水位。水闸的分类主要有按照用途分类和按照结构分类。其中,按照用途,水闸分为节制闸、进水闸、冲沙闸、分洪闸、挡潮闸、排水闸等;按闸室的结构形式,可分为开敞式、胸墙式和涵洞式等[7]。为了形象说明水闸的构建,现给出典型的长江葛洲坝枢纽的二江泄水工程。中的长江葛洲坝枢纽的二江泄水工程闸高53m,闸身净长3km,被誉为海上长城,属于开敞式排水闸,采用12m×12m活动平板门胸墙,其下为12m×12m弧形工作门。通常水闸在河床设置防冲槽、护底及铺盖,为了减少闸门和工作桥的高度或为控制下泄单宽流量而设胸墙代替部分闸门挡水,挡潮闸、进水闸、泄水闸常用这种形式,适用于闸上水位变幅较大或挡水位高于闸孔设计水位。通过上述分析,结合实践,给出水闸的施工设计过程中的基本构造模型。水闸的施工环境多位于层状砂土之上。层状砂土的组成主要为粘土、砾砂、淤泥质土夹层、圆砾和卵石。天然含水量ω=38.9%,塑性指数Ip=15,塑限Wp=22%,渗透系数Kw=1.31×10-3cm/s。在水闸顶部,设计墙和护坡,用以引导水流平顺地进入闸室,保护两岸及河床免遭水流冲刷。当前水闸的建设,正向形式多样化、结构轻型化发展,为了满足上述要求,要提高复杂水闸施工过程中的工程管理能力。根据运用要求和地质条件,选定闸室结构和闸门形式,妥善布置闸室上部结构。要根据水闸运用方式和过闸水流形态,按水力学公式计算过流能力,确定闸孔总净宽度,进行数学建模和分析。

1.2复杂水闸施工物理力学分析模型构建

在上述进行基本模型设计的基础上,通过对水闸的结构分析表明为了提高水闸施工技术水平和工程管理能力,需要对水闸的水动力和水闸体的应力作用进行数学模型偶见。为了适应必要时宣泄大流量的需要,涵洞式水闸多用于穿堤引(排)水,闸室结构为封闭的涵洞。根据水闸所负担的任务和运用要求,综合考虑地形、地质、水流、泥沙、施工、管理和其他方面等因素,采用基底应力附件固结法计算孔隙率方法与土力学中孔隙率,根据整个施工过程中基底附加应力的分布特点和变化规律,在进口或出口设闸门,洞顶填土与闸两侧堤顶平接即可作为路基而不需另设交通桥。分层配水管柱是实现同井分层注水的重要技术手段,主要分为固定配水管柱、活动配水管柱、偏心配水管柱、桥式偏心配水管柱。固定配水管柱主要由扩张型封隔器及配水器等构成,为保证封隔器的坐封,各级配水器的起开压力需大于0.7MPa。水闸的固定配水管柱和活动配水管柱示意图。活动配水管柱主要由扩张式封隔器和空心配水器等构成,各级空心配水器的芯子直径是上大下小,一般分4~6层,最多可达11层,可以实现对水闸的泄洪和水流引导。

2复杂水闸施工高效工程管理实现

2.1问题的提出和水闸基底应力附加固结法描述

本文在上述分析水闸施工的受力模型和水流动力学模型的基础上,进行了水循环特性分析,改善水闸施工的效能,提高工程管理质量。根据上述分析可见,在复杂水闸工程施工过程中,需要考虑基层吸水及供水能力、混凝土水闸面板湿度场数值模拟等因素的影响,制约因素较多。传统的水闸施工工程管理模型采用共振致密机理模型和概率分析模型进行了对复杂水闸施工过程中的水流性能变形性状的测试,对水闸的孔隙率、位移、孔隙水压力的变化情况进行分析,导致水闸施工过程中的工程管理方法滞后,影响水闸施工的可靠性,降低水闸的工程质量。为了克服传统方法出现的问题和弊端,提高水闸施工的工程管理效能,本文研究了一种水闸基底应力附加固结法的层状砂土桩基混凝土施工技术,进行了模型设计和试验分析,提高水闸施工的质量,实现高效的工程管理。本文给出水闸基底应力附加固结法,描述如下:通常情况下,对固定配水管柱,配水器的水嘴是固定的,这样一来P就成为常量,此时只能通过调整水闸底部的井口压力来控制注入量。

2.2复杂水闸施工设计及高效管理模型实现

在低循环疲劳情况下和超荷载情况下,本文进行复杂水闸施工设计及高效管理模型试验与设计实现。聚合物砂浆和钢绞线均系国产材料,考虑初始弹性模量,河流由于长年水含量充足,通过渗透的方法,可以不断增加水闸上下游最大水位差和地基条件,并与闸室共同组成足够长度的渗径,确保渗透水流沿两岸和闸基的抗渗稳定性。假设决定流体流动状态的重要参数是雷诺数Re,临界雷诺数Rec为Rec=cdμ=cdν⑨式中:为流体的密度;μ为流体的粘度;d为圆柱管的直径。经过技术经济比较选定,闸址一般设于水流平顺处。从统计学上表示为一种模型预测概率,mi表示通过侧向径流补给时间,地下水的整体流向控制总体模型W,采用高斯分布密度的积分得到局部最大荷载作用点的应力分析结果,分析作用于水闸上的荷载及其组合,进行闸室和翼墙等的抗滑稳定计算、地基应力和沉陷计算。

3试验及结果分析

为了测试本文设计的复杂水闸施工技术在工程管理模型的节省工程开销、提高水闸的质量方面的性能,进行试验分析和研究,进行施工实现和性能测试。采用本文设计的基底应力附加固结法得到作用在砂土桩基混凝土施工基底沉降的不同时刻模型的应力结构,参数设计中,设定河流的过水量ω=38.9%,塑性指数Ip=15,塑限Wp=22%,渗透系数Kw=1.31×10-3cm/s,稳定水位在面下8.5m。水闸施工设计中,首先进行闸槛高程的选定,确定闸址和闸槛高程,用以引导出闸水流向下游均匀扩散,减缓流速,消除过闸水流剩余动能,防止水流对河床及两岸的冲刷。结合地质条件和结构特点研究确定地基处理方案,对组成水闸的各部建筑物(包括闸门)根据其工作特点进行结构计算。以工程成本开销为测试指标,得到采用本文模型和传统模型的水闸施工开销结构。结合工程实践经验,确定地下轮廓线(即由防渗设施与不透水底板共同组成渗流区域的上部不透水边界)布置,须满足沿地下轮廓线的渗流平均坡降和出逸坡降在允许范围以内的条件。

4结论

复杂工程基坑围护结构的设计与施工 第3篇

本文以某大型基坑工程为例,对基坑围护不同区域设计不同围护结构进行了分类。结合实际工程并针对施工中的质量要点提出了相应的解决方法及保障措施。本论文可为软土地区复杂的基坑围护结构设计及施工提供参考。

【关键词】基坑工程;水泥搅拌桩;H型钢;保证措施

【Abstract】In the process of China's urban construction, with the development restrictions on land, there has been a large number of irregularly shaped pit construction problems. Especially in soft soil area, due to the soft soil strength is not high, large deformation, and a certain creep, excavation Design and Construction of affecting the security of Excavations.

In this paper, an example of a large-scale excavation, foundation pit design for different regions different envelope were classified. Actual engineering and construction quality points for the proposed corresponding solutions and safeguards. The paper can provide reference for soft soil foundation pit area complex design and construction.

【Key words】Excavation;Cement mixing pile;H-beam;Assurance measures

1. 工程概况

(1)本项目地位于上海市崇明县东滩启动区内,其南侧为东滩大道,东侧为颐湖路,西侧为广慈路,北侧为横1 河,拟建场地中部规划东西向的慈瑞路将本项目分为南(D-5-1)北(D-3-3)两个地块。

(2)该项目总用地面积约为68070.6平方米,本工程基坑围护工程分为两个地块,D3-3地块基坑总面积15400平方米,围护周长546米基坑深度约为5.0~6.4米:D5-1地块基坑总面积19300平方米,围护周长1106米基坑深度约为3.8~6.1米.。

(3)本工程场地内目前主要为空地,场地中间有一条南北向的暗浜分布,埋深为3米,地势较平坦,勘察期间测得地面标高一般在2.89~4.44m 左右。根据工程地质勘察报告,本工程地层特性表1。

2. 基坑围护结构设计方案

本工程D5-1地块基坑形状极其不规则,基坑边与红线的距离较近,根据不同基坑开挖深度和周边环境情况设计不同的围护结构体系,四面采用双轴搅拌桩形式,东西局部采用二轴搅拌桩止水帷幕,H型钢围护形式,坑内加固采用二轴搅拌桩、围护结构周长约1110m(基坑围护结构设计平面布置图见图1)。

3. 基坑围护结构施工方案

3.1 施工工艺的选择。

本工程根据设计要求,采取二喷三搅搅拌工艺,具体施工工艺如下图2:

3.2 桩机就位。

桩机安装好后移位到桩位对中调平,启动两轴电机,浆液注入监控器,放松卷扬机,使搅拌杆沿导向架搅拌切土下沉,切土下沉速度由电流监视表监视及浆液监控器记录预拌速度及深度。

3.3 水泥浆配制及搅拌成桩。

(1)水泥浆按水灰比0.5配制,水泥使用PO42.5级普通硅酸盐水泥,无暗浜区域水泥掺入量为13%,每立方土体掺入水泥用量234kg。暗浜区域水泥掺入量为15%,每立方土体掺入水泥用量270kg。

(2)预拌下沉时,供浆人员必须严格按水泥浆水灰比配制水泥浆,并经常检查水泥浆比重。

(3)提升喷浆搅拌。

搅拌机预拌下沉到设计孔深后,供浆人员必须根据施工班长的指令,及时供浆。浆液到达孔底后,施工班长必须立即慢速提升搅拌机,使喷入的水泥浆和地基土均匀拌和。

提升搅拌参数:两轴转速43r/min,提升速度0.5m/min,灰浆泵压浆时,出口压力为0.5Mpa。

(4)第一次下、上搅拌喷浆结束,地基软土与水泥浆未能充分搅匀,水泥掺入量也未喷完,为使地基软土与水泥浆充分搅匀,达到设计所要求的掺入比,进行第二次下、上重复搅拌喷浆。

(5)清洗输浆管。

每施工完一根桩,必须向集料斗内注入适当量的清水或淡浆,开泵清洗输浆管道,以防管道中残留的水泥浆凝固堵塞管道,影响第二根桩施工。

3.4 型钢插入。

(1)型钢插入水泥土部分均匀涂刷减摩剂。

(2)安装好吊具及固定钩,然后用25吨履带吊机起吊H型钢,用线锤校核其垂直度。

(3)在沟槽定位型钢上设H型钢定位卡,固定插入型钢平面位置,型钢定位卡必须牢固、水平,而后将H型钢底部中心对正桩位中心并沿定位卡徐徐垂直插入水泥土搅拌桩体内,采用线锤和经纬仪控制垂直度。

(4)H型钢下插至设计深度后,用槽钢穿过吊筋将其搁置在定位型钢上,待水泥土搅拌桩达到一定硬化时间后,将吊筋及沟槽定位型钢撤除。

(5)若H型钢插放达不到设计标高时,则重复提升下插使其达到设计标高,此过程中始终用线锤跟踪控制H型钢垂直度。

(6)型钢插入左右误差不得大于30mm,宜插在靠近基坑一侧,垂直度偏差不得大于1/200。

3.5 暗浜区域的处理。

(1)两轴搅拌桩在施工前提前作好测量放样工作,把需要施工的区域用灰线(白灰)洒出,使用2000型挖机进行搅拌桩围护沟槽的挖设,挖机在挖设搅拌桩沟槽过程中进行探测暗浜的区域是否同设计图纸标注的一致。挖机在挖设探测暗浜区域沟槽深度可适当挖深,控制在1.5m~3.0m左右,挖设宽度同重力坝坝体宽度。探沟挖设完成确认无暗浜回填至1.0m~1.5m。

(2)搅拌桩围护施工沟槽内的暗浜区域进行淤泥清理、障碍物清理。清理完成后使用挖机每60cm一层素土分层回填压实。处理好的暗浜区域及暗浜区域较深处无法处理区域搅拌桩的施工水泥掺量增加2%,水泥掺量为15%。

3.6 保证质量措施。

(1)孔位放样误差小于20mm,桩身垂直度按设计要求,误差不大于50 mm,防止桩身分岔造成止水帷幕形成缺口,相邻桩施工间隔小于等于10小时。

(2)严格控制浆液配比,做到挂牌施工,并配有技术人员负责管理浆液配置。严格控制钻进提升及下沉速度,下沉速度不大于1m/min,第一次提升速度不大于0.5m/min,第二次提升速度控制在0.5~0.8m/min;在桩底部分适当持续搅拌注浆,土体应充分搅拌,使原状土充分破碎以利于同水泥浆液均匀拌和。

(3)浆液不能发生离析,水泥浆液应严格按照预定配合比制作,为防止灰浆离析,放浆前必须搅拌60秒以上再倒入存浆池,在泵送浆液时需人工对浆池中的浆液进行搅动。

(4)压浆阶段不允许发生断浆现象,输浆管道不得堵塞,全桩须注浆均匀,不得发生夹心层。

(5)发生管道堵塞,立即停泵进行处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上下沉1.0m后方能注浆,等10~20秒后恢复正常搅拌,以防断桩。

(6)桩顶设计标高与施工场地地面标高接近时,应特别注意桩头的施工质量,搅拌机自地面以下1m喷浆搅拌提升出地面时,宜用慢速,当喷浆口即将出地面时,宜停止提升,搅拌数秒,以保证桩头均匀密实。

4. 结语

土方开挖工程及地下室结构施工工程中,对基坑围护结构水平位移和垂直位移进行了相关监测,监测结果显示,该围护结构的设计和施工满足基坑的安全性、经济性,为成功案例,也为以后的施工积累了宝贵经验和提供参考依据。

[文章编号]1619-2737(2015)09-20-681

复杂建筑形态的当代探索及思考 第4篇

“复杂”是相对“简单”而言的。一般说来,现代建筑的简单性表现在:线性的、规整的和具有简约风格。在当代(20世纪50年代至今),新兴学科(如复杂科学)和计算机技术的兴起,预示着人们设计和制造复杂形态的可能性的到来。本文寻求的正是在这样一个背景下所进行的复杂建筑形态的探索。

形态学产生于古希腊Morphology一词,由希腊语Morphê(形式、形态)和Logos(思想,可理解为形态形成的逻辑)构成,因此我们将形态学(Morphology)的研究分为形态和逻辑两部分。之所以将逻辑独立出来,也因为在计算机参与的实践中,设计过程逻辑化将成为形态生成的充分必要条件。在亚历山大(Christopher Alexander)在其论著《形式的构成》中,把设计归结为“形式”(Form)与设计条件(Context)相“符合”(Fit)的过程,而所谓“条件”,就是一种“逻辑”。鉴于此,本文将分别就“形态研究”与“逻辑研究”两方面进行介绍,同时提出自己的思考。

2.形态研究

一些学者将建筑形态分解成“形”(体形)、“色”(颜色)、“质”(材质)、“量”(体量)、“场”(物体对场景形态产生的影响或作用)1等来进行剖析;在本文的形态研究中,关注内容主要是“形”本身。以下列举的是当代最具代表性的三种复杂建筑形态学的研究思潮:

2.1詹克斯:非线性建筑

1)理论

建筑评论家查尔斯·詹克斯(Charles Jencks)在1995年出版的《跃迁的宇宙建筑》的“非线性建筑”影响最为深远,他从以下几个方面来解释这一观点:

其一,复杂科学的非线性与建筑形式的非线性之间的关系。线性方程式是长期以来科学研究所依仗的基本数学规律之一,然而复杂科学却不再以线性数学规律为基础,而逐渐被公认的非线性的原型如曲线、倾斜、反透视的细节等所取代。。詹克斯列举盖里(Frank Gehry)的建筑实例来说明非线性建筑的存在(图1)。

其二,复杂科学所研究的不规则形态、突变和自组织与建筑形式的任意性之间的关系。詹克斯引用艾森曼(Peter Eisenman)等建筑师的建筑实例来作说明(图2)。

其三,复杂科学中的时空观念是对建筑形式的“有机”概念的改变。新的有机建筑则要求淡化绝对的几何关系,以复杂的造型来模拟地貌、生物等不易被认识的自然形状。

2)实践

2005年中国国际建筑艺术双年展“涌现”2建筑展青年建筑师及学生作品展给我们提供了这样一个非建筑实践的视野:

“蜂巢状的博物馆,船艇般的跨江大桥,椅子状的瞭望塔……这些充满创造力、高端技术和时代动感的建筑方案一一出现在2006中国国际建筑艺术双年展‘涌现’青年建筑展上。”——中国建设报2006-10-23

“不同寻常的、对前卫建筑概述性的鸟瞰”,是尼尔·林奇对本届青年建筑展的评价。他说,来自24所国际著名建筑院校的学生和48家事务所的年轻建筑设计师的作品集中在这里展览,……用同样的建筑设计软件,设计出各种各样的非线性建筑(图3)。

2.2格雷格·林:动态之形

格雷格·林3(Greg Lynn)是哥伦比亚大学建筑学院展开数字化建筑研究之后涌现出来的代表人物。他着重研究在数字化状态下空间形态的演化特征,并提出了动态之形(Animate Form)的概念。

Lynn是这样解释他的“动态之形”的:

传统的建筑形体被考虑为理想的静态结构。而一个由向量所定义的物体,它的运动轨道则和其它物体,力,场以及流相关,这些将形定义在一个充满了运动和力的空间中。当代的动画和特殊效果软件已经开始介入建筑设计本身而不是仅仅作为建筑渲染和可视化软件。

2.3诺瓦克:超建筑

超建筑是一些建筑师和艺术家对信息时代建筑学的探索,他们力图把建筑学扩展到cyberspace中,作品近年来先后在许多重要的国际展览中展出,引起了很大反响。

超建筑的宣言由诺瓦克(Marcos Novak)提出,在他眼里,超建筑具有双重特性,一方面,它是cyberspace4中的“建筑”,能够顺着网络以数字化的形式传播,另一方面,它在现实的生活中体现为电子产品的输出界面。

超建筑之超体现于三个方面:

其一,“超建筑”与现实中的建筑空间毫无对应关系。

其二,“超建筑”要还“建筑”一个本质:即表现人类对自然、宇宙的最新认识,而不是仅仅作为人的社会行为的载体。

其三,“超建筑”是突破了三维空间的建筑,是多维的“建筑”。

3.逻辑研究

所有形态(生物的、非生物的)的形成都有它的内因,这就是逻辑。复杂的建筑形态如何生成,逻辑的探讨尤为关键。

3.1逻辑分类

在本文看来,建筑形态产生由两种逻辑决定:本体逻辑和客体逻辑。

本体逻辑回答了“建筑为什么是建筑”这一问题。它可分为建构逻辑和空间逻辑。正如一个动物解剖表格可以告诉我们骨胳、呼吸、肌肉、神经和消化系统之间的关系一样,通过建筑的剖断面我们也可以探索到,围护、结构、设备、室内以及它们所在的环境,构成了建筑这一主体,这也是“建构逻辑”的来源。此外,建筑是供人使用的,空间是人使用的载体,所以建构逻辑最终必将导向空间逻辑,建筑才能最终生成。

客体逻辑则超越了建筑本身,建筑师从其它领域汲取建筑形态生成的“灵感”揭示了这种逻辑的存在。最直接的便是几何学应用(几何逻辑),还包括仿生拟态和仿物拟态(拟态逻辑)等等。最后,客体逻辑也必须导向本体逻辑中的空间逻辑,建筑形态才能最终生成。

因此,建构逻辑和所有的客体逻辑都属于建筑形态生成的间接逻辑,直接逻辑是空间逻辑,祥见建筑形态逻辑导图。(图6)

3.2案例分析

1)[日]渡边诚:大江户地铁线饭田桥地铁站渡边诚(Makoto Sei Watanabe)在数码建筑上的研究和通常以造型软件来塑造复杂混沌的形体的做法不同,他更倾向于根据工程需要来制作特定的电脑程序,给予有特定意义的参数,从而生成某种合乎逻辑的形态。

他对他的作品大江户地铁线饭田桥地铁站(Iidabashi subway station)这样解说到:“这件作品的形象,地下的部分像是植物的根,植物将根伸到柔软的土的地下,和有水分的地方,而让‘叶子’之间尽量不重迭,这样可以享受太阳光的洗礼,在水和光处于最好条件的情况下寻找最理想的形。”

2)[荷兰]联合设计工作室:墨比乌斯住宅

荷兰的联合设计工作室(UN Studio)的设计始终和电脑紧密相关,追求讲形式推向数学的极限以创造复杂而又统一的结构。联合设计工作室的墨比乌斯住宅(MOBIUS)是体现数码时代建筑特征的实例。在这个设计中,“墨比乌斯”环作为设计的构思图式推动了设计要领的深化和建筑空间的形成。墨比乌斯住宅水平延展开来的体量低悬在台地上,螺旋绞缠的运动空间为使用者带来了对环境的不同认知。

3)[英]FOA:日本横滨国际客运码头

F O A 5提出了整体建筑(M o n o l i t h i c Architecture)以及地景建筑的概念,从自然地貌中寻求建筑空间新形态。2001年竣工的日本横滨国际客运码头,保留了由计算机创造连续表皮造就空间的概念,随着建筑的扭动,地面、墙面、顶面自然地转换,整个建筑就如同是被建筑材料包携起来的地貌景观一样。

4.思考

4.1关于形态

1)“复杂建筑形态”vs“非线性建筑形态”

目前,基于复杂科学的“非线性建筑”及其实践影响面最大。问题是,“非线性建筑”的提法有它的缺陷,原因有二:

其一,“非线性=非直线”?显然这是个表象和肤浅的观点。在本文看来,非线性是一种真正来自设计思想内部的转变、是一种建筑形态生成逻辑的“非线性”。

其二,在“非线性逻辑”主导下的“建筑形态”,也未必都是“非线性”的。举例来说,人们不会希望房间的地面像山坡一样高低起伏而希望它是“平”的,;交通的“非线性”势必带来视线等障碍——未必比“直”的交通路线更有效率,等等。所以,我们甚至可以用“线性”的形态,去表现“非线性”机制的建筑。

鉴于以上两个原因,本文采用建筑的“复杂形态”这一说法,因为“复杂”可以更好地形容复杂科学的非线性逻辑下产生的建筑形态。

3丨2005年“涌现”建筑展部分学生作品4丨建筑形态逻辑导图5丨大江户地铁线饭田桥地铁站6丨大江户地铁线饭田地铁站的主要形态逻辑7丨墨比乌斯住宅及其图示概念8丨墨比乌斯住宅的主要形态逻辑9丨日本横滨国际客运码头10丨日本横滨国际客运码头的主要形态逻辑

2)数字技术只是工具,而不是逻辑

格雷格·林和诺瓦克都是理论和实践并行的探索者。他们对奇异造型的实践反映了信息时代最具代表性的两件东西:计算机和网络。

问题是,无论是用来生成复杂造型的计算机软件,还是籍以建构“虚拟空间”的网络技术——这些数字技术,毕竟只是一种工具,而非一种建筑的逻辑。我们需要的是一种更为本质的逻辑,来创造不仅仅是形式上华美的,而且也更加具有建筑内涵的形态。

4.2关于逻辑

形态的生成来源于建筑的本体逻辑和非建筑的客体逻辑,这点或多或少地反映在当代复杂形态作品中,尤其是已建成的那些案例。通过图解它们的生成逻辑,我们发现,除了空间逻辑,很难理出一个统一的逻辑过程。似乎复杂建筑形态的创作更依赖于天才建筑师的各种各样的灵感(客体逻辑)和对建筑不同构成系统的关注度。

但问题是,如果建筑仅仅依靠这些少数天才的昙花一现的灵感的话,那它将会走多远?复杂建筑形态似乎更暧昧于非欧几何的变幻的曲面,这也意味着不再有统一的模数、不再有统一的构件。在数字技术高度发展的今天,我们为什么不说,让最复杂的工作交给计算机做去吧,我们需要的仅仅是一个相对简单的逻辑?这种逻辑必然是最本质的逻辑。本文在“空间逻辑”中找到了答案。

5.结语

文章研究复杂建筑形态从两个层面出发:形态和逻辑。在形态层面,本文列举了三种当今理论成果及相应实践,分别是:詹克斯的“非线性建筑”、格雷格·林的“动态之形”及诺瓦克的“超建筑”。在逻辑层面,从与建筑的相关程度我们将逻辑分为本体逻辑(建构逻辑)和客体逻辑(灵感逻辑),从作为容器的建筑的形态生成机制的归属程度我们又将逻辑分为直接逻辑(空间逻辑)和间接逻辑(其他逻辑)。通过思考我们发现,对复杂建筑形态探索的这些理论都存在着一些片面和不足,而要解决复杂建筑形态生成简单化的这个“复杂”的问题,我们必须从逻辑层面着手,并着重空间逻辑,将其编码,从而为将来复杂建筑形态的普遍设计和大量制造提供可能。

参考文献

[1].(美)尼尔-林奇徐卫国编.涌现-学生建筑设计作品.北京:中国建筑工业出版社,2006。

[2].虞刚.数字建构的建筑形态研究:[博士学位论文].南京:东南大学建筑系,2004。

复杂建筑工程 第5篇

1、数字化的扫描技术

一般情况下,主要通过接触式与非接触式方法来采集三维数据,其中,接触式测量方法包括连续式的数据采集和点位触发式的采集数据方式。在接触式采集中,电位触发式采集方式的采集速度比较慢,只适用于需要数据量少的表面数字化或者是检测零部件表面形状等场合;连续式采集法的采集速度比较快,可以应用在一些需要大规模采集数据的场合。从效果上来看,接触式测量具有精确度高、操作简便、采集成本低以及抗干扰能力强等优势,但由于该方法在测量过程中存在接触压力,所以在测量一些质地比较柔软的零件时,容易产生误差较大的测量结果;并且,该方法的测头半径还存在着三维补偿的问题。非接触式的测量方式由于测头不需要与其测量物体的表面直接接触,主要依靠激光、电磁场和声波等方式来传播数据,所以不会产生接触压力。目前,常见的测量方式主要有:以激光作为传播媒介的断层扫描测量和激光三角形测量法。与此同时,非接触测量还拥有测量速度快、测量过程中不会损坏零件表面、测量距离远、对测量环境要求低、不存在三维补偿问题以及适用于测量弹性较大或者是质地较为柔软的零部件等优势,这也使得该项测量技术在近些年得到了快速的发展[1]。

2、数据预处理

受设备自身缺陷或者是零件表面质量等方面因素的影响,使得获取测量数据的过程中经常会出现坏点或者是跳点,而为了保证数据结果的精确性,需要在重构CAD模型前,对获得的数据进行预处理[2]。数据预处理主要包括以下几个方面:一是消除掉测量数据中存在的噪声点;二是对数据中缺失的信息进行插补;插补数据中缺失的信息;三是优化数据信息,除掉多余的数据;四是对在不同定位点得到的测量数据进行归类和统一处理,并且,对于接触式测量得到的数据还需要消除掉测头半径产生的影响因素,保证数据的光整性。

3、重构CAD模型

当CAD模型曲面被数字化之后,就会在空间范围内形成一系列的离散点,而重构CAD模型,就是要以这些离散点为基础,将计算机设备作为辅助,利用与几何模型设计的相关基础对CAD模型的曲面进行重新构建。一般情况下,如果重构的是复杂曲面,不可以只利用一张曲面来拟合全部数据点,而是要以曲面原型具有的全部特点为依据,将测量的数据点划分成几块不同的区域,并在各个区域内拟合出不同种类的.曲面,再利用曲面过渡或者是求交的方式将不同的曲面连接成一个整体[3]。在逆向工程技术中,重构CAD模型曲面的方式有三种:第一,以NURBS或者是B-spline曲线为基础的方法;第二,以三角Bezi-er曲面为基础的方法;第三,以多面体来描述曲面物体的方法。其中,由于以NURBS曲面为基础的方法能够通过权因子和控制点改变曲面的形状,且具有较高控制局部形状的能力,所以,此种方式是当前一种比较先进的CAD模型重构法。

4、使用CAM生成曲面数控加工的刀具轨迹

该方法既是当前加工复杂曲面零件技术中最重要的一种,也是研究深度最广的一种,其加工的质量、效率和可能性主要是由是否可以形成有效刀具轨迹所决定的。就目前来看,应用范围比较广泛的CAD软件类型相对较多,但无论哪一种方法,其生产刀具轨迹的方式大致相同。其中,常用的方法有:第一,截面线加工。该加工法是采用在一种平行的平面或者是一组曲面上去掉或者是切掉被加工的表面,截出一系列需要应用到的交线,然后让被加工曲面和刀具的接触点沿着交线运动,来完成曲面加工的。但由于求取曲面和曲面的交线比较困难,所以一般都在平面上选取截面。第二,等残留高度加工。主要是通过讨论在对球头刀进行三轴加工是采用等残留高度的计算方法来计算步距,在保证相邻的两个轨迹之间残留的高度值都等于最大的残留高度的基础上,以增加加工步距的方式来缩短轨迹的长度,从而达到节约加工时间,提高复杂曲面加工效率的目的。

5、结论

作为当前产品开发设计和制造技术中的一种核心技术,逆向工程是模型设计与制造领域专业人员的一个重点研究方向。以逆向工程技术为基础,在CAD集成技术和计算机网络技术的支持下重构复杂曲面,不仅可以减少产品开发花费的时间,还能够提高产品的生产质量,有效解决产品在复杂曲面设计方面的相关问题,从而使得相关企业的生产效率和核心竞争力得到极大的提升。因此,基于逆向工程技术,对复杂曲面的数控加工技术进行研究,对于推动社会经济发展进步具有极高的现实意义。

参考文献:

[1]黄斌达,王琦,陈发威.复杂曲面零件的逆向建模及数控加工仿真的研究[J].组合机床与自动化加工技术,2010,12(12):97~100.

[2]关晓冬.浅析复杂曲面数控加工技术及其应用[J].电子世界,2014,08(10):256~257.

复杂建筑工程 第6篇

关键词:复杂地形;岩土工程;勘察;红粘土

复杂的地形给岩土勘察工作带来了很多的难题,一旦岩土工程勘察的结果出现较大的误差就会对整个工程造成极大的影响。所以寻找在复杂地形条件下进行岩土工程勘察的有效方法,改善勘察技术,制定合理的勘察方案成为了岩土工程勘察的重中之重。下面就以红粘土地质队条件为例,对于岩土工程勘察工作中面临的问题和应该采取的解决措施进行阐述。

1复杂地形地质条件下岩土工程勘察工作中存在的难题

红粘土是我国一种比较常见的特殊土质,这种土质条件主要集中在气候湿热的地区。红粘土是碳酸盐类岩石或者是富铁岩石在风化作用下所形成的,这种土质的孔隙较大,天然含水量也接近塑限,呈硬塑状态,压缩性较小。红粘土的特殊构造决定了它的性质也比较独特。第一,红粘土的厚度变化很大;第二,由于红粘土地质在发育的过程中形成了较多的网状隙,这些网状隙使土层整体性降低,地下水可以在土层中活动,使土体强度降低。同时,红粘土地质在水平以及垂直方向上的强度具有很大差异,极易发生胀缩灾害。此外,红粘土越往下土质越松软,发生塌陷的可能也较大。因此,在实际进行红粘土地质条件下的岩土勘察时面临着很多的问题。

1.1复杂地质条件下岩土工程勘察工作野外勘探中的难题

在岩土工程勘察工作中,野外勘察是一个非常重要的环节,在复杂的地形条件下岩土工程勘察工作更加繁重,时间要求更加紧迫,同时也有着更加关键的作用。所以在进行复杂地质条件的岩土工程的野外勘探工作时要严格的制定出合理科学的勘察计划和方案,保证野外勘察工作合理有序的进行。由于红粘土土质的特殊性,所以在野外的岩土勘察过程中要面临更大的困难,勘察方案的选择,勘察人员的配置都会影响野外勘察的效果。

1.1.1复杂的地形下,野外勘察工作者要严格按照要求增加勘探点的数量

对于复杂的地质条件,勘探人员一定要严格的按照科学的规定增加勘探点位的数量,而不能因为工期时间紧迫或者其他的经济性因素而坚持使用原来制定的勘探的方案和方法,如果不按照科学的方法进行勘测就会带来较大的测量误差,给建筑施工带来重大的损失,甚至给建筑带来安全隐患。

1.1.2勘测过程一定要按照行业规范进行。

在进行野外勘测的过程中,各种测量方式都有一定的规则,原位测试时一定要严格的遵守这些规范,避免错误的产生。以往在实际进行野外勘测时,很多技术人员都会为了节省时间简化测量步骤,从而让勘测过程中出现了很多本不该出现的误差,例如在进行静力触探时,按照相关的规定应该深调零,但是很多的施工人员都忽略了这一问题,不能严格的按照规定来进行测量勘察,使勘测得到的数据出现较大的误差,这种误差在气候比较恶劣的冬天会更加的明显。

1.1.3各勘测小组缺乏沟通交流给野外勘察工作带来诸多不便

在一些较大的建筑工程进行野外勘察工作时,一般采用分作测量的勘察模式,这种模式具有效率高,节省时间的特点,但是由于各小组的勘察工作相对独立,相互之间沟通较少,在勘察后期对测量数据进行汇编整理时就很难进行统一,使后续工作很难开展。

1.1.4地下水位测量和地下水取样测试中存在的问题

在进行野外勘察时,对于地下水位的测定和对于地下水的抽样测试工作非常的关键,尤其是在红粘土土质条件下,地下水在土层中的活动更加活跃,对地基的影响也更大,所以应该更加注意地下水位的测量。但是勘测人员在进行实际的测量时会出现忽略地下水滋出和抽水井等问题,使得测量结果精度不够,给接下来的建筑施工工作带来极大的麻烦。

1.2岩土工程分析评价中存在的问题

在岩土工程勘察工作进行时要对岩土工程进行正确的评价和分析,这项工作可以帮助完善建筑施工方案,排除施工隐患使施工更加的科学合理。但是,在实际进行勘察时,大部分施工单位对于这个环节不能引起足够的重视,从而给建筑施工工程带来重大的损失。岩土工程分析评价主要可以从三个方面进行。第一:地震效应问题;第二:地基均匀性的评价;第三:地基承载力的测定和基本方案的选择。

1.2.1地震效应问题

近些年来地震频发,所以在进行岩土工程勘察时一定要更加细致的考虑地震效应问题。对于一些比较重要的工程,地层剪切波速测试是十分的必要的,但是经常出现一些勘测单位根据地区经验来施工,选择性的忽略了这一关键性的步骤,使工程的抗震造价大大提高。

1.2.2勘察工作中对于地基均匀性的评价与分析

在地基均匀性评价方面,高层建筑依据《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72一90进行,而一般建筑则按照GB50021-2001的规定要求进行[1]。这种不合理的评价与分析的做法会给地基均匀性的分析工作带来巨大的影响。

1.2.3勘察工作中对于地基承载值的判定和基本方案的选择中存在的问题

随着勘察技术的不断的发展,原本使用的查表确定地基承载力的方法已经被废弃不用,但是依旧有很多的勘察单位沿用原有的方法。这就很容易造成因为缺乏经验没有办法建立起完整的体系,来对地基承载值进行准确判定的问题,从而使勘察工作出现较大的误差。

2复杂地形条件下进行岩土工程勘探的辅助措施

在进行复杂地形地质条件的岩土工程勘察工作时,可以采取很多的措施来降低勘察的难度,比如说利用先进的测量技术。

2.1 建立室内施工场地模拟环境,进行科学有效分析

由于很多的施工现场地理条件太过复杂,不能够实地进行测量,这种情况下就可以借助建立室内模拟环境,在室内对施工场地进行分析的方法进行勘察。室内模拟环境要结合环境的特有性质,做到尽可能的完全模拟,对于可能出现的岩土工程问题进行科学合理的分析与假设,从而达到判定岩土相关指标的目的。这种方法可以有效降低实际勘察过程中的难度,同时还能够保证测量人员的人身安全。

2.2原位测量试验

原位测量实验中可以采用原装的液压经历触探探头完成静力触探试验的测量工作,并将采集的信息在电脑上进行分析、整理[2]。贯入试验中可以采用标准落锤自由落体的方法进行试验,但是这个过程中一定要严格做好试验前的清孔工作。此外,原位测试试验中除了上述介绍的方法外还可以采用动力触探的方法,这种方法能够很好的辅助完成风化基岩物理力学指标的目的。

结语:

在岩土工程勘察工作进行的过程中,对于复杂地形地质条件的勘察是不可避免的,但是在这个过程中会出现各种各样的问题给勘察工作带来许多不便,同时也使得勘察得出的数据与真实情况存在一定的出入和误差,所以在今后的勘察工作中,各勘察单位一定要不断地总结工作经验,完善勘察环节并且结合先进的勘察技术和勘察设备,让勘察工作能够更加科学合理的进行。

参考文献:

[1]雷晓莉.关于复杂地形地质条件下的岩土工程勘察的若干思考[J].现代建设.2013,12(10).

某复杂高层建筑结构设计分析 第7篇

某大型商业综合体建筑空间结构为室内步行街+主力店的形式,构成了以大型连锁百货、高档酒楼、国际影城、室内步行街精品店与美食街、国际连锁超市、运动、数码、书城、健身中心等多种业态共存的商业综合体。在大型购物中心商业综合体的上部,面向城市道路和市民广场布置了4幢近100 m高的高档写字楼,地下2层,地上26层,总建筑面积约为30万m2。本工程±0.00以下由裙房连为整体,±0.00以上依据层数、高度、结构体系的不同共分为3个单体,A座,D座与商业裙房构成大底盘单塔结构,B座,C座与商业裙房构成大底盘双塔结构。本文论述仅针对B座,C座。建筑结构设计使用年限:50年;建筑结构安全等级:二级,对应结构重要性系数为1.0;抗震设防类别:根据规范GB 50223-2008,本工程商业部分属人流密集的大型多层商场,抗震设防类别为重点设防类(乙)类建筑,写字楼部分抗震设防类别为标准设防类(丙)类建筑;抗震设防烈度为8度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.20g;建筑场地类别:Ⅲ类;场地特征周期:0.45。

2 结构计算分析

1)多遇地震作用下计算分析。

本工程采用SATWE和PMSAP软件进行三维空间有限元计算。考虑5%偶然偏心和双向地震作用两种情况分别进行验算;采用刚性楼板假定理论计算楼层位移和位移比;结构内力计算及配筋时考虑楼板开洞及大空间等影响,采用局部弹性膜分析模型。结构主要计算结果见表1~表3,由表1~表3可知结构在地震作用和风荷载下的最大位移角,周期比,位移比等参数均满足规范要求。

2)多遇地震作用下弹性时程分析。

采用SATWE进行弹性时程分析,地震波选用程序内提供的两组实际地震记录和一组人工模拟的加速度曲线进行计算。时程分析法计算得到的结构最大相应结果与CQC法计算的结果列于表4,从表4中可以看出,对应于3条输入的地震时程曲线,时程法计算得到基底剪力最大层间位移角和位移比基本满足要求,每条时程曲线计算得到的结构底部剪力均不小于CQC法求得的底部剪力的65%,3条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不小于CQC求得的底部剪力的80%,满足规范要求。

3)罕遇地震作用下弹塑性时程分析。

为保证结构在大震作用下满足不倒塌的抗震性能目标,判断结构在大震下是否存在薄弱层并评价薄弱区的薄弱程度,了解塑性铰的形成规律,针对性地优化结构布置,对本工程进行了弹塑性时程分析。采用PUSH-OVER对结构进行弹塑性静力时程分析,采用EPDA对结构进行弹塑性动力时程分析:计算结果见表5~表7,结果表明能够满足规范要求。

kN

4)中震作用下主要竖向构件验算。

根据结构静力和动力弹塑性分析法计算结果,由于设备层的存在,缓解了塔楼与裙房之间的刚度突变,结构的薄弱层部位反应在设备层以上的第2层左右,即结构的第8层,第9层位置为薄弱楼层,同时各单体在主塔楼15层~18层左右,由于抗侧力构件断面调整,结构有部分刚度突变的反应,设计中按薄弱层位置进行加强。本次设计对结构的薄弱部位的薄弱构件按中震不屈服进行抗震性能化设计。计算结果表明,底部加强部位核心筒剪力墙在重力荷载和中震水平作用标准效应下均未出现拉应力,所有墙体均能满足中震不屈服的性能目标。

3 针对超限及复杂结构问题采取的措施

1)主裙楼连为一体,形成大底盘单塔、双塔结构,塔楼结构与底盘结构质心的距离大于底盘相应边长的20%,竖向收进大于25%,为保证结构底盘与塔楼的整体作用,将裙房屋面板加厚至150 mm,并设置双层双向拉通钢筋,配筋率不小于0.25%,裙房屋面上下层结构的楼板加厚至120 mm,并设置双层双向拉通钢筋,配筋率不小于0.25%;塔楼中与裙房连接体相连的外围柱、墙从固定端至裙房出屋面上一层的高度范围内,在构造措施上按抗震等级提高一级进行加强。

2)楼板凹凸和楼板局部不连续:为加强步行街和中庭两侧结构单元之间以及大洞口两侧结构单元之间的连接,设计中采用通过增加连接部分楼板厚度及加强楼板和联系梁的配筋等措施改善平面内洞口两侧的整体工作性能。对连接部位及大洞口两侧的楼板厚度加厚至150 mm,并设置双层双向拉通钢筋,配筋率不小于0.25%,连接部位的梁配筋按中震不屈服进行加强,保证大震下水平力的可靠传递。同时由于平面不规则引起的扭转效应较为显著,设计中控制边缘的竖向构件轴压比、剪压比及其配筋。

3)局部竖向构件不连续:为减小中庭部位的悬挑长度及改善影厅局部受力性能,保证地下车库的正常使用及建筑的空间效果,增设部分不落地框架柱,形成部分局部转换结构,该部位影响范围虽小,但转换构件受力复杂,设计中采用将该部位转换构件抗震等级加强一级,并按框支转换层结构的构造要求对转换部位的楼板、框支梁、框支柱配筋加强。

4)地基基础设计:本工程主楼为地下2层、地上25层~26层(含设备夹层)框架—核心筒结构,裙房为地下2层、地上4层框架—剪力墙结构。方案中按主体所在部位附带裙房分为三部分,每一部分主体与裙楼连为一个整体,荷载差异非常大:主体部分塔楼下基底压力达到700 k Pa~800 k Pa左右,而裙房部分由于基础埋深大,地下水位较高,上部荷载小,不足以抵抗地下水水头压力引起的浮力,需进行抗浮设计,两者之间的差异沉降显而易见。考虑到主体所需单桩承载力大,且裙房存在抗浮问题,本次设计主楼筒体部分拟采用后压浆钻孔灌注桩———筏板基础,边框架柱对应部位采用后压浆钻孔灌注桩———承台+防水板的基础形式,减小主楼沉降及主楼核心筒部位与周边框架柱部位的差异沉降,工程桩有效桩长暂定30 m,桩径700 mm,间距2.1 m。裙房也采用桩基,同时承担抗压(水位较低时)及抗拔(现状水位时)作用,有效桩长暂定23 m,桩径700 mm。主裙楼之间设置沉降后浇带,待主体沉降稳定后浇筑以减小沉降差。后浇带浇筑之后,由于降水停止,引起裙房部分发生上浮,按抗浮设计最不利部位变形计算,在主裙楼交接部位的3跨内配置抵抗不均匀沉降的钢筋。预估主楼单桩竖向承载力极限值为9 000 k N,裙房单桩竖向承载力极限值为7 000 k N,抗拔承载力极限值为3 000 k N。

5)建筑物长、宽超限处理:地面以上裙房结构单元长度在100 m以上;地下部分连为一个整体,南北向长约300 m,东西宽约210 m,长度和宽度均超过规范要求较多。按初始温度T0=10℃,夏季室温按T1=20℃,冬季室温T2=25℃,计算梁板内的温度应力,并从材料的使用和施工方案上采取综合措施,减少混凝土的干缩。设计中采用设置温度或沉降后浇带兼温度后浇带的措施进行处理,并要求施工中采用低水化热水泥,加强养护措施等施工手段。

4 结语

对多塔结构这样复杂的高层建筑,考虑有利于抗震概念设计和构造措施尤为重要。可以通过对建筑结构主要抗震性能指标的有效控制和采取必要的抗震构造加强措施,使结构获得良好的抗震性能。

参考文献

[1]复杂高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[2]GB 50011-2010,建筑抗震设计规范[S].

[3]JGJ 3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].

某复杂山区铁路工程地质选线实践 第8篇

当一条铁路的基本走向和技术标准确定以后,地形地质条件将成为线路位置选择和建筑物布置的决定性因素[1]。某山区重载铁路其中一段线路穿越采空区、岩溶等不良地质发育区域,工程地质条件极为复杂,工程地质选线成为线路选线工作的主导,地质因素成为影响线路方案的主要因素,控制线路走向,在方案比选中起到决定性作用。

2 地质背景

2.1 地形地貌

测区以剥蚀丘陵间丘间谷地为主,地面标高70 m~400 m,地势较陡,丘坡自然坡度一般20°~40°,地表植被发育,受构造影响,丘体多呈狭长带状,走向为NE~SW,丘顶呈尖棱状,灰岩地区局部丘体呈浑圆状。

2.2 地层岩性

测区出露地层主要为二叠系下统茅口组(P1m)和二叠系上统龙潭组(P2l)。

1)二叠系下统茅口组(P1m):灰、深灰色厚层灰岩、燧石结核灰岩夹钙质页岩,灰黑色含炭钙质页岩、串珠状瘤状含燧石结核灰岩夹薄层或透镜状泥质灰岩,厚层状灰岩岩质坚硬,岩溶较发育。

2)二叠系上统龙潭组(P2l):浅灰、深灰、灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩夹煤层,灰黄色长石石英砂岩夹粉砂岩及煤层,岩质软弱,节理裂隙发育,岩体破碎。

2.3 地质构造

测区隶属于扬子准地台一级大地构造单元,以北东东向构造、北东向华夏系构造与东西向构造为主,地质构造类型主要为褶皱及断裂。

3 工程地质选线原则

结合测区内工程地质条件,确定合理的地质选线原则。工程地质选线的理想目标是使路线方案选在不良地质发育弱、特殊岩土分布少的区域内,最大限度地依附、利用地形和地质条件,寻找对现有地形和地质条件扰动最少、何种构筑物最适应的方案,以减少对其进行整治和改造为目的。

3.1 工程地质选线总原则

1)宏观地质选线。初测阶段,通过收集相关地质资料,掌握区域地质条件,决定线路走向,为线路寻找合适的地质走廊,此过程即为“宏观地质选线”。

2)微观地质选线。线路大概走向确定以后,通过工程地质勘察,查明沿线工程地质条件,最后综合分析线位地质条件,选出最佳方案,此过程为“微观地质选线”。

3.2 分类工程地质选线原则

1)越岭区。越岭线路宜避开地质构造轴线,尤其应避免沿大的断层破碎带、地下水发育的地带通过;应选择在相对稳定、地层完整的地带通过;在通过大的断层破碎带时,线路应垂直或大角度穿越。

2)采空区。对正在开采或经过批准开采的矿区,线路绕避至其采空影响范围外一定距离,在安全地带通过;对于穿越煤层段落的线路,线路方案应尽量绕避历史久远的采空区、无规划开采的小型私人煤矿[2];当线路绕避困难时,对埋藏浅的小型坑洞应开挖回填,对不易开挖的坑洞应进行勘探查明坑洞情况,经处理后通过。

3)岩溶区。线路应尽量避开可溶岩地段[3],避免顺可溶岩与非可溶岩接触带;应绕避岩溶强烈发育区、构造发育带、地面塌陷及土洞密集区,以及岩溶水富集区和岩溶水排泄带;越岭地段线路应选择在岩溶负地形之间、地下分水岭附近,并尽量采用短隧道通过,避免采用长大深埋隧道,线路高程宜在垂直渗流带中[4],无条件时,可在深部缓流带通过。

4)危岩落石、堆积体区。线路应绕避危岩密集分布、可能产生大规模崩塌或者治理难度极大的危岩、落石地段,当落石及潜在的崩塌体规模小、危岩边界条件或者个体清楚、防治方案技术可行、经济合理时,线路可以选择在有利部位通过。应绕避稳定性差、大型堆积体和错落群;避开地形零乱,坡脚有地下水出露的山坡。

4 工程地质选线关键地质因素

在综合分析沿线区域地质资料和工程地质条件的基础上,筛选出影响线路工程地质选线的关键地质因素。

4.1 区域地质构造线

测区地质构造发育,地质构造带一般岩体破碎,富水且常伴生不良地质体,工程地质条件差,故线路应尽量避开地质构造线密集区域,无法绕避时应选择垂直通过或与主构造线方向大角度相交。沿线地质构造线主要沿北东向和北北东向展布,故线路总体走向应沿南东向或南北向。

4.2 地层分布

线路应尽量绕避碳酸盐岩、含煤地层等不良岩层,无法绕避时,应选择狭窄处或相对有利部位通过。

4.3 不良地质发育区

1)采空区。沿线主要矿产为煤矿、铁矿、石灰岩矿。主要比选方案穿越四处煤带,其中对线路方案有影响的煤矿共计11座,另有数量众多的私采小煤窑,由于年代久远,且无相关记录,调查取证困难。铁矿两处,其中一处距离线路较远,且为露天开采,对线路影响较小,另一处距离线路较近,且为洞采,对线路影响较大。沿线石灰岩矿密布,均为露天开采,影响较小。

2)岩溶。测区可溶岩线路长,根据地质调绘、水文地质调查与勘探成果,岩溶较发育,可见溶洞、岩溶泉、溶槽、落水洞、岩溶洼地、天坑等岩溶地貌或岩溶现象,钻探揭示,覆盖型岩溶地段线岩溶率约为14.13%,钻孔遇洞率41.3%,最大溶洞高11.2 m。

3)有害气体。主要为煤层瓦斯,赋存于二叠系龙潭组煤系地层和炭质页岩中。初测孔内瓦斯测试结果表明,属二级瓦斯地段。

4)危岩落石、堆积体。二叠系灰岩地段,受构造、风化、气候作用,节理裂隙发育,岩性破碎,易产生剥落,坡面形成陡崖、孤石构成危岩岩体,坡脚形成堆积体。

4.4 既有地质灾害点

从地方国土部门收集了测区地质灾害防治规划资料,并将地质灾害隐患点按坐标放置到线路平面上,线路应尽可能绕避并远离地质灾害易发区段。

5 工程地质选线实践

5.1 宏观选线

控制宏观地质选线的关键地质因素为区域地质构造线与重大不良地质,如大型采空区、岩溶强烈发育区、大型滑坡、堆积体等。

预可研阶段,根据宏观地质信息,选取了三个主要的供必选方案,即方案一、方案二、方案三。从图1可以看出,三个方案均与主要地质构造线呈大角度相交或垂直,均绕避了大的采煤带和铁矿采区,且灰岩越岭地段,均选择从分水岭附近通过,具备成为“地质走廊”的基本条件。初测阶段,通过进一步资料收集后发现,方案二穿越两处小煤窑私采区,绕避困难,且中间一隧道从一大型岩溶洼地下方通过,工程地质条件较差;方案三所经区域为地质灾害密集发育区(主要为岩溶地面塌陷、崩塌、滑坡),工程地质条件差;方案一彻底绕避了采空区,从上述岩溶洼地上游侧分水岭处通过,且沿线地质灾害点较为稀疏,为地质灾害弱发育区。因此,综合以上分析结果,推荐方案一。

5.2 微观地质选线

影响微观工程地质选线的主要地质因素为次级构造线和一般不良地质,如小型采空区、堆积体、危岩落石等。

上述宏观工程地质选线,确定了线路的基本走向,后来依据工程地质勘察成果,对方案一局部线路进行进一步优化,隧道进出口均绕避了危岩落石和堆积体,灰岩隧道避开了岩溶水强烈发育区段,并结合路基工点进行工程地质横断面选线,工程地质复杂地段建议进行桥路或隧路比较,为线路方案提供了精确的地质走向。

6 结语

复杂地质条件山区铁路,工程地质选线尤为重要。在充分收集区域地质资料、矿区资料的基础上,通过遥感、大面积地质调绘和勘探等综合勘探方法[5],开展详细的工程地质选线工作。在选线实践之前,结合区域地质特征,制定工程地质选线原则,并筛选出影响工程地质选线的关键地质因素,根据地质资料收集的程度,分阶段、按程序,由宏观至微观,最终完成工程地质选线。工程地质选线成果有待施工后进行检验。本文可供山区铁路勘察设计参考。

摘要:在遥感、地质测绘和综合勘探的基础上,提出了工程地质选线原则,对影响选线的关键工程地质因素进行了分析,分阶段、按程序,从宏观至微观,进行了工程地质选线实践,为线路方案最终选定奠定了基础。

关键词:山区铁路,岩溶,采空区,工程地质选线

参考文献

[1]顾湘生.铁路岩溶工程地质勘察技术[M].武汉:中国地质大学出版社,2012:250-251.

[2]毛邦燕,吴俊猛,喻洪平,等.沪昆客专黄果树至北盘江段地质选线方案研究[J].铁道工程学报,2011(10):19-24.

[3]TB10027-2012/J1407-2012,铁路工程不良地质勘察规程[S].

[4]韦随庆,郭建湖.武广铁路客运专线南岭越岭地段工程地质选线思路与实践[J].铁路标准设计,2010(1):25-27.

某复杂软土深基坑工程设计实例 第9篇

拟建场地位于宁波市东部新城中心商务区B区,民安二路以南,商务区中央广场以西,西面是20 m宽的规划路,再往西为7号地块,东面是16 m宽的规划路,南面是20 m宽的规划路。

本工程地下室为3层,基坑开挖面积9 430 m2左右,支护结构延长米约390 m;±0.000标高相当于黄海高程3.550 m,基坑周边自然地坪绝对标高为2.550 m,基坑周圈开挖深度为12.4 m~14.4 m。

基坑支护结构形式的选取必须综合考虑地下室特点、周边环境和地质条件等因素,才能得到既安全可靠、经济合理,又施工方便的基坑支护方案。

1.1 地下室特点

1)基坑开挖面积较大,基坑开挖面积达到9 430 m2。2)基坑开挖深度较深,基坑四周挖深达12.4 m~14.4 m;属于Ⅰ级基坑,γ=1.1。3)基坑平面形状接近矩形,比较规则。4)基坑北侧紧邻民安路,分布有较多管线,对基坑变形非常敏感。5)基坑南侧临近同期施工的10号地块基坑,存在南北向土压力不平衡的问题。6)基坑四周紧邻用地红线,施工场地非常狭小。7)工程桩为钻孔灌注桩,对基坑开挖较为有利。

1.2 土层分布情况

本工程的土层分布情况为:1)场地内土层分布总体比较均匀,地质起伏比较平缓,南侧好土层相对较浅。 2)对基坑围护影响较大的②c层淤泥物理力学性质较差,层厚达到10 m左右。3)基坑底部已接近或到达了③a层含黏性土粉砂,这层土物理力学性质较好,层厚在3 m左右,水头差达到14 m左右,透水性很好,该层土附近需设置截水帷幕,在基坑东南角该层土局部缺失。4)坑底以下第③b,④,⑤b层土性都较好,对于减小桩身内力,控制变形都比较有利。5)由于好土层埋深相对较浅,对减短桩长比较有利,但应充分考虑支护桩竖向承载力是否能满足设计要求。

土的物理力学指标见表1。

1.3 周边环境情况

1)基坑东侧:基坑边有一条16 m宽的规划道路,现作为临近几个工地的主要施工道路,作为本工程的主要施工道路,荷载非常大。2)基坑南侧:有一条20 m宽的规划道路,道路对面为10号地块基坑,地下室施工期间,南侧将作为主要的施工堆场。3)基坑西侧:有一条20 m宽的规划道路,道路对面为7号地块,地下室施工期间西侧作为一条主要的施工通道及材料堆场。4)基坑北侧:地下室基础离用地红线距离最近约2 m,红线外侧为民安路人行道,分布有较多管线,对基坑变形非常敏感。

1.4 周边管线情况

基坑北侧(民安路):由近到远分别布有电信和污水管等管线。

总体上来看,基坑北侧民安路管线较多,需要严格控制施工期间引起周边道路的沉降及土体位移。

2 基坑支护形式选取[1,2]

方案设计原则:1)保证基坑支护结构及土体的整体稳定性,确保支护结构在施工期间安全可靠;2)土体开挖过程中确保基坑内外工程桩及基坑外建(构)筑物和地下管线正常使用;3)在确保基坑及周围建(构)筑物安全可靠的情况下,采用最简明的支护手段,达到节省材料、方便施工、加快施工进度、降低工程造价的目的。

根据本基坑的特点、实际施工条件及以往工程经验,经过多个方案的选择和比较,最后决定选用以下支护结构体系:

基坑采用排桩+三道钢筋混凝土水平内支撑的支护结构形式:支护桩采用A700~A850的钻孔灌注桩,支撑体系采用对撑+角撑的形式布置。该支护结构形式具有安全可靠变形小、挖土施工相对比较方便及施工经验丰富等优点。

竖向支护体系:1)未采用两道支撑的原因:由于地下1层楼板标高较低,若采用两道支撑,则换撑时存在较大问题:如果一道支撑标高位于一层楼板以上,则二道支撑拆除时一道支撑与地下室底板间高度达到8 m多,变形将会很大;如果一道支撑标高位于一层楼板以下,则一道支撑拆除时支护结构上部悬臂过大,变形也会很大。考虑到基坑北侧紧邻民安路,该侧对基坑变形非常敏感,因此最终还是考虑采用三道支撑的形式。2)考虑到基坑北侧紧邻民安路,基坑的一道围梁面标高设置不宜太低,因此一道围梁面标高设置在自然地坪以下0.5 m处,二道围梁及支撑面标高降到自然地坪以下4.9 m处,三道围梁及支撑面标高降到自然地坪以下9.35 m处,这样做既改善了桩身内力分布,减少了桩身变形,同时保证两道支撑之间净间距在3.7 m,为基坑施工提供尽可能充足的空间。3)支护桩均穿越淤泥质土进入土性相对较好的黏土或粉质黏土层,以防止踢脚,减少变形。4)桩间均设置大功率水泥搅拌桩嵌缝(靠民安路一侧设置密排水泥搅拌桩),以防止桩间水土流失,从而减少坑外土体的变形;同时拉大桩净间距至200 mm以减少钻孔桩的数量,节省造价。5)桩间均设置高压旋喷桩嵌缝穿透③a粉砂层作为截水帷幕以切断基坑内外的水力联系。6)坑中坑位于③a层含黏性土粉砂,设置密排高压旋喷桩作为截水帷幕。7)考虑到基坑南侧临近同期施工的10号地块地下室基坑,基坑南北向存在很严重的土压力不平衡问题,因此在基坑的南侧设置条形水泥搅拌桩带进行主动区加固,以改良南侧主动区土性,同时南侧围护结构与10号地块围护结构通过连梁连接,以增强该侧围护结构的整体刚度。典型支护结构剖面图见图1。

平面支护体系:支撑体系采用对撑+角撑,尽可能减少支撑覆盖面积,方便挖土施工,缩短工期。

3 结语

目前本工程已顺利施工完毕,现场监测的实际位移都达到了预先设定的要求。综合分析本工程的设计与施工过程,可得到如下结论:1)针对深度较深的地下室基坑支护工程,合理布置支撑,同时留有足够的施工空间方便基坑挖土施工非常重要。基坑施工工期越短,基坑的安全性也相应的越高。2)基坑挖土的合理与监测的及时,是保证基坑施工顺利完成的重要手段,通过监测数据的反分析,可以指导和安排施工顺序和施工进度,达到基坑开挖的动态信息化施工管理的目的。3)由于土体位移产生的时段主要在围护墙侧土体开挖一星期内产生,所以垫层、底板施工要及时跟进,方能减小围护结构的侧向位移,保证基坑的安全实施。

摘要:以某复杂软土深基坑工程设计为例,结合基坑特点、周边环境和地质条件等因素,确定了基坑支护结构体系,并对所选支护形式的合理性进行了分析,从而为同类工程施工积累了经验。

关键词:深基坑,支护结构体系,竖向,平面

参考文献

[1]JGJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].

[2]DB33/T 1008-2000,建筑基坑工程技术规程[S].

某复杂高层建筑的结构设计 第10篇

东方明珠花园34号楼住宅项目位于福建省漳州市区水仙大街和悦港路交接处,拟建18层建筑,部分为单层裙房,无地下室部分,现浇混凝土错层结构。建筑方案规划报批于2006年,2011年施工图设计时曾与业主协商能否改为非错层结构,但因多方面原因,业主坚持原建筑方案。项目属于《超限审查要点》[1]第二条第一款规定的复杂高层体系超限建筑。在施工图设计阶段,我院为项目的设计单位提供了结构专业优化咨询。

项目除竖向错层外,平面布置规则,双梯左右对称,结构布置图见图1~图3。建筑高度54.2 m,主楼长40.2 m,主楼宽15.7 m,高宽比3.45。首层店面层高3 m;2层~18层高3 m,每层均有两块独立公寓套型向上错层1.5 m,平层为两层循环一次的复式套型。抗震设防类别为丙类,设防烈度为7度,基本地震加速度为0.15g,地震分组为第一组。根据岩土工程勘察报告,场地类别为Ⅱ类,未发现不良地质和灾害,拟采用预制混凝土方桩基础。

2结构初步设计和抗震专项审查

结构由错层引起的受力体系极其复杂。主楼原方案从2层到屋面均有错层,没有设置完整楼面平层,对传递地震力和风荷载等水平力极为不利;2层以上复式套型虽处于平层,但由于客厅挑高和室内梯的开洞,破坏了奇数平层楼板的完整;错层楼板分为两个独立板块,增加局部震动的可能性。

根据《高规》[2]3.11章的规定并结合工程实际,结构的抗震性能目标设定为D级。《高规》10.1.3的条文说明中指出,试验和计算研究表明,错层对平面规则的错层剪力墙结构抗震性能的影响不十分严重;框架—剪力墙结构的抗震性能要比错层剪力墙结构更差,所以结构体系确定为错层剪力墙结构。结构分析计算软件采用建研院PKPM2010软件单机版。每层错层均按两层输入,加上梯盖共36层模型。除2层平层楼板和梯盖板外,其余楼板均设置为弹性膜(考虑面内刚度,面外刚度为0),以便考虑错层的不利影响[3]。

按照《超限审查要点》的要求,对结构模型除进行了多遇地震(小震)的振型分解反应谱法CQC计算外,还补充了小震动力时程计算、设防地震(中震)计算和罕遇地震(大震)分析,其中小震动力时程分析选用了Tg=0.35 s的两条天然波和一条人工波。小震弹性分析配筋值采用CQC和时程分析法的包络值。我们分别取不同力学模型的SATWE模块和PMSAP模块进行抗震分析,比较计算结果;地震作用分别按不考虑偶然偏心的双向地震作用和考虑偶然偏心的单向地震作用两种情况加载,由程序自动取不利情况进行计算。

在报请初步设计文件后,福建省住房和城乡建设厅于2012年4月在福州召开了该项目设计的抗震专项审查会。专家组的审查结论为通过,并提出了下一阶段结构设计需要进一步完善的意见。按照专家组意见,我们认真修改了结构方案,进一步优化设计文件。

3主要结构处理方法和抗震构造措施

1)按照均匀对称原则,在不影响使用要求的前提下,充分利用楼梯、电梯、错层位和建筑四周布置剪力墙,与梁板式楼板组成完整的结构体系,以确保结构的抗侧刚度和抗扭刚度。剪力墙避免采取短肢墙和形式,设置翼墙和端柱形成T形和L形稳定墙肢。底层剪力墙厚为300 mm,2层平层厚板以上剪力墙的厚度控制为200 mm~250 mm。

2)由于无地下室,故设计两道地梁,在沿主楼周边的两道地梁之间设置钢筋混凝土侧壁,增加抗倾覆能力。充分利用错层位在2层平层的店面上空设置覆盖主楼的150厚二层平层楼板,双层双向配筋,配筋率不小于0.3%,以加强底层的刚度和整体性,使底层形成一个完整楼层。

3)错层处和楼中楼开洞四周墙的剪力墙,截面厚度不小于250 mm。错层剪力墙加强配筋构造措施,水平和竖向分布钢筋的配筋率不小于0.5%,各层剪力墙墙肢均设置约束边缘构件。

4)剪力墙底部加强区高度算至5层楼面,底层加强区剪力墙按中震抗剪弹性、抗弯不屈服复核。

5)错层处两侧板块应力集中,错层及开洞边区格板厚度比一般板厚要求增加20 mm[4],双层双向加强配筋构造,配筋率不小于0.25%。

6)剪力墙的抗震等级由三级提高为二级,控制墙肢的轴压比不超过0.5,保证剪力墙有足够延性。剪力墙、柱和连梁的混凝土强度等级在1层~4层为C40,5层~9层为C35,9层~屋面为C30。

4计算分析结果

4.1 小震弹性计算分析

三组时程的平均地震影响系数曲线与CQC采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符,体现安全性和经济性的平衡。小震作用下,除个别位置最大位移比大于1.2外,层间位移角、楼层承载力规则性和结构的稳定性等均满足规范要求,可以保证小震后结构处于弹性状态。CQC和时程分析结果汇总见表1。由于在单元模型和刚域处理上的区别,两程序模块的计算结果在数值上存在一些差异;SATWE的周期较短,地震力较大,相应计算配筋较大,层间位移角和楼层位移也较大;但SATWE计算的底层与二层的刚度比值大。结果显示,SATWE和PMSAP两种不同力学模型在位移曲线和内力反应都十分接近,计算结果可作为设计依据。

4.2 中震和大震结果分析

中震不屈服和中震弹性计算采用材料强度标准值下的构件承载力与构件内力的标准组合比较,作用分析表明,框架梁等耗能构件部分出现屈服,但梁首先不发生剪切破坏。通过对底部加强区剪力墙在中震作用下抗剪不屈服设计和抗弯弹性设计,以满足中震下竖向构件的D级抗震性能目标要求。

大震工况采用PUSH静力分析模块计算,该模块基于材料的弹塑性本构关系,分析结果见表2。位移曲线同一般剪力墙结构,最大弹塑性位移角为1/203,远小于 1/120的限值,完全满足大震的弹塑性延性要求。

5结语

工程采用错层剪力墙结构体系,满足D级抗震性能目标要求,总体可行;并于2012年6月顺利通过了福建天正建筑工程施工图审查事务有限公司的施工图审查。通过参与设计全过程,有几点体会:

1)高层建筑方案设计时,建筑师应及时与结构师沟通,在高烈度区慎用抗震性能差的结构方案。

2)复杂高层建筑应该在结构初步设计阶段提请抗震专项审查,并根据专家组论证和指导意见,补充多阶段工况地震计算,采取严格的抗震构造措施,确保实现设定的抗震性能目标。

3)复杂高层建筑结构必须采用至少两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算分析,相互比较分析,消除各软件自身缺陷,保证力学分析的可靠性。

4)错层高层建筑应重视概念设计,尽可能采取剪力墙方案,减少错层的不利影响,同时重要部位需要中震设计,以利于增加主体结构延性。

参考文献

[1]住房和城乡建设部,超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点[S].

[2]JGJ3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3]杨星.错层结构的分析和设计探讨[J].建筑结构,2006(B11):13-14.

复杂建筑工程 第11篇

预应力结构概述

构件是组成建筑工程主体结构的最主要部分。在建筑工程设计与施工方案的计划中,不单单需要考虑到混凝土模块自身重量对构件的影响,同时还要考虑到钢筋结构所产生的拉应力对结构构件的影响。因此,在具体施工中,为了确保结构的安全性,工作人员常常会在混凝土结构中增加一定的压力,通过这种方式,使混凝土构件的使用寿命得到提高,同时促进结构整体稳定性与耐久性水平的提高。而在这一过程当中,所施加的预应力构件即本文研究的预应力结构。特别是在结构复杂的建筑物中,预应力的合理设计对优化结构性能意义重大。

工程概况

某歌舞剧院是XX市地标性建筑的,工程建筑面积为5.0万m?,建筑高度为46.2m,建筑结构方面地下层数为4层,地上层数为10层,为了满足建筑功能需求,平面布局涉及到了舞台,音乐厅,后台,以及多功能厅等多个部分,附属结构较多。

由于本建筑物属于公共建筑,因此在结构设计中对布置方案以及尺寸设计有非常严格的要求。考虑到本建筑结构较为复杂,结构系统中应用了包括剪力墙、梁板、直柱、以及曲柱在内相互组成的多个超静定结构体系。同时,该建筑物各个部分使用功能的实现对结构空间有严格要求,以大厅为例,该分区对空间高度要求较高,预应力梁体跨度极限值可达到25.0m,设计荷载水平高。

预应力设计优化流程分析

首先,根据本空间构造特点,引入ANSYS软件建立计算模型,有限元计算中可表明,对于侧墙薄壁墙肢体上端弯矩作用力而言,也对预应力设计产生直接影响。因此,控制截面分别选择为梁体跨中截面部分、梁端截面部分、以及侧墙薄壁墙肢部分。从墙肢上段受抗弯强度限制的角度上来看,可以形成如下约束方程:

①;

在①式中,将工作荷载基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为,将基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为,将基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为,将基本力作用下墙肢上端的弯矩作用力定义为,将侧墙薄壁墙肢上端所能够承受的最大弯矩作用力定义为。

结构加载分别考虑三种廣义基本力以及工作荷载作用力对结构的影响,分别定义为(工作荷载作用力),取值为124.5kN/m,(广义基本作用力),取值为1000.0kN,(广义基本作用力),取值为100.0kN·m,(广义基本作用力),取值为10.0kN/m。

在此基础之上,根据梁体结构几何参数以及设计参数的取值情况,同时分析梁体结构在三个控制断面状态下经过优化得到的数据值引入式①当中,即能够得到该模型所对应的约束条件方程。

结束语

对于复杂性的建筑结构来说,在设计方案与设计功能要求的诸多限制下,对预应力配筋设计有非常严格的要求,常规的设计简化方法无法对问题进行有效解决,达到满意的设计效果。但通过后张预应力设计的方式,能够起到合理调整预应力水平的目的,使复杂建筑结构的设计目标更加明确,在优化设计中与有限元计算相互结合,使最终得到的预应力设计方案更加的有效与可靠。本文即围绕复杂建筑结构预应力设计的优化思路进行分析,望引起重视。

上海某复杂商业建筑结构设计 第12篇

上海某商业建筑,建筑场地位于上海市青浦新城,该建筑分为地上4层,地下3层,总高度23. 05 m,结构形式为框架结构,基础形式为桩基加防水板。地上1,2层为大商场以及餐饮区,3层为电影院,影院上空,3层夹层为电影院检修区,屋顶为种植屋面, 地下3层均为汽车停车库,地下1,2层为机械停车库。

地下3层层高分别为3. 90 m,5. 65 m,5. 75 m; 地上4层分别为6. 00 m,5. 50 m,6. 00 m( 影院夹层) ,5. 55 m。

本工程结构设计使用年限为50年; 建筑结构安全等级为一级; 抗震设防类别: 商业为重点设防类,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0. 10g,设计抗震分组为第一组,建筑场地类别为Ⅲ类,建筑的设计特征周期为0. 65 s; 基本风压0. 55 k N/m2,地面粗糙度为B类。

根据GB 50223—2008建筑工程抗震设防分类标准中3. 0. 3的规定[1],应按高于本地区抗震设防烈度1度的要求加强其抗震措施,框架抗震等级为二级。

2基础设计

本工程地基基础设计等级为甲级。本工程所有地上单体均位于一个大地下室上,地下室层数3层,基础板面标高- 15. 350, 且抗浮水位较高,需设置抗拔桩,抗拔桩为 600钻孔灌注桩,持力层选用砂质粉土层,桩长18. 8 m。基础沉降约50 mm,基础底板厚0. 8 m左右,下设柱墩。

3结构布置及不规则情况

3. 1结构布置要点

本工程典型结构平面布置图如图1 ~ 图3所示。

典型柱距为8. 4 × 8. 4,典型柱截面为900 × 900,典型框架梁截面为500 × 800,次梁为250 × 600( 单向布置) ,将楼板分割为单向板,楼板厚度为110 mm。

本建筑嵌固端为地下室顶板,为减少错层对建筑带来的不良影响,将 ± 0. 000与周边地库的楼板高差控制在600 mm以内。 1层、2层北面悬挑较大,最大处5. 0 m,典型梁截面为500 × 1 200,详细布置见图1; 3层建筑的主要功能为电影院,布置详见图2。为满足建筑的使用功能要求,抽去一些框架柱; 3层影院夹层主要建筑功能为检修功能,影院上空,为大开洞,开洞面积约为54% ,有较多穿层柱,为了避免此层抽柱处柱跨过大,在不影响建筑功能的前提下布置了一些转换柱( 梁上起柱) ,转换柱起于3层楼面,止于3层屋顶,约11. 55 m高,柱截面为500 × 500。屋面布置详见图3。其中I-MAX影院屋面为钢结构屋面,两方向跨度约为25 m。

3. 2规则性判断

该建筑高度不高,但结构不规则情况较为复杂,存在楼板大开洞、大跨度梁、局部穿层柱、梁上起柱等多种情况,对结构的不规则性控制为本工程的设计重点之一。

本工程有如下不规则情况:

扭转不规则: 在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移与该楼层平均值之比,X向为1. 26 > 1. 2,Y向为1. 32 > 1. 2,属于扭转不规则。

楼板不连续: 3层夹层部分楼板缺失,有效楼板宽度约为35. 6% < 50% ; 开洞面积约为54% 。2层~ 屋面穿层柱计算高度为11. 55 m。按实际计算长度系数复核并加强穿层柱配筋。

3. 3抗震加强措施

针对以上各种不规则情况,本工程采取了如下加强措施:

针对扭转不规则,加大周边框架梁截面,增加抗扭刚度减少扭转影响。使结构的位移比控制在规范的要求范围内( < 1. 4) 。

针对3层夹层楼板大开洞,楼板加厚为150 mm,采取双层双向配筋,且适当提高配筋率; 屋面为种植屋面,荷载较大,并考虑到水平力传递,楼板厚度加厚到200 mm,采取双层双向配筋,并适当提高配筋率。

本工程楼板大开洞处存在跨越两层的穿层柱,为保证穿层柱的抗震安全性,将其抗震性能目标[2]定为中震作用下抗剪弹性、 抗弯不屈服进行承载力复核。

穿层柱的柱顶剪力取该层同类柱剪力中的最大值,计算长度取穿层柱跨越楼层的总高度,即穿层柱的柱底弯矩取为柱顶最大剪力乘以穿层柱的计算长度再加上柱顶弯矩,在中震作用下穿层柱按此方法进行验算,根据验算结果对穿层柱配筋。

计算表明,穿层柱中震弹性下其抗剪承载力远大于剪力设计值,满足中震作用下抗剪弹性、抗弯不屈服的性能目标要求。

3. 4结构超长措施

本建筑长约90 m,为减少混凝土收缩和温度应力的不利影响,每隔35 m ~ 40 m设置一道后浇带,后浇带封闭时间宜滞后45 d以上,其混凝土强度等级宜提高一级,并控制封带时的温度。 在混凝土中加入适当抗裂纤维,增强混凝土抗裂性能。

加强地下室底板、顶板和地下室外墙的水平向配筋,加强超长部分楼、屋面的配筋,以抵抗温度作用产生的拉力。

± 0. 000地下室顶板全面加厚,取180 mm( 室外250 mm) ,且对首层开洞、降板处做特别处理。

4结构计算分析

4. 1多遇地震作用下弹性分析

由于3层夹层楼板开洞面积较大,计算指标时,3层夹层和屋面层合为一层输入,层高为11. 55 m。采用SATWE软件计算分析。以地下室顶板作为上部结构嵌固端,考虑双向水平地震作用及偶然偏心的影响,采用模拟施工加载3,主要结果如表1所示。

由表1可以看出,计算结果均满足规范要求。

4. 2大开洞处楼板设计

由于楼板大开洞,为了保证水平力的传递,设定如下目标: 楼板在多遇地震作用下,楼板主拉应力计算值均小于混凝土抗拉强度标准值2. 01 MPa( C30) ,可以满足小震作用下不开裂的要求( 小震弹性) ; 在设防烈度地震作用下,楼板最大主拉应力可以满足楼板钢筋不屈服( 中震不屈服) 。

采用PMSAP对大开洞楼层的楼板进行小震及中震下的应力分析。计算表明,小震作用下楼板应力较小,均可满足混凝土不开裂的要求,楼板应力图不在此列出; 中震作用下楼板应力图如图4,图5所示。

由计算结果可以看出中震下适当的配筋即可满足抗震要求( 见表2) 。

5结语

本单体虽然规模不大,但建筑效果及使用的功能需求存在如楼板大开洞、大跨度框架、穿层柱等多种结构不规则布置,且整体结构超长,建设方对经济指标的控制较为严格。在此条件下,结构设计采取合理选型、加强薄弱部位、抗震性能化设计等多种措施,使结构既能够满足规范的各项要求,又能达到经济合理的目的。

摘要:以上海某商业建筑工程为例,针对该工程存在楼板大开洞、大跨度框架、穿层柱等多种结构不规则布置的情况,从结构选型、抗震性能化设计、加强薄弱部位等方面,提出了结构的设计方法,以满足建筑的使用需求。

关键词:商业建筑,结构布置,穿层柱,抗震性能,楼板

参考文献

[1]GB 50223—2008,建筑工程抗震设防分类标准[S].

上一篇:企业的产品销售分析下一篇:成果转移论文

全站热搜