裝配式構(gòu)件在建筑鋼筋混凝土的應(yīng)用

裝配式構(gòu)件在建筑鋼筋混凝土的應(yīng)用第第頁裝配式構(gòu)件在建筑鋼筋混凝土的應(yīng)用全文共1頁，當(dāng)前為第1頁。裝配式構(gòu)件在建筑鋼筋混凝土的應(yīng)用裝配式構(gòu)件在建筑鋼筋混凝土的應(yīng)用全文共1頁，當(dāng)前為第1頁。摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高和建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，我國逐漸加強(qiáng)了對鋼筋混凝土抗震設(shè)計(jì)，旨在提升高層建筑的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，從而為人們提供舒適、安全的居住環(huán)境。而裝配式構(gòu)件的出現(xiàn)和應(yīng)用為鋼筋混凝土抗震設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為了充分發(fā)揮和利用裝配式構(gòu)件的應(yīng)用優(yōu)勢，保證高層建筑的安全性，現(xiàn)以某高層建筑工程為例，在裝配式構(gòu)件的應(yīng)用背景下，不斷提高鋼筋混凝土的抗震設(shè)計(jì)水平，并探討了最終抗震設(shè)計(jì)效果。結(jié)果表明，本次抗震設(shè)計(jì)具有非常高的可靠性和可行性，不僅降低了建筑結(jié)構(gòu)的地震作用，還實(shí)現(xiàn)了對構(gòu)件配筋的科學(xué)優(yōu)化，為最大限度地減小預(yù)制鋼筋的連接數(shù)量，提升高層建筑抗震效果打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：裝配式構(gòu)件；鋼筋混凝土；高層建筑工程；抗震設(shè)計(jì)

最近幾年，隨著建筑抗震技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，裝配式構(gòu)件應(yīng)運(yùn)而生，該構(gòu)件憑借著自身高準(zhǔn)確性、強(qiáng)靈活性等特征，被廣泛地應(yīng)用于鋼筋混凝土高層建筑工程抗震設(shè)計(jì)中，為保證高層建筑抗震設(shè)計(jì)的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性發(fā)揮出重要作用。為了確保高層建筑在地震中擁有較高的抗震性能，在裝配式構(gòu)件的應(yīng)用背景下，如何對鋼筋混凝土高層建筑工程進(jìn)行科學(xué)抗震設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員必須思考和解決的問題。

1工程概況

某高層建筑工程在具體的施工中，主要利用裝配式構(gòu)件，采用鋼筋混凝土建筑的方式，將預(yù)制率設(shè)置在50%以上，將裝配率設(shè)置在70%以上，該工程的結(jié)構(gòu)形式設(shè)置為裝配式構(gòu)件剪刀力墻結(jié)構(gòu)，同時(shí)，還要將外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置為幕墻結(jié)構(gòu)[1]，當(dāng)建筑樓層超過7層后，方可采用裝配式構(gòu)件，高層建筑結(jié)構(gòu)整體ETABS三維模型如圖1所示。此外，梁板在具體的運(yùn)用中，均利用預(yù)制疊合技術(shù)，使得總建筑面積達(dá)到44000m2，其中地上樓層為19層，地下樓層為3層，高層建筑總高度達(dá)到了82.5m，該工程抗震度達(dá)到了7°[2]，此外，還將地震加速度、風(fēng)壓分別設(shè)置為0.1g、0.50kN/m2。

裝配式構(gòu)件在建筑鋼筋混凝土的應(yīng)用全文共2頁，當(dāng)前為第2頁。2高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

2.1抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)

為了提高該工程抗震設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)人員要在裝配式構(gòu)件的應(yīng)用背景下，降低上部結(jié)構(gòu)地震作用，同時(shí)，還要提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能[3]，以保證人們居住的可靠性和安全性。

2.2抗震支座的布置

為了盡可能縮小高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)量，設(shè)計(jì)人員需要在高層建筑結(jié)構(gòu)的周圍布置含有鉛芯的抗震支座，然后，在綜合考慮抗風(fēng)和抗震相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)上，共設(shè)置76個(gè)抗震支座，其中，直徑為1000mm的鉛芯橡膠支座為4個(gè)，該鉛芯橡膠支座簡稱為“LRB1000”；直徑為1000mm的橡膠支座為4個(gè)，該橡膠支座簡稱為“LNR1000”；直徑為900mm的鉛芯橡膠支座為16個(gè)，該鉛芯橡膠支座簡稱為“LRB900”；直徑為800mm的鉛芯橡膠支座為14個(gè)，該鉛芯橡膠支座簡稱為“LRB800”；直徑為800mm的橡膠支座為4個(gè)，該鉛芯橡膠支座簡稱為“LNR800”；直徑為700mm的橡膠支座為34個(gè)[4]，該橡膠支座簡稱為“LNR700”。鉛芯橡膠抗震支座參數(shù)如表1所示。

2.3抗風(fēng)驗(yàn)算

為了更好地驗(yàn)證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，設(shè)計(jì)人員還要重視對抗震層的抗風(fēng)驗(yàn)算。首先，設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格按照抗風(fēng)承載力設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，將該工程的抗風(fēng)裝置設(shè)置為鉛芯橡膠抗震支座，從而實(shí)現(xiàn)對該支座的水平屈服荷載力的有效控制和調(diào)整。同時(shí)，還要將風(fēng)載分項(xiàng)系數(shù)設(shè)置為1.5，采用讀取PKPM的方式，將非抗震結(jié)果層剪力設(shè)置為4629.5kN。經(jīng)過一系列的驗(yàn)算，發(fā)現(xiàn)該工程所選用的鉛芯橡膠抗震支座符合抗震結(jié)構(gòu)抗風(fēng)驗(yàn)算相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

2.4抗震支座壓應(yīng)力驗(yàn)算

為了進(jìn)一步提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，設(shè)計(jì)人員還要加強(qiáng)對抗震支座壓應(yīng)力驗(yàn)算。首先，要在重力荷載下，控制和調(diào)整抗震支座的壓應(yīng)力[5]，在此基礎(chǔ)上，利用裝配式構(gòu)件，將抗震支座的編號設(shè)置裝配式構(gòu)件在建筑鋼筋混凝土的應(yīng)用全文共3頁，當(dāng)前為第3頁。為同一號碼，使得抗震支座的壓應(yīng)力被控制在15MPa以下，以滿足高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

3高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析

3.1模型建立與驗(yàn)證

為了更好地驗(yàn)證高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，設(shè)計(jì)人員要重視對模型的構(gòu)建和驗(yàn)證。首先，利用ETABS軟件，針對抗震結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對高層建筑各個(gè)樓層進(jìn)行隔板假定處理，同時(shí)，還要在裝配式構(gòu)件的應(yīng)用背景下，將鋼筋混凝土、框架柱和剪力墻進(jìn)行有效地結(jié)合，使其結(jié)合為統(tǒng)一整體，從而實(shí)現(xiàn)對ETABS模型構(gòu)建的精確性[6]。此外，還要在綜合考慮抗震結(jié)構(gòu)和非抗震結(jié)構(gòu)模型相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，精確地計(jì)算和統(tǒng)計(jì)非抗震結(jié)構(gòu)模型的質(zhì)量、剪力和周期，從而獲得如表2所示的非抗震結(jié)構(gòu)質(zhì)量、周期對比。從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，通過構(gòu)建ETABS模型與PKPM模型，所獲得的非抗震結(jié)構(gòu)質(zhì)量和前三個(gè)階段的周期差均控制在10%以內(nèi)，說明非抗震結(jié)構(gòu)具有良好的吻合程度[7]。由此可見，通過利用ETABS軟件所構(gòu)建的模型具有一定的可行性和有效性。

3.2抗震結(jié)構(gòu)模態(tài)分析

通過利用ETABS軟件，采用連接單元與縫單元相結(jié)合的方式，對抗震支座進(jìn)行科學(xué)模擬，提高抗震結(jié)構(gòu)模型的最終模擬效果，并獲得如表3所示的隔震結(jié)構(gòu)與非隔震結(jié)構(gòu)模態(tài)對比結(jié)果，從表中的數(shù)據(jù)可以看出，通過新增鉛芯橡膠抗震支座[8]，可以最大限度地延長高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期，使得地震響應(yīng)速度降到最低，以達(dá)到提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的目的。

3.3地震波選取

為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)人員在選取地震波的過程中，分別選取兩條人工波和五條天然波，在此基礎(chǔ)上，采用時(shí)程分析的方式，對非抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行減震處理，并得到高層建筑結(jié)構(gòu)基座剪力，然后，嚴(yán)格按照地震動(dòng)時(shí)程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，實(shí)現(xiàn)對底部剪力的科學(xué)控制和調(diào)整，并匯總和整理地震時(shí)程曲線相關(guān)數(shù)據(jù)，為優(yōu)化高裝配式構(gòu)件在建筑鋼筋混凝土的應(yīng)用全文共4頁，當(dāng)前為第4頁。層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能提供重要的依據(jù)和參考。此外，還要針對振型分解需求，確保高層建筑結(jié)構(gòu)底部剪力符合相關(guān)規(guī)范和要求，為進(jìn)一步提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能產(chǎn)生積極的影響[9]。

3.4樓層剪力

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要重視對樓層剪力的控制，確保該結(jié)構(gòu)抗震防裂強(qiáng)度達(dá)到七度，然后，在降低設(shè)防地震幅度的前提下，從非抗震結(jié)構(gòu)和抗震結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面入手，盡可能降低地震影響程度，為進(jìn)一步提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[10]。此外，設(shè)計(jì)人員還要沿著水平方向，根據(jù)抗震設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，對剪力和浮力進(jìn)行調(diào)整和控制，將地震波降到最低，從而實(shí)現(xiàn)對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的科學(xué)設(shè)計(jì)，最后，還要重視對高層建筑結(jié)構(gòu)水平減震系數(shù)的控制，確保水平減震系數(shù)與樓層剪力相吻合，避免兩者數(shù)值相差過大而影響高層建筑結(jié)構(gòu)最終抗震設(shè)計(jì)效率和效果。與非抗震結(jié)構(gòu)相比，抗震結(jié)構(gòu)所獲得的水平減震系數(shù)較高，由此可見，通過利用鉛芯橡膠抗震支座，對高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，不僅降低了上部結(jié)構(gòu)的地震效果，還最大限度地提高了上部結(jié)構(gòu)的抗震性能，為保證高層建筑的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，保證人們居住安全打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.5抗震層位移

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的過程中，要重視對抗震層位移的控制。首先，要將抗震設(shè)防烈度設(shè)置為7°，然后，借助地震作用，將各個(gè)抗震支座進(jìn)行有效地結(jié)合，使其成為一個(gè)統(tǒng)一整體，便于設(shè)計(jì)人員的集中化管理和使用，同時(shí)，還要嚴(yán)格按照抗震層位移相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，對抗震支座水平位移量進(jìn)行科學(xué)控制和調(diào)整，避免因抗震支座水平位移出現(xiàn)偏差而嚴(yán)重影響高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，進(jìn)而為居民造成不必要的麻煩。3.5.1抗震支座水平位移驗(yàn)算為了更好地驗(yàn)證高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)操作的有效性和可靠性，設(shè)計(jì)人員要針對該工程的施工需求，利用多種類型的抗震支座，實(shí)現(xiàn)對鉛芯橡膠抗震支座直徑的科學(xué)控制和調(diào)整，在此基礎(chǔ)上，針對橡膠層的實(shí)際厚裝配式構(gòu)件在建筑鋼筋混凝土的應(yīng)用全文共5頁，當(dāng)前為第5頁。度，根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，精確計(jì)算抗震支座的水平位移量，然后，在地震的作用下，對抗震支座的最大水平位移量進(jìn)行計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，從而保證位移量計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和完整性，從而進(jìn)一步提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)性和科學(xué)性。3.5.2抗震縫確定在節(jié)能高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員要在裝配式構(gòu)件的應(yīng)用背景下，完成對抗震縫的精確計(jì)算和界定。首先，要針對抗震結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在地震的作用和影響下，將抗震支座水平位移量設(shè)置為140.9mm，同時(shí)，還要將抗震縫設(shè)置為17.89mm，將該工程的抗震縫寬度設(shè)置為250mm，為后期更好地控制高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能提供重要的依據(jù)和參考。

3.6抗震支座拉應(yīng)力驗(yàn)算

為了保證對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平，保證高層建筑的安全性，設(shè)計(jì)人員在裝配式構(gòu)件的應(yīng)用背景下，要重視對抗震支座拉應(yīng)力的驗(yàn)算，確?？拐鹬ё瓚?yīng)力符合抗震設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。首先，設(shè)計(jì)人員要在綜合考慮鉛芯橡膠抗震支座特性的基礎(chǔ)上，盡可能提高該支座的拉壓平衡性，確保在驗(yàn)算操作規(guī)范的情況下，采用構(gòu)建拉壓剛度模型的方式，盡可能地提高鉛芯橡膠抗震支座的剛度和硬度，同時(shí)，還要在地震的作用和影響下，對各個(gè)鉛芯橡膠抗震支座的最大拉應(yīng)力進(jìn)行一一檢驗(yàn)，確保該支座的拉應(yīng)力符合抗震設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范和要求，只有這樣，才能進(jìn)一步提高鉛芯橡膠抗震支座的最大承載力，避免因該支座承載力過小而降低高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能。同時(shí)，為了保證抗震支座拉應(yīng)力最終計(jì)算結(jié)果的真實(shí)性、準(zhǔn)確性和完整性，設(shè)計(jì)人員還要通過利用裝配式構(gòu)件，針對鋼筋混凝土的使用特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能不斷修改、優(yōu)化和完善，為進(jìn)一步提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震效率和效果，保證居民的財(cái)產(chǎn)安全和人身安全發(fā)揮出重要作用。另外，還要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，將鉛芯橡膠抗震支座拉應(yīng)力設(shè)置在1MPa以下，從而最大限度地提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3.7高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析模型構(gòu)建

裝配式構(gòu)件在建筑鋼筋混凝土的應(yīng)用全文共6頁，當(dāng)前為第6頁。在裝配式構(gòu)件的應(yīng)用背景下，為了進(jìn)一步提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的過程中，要重視對抗震分析模型的構(gòu)建和應(yīng)用，確保抗震設(shè)計(jì)工作有據(jù)可依，有章可循。首先，要利用裝配式構(gòu)件，根據(jù)高層建筑工程施工需求，盡可能提高各個(gè)樓面的變形量，同時(shí)，還要采用擴(kuò)大樓面剛度的方式，將各個(gè)樓面進(jìn)行有效地結(jié)合，不斷地?cái)U(kuò)大樓面的規(guī)模和數(shù)量，為后期更好地開展抗震設(shè)計(jì)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，還要采用水平振動(dòng)的方式，利用地震的作用和影響，確保各個(gè)樓層蓋能夠沿著水平方向進(jìn)行振動(dòng)，并保證高層建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象，從而進(jìn)一步提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。此外，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)抗震設(shè)計(jì)需求，在裝配式構(gòu)件的應(yīng)用背景下，盡可能提高高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性和堅(jiān)固性，避免因高層建筑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定埋下一系列的安全隱患。此外，在構(gòu)建高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析模型的過程中，設(shè)計(jì)人員還要利用自有振動(dòng)方程，精確地計(jì)算和統(tǒng)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)點(diǎn)數(shù)、自由度和恢復(fù)力。其中，在計(jì)算質(zhì)點(diǎn)數(shù)的過程中，設(shè)計(jì)人員要采用串聯(lián)質(zhì)點(diǎn)的方式，將所有豎桿上的質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行有效地連接，在此基礎(chǔ)上，針對房屋樓層數(shù)，精確計(jì)算和統(tǒng)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)點(diǎn)數(shù)量。在計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)自由度的過程中，設(shè)計(jì)人員要采用構(gòu)建二維空間的方式，將多個(gè)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)處理，然后，采用自由振動(dòng)的方式，將所有質(zhì)點(diǎn)獨(dú)立移動(dòng)到特定的位置，然后，計(jì)算出各個(gè)質(zhì)點(diǎn)系的自由度，為后期更好地優(yōu)化抗震設(shè)計(jì)流程提供重要的依據(jù)和參考。在計(jì)算高層建筑結(jié)構(gòu)恢復(fù)力的過程中，設(shè)計(jì)人員要針對高層建筑結(jié)構(gòu)的水平針對狀態(tài)，根據(jù)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)對應(yīng)的恢復(fù)力，采用側(cè)移的方式，將各個(gè)質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)到相應(yīng)的區(qū)域，然后，利用水平桿對質(zhì)點(diǎn)的影響，在保證豎桿件和樓蓋不變形的前提下，完成對高層建筑結(jié)構(gòu)恢復(fù)力的科學(xué)計(jì)算。最后，為了進(jìn)一步地提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析模型的構(gòu)建水平，設(shè)計(jì)人員還要借助高層建筑的剛度矩陣，采用串聯(lián)多個(gè)質(zhì)點(diǎn)的方式，將各個(gè)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行有效地連接，確保豎向桿與水平桿能夠沿著質(zhì)點(diǎn)的方向進(jìn)行移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析模型的科學(xué)建構(gòu)和應(yīng)用，只有這樣，才裝配式構(gòu)件在建筑鋼筋混凝土的應(yīng)用全文共7頁，當(dāng)前為第7頁。能充分發(fā)揮和利用裝配式構(gòu)件的應(yīng)用優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的全面提高。

4結(jié)語

綜上所述，通過對鋼筋混凝土高層建筑工程進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)和非抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對高層建筑的抗震性能進(jìn)行驗(yàn)算和分析，得出以下結(jié)論：（1）與非抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在前3個(gè)階段中，可以將自振周期最小擴(kuò)大倍數(shù)控制在2倍之內(nèi)，不僅有效地延長了抗震結(jié)構(gòu)使用壽命，還降低了上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)程度。（2）當(dāng)高層建筑在水平向減震系數(shù)被控制在0.512以下時(shí)，抗震結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)達(dá)到了0.048，為降低上部結(jié)構(gòu)的地震效應(yīng)，提高上部結(jié)構(gòu)的抗震效果提供有力的保障。（3）通過采用重力荷載的方式，可以實(shí)現(xiàn)對抗震支座壓應(yīng)力的有效控制和調(diào)整，確保在地震作用下，抗震支座的水平位移滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。由此可見，在裝配式構(gòu)件的應(yīng)用背景下，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能得到有效提高，為保證人們居住的安全性和可靠性提供有力的保障。

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