41.高层建筑差异沉降效应设计方法的要点是什么?
(1)差异沉降效应简化计算
刚度均匀的地基上的高层建筑结构,在重力荷载长期作用下的实测最终沉降曲线一般呈中部沉降量大、两翼沉降小的盆式曲线,此曲线的斜率(差异沉降)、曲率,实质上是地基—基础—上部结构三者共同工作的结果。
对于一般高层建筑结构,根据已有沉降观测资料中差异沉降数据诊断或预计其对上部结构的影响效应,可归结为如图2-15所示计算简图,求解中柱差异沉降Δ的效应。
图2-15 差异沉降效应计算简图
差异沉降效应也可类似竖向温差效应采用弹性连续化微分方程简化计算方法求解,即最终协调弹性变形及其对应的结构构件内力。
(2)差异沉降效应设计方法
1)混凝土徐变应力松弛 地基基础在重力荷载作用下的沉降变形,通常都要经历一个施工重力荷载逐层累积、地基固结、次固结压缩变形的长期过程,混凝土徐变的作用不容忽视。为简化计算,可将弹性计算的温差内力乘以徐变应力松弛系数0.3,作为实际温差内力标准值进入设计。对钢结构因不存在徐变应力松弛,其温差内力不能折减。
2)刚度折减 高层建筑混凝土结构在重力、水平荷载及非荷载效应作用下,必须计及构件裂缝的影响,建议构件混凝土截面弹性刚度乘以0.85的系数予以折减。钢结构截面弹性刚度不予折减。
3)荷载组合 差异沉降效应与重力荷载效应组合可按下式计算:
式中 S——差异沉降效应组合设计值;
γG——重力荷载的分项系数,取γG=1.2;
γs——差异沉降效应作用的分项系数,取γs=1.4;
SGk——重力荷载效应标准值;
Ssk——差异沉降效应标准值;
ψs——沉降效应组合系数,取ψs=0.6。
(3)减小差异沉降效应的措施
减小差异沉降及其效应影响的最积极的措施是控制绝对沉降量(最大沉降量)。
差异沉降效应影响应根据具体工程具体分析对待,不同高层建筑结构,即使同一量级的差异沉降,影响效应也不同。一般地说,当已知竖向构件差异沉降大于100mm时,需要计及其效应,底部边柱竖向构件轴压比、二层横梁截面及配筋需注意留有余地。
高层建筑结构的沉降观测极其重要,一方面可以据此复核结构的受力情况,检验其安全度;另一方面可为同地区同类工程积累经验,以能在结构设计阶段预测计算差异沉降效应影响,从而为正确的结构设计提供可靠的依据。
[1]《建筑结构荷载规范》,此处简称《荷规》。