論筒體結(jié)構(gòu)水泥庫(kù)加固設(shè)計(jì)研究

摘要：現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)變化較大，特種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工都要面對(duì)很多困難，水泥庫(kù)加固時(shí)，該建筑必須要抵抗眾多作用力，僅僅使用原來的剪力墻和框剪結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代建筑的要求，筒體結(jié)構(gòu)對(duì)于特種結(jié)構(gòu)的施工有很大幫助，它逐漸成為建筑的主要支撐力。

關(guān)鍵詞：筒體結(jié)構(gòu)；布置；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

前言

我國(guó)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑行業(yè)日益發(fā)達(dá)，所需水泥要求較高，同樣對(duì)水泥庫(kù)建設(shè)和加固都提出新的要求，但是也會(huì)遇到很多問題，建筑難度大，受到作用力也是同樣大，如何消除這些問題；僅僅依靠原有的消除方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了了，現(xiàn)在筒體結(jié)構(gòu)逐漸代替了原有的方法，咋樣才能更好的利用這一技術(shù)在建筑行業(yè)使用，我們還要很好的完善一下問題。

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一、筒體結(jié)構(gòu)

1、筒體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

筒體結(jié)構(gòu)是指由一個(gè)或幾個(gè)筒體作為承受水平和豎向荷載的高層建筑結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)適用于層數(shù)較多的高層建筑。采用這種結(jié)構(gòu)的建筑平面，最好為正方形或接近于正方形。 組成筒體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件主要有梁、柱、斜撐、墻肢、連梁、剛域節(jié)點(diǎn)等，這些構(gòu)件首先組成單筒，單筒是筒體結(jié)構(gòu)的基本組成單元，它的結(jié)構(gòu)形式主要有實(shí)腹筒、框筒和桁架筒。按筒體結(jié)構(gòu)布置與選型的要求，單筒可以繼續(xù)組合成筒中筒、束筒、框架-核心筒等各種結(jié)構(gòu)形式。

2、筒體結(jié)構(gòu)的受力性能和工作特點(diǎn)

①.筒體是空間整截面工作的，如同一豎在地面上的懸臂箱形梁�？蛲苍谒�平力作用下不僅平行于水平力作用方向上的框架（稱為腹板框架）起作用，而且垂直于水平方向上的框架（稱為翼緣框架）也共同受力。薄壁筒在水平力作用下更接近于薄壁桿件，產(chǎn)生整體彎曲和扭轉(zhuǎn)。

②．框筒雖然整體受力，卻與理想筒體的受力有明顯的差別；理想筒體在水平力作用下，截面保持平面，腹板應(yīng)力直線分布，翼緣應(yīng)力相等，而框筒則不保持平截面變形，腹板框架柱的軸力是曲線分布的，翼緣框架柱的軸力也是不均勻分布；靠近角柱的柱子軸力大，遠(yuǎn)離角柱的柱子的軸力小。這種應(yīng)力分布不再保持直線規(guī)律的現(xiàn)象稱為剪力滯后。由于存在這種剪力滯后現(xiàn)象，所以筒體結(jié)構(gòu)不能簡(jiǎn)單按平面假定進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。

③.在筒體結(jié)構(gòu)中，剪力墻筒的截面面積較大，它承受大部分水平剪力，所以柱子承受的剪力很��；而由水平力產(chǎn)生的傾覆力矩，則絕大部分由框筒柱的軸

向力所形成的總體彎矩來平衡，剪力墻和柱承受的局部彎矩很小。由于這種整體受力的特點(diǎn)，使框筒和薄壁筒有較高的承載力和側(cè)向剛度，而且比較經(jīng)濟(jì)。

④.當(dāng)外圍柱子間距較大時(shí)，則外圍柱子形不成框筒，中央剪力墻內(nèi)筒往往將承受大部分外力產(chǎn)生的剪力和彎矩，外柱只能作為等效框架，共同承受水平力的作用，水平力在內(nèi)筒與外柱之間的分配，類似框剪結(jié)構(gòu)。

⑤.成束筒由若干個(gè)筒體并聯(lián)在一起，共同承受水平力，也可以看成是框筒中間加了一個(gè)框架隔板。其截面應(yīng)力分布大體上與整截面筒體相似，但出現(xiàn)多波形的剪力滯后現(xiàn)象，這樣，它比同樣平面的單個(gè)框筒受力要均勻一些。

二、筒體結(jié)構(gòu)的布置

框筒、筒中筒和束筒結(jié)構(gòu)的布置 框筒、筒中筒、束筒結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)符合高層建筑的一般布置原則，同時(shí)要考慮如何合理布置，減小剪力滯后，以便高效而充分發(fā)揮所有柱子的作用。

（1）、筒體結(jié)構(gòu)的性能以正多邊形為最佳，且邊數(shù)越多性能越好，剪力滯后現(xiàn)象越不明顯，結(jié)構(gòu)的空間作用越大；反之，邊數(shù)越少，結(jié)構(gòu)的空間作用越差。結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)能充分發(fā)揮其空間整體作用。

（2）、筒體結(jié)構(gòu)的高寬比不應(yīng)小于3，并宜大于4，其適用高度不宜低于60m，以充分發(fā)揮筒體結(jié)構(gòu)的作用。

（3）、筒中筒結(jié)構(gòu)中的外框筒宜做成密柱深梁，一般情況下，柱距為，不宜大于4；框筒梁的截面高度可取柱凈距的1/4左右。以及開孔率滿足規(guī)定要求。

（4）、框筒結(jié)構(gòu)的柱截面宜做成正方形、矩形或T形，若為矩形截面，由于梁、柱的彎矩主要在框架平面內(nèi)，框架平面外的柱彎矩較小，則矩形的長(zhǎng)邊應(yīng)與腹板框架或翼緣框架方向一致；

（5）、筒中筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒宜居中，面積不宜太小，其邊長(zhǎng)可為高度的1/12—1/15，也可為外筒邊長(zhǎng)的1/2—1/3，其高寬比一般約為12，不宜大于15；如有另外的角筒或剪力墻時(shí)，內(nèi)筒平面尺寸還可適當(dāng)減小。內(nèi)筒貫通建筑物的全高，豎向剛度宜均勻變化；內(nèi)筒與外筒或外框架的中距，非抗震設(shè)計(jì)時(shí)宜大于12，抗震設(shè)計(jì)時(shí)宜大于10，宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土樓（屋）蓋，必要時(shí)可增設(shè)內(nèi)柱。

（6）、由于框筒結(jié)構(gòu)柱距較小，在底層往往因設(shè)置出入通道而要求加大柱距，必須布置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。

（7）、框筒結(jié)構(gòu)中的樓蓋構(gòu)件(包括樓板和梁)的高度不宜太大，要盡量減小樓蓋構(gòu)件與柱子之間的彎矩傳遞，可將樓蓋做成平板或密助樓蓋，采用鋼樓蓋時(shí)可將樓板梁與柱的連接處理成鉸接；框筒或束筒結(jié)構(gòu)可設(shè)置內(nèi)柱，以減小樓蓋梁

的跨度，內(nèi)柱只承受堅(jiān)向荷載而不參與抵抗水平荷載，筒中筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)外筒間距通常為10—12m，宜采用預(yù)應(yīng)力樓蓋。

三、特種結(jié)構(gòu)

特種結(jié)構(gòu)的分類：煙囪、水池、水塔、深井、罐、筒倉(cāng)等構(gòu)筑物工程，這類結(jié)構(gòu)的工程常常會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量事故有裂縫、錯(cuò)位、偏差、變形以及倒塌等等幾類。

會(huì)出現(xiàn)的問題原因：①、配筋不足，主要原因是設(shè)計(jì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，還有可能是施工單位在建設(shè)期間偷工減料；②、混凝土強(qiáng)度不夠、施工工藝過程使用不恰當(dāng)和施工質(zhì)量不足引起的；③、施工過程中出現(xiàn)尺寸偏差較大，未引起足夠重視；④、施工過程中未按要求進(jìn)行，料漿滲漏不能正常使用。

防治辦法：①、一定要按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，禁止使用無(wú)資質(zhì)單位所設(shè)計(jì)的圖紙；②、杜絕使用以建設(shè)單位圖紙，不經(jīng)嚴(yán)格審核不得使用；③、保證設(shè)計(jì)出的圖紙符合生產(chǎn)工藝要求；④、嚴(yán)格控制施工質(zhì)量問題。

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四、筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從整體來講，筒體是一種三維結(jié)構(gòu)，在各個(gè)方向都有比較大的剛度和承載力。相對(duì)而言，筒體的內(nèi)力和應(yīng)力計(jì)算都要比二維的剪力墻結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些。當(dāng)筒體的高寬比小于3時(shí)，它主要表現(xiàn)為剛性抗剪筒體，抗彎不會(huì)成為這種矮筒的控制因素；當(dāng)高寬比為3～6時(shí)，剪力將不起主要控制作用，而由抗彎來決定其設(shè)計(jì)。如果高寬比大于或等于7，則屬于柔性筒，必須通過水平分體系和其他抗側(cè)力構(gòu)件連成整體，共同作用。下面通過實(shí)例來說明在初步設(shè)計(jì)階段，如何用概念性近似計(jì)算來確定該筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性。

1、芯筒的截面初選

實(shí)腹芯筒在初步設(shè)計(jì)時(shí)，可忽略剪力滯后的影響，直接采用材料力學(xué)的方法近似算得截面的應(yīng)力分布狀況，進(jìn)而對(duì)結(jié)構(gòu)受力的合理性進(jìn)行判斷分析。

2、框筒的內(nèi)力估算

在初估筒體結(jié)構(gòu)的截面尺寸時(shí)，可以近似地采用等效槽形截面方法進(jìn)行水平力作用下梁柱和墻截面的初步估算。同密集柱組成的外框筒具有空間整體受力性質(zhì)，翼緣框架有顯著的剪力滯后現(xiàn)象，角柱軸力較大，而在中央附近軸力較小�？梢匀サ糁胁枯^小的柱，將矩形框筒近似處理成對(duì)稱配置的雙槽形截面，并將其視為豎向懸臂梁，采用平截面假定，按材料力學(xué)方法計(jì)算。

3、等效槽形截面估算

在水平荷載作用下，框筒結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的剪力滯后現(xiàn)象，翼緣框架只在靠近腹板框架的地方軸力較大，柱子發(fā)揮其受力作用；靠中間的柱子受力較小，不能

充分發(fā)揮其作用。因此可將翼緣框架的一部分作為腹板框架的有效翼緣，不考慮中部框筒柱的作用，從而框筒結(jié)構(gòu)可化為兩個(gè)等效槽形截面。

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