提高风振舒适度需要减小高层建筑楼层层间风致侧向位移,降低结构顶点风振加速度限值,减少塔楼的风致振动,以满足业主舒适性的要求。对于深厚软土地区高层建筑,有如下方法:
(1)重视建筑基础选型,深厚软土地区强风化花岗岩埋深超过40 m,建筑高度超过50 m的高层建筑桩基础形式宜采用抗侧刚度较大的混凝土灌注桩,见图10.6.2-1。
图10.6.2-1 深厚软土地区混凝土灌注桩使用
图10.6.2-2 地面沉降承台外露
(2)提高基础埋深,根据《高层建筑混凝土结构技术规程:JGJ 3—2010》第12.1.8条提出采用设置地下室控制基础埋深,采用桩基础时深大于1/18建筑总高度的构造要求,100 m高建筑高度基础埋深需要5.56 mm,不需要验算桩的水平力承载力。对于深厚软土地区强风化花岗岩埋深超过40 m,建筑高度超过50 m的高层建筑,设置地下室控制基础埋深建议比现行规范要求提高,大于1/15建筑总高度的构造要求。
(3)提前考虑软土固结,深厚软土地区由于淤泥固结产生地面沉降,固结持续时间可能几十年,统计了珠海市的斗门区、金湾区深厚软土小区过去十年的平均地面总沉降为800 mm。高层建筑基础埋深原来是满足规范要求的,十年后由于地面沉降变成不满足要求了,甚至承台都裸露在外面,见图10.6.2-2。因此设计单位在设计时应考虑地面沉降因素,预留地面沉降空间。
(4)设计单位对软土建筑场地提出真空预压、堆载预压、真空联合堆载预压等地基处理或水泥搅拌桩等复合地基要求,减少及减缓地面沉降,提出防沉降病害构造措施,见图10.6.2-3、10.6.2-4。设计单位重视地下室周边回填土的质量,提出压实度要求,地下室周边宜采用水泥搅拌桩等土体加固工艺,提高土的抗剪强度,提高高层建筑抗水平力性能。
图10.6.2-3 真空预压地基处理
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图10.6.2-4 真空联合堆载预压地基处理
图10.6.2-5 基坑回填土的施工质量不好
(5)基坑回填土的土质不好、建筑垃圾多、碾压不密实等施工质量原因导致高层建筑风振舒适度降低,见图10.6.2-5。抗侧性能与施工质量有关,提高施工质量,地下室基础施工完成后,应采用土质均匀承载力较高的土进行基坑回填,每300 mm一层分层夯实,压实度应达到设计要求,并且进行压实度检测。需要保证地下室四周回填土的标高均满足设计要求,如发现不满足设计要求情况,进行设计符合出具加强处理方案。地下室周边填土应组织专门分项工程验收。
(6)对于高度超过150 m的超高层建筑,采用阻尼器,包括调频质量阻尼器(TMD)、调谐液体阻尼器(TSD)和分布式阻尼系统(黏滞/黏弹性阻尼器)。其中TMD对高层建筑控振效果好,对建筑功能影响小、成本低,占用面积小,安装方便,得到广泛的应用,见图10.6.2-6、图10.6.2-7。
(7)建立以“导风设计”代“抗风设计”的气动外形措施,抗风优化气动外形。开孔导风或设置导风线条等措施降低风振效应。
图10.6.2-6 上海中心大厦的TMD(来自网络)
图10.6.2-7 台北101的质量660吨的TMD(来自网络)
本书最后基于大规模的风灾详细调查成果,结合我国建筑物风工程研究的实际情况,对涉及工程风场地环境评价、抗风设防分类划分、风荷载计算设计、抗风概念设计、风振舒适度控制设计、抗风构造措施设计、抗风施工管理、镇(乡)村建筑抗风设计、避难场所防风评价、运营防风管理、建筑结构风灾破坏等级划分、灾后结构修复共12项关键技术进行补充完善,创新形成了简称为“一个修复、两个评价、两个划分、两个管理、五个设计”的工程抗风全生命周期技术集成。
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