◇科技之窗◇ 科技蠢向导 ２０１５年ｏ３期 高层建筑结构设计不规则性的研究与应用 王司洋 （哈尔滨市建筑设计院黑龙江哈尔滨１５００１０） 【摘要】高层建筑结构类型多样，尤其是近些年来，不规则的建筑结构类型频频出现，这给高层建筑设计人员提出了更高的要求。本文首 先介绍了高层建筑结构不规则程度的划分，其次阐释了高层建筑不要规则结构的主要形式；最后，探讨了不规则高层建筑结构应该采取的有效 的措施．希望能够为高层建筑不规则结构设计人员提供经验。 【关键词】高层建筑结构设计；不规则性；研究；应用 高层建筑结构不规则性设计最需要的注意的问题就是高层建筑 的抗震性．抗震性本身就是高层建筑设计重点要求的问题之一．如何 能够在保持不规则的同时做好抗震性设计．一直是我国高层建筑结构 设计需要解决的重点问题之一。在进行设计时．要依据不规则的程度 采取有效的方案．只有如此才能即保证高层建筑外观的美观性．又能 保证设计质量。 唯一性．即产生一定程度的偏小 最后．平面强度偏心 平面应力和平面应变都是源自简化空间问 １．高层建筑结构不规则程度划分 般情况下．都是按照抗震规范来对其进行划分．我国依据国家建 筑抗震要求将其划分为三个类：首先．一般不规则．这种高层建筑基本上 没有过多的变形，因此在进行抗震设计时．只要稍加注意即可，针对存 在变形的位置采取特定的抗震设计方法．即能够得到高层建筑所要求 的抗震性：其次．特殊不规则类型．这种高层建筑的结构设计方案经过 专门的审计通过．而且经过了不断的实验论证．才能够进行实际的施 一题而设定的概念 平面应力是指所有的应力都在一个平面内．平面应 变是指所有的应变都在一个平面内 一般来说．平面质量偏心和平面 刚度偏心是两种非常常见的偏心现象．而我们却往往忽略强度偏心对 结构造成的影响，在实际当中．所配制的混凝土、选用各种型号的钢筋 以及钢构件都有很大的不确定性．这就导致了结构的设计强度与实际 强度有很大的差异．在构件截面处会导致强度偏心的出现．施工与技 术人员也难以控制该现象的发展．故不能忽略结构构件产生的平面偏 心现象。 ２．２竖向不规则结构的类型 在实际生活当中．会有很多的竖向不规则的结构出现．诸如某楼 的设计是中间细、上下粗的外形．这种不规则的结构会导致楼层承载 工建设，因为特殊不规则类型的高层建筑．不规则性比较严重，因此对 力突变．如果考虑不全面．将会对整个结构产生很大的影响。竖向不规 其抗震需求要求也非常高．如果只是单纯的抗震设计无法保障高层建 则主要包括。种类型，即竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变、侧 筑的抗震性．所以在进行设计时．设计人员要按照国家建设部门办法的 相关法令来进行设计．设计结束之后．相关部门还应该进行专门专项检 查。但是这种类型的高层建筑．因此特殊性．所以采取的抗震方案相对 来说也有针对性：最后，严重不规则类型，一般情况下，高层建筑结构 设计是不允许出现这种设计的．一旦出现．相关部门有权要求设计人 员将其设计方案进行有效的修改或者适度的调整．因为严重不规则的 高层建筑无法保障高层建筑的抗震性．无法如何进行设计．都不可避免 会产生误差．而这种误差非常容易造成严重的后果 向刚度不规则 ３．不规则高层建筑结构设计中应采取的措施 目前全国各地不规则的高层建筑到处可见．由于地理位置的不 同．所采用的规范也有所不同．比如四川与贵州两个省份，因四川地处 地震多发区．故其抗震设防烈度要大．而贵州则相对较小 对于不规则 的高层建筑来说．因其自身存在的缺陷，地震对其影响较大．不规则环 节即是薄弱环节极易出现破坏的现象 在这之中一个非常关键的因素 便是扭转效应．较大的扭转力或力矩会产生非常强烈的扭转效应．为 了保证高层建筑的稳定、安全．就必须对结构所存在的扭转效应进行 。 合理布置建筑结构中的不规则的部件减小结构中出现的偏小现 象．避免建筑出现大幅度的扭转效应：扭转强度又称抗扭强度，就是材 料在扭转力的作用下抵抗材料被破坏的能力建筑结构中的扭转强度 会在相对薄弱的部件出现扭转性能差的现象．降低结构的扭转效应， 就必须强化结构的各个薄弱环节．从而防止建筑结构某些部分的扭转 性能过差。 提高周边抗扭构件抗剪力当建筑结构受到双向水平地震作用．处 ２．不规则高层建筑结构形式 通常而言．高层建筑结构的不规则性，按照形式来划分，可以划分 为两种：一种是平面不规则，另一种就是竖向不规则。这种两种结构形 式各具特性．笔者将详细阐述之。 ２．１平面不规则高层建筑 平面不规则高层建筑结构主要有三大种类．第一大类是楼板．楼 板某一部分出现了不连续的特征：第二大类是凹凸不规则：第三类是 扭转不规则．如果高层建筑要求采取平面不规则的方式．需要考虑以 下几方面的问题： 首先．应该考虑到平面质量偏心的问题．因为高层建筑需要应用 在各种类型的结构构件．不同结构构建起界面尺寸会产生非常大的差 异．在相互组合过程中．即会产生质量偏心。再加之，因为结构施工或 者结构在使用期间的不确定性．也会会在无意之间出现质量偏心的情 况 按照我国目前使用的高层建筑抗震要求规范的相关规定．如果高 层建筑属于平面规则结构．为了避免发生质量偏心的问题，可以选择 使用边榀结构．这种结构具有简化地震性能作用．所以对质量偏心问 题具有一定的优势、国外在建设平面不规则高层建筑时，所使用的相 关标准基本上一致．要求在设计时．主要所选择的是建筑物的方向，如 果建筑物垂直与地震方向．则其投影长度的５％应该将看作是建筑物 每一层的质量偏心来进行计算．进而计算出高层建筑物单项水平所产 生的具体的地震作用 其次．平面刚度偏心 平面刚度包括平面内和平面外刚度，平面内 刚度就是指和载荷作用方向一致的刚度．平面外刚度就是指和载荷作 用方向垂直的刚度 基于结构实际构件与理想化模型的差异”构件所 受载荷的不同、施工环境的复杂性等因素．导致了结构平面刚度的不 于弹性时期时．建筑结构形态会因回弹不发生变化．而当其处于非弹 性时期时．形态会发生变化．从而出现偏心现象 依据抗震规范并结合 建筑结构的抗震性能．提高周边抗扭构件抗剪力也就是使建筑结构可 以在强震作用下仍能处于整体弹性状态 抗震设计时．设置防震缝应用防震缝的目的是将房屋分成若干形 体简单、结构刚度均匀的部分．为减轻或防止相邻结构单元由地 震作用引起的碰撞．从而导致房屋的破坏，这在进行结构方案设计时 有重大的指导意义 减小建筑结构的相对偏心距从大量试验数据及实践工程中总结 出．减小建筑结构的相对偏心距可从以下几个方面进行：因建筑自身 结构所存在的偏心距和扭转效应有着直接的关系．减小建筑楼层的位 移比可大幅度提高建筑的整体结构性能：对建筑结构自身的平面不规 则性进行良好的布置 调整建筑结构抗侧刚度和抗扭刚度比在既不能加强周边剪力墙 也不能削弱中部剪力墙的情况下．可以适当加强周边框架梁的刚度， 从而对结构整体形成套箍效应．这样可以明显降低其（下转第１８９页） 作者简介：王司洋，身份证号码为２３Ｏ１Ｏ２１９８８ｏ４２４３４１ｘ。 １４５ ◇科技之窗◇ 科技一向导 ２０１５年Ｏ３期 浅析地下室防水施工 马兴军 （哈尔滨东安建筑工程有限公司 黑龙江哈尔滨 １ ５００６６） ｆ摘要】我国房屋建筑和城市基础设施建设发展迅速，为保证建筑物的使用功能、安全性和耐久性，对建筑工程的防水也提出了更高要 求 尤其是地下室渗漏问题。严重影响着人民的生活和经济建设的顺利进行。地下室结构埋于地下，长期处于潮湿环境中，在地下水的渗透作用 下．更容易出现渗漏问题，而且一旦出现渗漏现象，返修难度大，需要花费大量的人力物力。本文是针对建筑物地下室防水关键因素进行的研究， 希望能为今后建筑技术人员做好工程防渗漏提供参考。 【关键词】地下室防水；施工；关键因素；渗漏 随着科学技术和建筑施工水平的高速发展．城市中的建筑逐渐向 ２．防水卷材施工 高层化发展。然而在现代化的高层建筑建设中，常常也伴随着地下室 防水卷材按照如下顺序进行：基层清理一涂刷基层处理剂一节 工程的建设，在这些地下室的施工过程中，却通常会因为渗水、漏水问 点加强处理一确定铺贴卷材基准线一铺设双面自黏聚合物改性沥 题．而影响到地下室的质量和性能，因此地下室的防水施工意义重大。 青防水卷材一节点密封一工作面移交。基面清理干净验收合格后，将 涂刷时按一个方向进行，厚薄 在现代的地下室防水施工中．不论是其作用还是修筑方式上都在进行 专用基层处理剂均匀涂刷在基层表面，不漏底、不堆积。晾放至指触不粘。现在常用的铺设方法主要有 不断的改革．从而为提高地下室防水施工的质量起到了重要的作用。 均匀，应随时注意与基准线 在目前的地下室工程施工的过程中，必须要运用科学、合理的施工方 拉铺法、滚铺法。需要注意的是在粘铺卷材时，卷材不得用力拉伸。粘贴 案进行地下室防水施工．在地下室的施工过程中，科学合理的防水工 对齐．以免出现偏差难以纠正。卷材铺贴时，随即用压辊从卷材中部向两侧滚压，排出空气，使卷材牢固粘贴 程是保证地下室工程质量和性能的基础条件．更是促进地下室发展建 后．卷材背面搭接部位的隔离纸不要过早揭掉，以免污染粘 设重要手段 如地下混凝土结构长期渗水萁不仅会使混凝土中的ｃａ 在基层上． 大量流失．还会使混凝土中的钢筋锈蚀，不仅破坏了地下混凝土结构 结层或误粘。的整体性．而且影响了主体结构的稳定性和使用寿命，导致工程后期 ３．其它需要注意的问题 维修费用增加 ３．１施工缝处理 施工缝也称冷接缝，是防水薄弱环节之一。如施工缝的处理不好， １．混凝土自防水施工 不仅会影响结构的强度和耐久性．还会造成混凝土裂缝及漏水．严重 １．１底板自防水砂浆施工 不得留置 基坑开挖验槽后，要做好基坑内降水、排水工作。在地基上浇筑 影响工程的正常使用．因此．防水混凝土底板必须连续浇筑，Ｃ２０素混凝土垫层，边打边抹边压光。待垫层干燥后，在垫层面抹 施工缝．或人为造成施工缝：地下室外墙施工缝一般只允许留置水平 留置位置应高于底板不小于２００ｍｍ的外墙上。 ２５ｒａｍ厚１：２防水抗裂水泥砂浆层 具体做法为选用防水抗裂材料掺 施工缝，３．２穿墙螺栓止水处理 量为水泥用量４％的ＬＢ一２３防水粉及ｌｋｇ／ｍ 的ＬＢ－１９泰尼纤维：中沙； 混凝土在墙板结构施工时．需要用对拉螺栓固定模板：地下室墙 标号为３２．５的水泥，将水泥、砂、防水抗裂材料按配合比投入搅拌机． 为了解决墙体穿墙螺栓遗留的渗水隐患．避免破坏混凝土 搅拌砂浆随拌随用，用木抹子压实批抹，使防水砂浆与基层粘贴牢固。 板施工时．结构自防水的效果．地下室外墙模板宜用一次性的防水螺栓。 批抹后要求防水砂浆表面无裂纹、起砂等质量缺陷。 ３．３变形缝处理 变形缝是伸缩缝和沉降缝的总称。它的作用是为了适应工程结构 混凝土采取连续浇筑．尽量不留或少留施工缝。在施工缝上浇筑 沉降、位移和变形，以避免结构物的损坏。如果变形缝一 混凝土前，应将 昆凝土表面凿毛，清除杂物，冲净并湿润，再铺ｌ层 的不断伸缩、２ｃＩｎ一３ｃｉｎ厚水泥砂浆ｆ即原配合比去掉石子１或同一配合比的减石子 旦渗水．不仅会降低混凝土的耐久性，还会导致工程环境恶化，严重影 更会减少整个建筑物的使用寿命。 混凝土．浇筑第一步其高度为４０ｃｍ，以后每步浇筑５０ｅｍ ６０ｅａｒ。严格按 响地下室的使用功能，１．２浇筑方法 施工方案规定的顺序浇筑。应用机械振捣，以保证混凝土密实．振捣时 ４．结束语 间一般ｌ０ｓ为宜。不应漏振或过振。振捣延续时间使混凝土表面浮浆， 地下防水工程施工质量的好坏是关系着建筑物结构主体自身的 无气泡，不下沉为止。 稳定性和使用寿命．只有在施工过程中进行严格的施工质量控制。才能 底板混凝土浇筑：针对底板混凝土量大。厚度尺寸大浇灌时易形 真正确保地下室防水工程的施工魔量，从而切实有效地避免渗漏这一 成施工缝．因此应从底板一端两侧同时浇筑：浇筑间隔时间应严格控 质量通病的出现。切记防水工程“材料是基础、设计是前提、施工是关 制在水泥初凝时间内：为减少面层混凝土的收缩量。应采用二次振捣 键、管理是保证”。能做好防水施工看似简单，但是确是一个系统的问 工艺：在混凝土振捣密实后，应对底板表面进行找平、抹实、压光等３ 次抹压；初凝后铺上塑料薄膜盖上草袋，进行不少与１４ｄ的保温养护。 防水混凝土不宜过早拆模．拆模时混凝土表面温度与周围外界温度不 【参考文献】 得超过ｌ５℃左右，以防混凝土干缩和温差引起裂缝。外墙混凝土浇筑： ［１］冯文．浅析地下室工程的防水施工技术，城市建设理论研究（电子版），２０１１ 地下室墙体分层浇筑５００ｍｍ～６００ｒａｍ为一步．各层间隔时间不超过水 （２２）． 泥的初凝时间：所有的钢筋均按设计要求设置高标号砂浆垫块．保证 ［２］欧永朝建筑地下室及屋面防水施工浅析，科技资讯，２０１２（２１）． 钢筋的保护层：为了防止外墙混凝土干缩和温差引起裂缝．在混凝土 ［３］江涛．地下室防水工程施工要点浅析，河南建材，２０１３（０１）． 题，希望能得到大家的重视。● 初凝后，墙顶盖上草袋加强养护，养护１４ｄ后将外墙模板拆除。 ［４］刘伯强．地下室防水施工技术管理，建筑与文化，２０１３（１ｏ）． （上接第１４５页）扭转效应。 【参考文献】 ４．结语 ［１］廖宇飚扁层建筑结构侧向刚度变化及其控制方法研究【Ｄ】＿中国建筑科学研 随着高层建筑的发展，其结构平面、立面布置趋向复杂化，一方面 究院．２００５． 对结构设计提出了更高要求．另一方面。对特殊问题应进行进一步的 ［２１胡莉萍．高层建筑转换层结构方案优选【Ｄ１．重庆大学，２００５． 研究．以提高结构抗震抗风与受力性能。因此。对于不规则的高层建筑 ［３］孔德堂．平面不规则钢筋混凝土框架结构抗震性能分析和评估ｆＤ１．西安建筑 来说，整体结构如何布置。薄弱环节如何最大限度地减少，计算机计算 如何降低误差等问题仍任重道远。母 科技大学．２００６． ［４１慕朝辉．不规则高层建筑结构抗震分析『Ｄ１．西南交通大学，２００３． １８９
