時間:2022-05-29 04:32:09
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇高層建筑論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
復合墻體節(jié)能是我國的國策,建筑節(jié)能是節(jié)能中的重中之重,應該列為我國建設工作中的重要位置。建筑能論文耗在我國整個能耗中的地位也越來越重要。1996年中國建筑年消耗3·3億噸標準煤,占能源消耗總量的24%,到2001年已達到3·76億噸,占總量消耗的27·6%,年增長比例千分之五;隨著建筑業(yè)的高速發(fā)展和人民生活質量的改善,建筑能耗占全社會總能耗的比例還會繼續(xù)增長。據(jù)有關數(shù)據(jù)顯示,我國當前的房屋建設規(guī)??胺Q世界第一。目前全國房屋數(shù)量有400億m2左右,房屋建筑規(guī)??磥硪殉^所有發(fā)達國家,僅去年一年房屋竣工面積是19·7億m2,這幾年差不多都是接近這個數(shù)字。而據(jù)預測,到2010年,我國房屋總建筑面積將達到519億m2,其中城市171億m2。然而,截至到去年,我國節(jié)能建筑的總面積還只有2·3億m2,在每年近20億m2的竣工面積當中,只有五六千萬平方米是節(jié)能建筑,只占3%左右,也就是說有97%屬于高耗能建筑。我國的高層建筑有近七十年的歷史,然而城市中任何建筑都是城市設計、規(guī)劃的一部分,城市設計是一項十分復雜的工作,我國在這方面的經(jīng)驗不多,而且管理機制尚不健全,往往受一些因素的影響,工作不甚周密和協(xié)調,甚至失去控制,有許多的問題等待我們去解決,有待于探索和改進,所以說,今天的高層建筑設計仍處在一個不太成熟的階段。
高層建筑體形龐大,如容積率過高,相鄰建筑互相遮擋、不通透,形成大面積陰影區(qū),城市人居環(huán)境質量下降,市中心人口膨脹、交通擁擠。除此之外,近些年在某些城市建高層建筑已成風氣,設計者往往貪大求高,大部分精力放在追求立面形式和使用功能上,而往往忽略生態(tài)環(huán)境的保護、建筑設計節(jié)能意識淡薄,造成高能耗、低效益,影響常年使用,浪費巨大。
建筑節(jié)能包含兩部分內容,一部分是加強圍護結構的保溫隔熱能力,另一部分就是從供暖、供冷的熱源、輸送渠道及實現(xiàn)方式來節(jié)約能源。一般的房子里,30%的熱量從窗戶跑掉了。如果選用雙層玻璃,中間再充上惰性氣體,就可在一定程度上阻斷熱量散發(fā)。35%熱量從墻體散發(fā),如采用隔熱材料,增加保溫層,節(jié)能效果就很明顯。智能化建筑首先要達到節(jié)能的標準和良好的居住舒適度,其次才是家具的智能化和安全保衛(wèi)的智能化。實際上,智能化建筑不一定就是豪華的,但它必須是低能耗的。美國有些智能化建筑造價比普通建筑還低15%,因為它們追求合理的結構,講究實用功能和外觀的簡潔,利用了可回收材料,而不追求豪華裝飾。還可以充分利用地熱泵技術,如冰島等國家,建筑房子時先在地上打兩個洞,通過電泵將地下水循環(huán)起來,為整座房子供熱。惟一耗能的就是電泵。而在丹麥等國,由于地處海邊,太陽能和風能的利用條件得天獨厚,使用熱泵技術時結合風能與太陽能,用風能與太陽能來帶動電泵就可以做到“零能耗”。所以建筑節(jié)能不僅是建筑本身的節(jié)能,且由城市的綜合環(huán)境、氣候條件、總體布局;建筑物的形體變化、朝向;護結構保溫、隔熱的性能;門窗質量等許多綜合性因素構成,因此,高層建筑的節(jié)能首先應為設計者重視。
1優(yōu)化建筑位置及朝向設計高層建筑的定位首先應考慮對城市環(huán)境的影響容積率過高很難滿足日照要求,陽光有著巨大輻射能量。據(jù)有關資料分析,地球每年接收的能量有60億億千瓦,這么大能量棄之可惜,從某種意義上講地球本身就是巨大的太陽能接收器,陽光不僅對人的身體健康有著很大影響,對建筑的節(jié)能也有著十分重要意義。城市規(guī)劃應注重應用日照原理,合理的確定建筑位置與朝向,使每幢建筑能接收更多的太陽輻射熱能,因此,建筑的方位與節(jié)能有著直接關系。如,在北緯40°~45°度地區(qū),冬天建筑的朝向所得到的輻射能量幾乎比夏天多兩倍,而在夏天東、西向所得到的能量比南向多2·5倍,不同朝向,不同季節(jié),建筑物所得到的太陽輻射熱能量不同,熱損失也不同,尤其是在冬至前后,由于太陽高度角低,房間所接收的太陽光線的面積比夏天多得多。在確定建筑的方位時首先應考慮環(huán)境情況,按其太陽高度角做出日影響圖,以確定冬季每天的日照時間,建筑南向開窗面積盡可能大些,在滿足采光條件下,北向、東向窗盡可能小些,從而獲得更多的太陽光線,減少熱損失,保持室內舒適的溫度環(huán)境。
2優(yōu)化圍護結構墻體設計(1)外墻是圍護結構的主體部分,高層建筑的圍護結構不同于磚石結構房屋,前者是鋼筋混凝土框架或剪力墻結構承重,因此,圍護結構屬于填充材料,為了減輕荷載,達到保溫、隔熱要求,采用輕質高效保溫材料,目前在寒冷地區(qū)常用的墻體做法有:頁巖陶粒混凝土空心砌塊;粘土空心磚與實心磚復合墻體;粘土實心磚或空心磚巖棉夾心復合墻體等。但存在問題較多,節(jié)能的效果仍達不到標準的要求。圍護結構的材料布置分外側和內側,在寒冷地區(qū)的同一氣候條件下,由于材料層次布置不同所取得的保溫效果也不盡相同,為防止墻體內產(chǎn)生冷凝水,保溫層設在外側更為妥些。
(2)高層建筑的圍護墻體不宜采用外側保溫的聚苯乙烯泡沫板(舒樂板、PG板),巖棉板等輕質保溫材料。一幢建筑的壽命少則幾十年,多則上百年,材料的應用與建筑整體的壽命應同步。對于輕質的外保溫復合墻體,筆者認為存在以下不足之處:1)抗震能力差,易松散,與結構構件結合不好,整體性能差。2)不能承受外部裝修貼、掛荷載,如:貼石材,安裝裝飾構件等。3)不能承受有振動的鑿、刨的裝修,如:剁斧石面層、予留洞、槽易出現(xiàn)冷橋。4)墻表面易出現(xiàn)裂紋。除此之外,復合墻體由于框架梁拉、剪力墻的嵌入,墻體內容易造成冷橋,是保溫、隔熱的薄弱環(huán)節(jié)。據(jù)測定,高層建筑所出現(xiàn)的冷橋約占整個熱損失的5%~13%,因此應引起設計者重視,采取有效構造措施盡可能避免產(chǎn)生冷橋。(3)國外普遍推廣采用混凝土空心砌塊用于高層建筑圍護結構保溫,歐、美各國取得不少先進經(jīng)驗。如:美國研制的TB型保溫隔熱復合砌塊;波蘭的咬合式保溫砌塊,兩塊組合成320厚墻體,在空心砌塊內填入高效保溫材料,墻體傳熱系數(shù)K=0·1209W/m2·k~1100W/m2·k;芬蘭研制的一種空心砌塊,空隙之間填入聚胺脂保溫材料,300厚,傳熱系數(shù)K=0·25W/m2·k~0·28W/m2·k。某些歐美國家50%左右的建筑已應用多種形式的混凝土空心砌塊。由于混凝土空心砌塊保溫效果好,又具有一定強度,避免了輕質復合材料墻體的一些弊端。
2高層建筑的消防供電及設施
根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》等標準規(guī)范的規(guī)定,高層建筑的消防供電按供電負荷等級分類時,消防用電的負荷等級與建筑物中供電負荷的最高等級相同。一類建筑的消防用電的供電負荷為一級,二類建筑消防用電的供電負荷為二級,其它的建筑供電負荷均為三級。在外部電源不能保證時,火災應急照明及疏散照明可采用蓄電池作為備用電源,連續(xù)供電時間不應少于20分鐘?;馂淖詣訄缶到y(tǒng)的電源應采用消防電源,備用電源宜采用蓄電池供電,CTR顯示器和通信設備應由UPS裝置供電。高層建筑的消防供電設施主要包括:消火栓及其消防泵、自噴消防泵、防火卷簾門及電動防火門、正壓送風機、排煙風機、消防電梯、火災自動報警系統(tǒng)、氣體消防系統(tǒng)、消防廣播和聲光報警器、火災應急照明等設施。該系統(tǒng)用于發(fā)生停電事故時(包括火災事故),幫助人員逃生與疏散。
3消防供電的可靠性
供電電源、供電系統(tǒng)是否合理,配電設備、用電設備、電氣線路及接地系統(tǒng)故障等均影響消防供電的可靠性。電氣故障是無法限制在某個范圍內的,保證一個供電系統(tǒng)安全可靠的長期穩(wěn)定運行,需要貫穿設備制造、工程設計、施工安裝、日常維護檢查等各個環(huán)節(jié),工程設計是非常重要的一環(huán)。保障消防供電的可靠線首先要選擇合適的消防供配電方式,然后是配電線路的型號規(guī)格的選擇,其次是正確的電氣設備選型和安裝,最后一定要做好接地接零保護,采用重復接地、等電位連接等方法來改善接地系統(tǒng)的保護功能。
筆者在實習期有幸參加了一棟高層基礎的施工。廣州市、天河區(qū)、禺東西路某企業(yè)一棟33層住宅樓,地下室共有三層,主要用于人防、停車,設備于一體的地下室,長75.7米寬46—38米不等寬的異形平面,基礎混凝土采用筏板形設計方案,板的施工厚度為2.0米,總混凝土量為5876.69m3,基礎中間設有一條1.2m的后澆帶,強度設計為C40的S6級抗?jié)B混凝土基礎。
一、施工前的準備
為了確保施工進度和施工質量,施工前我們在現(xiàn)場進行了認真的調查和對施工方案反復的進行了討論,并做出了充分大量的準備工作。如對市區(qū)內可能產(chǎn)生的道路堵塞、可能造成的停電、停水、及現(xiàn)場設備出現(xiàn)故障等均相應地做好了應急的準備工作。我們對泵送混凝土攪拌站選用方面我們選用了市區(qū)一家最有實力、且一家公司分別有兩個不同方向運送混凝土的攪拌站,如果出現(xiàn)東面斷道就從西面供給,西面斷道就從東面供給的方式,確?;炷聊軡M足施工的需求。在用電方面先用了兩路電源并備用一臺360千瓦/時發(fā)電機確保施工用電萬無一失。在用水方面我們除了準備自來水之外,還利用市政2米的排水管道設閘堵水以防停水時無法降溫而影響混凝土的施工質量。對現(xiàn)場的各種設備都相應地做了應急準備。
二、施工方案的選定
(一)為了保證相鄰住房的安全,我們選定以西向東推進的施工方案。
(二)由于施工場地比較寬敞,充分發(fā)揮優(yōu)勢,泵站選用HP—800自動配料機2臺,現(xiàn)場采用HBT—60混凝土輸送泵三臺,管徑直125mm2,同時還采用一臺12m3/h的汽車混凝土輸送泵,專用來做小體積混凝土的補救及找平。
(三)采用38臺6m3/臺混凝土運輸車。
(四)人員采用四班不間隔連續(xù)作戰(zhàn)的的施工方法,確保施工進度,每班交接班需提前半小時。
(五)為了防止由于混凝土自身產(chǎn)生的高溫而燒壞混凝土的現(xiàn)象,我們采用雙排直徑為50mm的鋼管通水降溫的方法,(左右間隔1米,上下1米且交叉布置)取得了良好的效果。
三、保證混凝土出廠質量的措施
(一)選擇高質量的水泥
我們選用“珠江牌”625R硅酸鹽水泥。
(二)混凝土出廠前的技術處理
為了減少水泥的水化熱,降低混凝土自身的溫度,在滿足設計和混凝土保證用泵輸送的前提下,將625R硅酸鹽水泥控制在450kg/m3。
(三)適當參加一定的添加劑,控制水灰比
根據(jù)設計要求,混凝土中摻和水泥用量4%的復合液,它具有防水、膨脹、緩凝而一體,溶液中的糖鈣能提高混凝土的和易性,使用水減少20%左右,水灰比一般能夠控制在0.55以下,初凝可延長4小時左右,對大混凝土施工的質量提供了有利的保證。
(四)對骨料的控制
選用70—40mm連續(xù)配碎石,細度模數(shù)2.8—3.0的中砂,砂石的含泥量控制在1%以內,并不能混有其他有機雜質和使用海砂。(五)混凝土的施工配合比
根據(jù)設計強度和泵送混凝土對坍塌度的要求,經(jīng)試驗確定采用:625R硅酸鹽水泥,其水∶水泥∶砂∶碎石∶復合劑=0、25∶1∶1、82∶2、5∶0、04。
(六)加強技術管理確保施工質量
加強原材料的檢驗試驗工作,分工由監(jiān)理單位安排人員跟班檢查,并對每批原材料都做詳細的記錄。
(七)采用確實可行的施工工藝
澆灌混凝土同采用三班人員交叉流水作業(yè)的形式,分層次地采用跑道式的施工路線,一層一層向前推進,每層保證振動器跟上施工步伐,在施工最后一層混凝土時除了采用平板振動器外,還采取長4米的園條形振動器做一次壓平處理,事后人工壓漿收尾。
(八)混凝土的保養(yǎng)
為了防止在大體積混凝土施工時由于產(chǎn)生的高溫而燒壞混凝土,影響混凝土的施工質量,我們采用了循環(huán)水系統(tǒng)降溫的辦法,保證進入口水溫在C25度以下,出口水溫在C58—C68度以內,在水溫超過C70時我們采用加快循環(huán)水量的辦法,并在混凝土上部采用麻袋濕水保養(yǎng)的辦法,在施工過程中做到了一絲不茍,其結果是工夫不負有心人,僅僅在30小時內元滿地完成了5876.69m3混凝土的施工任務。
四、談幾點體會
(一)施工前的準備和施工時可能出現(xiàn)問題,采取相應的應急措施,是非常必要的,給施工增加了保證力量。
(二)采用內外降溫的養(yǎng)護措施有效地控制了混凝土的升溫,大大縮短養(yǎng)護周期,對大體積混凝土的施工時的采用尤其重要。
2施工方案分析
經(jīng)計算轉換層施工時在邊柱部位最大垂直荷載88kN/m2,其它部位68kN/m2。為承受轉換層的施工荷載,設計考慮將三層樓板加厚到250mm,并將配筋加強,設計承載力70kN/m。邊跨梁高3.1m的部位,考慮模板荷載較大,為了便于施工,在滿足結構安全的前提下,建議設計將邊跨梁設計成雙層梁。只要保留二、三層模板的支撐體系,通過二層、三層樓板的連續(xù)支撐,將施工荷載分散傳遞到下面的豎向結構上,就能保證轉換層施工的安全。因此采用900mm×1400mm邊梁先行澆筑,2.2m厚板式轉換層混凝土不留施工縫,一次性澆筑的施工方案。大體積混凝土工程采用大摻量粉煤灰,摻加聚丙烯纖維技術,降低水化熱,控制混凝土的溫度裂縫。
3轉換層施工技術
3.1模板工程
該工程結構轉換層混凝土澆筑一次性完成,施工速度快,但模板支撐數(shù)量大。選擇模板支撐方案主要考慮以下因素:保證轉換層混凝土的結構質量,滿足結構設計要求模板支撐體系穩(wěn)定可靠,確保高大模板施工的安全:選材方便,降低工程成本。
3.1.1底模板及支撐
選擇定尺的48×3.5mm鋼管腳手架支撐體系,通過計算確定模板支撐體系立桿的間距、步高及剪刀撐的間距。立桿下鋪墊板,上端設可調頂托,主楞骨為100mm×100mm方木,密排50mm厚木方作次楞骨,選用12mm竹膠合板模板,膠合板模板上面鋪設一層0.6mm厚的塑料薄膜,用以對混凝土底面的保溫、保濕養(yǎng)護。支撐采用雙立桿布置的方法,除滿足荷載要求外,還應考慮操作方便。縱距為550mm,雙立桿間距250mm,間隔布置(即La=550mm),步高(h)為850mm,橫距(b)為400mm。設置雙向掃地桿,每3600mm設置雙向剪刀撐(圖2)。
邊梁部位轉換層厚度3.1m,且較三層外挑1080mm,豎向支撐在三層樓板上布置[16#槽鋼@800作挑梁。槽鋼外挑1300mm,內壓1700mm,遇墻時在墻上穿孔。在懸挑槽鋼上通長布置6根[10#槽鋼,立桿按設計要求布置在上面,支撐邊梁底部,邊梁900mm高混凝土先行澆筑后與梁底支撐系統(tǒng)共同作用,支撐2.2m厚板式轉換層的施工荷載。
3.1.2側模支撐
轉換層在15.65m標高上,為了防止出現(xiàn)脹膜現(xiàn)象,保證混凝土外觀質量,側模采用了全鋼大模板。模板高度3240mm,設錨固螺栓固定側模,螺栓與支撐系統(tǒng)、豎向及水平混凝土結構連接固定(圖3)。二、三道螺栓在有柱的部位焊接在柱的鋼筋上,在無柱的部位,第二道螺栓焊接在梁上的預埋筋上,第三道螺栓焊接在10槽鋼上。
由于鋼大模板散熱較快,混凝土側表面與環(huán)境的溫差極易超過25℃。為了滿足溫差要求,及時采取了拆除鋼模板,覆蓋、保濕、保溫的措施。
3.1.3樓梯支模
由于樓梯及預留孔洞的承載力比其它部位低,所以采取了槽鋼和斜撐輔助加固的措施(圖4)。調整三層樓梯板的設計,增大其承載力,腳手架支撐從一層開始加固,以確保該部位支撐的穩(wěn)定。
3.2鋼筋工程
結構轉換層鋼筋用量大約1100t,全部采用HRB400型,鋼筋密集,鋼筋直徑大。結構轉換層縱橫各設置11道暗梁,暗梁寬度1000~2600mm,梁上層鋼筋雙排28mm,下層筋雙排28mm。板筋上下層采用25mm和28mm兩種,雙排雙向。為抵抗混凝土局部強度收縮應力,在板中上下排鋼筋間設16@200雙向鋼筋網(wǎng),無暗梁區(qū)域上下排鋼筋間設16@400抗剪兼架立筋。
板內布筋原則:橫向筋放于外排,豎向筋放于內排,上部筋在跨中連接,下部筋在暗梁處連接。
由于鋼筋層數(shù)較多,為保證鋼筋連接質量和方便施工,板中所有受力鋼筋均采用直螺紋連接。板主筋保護層取50mm,梁主筋保護層取30mm,轉換層厚板內的鋼筋,不得在暗梁內截斷,施工時不得留施工縫。排水管采用4根DN250無縫鋼管套管,排水管安裝時遇鋼筋時鋼筋彎曲,不得截斷鋼筋。暗梁鋼筋安裝搭設臨時腳手架鋼管支架,先安裝同一方向的暗梁,再安裝另一方向的暗梁,避免鋼筋縱橫交叉,架空疊加超高。因轉換層鋼筋單位面積重量大,特別是暗梁部位,采用現(xiàn)場特制的高強保護層墊塊,并增加墊塊數(shù)量,以保證鋼筋保護層的厚度。
3.3混凝土工程
轉換層混凝土強度等級為C40,為控制大體積混凝土的裂縫,設計要求采用循環(huán)冷卻水管降溫,并加膨脹劑。考慮轉換層內鋼筋密集,循環(huán)水管施工困難,造價高。膨脹劑在保濕養(yǎng)護條件下,能較好補償混凝土的收縮,但在轉換層側面和底部受養(yǎng)護條件限制,膨脹劑對此較難發(fā)揮作用。經(jīng)論證,決定取消循環(huán)冷卻水管和摻加膨脹劑的方案,采用大摻量粉煤灰降低水化熱,并在混凝土中增加聚丙烯纖維控制混凝土的早期收縮裂縫。
3.3.1配合比設計
經(jīng)試驗,選用強度等級42.5普通硅酸鹽水泥,其質量穩(wěn)定,具有保水性好、泌水性小的特點,適用于泵送混凝土。為了減少水泥用量,降低水化熱,控制混凝土溫度及收縮產(chǎn)生裂縫,用Ⅱ級粉煤灰取代30水泥,粉煤灰的超量系數(shù)為1.35。碎石的粒徑為5~35mm;河砂的細度模數(shù)2.7。同時摻加0.9kg/m3的KDZ-II型聚丙烯纖維,纖維密度0.91g/cm3,線密度偏差率5%,斷裂強度659MPa,斷裂延伸率16%,伸長率5%時的初始模量7171MPa。
配合比水膠比為0.38,砂率41。選用LX一1(T)型外加劑延緩混凝土的凝結時間,推遲水化熱峰值時間,初凝時間(自然條件下薄膜覆蓋)約為20h左右,終凝時間約為40h。出機坍落度為205mm,1.5h后為180mm(白天25~31℃)?;炷僚浜媳纫姳?。標養(yǎng)試塊按60d強度評定。
3.3.2混凝土
轉換層厚度2.2m,面積約為1480m2,共需混凝土2850m3,均采用商品混凝土?,F(xiàn)場配備混凝土輸送泵3臺,混凝土供應能力60m。采用平面分層澆筑方案,有利于支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定,降低水化熱。
混凝土分3層整體連續(xù)澆筑,每層約700mm。大摻量粉煤灰纖維混凝土應屬于高性能混凝土范疇,混凝土坍落度較大,采用50mm插入式振搗棒,嚴格控制層間搭接振搗,不過振漏振,振搗以混凝土表面不再顯著下降,不出現(xiàn)氣泡,表面泛漿為準,初凝前需進行二次振搗。梁、柱、墻相交的部位,由于鋼筋較密應采用30mm的振搗棒。
大體積混凝土表面水泥漿較厚,澆筑后應進行處理。初凝前1~2h,先用長刮桿刮平;終凝前,再用鐵滾筒碾壓數(shù)遍,并用木抹子打磨壓平,以閉合表面收縮裂縫。核心筒部位混凝土澆筑:核心筒部位是雙層板,根據(jù)該部位的結構形式,分二次澆筑。
3.3.3大體積混凝土的養(yǎng)護及測溫
轉換層混凝土初凝后,表面即覆蓋一層塑料薄膜和保溫毯,實施保溫、保濕養(yǎng)護,并根據(jù)測溫情況隨時調整保溫措施,使混凝土中心與表面、表面與環(huán)境的溫差均不大于25℃。混凝土內部溫度低于峰值后,采用澆水養(yǎng)護的措施。
為能及時有效地了解混凝土的溫度變化情況,轉換層共設16個測溫單元,共48個溫度傳感器,用電子測溫儀測量讀數(shù),對混凝土溫差實施跟蹤和監(jiān)測。混凝土澆筑12h后開始測溫,根據(jù)混凝土升溫的速率決定測溫頻次。澆筑后3~5d時間內,2~4h測一次,其后4~6h測一次,并作好記錄。實測結果表明板中心峰值溫度62.5℃,在第4d出現(xiàn),同時測得板底混凝土溫度58℃,板面混凝土溫度45℃。
4結束語
本工程在轉換層混凝土施工前后對模板支撐體系進行了詳細的檢查,支撐體系穩(wěn)定可靠,變形均在允許范圍之內。混凝土施工時間為9月下旬,氣溫較高。通過采用大摻量粉煤灰、聚丙烯纖維混凝土技術,有效地控制了大體積混凝土的裂縫,較冷卻循環(huán)水管降溫方案,造價明顯降低。
大體積混凝土內部產(chǎn)生的水化熱較大、溫度較高,強度上升比拆模試塊要快得多。而結構轉換層占有周轉材料較多,為了既節(jié)約周轉材料的費用,又能保證混凝土的拆模強度。建議采用回彈結構轉換層側?;炷?并結合測溫記錄求得的混凝土等效齡期強度來判斷混凝土達到的實際強度。
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在對高層建筑結構常微分方程求解器進行深入研究的過程中,清華大學教授包世華和袁駟有效提高了常微分方程求解器的應用,實現(xiàn)了對常微分方程求解器的深化研究。袁駟教授利用有限元技術,對偏微分方程的半離散化進行控制,有效實現(xiàn)了對常微分方程組的求解,提高了對結構線性函數(shù)的應用。通過常微分方程求解器的直接求解,對有限元線進行實際應用,有效對一般力學問題進行計算,在很大程度上提高了一般力學問題的計算效果。而包世華教授對半解析-微分方程求解器方法進行分析深化,有效將半解析-微分方程求解器方法應用到高層建筑結構結構靜力、動力、穩(wěn)定性的分析驗證中,提高了對高層建筑結構力學分析的效果。
2高層建筑結構彈塑性動力分析方法
高層建筑結構彈塑性動力分析方法在高層建筑結構力學分析中又被稱為時程法。高層建筑結構彈塑性動力分析方法主要是對地震波直接輸入結構,完成結構的彈塑性性能分析。這種方法要求結構力學分析人員建立專門結構彈塑性恢復性動力方程,通過逐步積分法實現(xiàn)對地震過程中速度、加速度、位移等的時程變化,完成對建筑結構的描述。高層建筑結構彈塑性動力分析方法對建筑結構在強震的作用下彈性及非彈性階段的內力變化進行深入研究,有效對高層建筑構件可能出現(xiàn)的損壞、開裂、屈服、倒塌進行分析,提高建筑結構力學的分析效果。當前在國內的高層建筑結構彈塑性動力分析方法主要輸入地震波為隨機人工地震波,結構模型的計算多采取層模型。除此之外,高層建筑結構彈塑性動力分析方法還加大了對樓板結構變形的分析,使用并列多質點計算模型進行計算,對高層建筑結構的基礎轉動和評議進行研究,有效提高了對土體、基礎及上部結構耦合振動的模擬效果。
近年來我國還高層建筑結構彈塑性動力分析方法中對扭轉振動進行分析,取得顯著進展。高層建筑結構彈塑性動力分析方法能夠有效對高層建筑結構中存在的薄弱環(huán)節(jié)進行分析,提高對結構延展性、變形的實際分析效果。高層建筑結構彈塑性動力分析方法預計的破壞形態(tài)與實際地震的破壞效果非常接近,有效對地震危害進行防護處理,提高了高層建筑結構的防震效果。但是當前對高層建筑結構彈塑性動力分析方法的整體看法不一。部分人員認為采取大型高速計算機對典型地震波進行分析;但是部分人員認為典型地震波本身不一定能代表真正的地震,因此在進行研究的過程中要對研究算法進行簡化,對近似方法進行研究。隨著高層建筑結構彈塑性動力分析方法的逐漸發(fā)展,越來越多國家在進行高層建筑結構力學分析的過程中開始對地震波根據(jù)實際情況進行選取,模擬效果大幅提高。
3基于最優(yōu)化理論的結構分析方法
基于最優(yōu)化理論的結構分析方法主要是通過數(shù)學上的最優(yōu)化理論及計算機技術實現(xiàn)對高層建筑結構設計的一種新方法?;谧顑?yōu)化理論的結構分析方法有效實現(xiàn)了對結構設計的被動分析道主動設計的轉變,提高了高層建筑結構設計的靈活性,對設計具有非常好的促進效果。基于最優(yōu)化理論的結構分析方法對空間的要求較為嚴格,設計過程中要保證以最小的質量產(chǎn)生最大的剛度。因此,設計人員要對框架剪力墻結構中的剪力墻進行充分分析,實現(xiàn)墻體的優(yōu)化布置和數(shù)量選取,提高基于最優(yōu)化理論的結構分力學析效果?;谧顑?yōu)化理論的結構分析方法中要求保證適度的剛度,對剛度要進行嚴格控制。尤其是在分析剪力墻與地震作用的時,要對剪力墻剛度進行優(yōu)化設計,確保建立正確的最優(yōu)化剛度模型,提高基于最優(yōu)化理論的結構分析方法的模型實際應用效果。目前我國的基于最優(yōu)化理論的結構分析方法發(fā)展還不全面,在進行單位建筑面積上剪力墻慣性矩度量指標設計的過程中還存在較多問題。我國的基于最優(yōu)化理論的結構分析方法仍處於研究和發(fā)展階段。高層建筑結構力學分析人員要對基于最優(yōu)化理論的結構分析方法中的數(shù)學模型進行深入研究,對剪力墻最優(yōu)剛度進行有效分析,從本質上提高數(shù)據(jù)分析處理效果,拓寬基于最優(yōu)化理論的結構分析方法的應用前景。
4基于分區(qū)廣義變分原理與分區(qū)混合有限元的分析方法
相應的評價矩陣。最后對權重和評價結果合成運算,得出評價的結果。具體步驟如下:
1.1確定影響因素的因素集U確立待評價的目標指標U,各評價指標為子集u。
1.2確立評價標準集V和隸屬度矩陣R結合確定的評價指標和評價集,按照一定的評價標準對各個指標進行評定,可得出各個單指標的評價矩陣,其中各子集表示對上一目標層的隸屬度。
1.3對各指標進行重要程度的賦值文中是用層次分析法確定權重的,它的基本思路是將各評價指標按照屬性和關系分組,形成遞階結構,然后按照一定的標度經(jīng)過兩兩比較確定出相對之下的重要程度,繼
而構成了判斷矩陣,然后確定權重。對比兩兩指標,根據(jù)比較結果確定相應的判斷矩陣。比較方法用9標度法。
1.4模糊合成運算根據(jù)所得的權重矩陣Q和評價矩陣R,將其進行合成運算得出模糊矩陣H。即:H=Q*R
2實例分析
以邯鄲地區(qū)某高層住宅建筑施工企業(yè)為例,該企業(yè)承辦的住宅項目占地43,000平方米。設計項目高度為90米的5棟高層。歷經(jīng)2個月的實地調查和咨詢,收集大量相關資料,分析研究出影響其安全施工的
主要因素。安全要素可以分成四種:安全管理組織,安全技術管理,安全管理制度,施工現(xiàn)場安全各個因素下面又分了具體的分項。
①安全管理組織包括了安全生產(chǎn)組織、安全教育和崗位培訓考核取證。
②安全技術管理包括了機械設備作業(yè)技術、用電和防火技術、防塵防毒技術、特種和專項技術及安全技術交底。
③安全管理制度包括了勞保品使用制度、檢驗驗收交接制度、安全生產(chǎn)責任制、安全資金保障制度、應急救援制度安全事故報告處理制度。
④施工現(xiàn)場安全包括施工現(xiàn)場安全達標、資質和資格管理、保險、安全標志。由此可知,目標層邯鄲市某高層建筑施工企業(yè)施工安全設為Z,在其下方的安全管理組織,安全技術管理,安全管理制度,施
工現(xiàn)場安全分別為一級指標,用Y來表示,二級指標用y表示。由資料顯示對施工安全評價一般設定為5個標準等級,分為安全,基本安全,一般,危險,很危險。表示為V={v1,v2,v3,v4,v5},其中v1
代表安全等級,v2代表基本安全等級,v3代表一般等級,v4代表危險等級,v5代表很危險等級。根據(jù)主要負責人、技術人員、領域專家進行調查問卷,根據(jù)評價結果得出了各因素的評價矩陣。依據(jù)所選
用的層次分析方法對個指標進行了權重的賦值,并且通過C.I.的計算其一致性達標,符合一致性要求。
3結論
以高層建筑為研究對象,針對目前日益增多的工程施工事故,找出影響施工安全的主要原因,并結合層析分析法和模糊綜合評價法對其進行了定性和定量分析。最后通過利用所建立的綜合評價模糊對具
1.2水泵串聯(lián)。一,消防水泵在串聯(lián)運作時,其揚程與每臺水泵單獨工作時相比要較高,但比單獨工作時的揚程總和小。二,在水泵串聯(lián)運作時,各水泵的流量值均有所增加。三,當消防水泵串聯(lián)工作時,總揚程值增加,但各水泵自身的揚程值減小,流量得以增加。串聯(lián)供水時位置在下面或者后面的水泵泵殼需承受較高的水壓,并且消防給水管網(wǎng)內的壓力超過其能承受的壓力限值,易造成設備的損壞。因此有條件選用多級泵提高揚程時,可以不采用串聯(lián)的方式。
2.消防水泵的性能選擇
使消防給水系統(tǒng)安全有效的運行,保證滅火控火的有效性,水泵出水流量變化時,其揚程和功率的變化應當平緩。隨著流量的增大,揚程緩慢下降,流量-揚程曲線平緩下降,無駝峰段,滿足消防水泵三點工況的要求;隨著流量的增大,功率也增大,但增大的幅度較小,流量-功率曲線平緩上升,不僅符合消防水泵電機輕載啟動的要求,而且當火災中運行時,消防水泵的流量變化范圍較大,電機功率卻穩(wěn)定在一個變化幅度不大的范圍內,對電機的運行有利。在滿足流量、揚程要求的前提下,選用效率高功率低的水泵。
3.消防水泵的安裝控制要點
3.1設備安裝控制要點
3.1.1水泵的安裝消防水泵從消防水池中自灌式吸水,臥式消防水泵啟動的最低水位應高于泵殼頂部放氣孔;填料密封立式消防水泵啟動的最低水位高于水泵出水法蘭頂部放氣孔,機械密封立式消防水泵啟動的最低水位高于泵體上部機械密封壓蓋端部放氣孔,當立式消防水泵正常運行時最低水位高出水泵第一級葉輪。消防水泵的布置一般采用一字排列的形式,水泵之間的距離方便通行、拆裝及維修水泵,泵臺后面預留對水泵進行現(xiàn)場拆檢工作所需要的寬??臻g。水泵在就位前應復查基礎的尺寸、位置及標高;設備不應有缺件、損壞和銹蝕等情況,管口保護物和堵蓋完好,盤車應靈活,無阻滯、卡住現(xiàn)象。水泵安裝時,應注意各水泵的軸線位置。對于整體出廠的消防水泵機組,在泵的進、出水口法蘭面或其他水平面上測量,縱向安裝水平偏差≤0.1/1000,橫向安裝水平偏差≤0.2/1000。水泵和管道連接完成后,不應在管道上進行氣割和焊接。如需氣割和焊接,應拆下管道或采取必要的技術措施,并復檢水泵找正精度是否出現(xiàn)偏差。[2]3.1.2減震降噪:可以通過選擇水泵類型的方式減少噪聲,例如:立式水泵的噪聲低于臥式水泵,低轉速水泵噪聲低于高轉速水泵。水泵均需要設置隔振器,防止設備運行時的機械振動傳遞到建筑物上,可依據(jù)設計要求、設備重量分布及設備工作特點選用合適的隔振器。在水泵機組、水泵進出管以及管道支架和管道穿墻、樓板處采取隔振措施。
1.2物業(yè)管理有待進一步完善當前,由于消防警力、業(yè)務經(jīng)費、管理體制、業(yè)務水平等因素的影響,多數(shù)物業(yè)管理單位管理水平參差不齊、大部分物業(yè)單位的消防安全職責不明確、消防安全意識淡薄,加之業(yè)主委員會與物業(yè)管理單位之間缺乏信任基礎等原因長期存在,致使委托管理的單位、小區(qū)特別是多產(chǎn)權建筑滋生大量的火災隱患。這就需要物業(yè)管理不斷完善自身管理,真正地實現(xiàn)小區(qū)的和諧、安定。以上是高層建筑在使用期間出現(xiàn)的消防安全問題,其實,高層建筑在施工期間也存在著消防安全問題。高層建筑的施工周期長,施工所需設備數(shù)量多,施工人員人數(shù)多,施工現(xiàn)場臨時動火多,用電量大,易燃、可燃材料集中,一旦發(fā)生火災,也會造成很難預料的后果。
2常態(tài)化管理體系
面對高層建筑消防安全的特點,我們除了撥打消防熱線,求助消防部門之外,最重要的是做好預防措施。通過常態(tài)化管理體系的探討,以使得我們生活的更加安全化。
2.1根據(jù)人群特點設置設備高層建筑現(xiàn)在都有名稱各異的管理團隊,管理團隊要從全局、消防角度為基準,對高層建筑的硬件設施要充分考慮到防火間距、消防車道、消防撲救面及特殊房間的位置等,考慮到建筑使用者的人群特點,針對不同的使用群體安置的不同的硬件設施的種類及其分布也有不同的特點。
2.2使得消防安全設施到位在現(xiàn)代化的進程中,用地處于緊張狀態(tài),任何建筑商都想地盡其用,不愿讓逃生通道占過多的面積。高層建筑的垂直疏散距離遠且高層建筑中的人員高度集中,這就會延長疏散的時間。這就得需要高層建筑的管理者對日常生活中對樓道環(huán)境進行嚴密地有規(guī)律地安排,保證逃生通道,設置消防應急照明和安全疏散指示標志。這樣可以在出現(xiàn)消防問題的時候,可使人員處于暫時的安全狀態(tài),并能夠在消防隊的組織指揮下,能夠在極短的時間內使得遇難人員能夠有秩序地被疏散到最終的安全區(qū)域。
2.3物業(yè)對消防設施的管理消防設施的類型多種多樣,包括火災自動報警系統(tǒng),應急照明及疏散指示燈,滅火器,對講電話系統(tǒng)、室外消防栓等。消防設施的使用存在著緊急性,只有平時維護好消防設施,才能保證消防設施隨時可被使用。對下消防設施的管理,首先是對消防設施的安置,安置的地點要符合人體身高的需要,安置的方式既要保障消防設施的安全性也要保障使用的方便性。其次是要按規(guī)定對消防設施進行自檢功能檢查,對于不能自檢的消防設施,要檢查是否符合使用標準,一旦發(fā)現(xiàn)問題要及時上報及時處理。同時在對消防設施要進行維護時要注意細節(jié),保證消防設施不被腐蝕、不被損壞等,需要配電使用的消防設施要注意檢查供電情況。對于消防設施的管理要有指定的進過特殊培訓的負責人,制定合理的消防安全責任制度。在消防安全管理工作中不定期的抽查工作也是必要的。對消防設施的合理管理,是做好消防工作的重要的準備工作。
2.4進行實際有效的演練在實際的演練之前,對居住者進行安全知識的普及及日常的宣傳工作,使得居住者理解實際演練的重要性,同時也使用者懂得如何使用消防設施,如何進行正確的預防居住者明白消防安全的重要性,才能夠在日常生活中時時注意消防安全,這樣可以有效的避免消防安全問題的發(fā)生。在實際的演練中,能夠使得居住者真正的體驗如何逃生,如何自救,如何互救等,這樣能夠使得居住者能夠真正的了解自己所居住的環(huán)境。在演練中積極的主動地觀察被疏散的人群的情況,通過總結,以備后用。
2.5對法律知識的關注及重視無論是作為高層管理者還是普通的居住者,我們都是社會的公民,了解并學習中華人民共和國消防法的有關規(guī)定,做一個知法、懂法、守法的好公民。在社會生活、工作中培養(yǎng)法律思維并運用。落實逐級消防安全責任制和崗位消防安全責任制,落實巡查檢查制度。安全部門要按規(guī)定進行防火等巡查,及時報告并整改存在安全隱患的地方。
2.6充分發(fā)揮物業(yè)管理的作用物業(yè)管理是一種新型的管理模式,其職責是集中多種管理服務職能,整合各類專業(yè)技術人員,有效地幫助居民解決生活中遇到的實際問題,從而不斷提高居民生活質量,優(yōu)化居民生活環(huán)境。隨著經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展,城市居民對生活質量和改善居住環(huán)境的要求與日俱增,居民住宅區(qū)的消防安全作為人民群眾最關心、最需要解決的問題自然成為了物業(yè)管理的一項重要職責。物業(yè)管理責任意識的提高有利于及時發(fā)現(xiàn)、解決安全隱患,能夠有效的減少居民區(qū)消防安全問題的發(fā)生。此外,還應加大高層建筑的消防設施的科技含量,采取先進消防設施,安置自動報警系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)等智能系統(tǒng),對消防安全形成保障。與此同時積極地改善管理制度。在硬件與軟件有效結合的條件下,確保人身安全和財產(chǎn)安全,使得社會更加的穩(wěn)定。
THEDEVELOPMENTOFCONSTRUCTINGTECHNOLOGY
OFSUPER-TALLBUILDINGS
自1968年日本外交部大廈(地上36層,高度147m)建成以來,日本的超高層建筑的發(fā)展已有30年的歷史了。隨著強震記錄的收集技術和計算機技術不斷發(fā)展,動力設計方法的不斷完善以及建筑用鋼材的發(fā)展,日本正迎接鋼結構超高層建筑時代的到來。
1超高層建筑的現(xiàn)狀
高度超過60m的建筑物,需受到日本建筑高層評委的評審,并通過建設大臣的認定后,方可允許建造。從日本《建筑通訊》上刊載的這些建筑物的有關數(shù)據(jù)資料,可以看出,除塔狀構筑物及煙囪等以外,高度超過60m的建筑物,日本現(xiàn)在(1998年1月)有1000棟以上,其結構類型:純鋼結構(S結構)為60.6%;下部為鋼-鋼筋混凝土結構(SRC結構)、上部為S結構(S+SRC結構)為3.8%;SRC結構為21.3%(如圖1),以RC(鋼筋混凝土結構)高層住宅為主的建筑數(shù)量不斷增加,且比率達13.9%。高度超過150m以上的建筑物,已有65棟,其中S結構占84.6%;下部為SRC結構、上部為S結構占6.2%;SRC結構占7.7%,從而可以看出超高層建筑以S結構為主的變化狀況(如圖2)。
圖1受高層評委評審的全部建筑物
(1072棟)的結構類型
圖2高度為150m以上的建筑
(65棟)的結構類型
把日本的超高層建筑按高度順序由大到小進行20位的排列(排列表略),第20位的建筑最高高度為200m。如果看一下這些建筑物的結構特性,其主要的結構材料,全部是S結構。并在S結構中,配置了支撐系統(tǒng)及鋼板抗震墻、帶縫墻等,以減小強震或強風時的側移變形。此外還增設了抗震裝置。
2新材料的利用
在抗震設計中,一直以保證骨架結構的強度為重點。通過分析強震記錄,發(fā)現(xiàn)強震時,僅是強度抵抗,并沒有給予建筑物以充分的塑性變形能力。而塑性變形卻可以吸收能量,減輕震害,這在抗震設計中,顯得十分重要。因此,對鋼材性能的要求也發(fā)生了變化,研制和開發(fā)出了適用于超高層建筑的高性能鋼材,同時,還開發(fā)出了新的高層結構體系。
2.1高性能鋼
80年代后期,超高層建筑,大跨結構迅速發(fā)展,對鋼材性能的要求也越多。主要包括有高強度,低屈強比,窄屈服幅等的耐震性能;可焊性,形狀尺寸加工精度的施工方面的性能以及耐久性等。
2.1.1高張力鋼
建筑用鋼材的應力-應變曲線如圖3所示。其屈服點在100~780N/mm2的范圍,其中屈服點為400N/mm2的鋼材,占一半以上。
圖3鋼材應力-應變曲線
1-780N鋼;2-建筑結構用780N鋼;
3-建筑結構用高性能590N鋼;4-SN490;
5-SS400;6-極低屈服點鋼
鋼材屈服點的提高,在設計方面就需要保證結構的剛度要求,防止局部屈曲;在施工方面就要保證結構的可焊性。另一方面,在多震國,地震時確保結構建筑物的安全性是一個最大的課題。因此,高張力鋼不僅要有很高的屈服點及抗拉強度,還要具備充分的塑性變形能力。從這些觀點出發(fā),1988~1992年間,日本開發(fā)研制了屈服點為590N/mm2的高張力鋼,廣泛用于超高層建筑中。近些年來,又開發(fā)研制了屈服點為780N/mm2的高張力鋼,已開始部分應用于超高層建筑中。
2.1.2低屈服點鋼
另一方面,還開發(fā)研制了利用鋼材的低屈服點和屈服特性的技術,耐震設計中的隔震和抗震構造技術得到了迅速發(fā)展,地震對建筑物輸入的能量,通過建筑物特殊的部位吸收,從而確保整個結構的安全,防止結構構件(梁,柱)的破壞和損傷,低屈服點鋼主要用于這些特殊部位,作為吸收地震能的材料。低屈服點鋼,其化學成分主要是純鐵。如屈服點為100N/mm2的鋼材(為普通鋼材屈服點的一半左右),具有很大的塑性變形能力。
2.1.3TMCP鋼
建筑物的高層化、大跨化等,要求使用的鋼材高強度化,大斷面化,極厚化。以往的冶煉方法,若保證鋼材的高強度,就需加入相應的碳元素,鋼材含碳量的增加會導致可焊性的降低。為了解決這個問題,開發(fā)研制了490N/mm2級的建筑結構用TMCP鋼。建筑結構用TMCP鋼,是通過TMCP(熱處理)處理后得到的。已廣泛用于超高層建筑中,如東京都新(廳)舍大廈(地上48層,檐口高241.9m)中的柱子全部采用此種鋼。TMCP鋼的特點是:①改善了可焊性,②保證了極厚部位的強度,③降低了屈強比。
2.1.4SN鋼
根據(jù)超高層建筑的抗震要求,鋼材應具有足夠的彈塑性性能和較好的機械性能,可焊性能,具有吸收地震能的能力,日本JIS制定了“建筑結構用鋼材”(SN鋼)標準。廣泛用于超高層建筑。SN鋼要求:①保證可焊性,②保證塑性變形能力,③保證板厚方向的性能,④保證經(jīng)濟性和加工方便,⑤保證與國際規(guī)格接軌。SN鋼的規(guī)格有A、B、C三種,其板厚都是在6~100mm,分400N/mm2和490N/mm2兩個等級。
2.2新RC結構(鋼筋混凝土)
在鋼結構鋼材的強度不斷提高的同時,鋼筋混凝土結構中的鋼筋和混凝土強度也在迅速地提高。1988年以來,進行了強度為58.8~117.6MPa的混凝土及強度為686~1176.7MPa的鋼筋的開發(fā),并已用于超高層住宅中,如禮新城北高層住宅(地上45層,高度160m),所用混凝土強度為58.8MPa,主筋強度為686MPa,斷面加強筋強度為784MPa,是以前高層RC結構所用材料強度的兩倍?,F(xiàn)在超高層建筑已開始使用78.4MPa,98MPa的混凝土。
2.3CFT結構(鋼管混凝土)
由于高強度鋼的使用,可以使構件截面做得小而薄,然而這必帶來局部屈曲和剛度降低的問題,解決這個問題的途徑之一就是采用CFT柱。
繼S結構、SRC結構、RC結構之后,它形成了第四種結構體系。CFT結構體系,就是用圓形或多邊形鋼管內填充混凝土的柱子和S結構,鋼-混凝土結構的梁連接起來而形成的結構體系,具有剛度大,耐久力大,變形能力強,防火性好等方面的優(yōu)良結構性能。因此,超高層建筑,大跨結構等開始廣泛采用此種結構體系。
CFT柱的優(yōu)點是,混凝土填充在鋼管中,在受壓和受彎共同作用下(如圖4所示),混凝土向橫向擴散,然而卻受到鋼管的橫向約束(稱為鋼箍效應)。所以,混凝土的強度和變形能力提高。另一方面,由于混凝土的填充,鋼管的局部屈曲受到了有效的抑制,如圖5。這樣,CFT柱可以最充分利用高張力鋼的強度。隨著高強混凝土及其組合的研究不斷發(fā)展,將來高度為1000m級的超高層建筑的構想實現(xiàn),期待著CFT柱將起主要作用。
3隔震,抗震結構構造
1995年1月的阪神大地震以來,隔震結構急劇增加。從地震加速度反應譜曲線上可知,為了減小建筑物上的地震力,需要延長建筑物的固有周期,使其獲得大的衰減。隔震結構是指,在建筑物基礎上,安裝夾層橡膠等水平方向柔軟的減震支承,使水平變形集中在減震層上,把整體結構的固有周期延長2~3S的同時,再利用某種衰減裝置(阻尼器),使作用在建筑物上部的反應加速度、位移得到大幅度衰減的結構體系。有許多種實用的減震支承和衰減裝置,現(xiàn)將有代表性的列于表1中。
表1減震裝置的性能和種類
裝置
分類
性能種類
支承*支承荷載
*延長固有周期
*降低反應加速度
*降低上下水平振動夾層橡膠
高衰減夾層橡膠
鉛芯夾層橡膠
滾動支承
水平
衰減
裝置*限制水平地震反應位移
*降低水平地震加速度
*限制共振反應彈塑性阻尼器,高粘
性阻尼器,油性阻尼
器,摩擦阻尼器,高
衰減夾層橡膠,鉛
芯夾層橡膠,滑動支
承
這種隔震結構的上部結構常是較剛性的。超高層建筑的固有周期都比較長,所以它自身已包含了減震效應。但是如果把衰減裝置安裝其上,則對于抗震更是一個有效的方法。
圖6蜂窩式阻尼器的循環(huán)過程
用于超高層建筑(高層建筑)上的衰減裝置,有對應于建筑物上下層的水平位移差(層間位移)而運動的鋼制彈塑性阻尼器;高衰減的油性阻尼器;粘性抗震墻;粘彈性阻尼器等。其中,鋼制彈塑性阻尼器,是利用鋼材塑性荷載-變形關系曲線描述大的循環(huán)過程,并把振動能用循環(huán)面積消耗掉的一種裝置。蜂窩式阻尼器就是一例。它是利用200N/mm2級的低屈服鋼,利用它有限的塑性變形特性,提高吸收地震能的能力的裝置。圖6表示蜂窩式阻尼器的循環(huán)過程。
把這些衰減裝置設置在超高層建筑上,多數(shù)情況下,可使設計地震力減小約30%左右。
4結論
超高層建筑不僅在日本、美國等發(fā)達國家較為普遍,就是在發(fā)展中的中國,它仍然是今后我國建筑事業(yè)發(fā)展的方向。為此,隨著我國國力的不斷增強,不斷借鑒外國先進的建筑技術,并結合我國的具體實際,必將能走出一條具有中國特色的超高層建筑之路。
2構建用電安全防范系統(tǒng)
高層建筑應當設置用電安全防范系統(tǒng),對建筑本體的用電安全進行監(jiān)控,并防范安全事故的發(fā)生和擴大。目前通常采用構建電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的方法,對配電線路剩余電流和電纜溫升進行監(jiān)控,從而迅速判斷供配電系統(tǒng)是存在用電安全問題,是高層建筑防范用電安全事故的有效措施。監(jiān)控系統(tǒng)的導線選擇、線纜敷設、電源及接地等,都應與消防系統(tǒng)的配置要求相同。同時,還需要根據(jù)功能分區(qū)、風險系數(shù)來合理設置系統(tǒng)的監(jiān)測點,并與火災自動報警系統(tǒng)相協(xié)調,對建筑用電安全進行實時監(jiān)控和防范。
3高層建筑防雷措施
3.1高層建筑的防雷接地策略
高層建筑的防雷系統(tǒng)包括內部防雷接地與外部防雷接地,外部防雷接地有接閃器、引下線、均壓環(huán)、避雷帶、接地網(wǎng)等,內部防雷接地有籠式避雷網(wǎng)、專用接地裝置等。高層建筑的防雷接地網(wǎng),是水平方向由鋼筋綁扎或焊接形成的網(wǎng)格,如同一塊獨立的平板,在該平板上附加一定長度的豎向鋼筋接地體用以改變接地網(wǎng)電容。接地網(wǎng)的埋設并不是越深越好,應當根據(jù)地質情況設計埋深。引下線起到將避雷帶與自然接地體連接起來構成雷電流通路的作用,在高層建筑中通常利用柱或剪力強的主筋做為引下線,逐層串聯(lián)至屋頂避雷線。避雷帶由避雷線和支持卡子組成,設置于建筑物易受雷擊的女兒墻等部位,起到引雷效應,通過引下線將雷電流引向接地網(wǎng)最終傳輸至大地,防止建筑體遭受雷擊。除了外部防雷措施外,還需要構建內部防雷措施。
3.2側擊雷的防范措施和等電位聯(lián)結
側擊雷危害主要來自于窗框架、欄桿、建筑表面裝飾物等部位,側擊雷一般不需要專門設置接閃器來防范,可以將窗框架、欄桿、表面裝飾物接到建筑鋼構架或鋼筋主體上接地,或利用均壓環(huán)就近與防雷裝置接地。由于高層建筑的施工往往電氣預埋、門窗、幕墻等并非同一隊伍施工,在交接和施工配合上需要注意,以免留下盲點,通常情況下是從圈梁主筋引出圓鋼或扁鋼,與接地端子搭焊連接。等電位連接,就是用連接導線或過電壓保護器,將一定空間內的防雷裝置、金屬裝置、導體物、電氣電訊裝置等連接起來,以使建筑物地面、墻板、金屬管、線路等處于同一電位,避免在建筑物內部產(chǎn)生雷電反擊及危險的接觸電壓。