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高层建筑结构设计重点

时间:2023-07-17 17:22:36

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇高层建筑结构设计重点,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

高层建筑结构设计重点

第1篇

【关键词】高层建筑结构设计;扭转;受力性能;结构方案;计算简图

中图分类号:TU208 文献标识码: A

前言

高层建筑的出现是科技发展、社会进步、建筑行业提升的重要标志,当前,国家和城市发展越迅速,高层建筑的数量和层次就越高,很多大城市已经开始了超高层建筑的设计和施工,并已经逐渐成为一种社会和行业发展的趋势。在这样的趋势下,高层建筑结构设计工作就显得尤为重要,在设计工作中要通过科学的手段、统筹的方法和高超的技巧将设计的合理性、安全性和需要的广泛性和差异性有效地统合在一起,满足从行业到社会,从个人到集体,从需要到发展等各方面的需要。当前,各界为建筑行业提出了做好高层建筑结构设计的要求,因此,在高层建筑结构设计中要了解高层建筑结构的特点,注意设计中的要点,重点对高层建筑结构的扭转和受力性能进行关注,在坚持安全、质量和经济的原则下,提升高层建筑结构设计的水平。

一、高层建筑的结构特点

1、重视对待轴向变形。高层建筑中,由于竖向负荷较大的原因,可能会引起在柱中较大程度上的变形,从而对连续梁、弯矩产生比较大的影响,该影响包括两个方面:一方面是,会增大端支座负弯矩的数值或者是增大跨中正弯矩的数值,另一方面是,减小连续梁中间支座的负弯矩值。除了这两方面的影响外,还会影响预测构件的侧移和剪力,以及影响构件的下料长度,对于对构件的侧移和剪力的影响,将其和构件竖向变形相比较,就会得出较为不安全的结果;对于对预测构件下料长度的影响,可以采取根据计算轴向变形数值,然后针对性的对下料长度进行调整分配。

2、重要的高层建筑结构设计指标是结构延性。高层建筑和低层建筑的区别之一就是:在建筑结构方面,高层建筑的结构较柔和,同时也就保障在地震作用下高层建筑的变形更大。为了避免高层建筑在遭受较大冲击后,在进人高层建筑塑性变形阶段的前提下,高层建筑仍可以具有较强的变形能力,也就是避免高层建筑的倒塌,需要在高层建筑结构设计时采取恰当合理的措施,达到保障高层建筑结构具有应对较大冲击的延性。

3、高层建筑结构设计的决定性因素是水平荷载。一方面,对于大多数的高层建筑楼房来说,竖向荷载基本上是定值,而水平荷载,比如地震作用和风负载,荷载值随着高层建筑结构动力特性的不同而发生较大程度上的浮动变化;另一方面是,由于高层建筑楼房自身的重量和楼面引起的弯矩和轴力的数值,与建筑物的高度的一次方成正比,而水平荷载产生的倾覆力矩和引起的轴力与建筑物高度的二次方成正比。

三、高层建筑结构设计的要点

1、高层建筑的构造措施

高层建筑结构设计中要重点对剪力、压力、柱体等相关结构和特性进行强化,同时要加强弯力矩的防护,提高拉力的大小,提升构造梁的性能,要注意对薄弱部位的加强,特别重点考虑的构造要点有:延性、温度应力、薄弱层厚度,钢筋锚固长度,抗震结构层次等主要环节,要达到高层建筑结构的设计合理化,就必须做好上述构造方面的设计。

2、高层建筑结构的计算简图

计算简图是高层建筑结构设计和高层建筑结构计算时的中要基础,因此,需要选择适宜的高层建筑结构计算简图。在计算简图中要对高层建筑结构的刚节点和铰节点进行重点把握,同时要控制计算简图的误差,使其限定在高层建筑结构设计的允许范围中。在高层建筑结构计算简图的应以中要对构造的重点防护措施进行强化,这样有利于控制高层建筑结构的稳定。

3、高层建筑结构的方案

结构方案的经济性、科学性和合理性是整个高层建筑结构设计的关键,要采用高层建筑结构的合理形式和经济形式,这样可以使高层建筑结构得主要性能和要求达到相应的设计。在方案中要注意竖向和水平向的规则,同时,要注意在同一结构单元内不能应用同样结构体系和方式,以避免高层建筑结构出现问题。

4、高层建筑的基础方案

在高层建筑结构进行基础设计师要重点考虑高层建筑结构的荷载分布、高层建筑工程的地质条件、高层建筑的施工条件。设计高层建筑结构时要重点考虑到对地基潜力的挖掘,因此,在高层建筑结构设计阶段要对工程地质勘查报告的内容和技术参数进行重点了解,以便形成具有科学性和合理性的高层建筑结构基础方案。

四、高层建筑结构设计的基本要求

1、高层建筑结构设计的规则性

高层建筑结构设计应符合抗震概念设计的要求,应采用规则的设计方案,不应采用严重不规则的结构体系。高层建筑结构设计应该具备多道抗震防线;具有合理的承载力和刚度分布的结构水平和竖向布置,避免因扭转和突变效应造成局部薄弱部位。

2、高层建筑结构设计的平面规则布置

高层建筑结构平面布置需要能抵抗竖向和水平荷载,对称均匀,明确受力,传力直接,减少扭转的影响。在地震作用下,建筑的平面要简单规则,在风力作用下可以适当放宽要求。建筑的抗震设防要求建筑的平面形状宜对称、简单、规则,才能达到减震的目的。

五、高层建筑结构设计问题的防范和处理

1、高层建筑结构设计中的扭转问题

在进行结构设计时,我们需要建筑的三心尽可能汇于一点,即三心合一。高层建筑结构设计的扭转问题就是指建筑的三心在结构设计过程中未达到统一,结构在水平荷载的作用下发生扭转振动的效应。

2、高层建筑结构的受力性能

对于高层建筑物最初的方案设计,建筑师考虑更多的是应该是它的受力性能,而不是详细地确定它的具体结构。沉降缝两侧单元层数不同时,由于高层的影响,低层的倾斜往往很大,因此沉降缝宽度可按高层单元的缝宽要求来确定。

3、高层建筑结构设计中的其它问题

一是,剪力墙的墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱,或在墙内设置型钢等至少一种措施,减小梁端部弯距对墙的不利影响。二是,对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求,同时增加了最小面积配箍率的要求。三是,严格要求各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高。四是,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。

六、结束语

综合全文,近些年我国的高层建筑建设行业迅速发展,而高层建筑结构设计是高层建筑建设行业的关键因素,高层建筑建设行业的进一步发展,使得对高层建筑结构设计质量的要求越来越高。高层建筑结构设计质量好坏直接影响到整个高层建筑是否具有安全性,直接影响到高层建筑建设行业是否达到可持续发展。本文从高层建筑结构设计的原则人手,对高层建筑结构设计的特点进行详细的概述,进而引出高层建筑结构设计中应该注意的问题,并对这些问题进行简单的概括。

[参考文献]

[1]蒋最.浅探高层建筑设计和城市空间合理化[J].城市建设理论研究(电子版)

第2篇

针对当前复杂高层与超高层建筑结构设计中存在的问题,阐述了建筑结构设计方案的选择,包括结构方案的选择和结构类型的选择,并分析了建筑结构设计要点,以期为复杂高层与超高层建筑的建设提供一定的理论依据。

关键词:

复杂高层建筑;超高层建筑;结构设计;结构类型

随着我国市场经济发展进程的不断加快,复杂高层与超高层建筑工程的项目建设需求越来越大。然而,其建设设计过程的复杂程度也在不断加深,尤其是结构设计。做好结构设计工作是保障建筑物使用安全性和经济性的关键。对于复杂高层建筑或者是超高层建筑,要根据它们所承受的不同强度来开展抗震设防烈度的设计工作。

1建筑结构设计方案的选择

1.1结构方案和结构类型的选择在设计复杂高层与超高层建筑结构的过程中,结构方案选择的合理性是决定其建设质量的关键。对于复杂高层与超高层建筑结构方案的选择,如果没有根据实际工程情况进行,就很容易导致建设后期中的调整。这就在一定程度上增加了复杂高层与超高层建筑结构的设计难度,从而为建筑设计单位带来较大的修改工作量和经济损失。因而,复杂高层与超高层建筑的设计单位在结构方案的选择过程中,应充分结合相关的建筑结构专业知识,并将其应用到设计当中。对于结构类型的选择,设计人员不仅要将工程建设地的岩土工程地质条件考虑在内,还要将抗震设防烈度的要求考虑在内。这样才能降低工程建设企业复杂高层与超高层建筑工程的造价。由此可以看出,在选择结构设计类型时,需要认真考虑工程的造价和施工的合理性。

1.2结构方案和结构类型的选择要点结构方案和结构类型的选择应注重复杂高层与超高层建筑的概念设计。由大量的设计实践经验得出,在复杂高层与超高层建筑的结构设计过程中,要尽可能地提升建筑结构的均匀性和规则性,保证建筑工程结构的传力途径直接而清晰,尤其是结构竖向和抗侧力的传力途径。随着建筑行业的快速发展和科学技术的不断进步,如何实现可持续发展的建设目标已经成为研究人员重点关注的问题。

2建筑结构设计要点

2.1抗震设防烈度复杂高层与超高层建筑抗震设防烈度的设计是保证建筑物使用安全的重要设计内容。对于复杂高层与超高层建筑的结构设计要求,设计人员要根据其承受的不同强度来开展抗震设防烈度的设计工作。然而,由于建筑物高度是不同的,这就意味着在进行结构设计时,要依据实际工程情况进行有针对性的设计。一般情况下,复杂高层与超高层建筑高度均超过300m,那么在结构设计时,就不适合将其设计在抗震设防烈度为“八”的区域,而更适合设计在抗震设防烈度为“六”的区域。由此可以看出,在设计复杂高层与超高层建筑结构时,要综合考虑抗震设防烈度的具体情况。这样做,不仅可以有效减少建设误差,还可以保障居民的生命财产安全。此外,提高复杂高层与超高层建筑结构设计中的抗震技术水平,能够在一定程度上增强建筑物的经济性和安全性。因此,设计人员应从细节出发,秉承“以人为本”的设计理念。只有这样,才能有效保障人民群众的生命财产安全。

2.2结构舒适度确保复杂高层与超高层建筑水平振动舒适度是树立“以人为本”重要结构设计理念的基础。从结构设计的一般方法来说,复杂高层与超高层建筑的结构是相对柔软的。因而,在进行结构设计的过程中,不仅要保证结构设计的安全性,更要满足建筑物使用人群对舒适度的要求。这就意味着要对高层建筑的高钢规程和混凝土规程作出明确的设计要求。这一过程是使高层建筑物的结构设计达到顺风向和横风向顶点的最大加速度的重要设计内容。结构舒适度分析是复杂高层与超高层建筑结构设计的重要组成部分。具体内容包括以下两方面:①对混凝土结构的建筑来说,其设计的阻尼比最好取0.05;②对于钢结构以及混合结构的建筑来说,其设计的阻尼比要根据工程项目的实际情况控制在0.01~0.02之间。此外,从复杂高层与超高层建筑的建设用途来看,公共建筑的水平振动指标限值与公寓类建筑的指标限制存在较大的差异,因此,设计人员要根据建筑使用功能的不同进行差异性设计,比如可以通过优化TMD技术或TLD技术来实现。这样一来,就可以在复杂高层与超高层建筑水平振动舒适度不合格的情况下,进一步提升建筑物的舒适度水平。

2.3施工过程可行性是对复杂高层与超高层建筑结构进行设计时必须要考虑的问题,否则,即使设计得再合理、先进技术应用得再多,也无法满足实际建设要求。因此,设计人员在设计的过程中,要充分考虑钢材的传力效果以及复杂节点部位钢筋的可靠性、施工建设的可操作性。这也是设计人员在对复杂高层与超高层建筑进行结构设计的过程中必将会涉及到的问题。要想解决型钢与其混凝土梁柱节点处主筋相交的问题,可采用以下四种设计方法对其进行有针对性的设计:①将钢筋与其表面的加劲板进行焊接处理;②将钢筋绕过型钢;③通过在钢板上开洞的方式来穿钢筋;④在型钢与其混凝土梁柱节点表面焊接钢筋、连接套筒。由于复杂高层与超高层建筑的建设要求越来越高,因此,可以采取一些特殊的施工工艺,这也是保证建筑结构稳定的有效措施。

3结束语

总而言之,复杂高层与超高层建筑的结构设计要点是将结构方案和结构类型、抗震设防烈度、结构舒适度以及施工的具体过程考虑在内,同时,还要将提高建筑构件的材料利用效率和结构设计的可行性作为设计重点。这是因为上述内容是提升复杂高层与超高层建筑质量的重要保障。由此可以看出,复杂高层与超高层建筑结构设计所有过程的实现都离不开设计人员对工程建设项目的全面了解。

参考文献

[1]刘军进,肖从真,王翠坤,等.复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].建筑结构,2011(11):34-40.

[2]黄鹤.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探讨[J].才智,2012(04):24-25.

第3篇

关键词:高层建筑; 结构设计;

中图分类号: TU97 文献标识码: A 文章编号:

1高层建筑结构设计体系需注意的问题

在高层建筑结构设计中,在设计体系的选择上需要注意以下几个方面的问题:

1.1在设计体系中要注意保证建筑结构的规则性

在高层建筑结构设计中有固定的规范作为依据,随着我国建筑业的快速发展,高层建筑结构设计的规范也在逐渐更新,在现行的新规范中,对于高层建筑结构的规则性做了详细的说明。例如:高层建筑不应采用严重不规则的结构体系。所以,建筑设计师要尽量保证建筑结构的规则性。

1.2在设计体系中要注意保证高层建筑的整体高度不能超高

在高层建筑的设计与建设过程中,并非越高越好,而应该根据抗震要求和实际需要设计高层建筑的整体高度。在目前的高层建筑设计与建设过程中,必须要充分考虑建筑抗震需要,并考虑高层建筑物的稳定性,注意建筑物的高度要与地基和主体设计相配套,切不可盲目的追求建筑物的高度,而忽视了安全性和稳定性。

1.3在设计体系中要注意选取合理的位置作为嵌固端

目前的高层建筑普遍设置了地下室和人民防空设施,对嵌固端的位置选择可以设置在地下室,也可以设置在人民防空设施顶端,在嵌固端的选择中,建筑设计师应该特别注意嵌固端选择带来的安全问题,应该既保证嵌固端刚度要求,又要保证嵌固端上下的抗震性能一致。除此之外,还要对嵌固端的整体结构进行设计计算。

1.4在设计体系中要注意根据实际设置短肢剪力墙

在高层建筑的设计体系中,短肢剪力墙的概念是墙肢截面高厚比为 5~8 的墙称作短肢剪力墙。由于短肢剪力墙的作用比较特殊,在实际的高层建筑设计中应用的比较少,如果设置了短肢剪力墙,容易给后续设计带来麻烦,所以,短肢剪力墙的设置要根据实际进行。

2高层建筑结构设计注意事项

在高层建筑结构设计的过程中,必须要做好结构计算和分析工作,要对结构的合理性和设计强度进行详细的计算,用数据作为设计的重要依据。在高层建筑结构设计所执行的新标准中,对于结构计算和分析做了不同程度的调整,对原有的结构计算和分析进行了有益的补充。因此,我们在高层建筑结构设计中,要合理运用新标准,并在以下几个方面加以注意:

2.1要合理选择高层建筑的结构形式

在选择高层建筑的结构形式的时候,不但要考虑到建筑的美观性,还要考虑到结构形式的选择是否合理,是否符合整体的安全性和稳定性的要求。在选择的过程中,一定要执行高层建筑设计的新标准和新规范,使高层建筑的结构形式符合平面规则。

2.2要合理设计高层建筑的总体高度

在上面的建筑设计体系中我们已经对高层建筑的总体高度做了探讨,在这里我们还要继续明确这一点。高层建筑的总体高度除了要符合使用要求之外,还要符合高层建筑整体的安全性和稳定性的要求,只有满足这两项要求,高层建筑的总体高度才是合理的。

2.3要做好高层建筑的地基与基础设计工作

高层建筑和其他建筑物一样,地基和基础是关键,如果没有坚固的基础,高层建筑将无从谈起。在地基与基础设计的过程中,首先要对地质条件进行充分的了解,其次要根据地质条件选择地基设计方法,最后要将地基与基础设计工作与整体计算结合在一起。

2.4要做好结构件之外的普通构件的强度计算工作

在高层建筑中,除了主要结构件之外,还有一些在外墙及房顶上起到美观作用的普通构件。虽然这些普通构件对整个建筑物不起结构支撑作用,但是由于风阻以及载荷等原因,需要考虑这些普通构件对建筑物的影响,因此需要做好普通构件的强度计算工作。

3高层建筑结构设计特点分析

在高层建筑结构设计中,要想做好设计工作,获得满意的设计方案,就必须对高层建筑结构设计的特点进行分析,把握其设计要点。通过多年的高层建筑结构设计发现,高层建筑结构设计具有以下特点:

3.1高层建筑的水平载荷是保证安全性和稳定性的重要因素

高层建筑的水平载荷是结构设计中必须要考虑的因素,因为高层建筑与普通建筑不同,楼房的自身重量和楼房侧面的载荷在楼房纵向的构件会引起轴力和弯矩的变化,这些数值变化都关系到高层建筑的水平载荷。只有处理好了水平载荷,在能有效保证高层建筑具有较强的稳定性。

3.2高层建筑在结构设计中一定要防止出现轴向变形

在高层建筑结构设计中,除了要保证水平载荷外,还要控制好轴向变形,使轴向变形在可控的范围之内。由于高层建筑的纵向载荷较大,会引起主体立柱的轴向变形,如果轴向变形过大,将导致跨中弯矩与端支座弯矩变大,影响整体的结构的稳定性和安全性,会造成一定程度的侧移动。

3.3高层建筑在结构设计中必须要考虑侧移的因素,并加以控制

除了以上两个特点之外,在高层建筑结构设计中,我们还要避免产生侧移。对于侧移的危害我们都有了解,不但危害高层建筑的寿命,而且极大的危害了高层建筑的安全性和稳定性。所以,我们要充分考虑到高层建筑与普通楼房的差异,在设计中要充分考虑侧移的因素,并加以控制。

3.4高层建筑在结构设计中要保证一定的结构延性

由于高层建筑的高度决定,高层建筑的整体结构要偏柔一些,一旦遇到地震,发生的形变也比较大。为了保证高层建筑在发生变形之后能够及时的恢复原有的形状,避免垮塌,就要在结构设计的时候,充分考虑这一因素,保证高层建筑的结构具有一定的延性,使高层建筑能够在一定的范围进行形变。

4如何解决高层建筑结构设计的扭转问题

建筑的三心通常是指结构重心,刚度中心以及几何形心,因此,在设计高层建筑的结构时,应当特别注意最大限度地将建筑的三心融汇在同一点上,也就是要保证高层建筑的三心合一。高层建筑结构的扭转问题具体指的是在设计高层建筑的结构时,没有切实的保证三心合一,因此,在水平荷载的作用之下,扭转振动效应便产生了。为了有效地防止由于在水平荷载所导致的扭转破坏,因此就必须在建筑结构的设计阶段,来对结构形式与平面布局进行科学及合理地选择,最大限度地保证建筑物的三心合一。

往往由于受到了水平荷载的不良影响下,建筑物所产生的扭转作用实际的大小是由质量分布所决定的。为了使建筑楼层的水平用力能够均匀地分布于水平面,尽可能地将建筑结构的振动减轻,那么对于建筑的平面来讲,就应当采用正多边形、矩形、方形、或者圆形等较为简单的平面形式。由于建筑场地受到一定的限制以及城市规划对建筑街景的要求,这就使得高层建筑无法全面的采取简单的平面形式,如果需要采取一些不规则而又非常复杂的平面形式,比如十字形、L形、T形,那么就必须尽可能地把突出部分的厚度和凸出部分的宽度的比值控制在允许的标准范围之内。与此同时,在布置平面结构的时候,还应当确保结构的对称。

第4篇

【摘要】高层建筑已成为我国楼房建筑中的主流,随着人们生活水平的提高,人们对楼房的要求也越来越高,高层建筑不仅要舒适,还要具有安全性、经济性等,本文就针对高层建筑结构设计进行简单的探讨。

【关键词】高层建筑;结构设计

随着社会的发展,我国城市的用地面积越来越少,城市的建筑也越来越趋于向高层建筑发展,现在大部分楼层都在十几层以上,三四十层高的楼也已经不少见。建筑的体型和功能越来越复杂,结构体系及结构材料也更为多样化,这样的高层建筑,其结构设计也就成为结构工程师的难点和重点。

1 高层建筑结构设计的概念及内容

高层建筑结构设计是指根据高层建筑特性的建筑结构设计,在满足适用、安全、经济、耐久和施工可行的前提下,按有关的设计标准规定,对建筑结构进行技术经济分析、总体布置、计算、构造及制图工作,并寻求优化的过程。简单来说,就是用结构语言表达出工程师们想表达的东西。在建筑结构设计中,就是把建筑物或者建筑结构体系中的墙、柱子、楼梯、梁等用图纸中的结构元素来表示出来,同时还要计算出它的抗力及承重等能力。在结构设计中主要包括结构方案、结构计算及施工图设计三个阶段,每个阶段对于结构设计来说都是很重要的。

2 高层建筑结构设计的特点

2.1 水平力成为结构设计的主要因素

当建筑物高度增加时,水平荷载(风荷载及地震作用)对结构起的作用将愈来愈大。除了结构内力将明显加大外,结构侧向位移增加更快。我们知道:建筑物楼面的使用荷载和自重在竖向构件产生的弯矩和轴力与其高度的一次方成正比,水平荷载产生的弯矩及轴力与建筑物高度的二次方成正比,水平荷载产生的结构侧向位移与建筑高度的四次方成正比。因此,在高层建筑中,结构要使用更多材料来抵抗水平力,另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化,所以结构的抗侧力设计成为高层建筑结构设计的主要因素。

2.2 高层建筑中的侧移控制

与低层建筑相比,高层建筑结构设计中的另一个关键因素就是侧移,当建筑越高时,结构的侧移变形就会越大。过大的结构侧移会造成显著的重力二阶效应,造成结构内力增大并影响结构稳定,过大的侧移也会造成建筑构件或设备的破坏以及使用者的不适。对于一定的水平作用,结构的抗侧刚度大,那么结构侧移就小。但过刚的结构也会造成结构地震作用不必要的增大,所以结构设计中要控制结构的合理刚度,把侧移控制在合理范围。

2.3 更高的抗震设计要求

抗震设防区的高层建筑必须具有良好的抗震性能,做到小震不坏,中震可修,大震不倒。相对与多层结构,高层结构在地震作用下,具有更大的水平作用及侧移,因此,高层建筑平立面也更讲究规则性,结构要求具有更高的抗震等级。对于一些较高的高层建筑或具有薄弱层的高层建筑,也要求进行弹塑性分析进行补充设计。

2.4 高层建筑竖向压缩变形不容忽视

高层建筑中,竖向构件的轴力往往较大,其产生的压缩变形量往往相当可观,因此结构设计中要考虑到竖向构件的压缩变形。

3 高层建筑结构设计需选择合适的结构体系

在结构设计当中,结构体系的选择是很重要的一步,合理的结构体系不但可满足结构的受力要求,更具有良好的经济性及更高的结构安全富余。常用的结构体系有框架结构体系,剪力墙结构体系,框架―剪力墙结构体系以及筒体结构体系。

3.1 框架结构体系

框架结构主要由梁柱等杆件单元形成空间的框架结构体系,可以承受竖向荷载及一定的水平力的作用。框架结构的优点是计算理论成熟,杆件受力明确,结构的布置灵活,一定高度内造价较低。缺点是抗侧刚度较弱,在水平力作用下会产生较大的侧移,且大部分侧移发生在内力较大的结构底部部位,破坏后易产生严重后果。因此框架结构常应用于层数较少,高度较低的建筑中。

3.2 剪力墙结构体系

剪力墙结构是空间盒子式结构,其水平作用和竖向荷载完全由剪力墙体承受,其刚度及空间整体性都比较好。剪力墙结构体系的优点是抗水平作用能力强、整体性好、用钢量较小,可以适用较高的建筑。缺点是因剪力墙布置的要求,不易布置成较大的房间。因此剪力墙结构常应用于住宅及宾馆类建筑中。

3.3 框架―剪力墙结构体系

在框架结构中布置一定数量的剪力墙,可以组成框架―剪力墙结构,这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又有较大的刚度和较强的抗水平作用的能力,因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

3.4 筒体结构体系

这种体系是在框架结构、剪力墙结构的体系上发展起来,当高层建筑不断地增加层数、高度越来越高时,原来的框架、剪力墙结构就变得不合理和不经济了,简体结构就相应地诞生了,它是将剪力墙围成箱型,构成了一个空间薄壁筒体,可以提供更大的侧向刚度,所以筒体结构可以适用与更高的建筑。

4 高层建筑结构中需要注意的几个问题

4.1 抗震设计中的注意事项

高层建筑结构设计中的抗震设计是非常重要的一部分,它应符合抗震概念设计的要求,选择规则的设计方案,规则结构其刚度、承载能力及变形能力更强,不规则结构一般会破坏整个结构承受风荷载、重力荷载及抗震能力,因此尽量选择设计对称、规则的结构方案。另外,在抗震设计中,还要注意到结构构件本身的刚度、延性、稳定性及承载力等方面性能,且要遵守强剪弱弯、强柱弱梁、强底层柱及弱构件强节点的原则。对于结构的薄弱环节,要采取措施加强其抗震的能力同时要重视整体结构中其他部位的刚度及承载能力,以免薄弱层发生转移。

4.2 高层建筑结构设计中的受力性能

在高层建筑结构的最初设计方案中,注重点不应该在它的具体结构上而是更多地关注它空间组成的特点,这是因为建筑物的空间形式包括水平方向和竖向的稳定性都是依靠建筑物的地面作为支撑的,建筑地面即地基对于建筑物来说是非常重要的,建筑物基本都是由大构件组成的,它们的重量及结构的荷载基本都是向下作用在地面上的,这就要求在建筑结构设计时,首先要搞清楚所选择的结构体系与地面间承载力的关系,然后对承重墙和承重柱的分布及数量作出总体的设想,这是建筑结构设计方案中很重要的一部分,影响着建筑结构设计的整体质量。

4.3 关于建筑结构设计中扭转问题的注意

在高层建筑结构中,建筑结构有个很重要的建筑三心即刚度中心、几何形心和结构重心,在建筑结构设计时要尽量做到三心合一,而建筑结构的扭转问题就是指在高层建筑结构设计时没有做到三心合一,并且在水平荷载的作用下发生结构扭转振动。因此,在建筑结构设计时应尽量选择合理的结构平面布局及形式,使建筑尽量的三心合一,以免因水平荷载的作用使建筑发生扭转破坏。在实际的高层建筑中我们也经常会看到一些不规则的平面形式如T形、L形及十字形等比较复杂的平面,这种结构设计,应该尽量让突出部分的宽度和厚度的比值在规定的范围之内,让它的结构尽量处于对称状态。

4.4 对结构计算阶段的单位面积重度、剪重比及位移限值要注意

在结构计算阶段,单位面积重度是衡量楼层何在数据是否正确及构建截面取值合不合理的重要指标之一,其公式为V=G/A(kN/m2)。在同种性质的建筑中,单位面积重度为层数较多的建筑要大于层数少的建筑,剪力墙多的大于剪力墙少的建筑。其剪重比的大小则反映了建筑在地震作用下抗震能力的大小,位移限值是衡量结构侧移的重要标准,其数值的大小从侧面反映了结构整体的刚度,刚度的过大或过小会给设计者对结构体系、竖向及平面布置的合理性进行再思考,对于结构计算当中的这些参考数值要给予重视,以便能制定出合理的结构设计。

总结:

建筑结构设计在高层建筑中起着非常重要的作用,同时它又是一项艰巨复杂的工作,需要结构工程师不仅拥有丰富的专业知识及其工作经验还要有很好的耐性,依据高层建筑的设计原理及设计原则,选择合适的结构体系,从而建设出具有世界水平的高层建筑。

参考文献

[1]顾明星.浅谈高层建筑的结构设计[J].大科技・科技天地,2011(4)

[2]傅慧华.浅谈高层建筑的结构设计[J].城市建设理论研究(电子版),2011(13)

第5篇

【关键词】高层建筑;设计特点;结构设计;整体稳定

1 引言

高层建筑是社会生产的需要和人们生活需求的产物,是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。科学技术的发展,高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等,为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。随着高层建筑结构高度、复杂程度等的不断增加,高层建筑结构设计也带来了许多新的课题和更高的挑战。因此,如何设计出安全、功能齐全、舒适美观、经济合理,同时又要符合人们精神生活要求,满足人们生产和生活的需求的建筑,是结构设计师们必须要面对和解决的首要问题。为此,本文对高层建筑结构设计进行了简要的探讨。

2 高层建筑结构设计特点

高层建筑结构设计特点主要有以下几点:1)水平荷载是结构设计时的决定性因素。这是因为结构由自重等竖向荷载产生的轴力和弯矩的大小,仅与楼房高度的一次方成正比;而结构由于水平荷载产生的倾覆力矩及在竖构件中产生的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;同时,对一建筑来说,自重等竖向荷载基本上是定值,而风荷载和地震作用等水平荷载,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化;2)轴向变形不容忽视。因为在高层建筑中,自重等竖向荷载很大,能够使柱产生较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生较大的影响,对预制构件的下料长度产生影响,另外对构件的剪力和侧移也会产生影响,易使结构设计不够安全;3)侧移是结构设计的关键因素。水平荷载下结构的侧移变形随着楼房高度的增加迅速增大,因此水平荷载作用下结构的侧移应控制在规定限度之内;4)结构延性是重要设计指标。与较低楼房相比,高层建筑结构在地震作用下的变形更大一些。为了能让结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,防止建筑倒塌,必须采取一定的构造措施,以保证结构具有足够的延性[1]。

3 工程实例

本工程为一24层大楼,建筑高度为81.2m,该工程底下3层用于商业活动,4层为设备夹层,其余层用于酒店,地下设有一层地下室。抗震设防烈度为7度,场地类型为Ⅱ类。

3.1 主体结构选型

由于本工程为24层,高度为81.2m,属于高层建筑,同时结合高层建筑结构设计的特点,主体结构采用双向现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构,如图1所示。该结构体系能较好地满足建筑使用功能,剪力墙结合建筑功能双向均匀对称布置贯通落地,结构横向高宽比为4.27,小于7,采用框架剪力墙结构能够满足结构抗震、抗风和承受重力荷载作用等各项技术要求,结构整移、稳定及构件节点延性也都能较好地满足要求。

3.2 楼盖结构选型及楼屋面板设计

由于本工程主体结构采用了双向现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构,为了能与之相适应,楼盖结构也应选用现浇钢筋混凝土梁板结构。结合建筑平面布置,考虑有利于提高结构横向刚度,楼盖次梁沿横向布置,支承于纵向框架梁上,他、如图1所示。楼屋面板采用多跨连续板,其中商业层板厚120mm,其余层为100mm。

3.3 剪力墙截面

剪力墙端柱以及剪力墙厚度,分别见表1,表2。

表1剪力墙端柱截面尺寸(mm)

1~3层 4~8层 9~12层 13~15层 16~25层

混凝土强度 C40 C40 C40 C30 C30

端柱截面

尺寸 850×850 750×750 700×700 700×700 600×600

表1 剪力墙厚度(cm)

1~3层 4~12层 13~25层

混凝土强度 C40 C40 C30

厚度 30 25 20

4 高层建筑结构设计及构造要求

以框架剪力墙高层建筑结构为了,说明高层建筑结构设计及构造要求。框架剪力墙中的框架和剪力墙的截面设计除了满足框架和剪力墙截面设计的一般原则外,还应重点注意以下几点要求[2]。

4.1 框架部分抗震等级、适用高度和高宽比的调整

抗震设计时,地震造成的对房屋的倾覆力由框架和剪力墙两部分共同承担。若由框架承担的部分大于倾覆力矩的50%以上时,说明框架部分已居于较主要地位,应加强其抗震能力的储备。如可以通过按纯框架结构的要求来确定其抗震等级或轴压比按纯框架结构的规定限制来实现。

适用高度和高宽比则可取框架结构和剪力墙结构两者之间的值,视框架部分承担总倾覆力矩的百分比而定,当框架部分承担的百分比接近于0时,取接近剪力墙结构的适用高度和高宽比;当框架部分承担的百分比接近于100%时,取接近框架结构的适用高度和高宽比。

4.2 框架剪力墙中框架总剪力的调整

框架剪力墙结构中,柱和剪力墙相比,其抗剪刚度很小,故在地震作用下,楼层因地震引起的总剪力主要由剪力墙来承担,框架柱只承担很小一部分,因此框架由于地震作用所造成的内力很小,而框架作为抗震的第二道防线,过于单薄是不利的,为了保证框架部分有一定的抗震能力储备,规定框架部分所承担的地震剪力不应小于一定的值。框架剪力的调整应在楼层剪力满足楼层最小剪力系数的前提下进行。

4.3构造要求

框架剪力墙结构中剪力墙的配筋的构造要求:剪力墙都是主要的抗侧力构件,承担较大的水平剪力,因此,必须规定剪力墙设计的最基本的构造要求,使剪力墙具有最低限度的强度和延性保证。对剪力墙周边设置的梁和端柱,其配筋和截面尺寸也应符合相应的要求。

5 高层建筑结构设计要点

5.1水平位移的控制

高层建筑受风荷载和地震荷载的影响很大。为此本文主要对这两种荷载作用下结构的水平位移进行了分析。在正常的使用条件下,高层建筑结构应具有足够的刚度,避免产生过大的位移影响结构的承载力、稳定性和使用要求。正常使用条件下结构的水平位移按弹性方法计算[3],高层建筑结构的层间弹性水平位移应满足 ,本工程中 =1/800。

本工程中,结构在风荷载作用下,顶点水平位移 , ,则 , ,满足要求;最大层间相对水平位移: , ,满足要求。

本工程中,结构在地震荷载作用下,顶点水平位移 , ,则 , ,满足要求;最大层间相对水平位移: , ,满足要求。

正常使用条件下,限制侧向变形的主要原因有:防止主体结构开裂、损坏;防止填充墙及装饰开裂、损坏;过大的侧向变形会使人有不舒适感,影响正常使用;过大的侧移使结构产生附加内力。

5.2结构整体稳定分析

由于高层建筑结构的刚度一般较大,且有许多楼板作为横向隔板,所以高层建筑在竖向重力荷载作用下产生整体失稳的可能性较小。高层建筑结构的稳定验算主要是控制在风荷载或地震荷载作用下,重力荷载产生的二阶效应不致过大,以免引起结构的失稳倒塌。一般高层建筑结构构件的长细比不大,其挠曲二阶效应的影响相对很小,一般可以忽略。但由于高层建筑结构的侧移较大,约为楼层层高的1/3000~1/500,重力荷载的p-Δ效应相对明显,可使结构的位移和内力增加,甚至导致结构失稳。因此,高层建筑结构的稳定设计,主要是控制和验算结构在风或地震作用下,重力荷载产生的p-Δ效应对结构性能降低的影响以及由此可能引起的结构失稳[4]。

本工程中,结构整体稳定验算如下:13~25层各层重力荷载设计值G1=9384kN,4~12层各层重力荷载设计值G2=9572 kN,13~25层各层重力荷载设计值G3= 23816kN。 ,取 = , ,结构双向整体稳定满足要求。

6 结语

本文结合笔者多年从事建筑结构设计工作的相关经验,对高层建筑结构的设计特点进行了简单的概述。以某高层建筑结构设计

为例,对主体结构选型、楼盖结构选型及楼屋面板设计、剪力墙截面设计进行了简要的概述。指出了在高层建筑结构设计中应重点注意框架部分抗震等级、适用高度和高宽比的调整、框架剪力墙中框架总剪力的调整、构造要求。最后对高层建筑结构设计中的侧移控制和结构整体稳定性进行了详细的分析,以提高工程建设的经济性和安全性。

参考文献:

[1]夏卓文.高层建筑结构设计特点与剪力墙设计[J].住宅科技.2007,2:29~32.

[2]周 云.高层建筑结构设计 [M].武汉:武汉理工大学出版社,2006.

第6篇

高层建筑结构延性最主要会在高层建筑抗震的环节中得以展现,结构延性越好的高层建筑,在地震中稳定性就越强。通常的高层建筑结构延性是指:建筑结构承载能力的最大值,也指在破坏前的抗变形能力。在高层建筑结构越来越复杂的时代里,要有效保障高层建筑结构延性,这样才能有效确保高层建筑结构在震动正抵抗裂缝和变形的出现,实现高层建筑结构抵御破坏能力的有效提升,更好地实现高层建筑结构的安全。

2、高层建筑结构轴向变形的重要性

在高层建筑复杂化的趋势下,轴向变形的因素变得越来越重要,特别是在高层建筑高度升高的情况下,竖向的荷载会大幅度增加,进而引起高层建筑结构中柱体会出现轴向形变,从而在高层建筑结构的连续梁上出现弯矩的影响,最终会影响到高层建筑结构的稳定性,因此在高层建筑结构设计中要对轴向变形予以重视。

3、高层建筑结构的体系

3.1高层建筑的剪力墙体系剪力墙是高层建筑中设计中结构体系的重要组成,对于高层建筑承受风荷载或高层建筑承受地震有着积极性的作用。剪力墙体系主要是受力主体结构全部都是由平面剪力墙的构件组成的一种体系。其不仅能够承担结构中水平构件所产生的竖向荷载,而且还能够承担外部因素所引起的振动作用,比如地震作用以及风力等。

3.2高层建筑的框架—剪力墙体系框架—剪力墙体系是高层建筑中常见的结构体系,其中,框架所承受的主要是垂直荷载的力量,剪力墙所承受的是水平剪力。剪力墙的设置不仅能够在很大程度上增强建筑的侧向刚度,使其水平位移变小,而且还能够使框架所受的力实现均匀分布。

3.3高层建筑的筒体体系高层建筑筒体结构体系由框架—剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来的。筒体结构体系是将剪力墙或密柱框架集中到建筑的内部和而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间,目前在高层建筑中被广泛应用。

4、高层建筑结构设计的重点

4.1高层建筑结构设计的总体重点高层建筑结构设计要做到合理利用土地资源、空间和节约施工成本以及保证施工的质量,是高层建筑施工过程中的主要目的。所以具备良好的空间工作性能成为高层建筑设计的必然要求,我们可以利用剪力墙结构的双向布置,设计出完整的结构空间。结构体系的主要作用是提高建筑物抗震性能,完善设计的结构,从而保证剪力墙在应用过程中的最佳质量。

4.2高层建筑结构设计的细节重点高层建筑梁、板、柱、墙和基础等构成了建筑形体的力学构件和体系。其实每个部位的建筑都是相辅相成的,形成一个整体的结构,才能定制出一套合理的工程施工方案。所以不同建筑的结构构件及体系的尺寸和构成比例都需要合理科学地设计。另一方面,结构区别于机械,它不存在零件,它的构件具有固定性和整体性,构件划分也可以是人为的,比如房间或楼层等部分的划分,就比较具有随意性和不确定性,达到零件化的效果具有一定的挑战性,也很难达到部件的规范性和全面性。

5、结语

第7篇

改革开放以来随着经济的不断发展,综合国力的不断提高,房地产业迅猛发展,建筑业逐渐成为社会支柱产业,由于土地资源的紧缺,高层建筑在众多建筑形式中脱颖而出,而在目前在工程设计领域中,高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点,对其具体的分析与论述也就显得更加的重要,设计师们设计了很多新的结构体系,如何更加合理的设计结构体系,做好结构设计,解决可能出现的问题,同时又满足人们各方面的要求,本文对这些问题进行了分析与论述,以提高建筑结构设计水平,这是值得我们探讨的问题。

关键词:高层建筑结构设计 分析

中图分类号:TU97 文献标识码:A

前言:

随着土地资源的日益紧张,高层建筑也如雨后春笋般迅速发展,数量剧增,结构体系也是越来越多样化,高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势,怎样满足建筑空间最大化怎样满足用户结构需求,为了高层建筑更加安全更加美观更加耐用为了更加的节约成本,为了更好地追求新的结构形式和更加合理的力学模型,我们必要了解结构设计的基本特点。一个经济合理的结构方案决定了建筑结构设计的合理性,同时还需选择一个切实可行的结构体系和结构形式。

高层建筑结构设计的特点

1.水平力是设计的主要因素

水平力在高层建筑结构设计中起着至关重要的作用,由于高度的不断增加,水平力的作用会使建筑物产生位移,水平力的设计我们可以给出数值是随着动力的变化而变化的。但同时也应注意建筑材料的选择,建筑结构体系的选择以及结构的合理布置。

2.侧向位移是重要控制指标高层建筑结构设计中,随着建筑高度的变高,侧移变形会快速增加,当然这是在水平荷载下结构的分析,这是的结构一定要保持足够的刚度及抵抗侧向力,结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规范规定的范围内。如侧向位移会产生主体结构构件出现较大裂缝,甚至损坏现象。

3.承载力是基础要素

与低层、多层建筑相比,高层建筑需要更严格的承载力。假使地基或桩基情况不发生改变,高层建筑设计也应该减轻自身的重量。如在高层建筑的抗风设计中,应保证结构有足够承载力,必须具有足够的刚度;控制在风荷载作用下的位移值,保证有良好的居住和工作条件;外墙、窗玻璃、女儿墙及其他围护和装饰构件,必须有足够的承载力,并与主体结构有可靠的连接,防止房屋在风荷载作用下发生部分损坏的可能。例如,建筑物质量过大会导致期重心在地震中发生倾覆力,会导致建筑物结构的抗震能力减弱。

4.结构延性是重要设计指标

高层结构在水平力作用下的形变一定会比底层建筑要大。所以,让建筑物结构设计具有一定的延性,能在实际中避免建筑物的倒塌。这样结构设计就变得可塑,变成具有一定变形能力的物体,这个好处又如弹簧可以回弹一样。

二、高层建筑的结构体系设计

随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化,城市规划设计中的高层建筑越来越广泛。高层建筑结构设计影响着建筑物的规划、设计、构造和使用功能。其中结构体系设计成为是否经济合理进行高层建筑的关键。

1.框架结构体系

框架结构主要承重结构,由梁、柱、基础构成平面框架。对于框架柱而言,轴压比越小在往复水平上荷载下的滞回曲线也会越丰满,即耗能能力越大,延性就愈好。其优点:建筑平面布置灵活,可以依据自身的要求设计。其缺点:框架结构本身刚度不大,抗侧力能力差,水平荷载作用下会产生较大的位移,地震荷载作用下较易破坏。不高于巧层宜采用框架结构,可以达到比较好的经济平衡点。框架体系中,角柱的受力应该比别的柱差,为了防止角柱遭遇扭转变形或是弯压变形吗,柱截面不宜过小,同时还要加密箍筋,起到增加受压区混凝土约束的作用。注意事项:在框架结构体系中,一定要考虑高层建筑的底部柱,柱截面的大小要注意:在高层建筑中,应该尽量的三排柱结构设计方案;采用钢管混凝土柱、劲钢混凝土柱或是高强混凝土柱;通过增加体积配箍率或是沿着柱身增加箍筋达到提高延性。

剪力墙结构体系

当建筑结构的框架体系强度和刚度不能满足设计要求时,往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架,从而形成了框架一剪力墙体系。在承受水平力时,框

架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。当墙体受力主体全部由剪力构成的话,就会是剪力墙体机构,剪力墙结构体系是把建筑物墙体当作承受荷载的结构体系。对于剪力结构墙间距一般为3一8m,墙体同时作为维护及房间分隔构件。其优点:其刚度、强度都比较高,传力直接均匀,有一定的延性,整体性好,抗倒塌能力强,结构体系特征明显。现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好,刚度大,在水平荷载作用下钡U向变形小,承载力要求容易满足,适于建造较高的高层建筑。抗震性能力强,承受力好。其缺点:剪力结构墙间距设计方面不能太大,,空间平面布局不太灵活,自重大,开洞宜小等。注意事项:在高层剪力墙结构中,连梁的设计收到很多制约,刚度在高层建筑结构设计中,与剪力墙相连并且允许开裂可作刚度折减的梁称作连梁。应该选用跨高比较大的连梁,减少其剪切破坏,按常规设计方法配筋,进行截面抗剪设计,保证其延性。联系墙肢的连梁,不仅会影响剪力墙的受力,而且其本身的受力条件也比较复杂。在剪力墙结构设计中,必须坚持的原则就是强墙弱连梁,对连梁的刚度要进行折减,降低其抗弯能力。

3.筒结构体系

以筒体为抗侧力构件的结构体系统都称为筒结构体系,它包含单筒,多筒,复合筒等,它是由由一个或者几个简体为主抵抗水平力。也有把简体结构分为实腹筒、框筒及析架筒的说法。其优点:筒体结构体系能使整个建筑犹如一个固定于基础上的封闭空心的筒式悬臂梁来抵抗水平力,其是以空间受力为主,具有较大的刚度、强度、整体性,各构件受力比较合理,抗风、抗震能力强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。其缺点延展性能有问题,并且全部此阿勇成本高,造价高。注意事项:在建筑是讲多层筒体结构组合在一起能够产生更大抵抗水平荷载的能力,使结构具有更大抗力性,这样的结构也是多筒结构设计,如加哥西尔斯大楼就是9个筒结合在一起的多筒结构使其具有更好的刚性和能力。当然,还可以让筒体结构设计和其他结构设计一起运用,如带加强层的框架一一核心筒结构与一般的框架一核心筒结构在受力上更强大,当然除了这几种建筑结构体系外,还有其他一些结构体系,如网架,薄壳等。随着建筑业的不断发展,我们还会开发出更多、更加实用的结构体系,这就要求我们建筑设计师不断学习,不断创新。

结束语:

建筑结构设计是需要扎实的理论知识的,是一个整体性,系统性很强的工作,设计师具有创新的思维,既有认真负责的工作态度是结构设计成功的至关重要的基础环节。在结构设计时,设计人员要把每个环节做到了然于胸,重视每个基本的构件,密切配合其它专业来进行设计,并能深刻理解规范和规程的含义,然,这些都需要我们不断的反思和总结工作的经验教训。为何说高层结构专业在各专业中占有更重要的地位呢?高层建筑设计从安全,地基等更重方面都要比低层、多层建筑结构设计有更严格的要求。在高层建筑设计中,我们设计师能遇到能遇到各种问题,这就需要我们加强学习,不断强化自身对设计中运用科学的方式方法,把好高层设计的首要关口。

参考文献:

[1]安海峰.论高层建筑结构设计研究田.中小企业管理与为何说高层结构专业在各专业中占有更重要的地位呢?高科技,2010,(11).

第8篇

[关键词]大开间;大跨度;多高层建筑;结构设计;问题

中图分类号:TU208文献标识码: A

一、前言

在当前建筑设计过程中,无论是多层建筑还是高层建筑,结构的设计是至关重要的,合理的结构设计对整个建筑工程的质量都有重要的影响。在多高层建筑结构设计的过程中基础的合理设计、纵横刚度与主梁受扭问题、杆件轴向变形、次弯矩问题的影响问题都是设计的重点,我们在设计的过程中要根据相关的标准进行设计。

二、高层建筑结构设计原则

1.选择合理的结构方案

在当前建筑结构设计的过程中,方案的选择是至关重要的,不同的建筑,在选择方案时也会有不同,在选择方案时要遵守经济合理、安全实用、节能环保等原则。在不同的地域对施工材料、施工工艺、施工技术有着不同的要求这就要求方案的设计者和施工者要对当地的具体施工情况进行详细的了解,通过论证选择出最佳的结构设计方案,满足工程建设的需要。

2.选择合适的基础方案

对建筑进行结构设计,要充分考虑建筑所在地的周边环境,要对工程的地质条件以及周围建筑的施工及特点做好调研,充分保证后续建筑过程与周边环境的和谐统一。建筑结构设计中要选择合适的基础方案,基础方案要体现结构设计的方方面面,要尽量显示建筑的全貌。同时,要考虑建筑的经济成本和效益,最大限度发挥建筑周边条件的作用,保证建筑的正常实施。

3.选择合适的计算简图

高层建筑的结构设计要选择适当的设计简图,由此可以防止由于计算简图选择不当,导致建筑安全隐患的发生概率增大。建筑结构计算是以计算简图为基础,所以结构设计中要特别注重计算简图选取问题,从而可以保证后续结构计算的准确性和建筑设计的安全性。当然,建筑实际结构与选取的计算简图之间允许存在合理误差,但是要尽量把工程实际控制在计算简图精度要求范围内。

4.分析所得到的计算结果

当下,信息技术飞速发展,由此也带动了建筑结构设计对计算机软件的应用。由于不同计算机软件会产生不同的计算结果,所以要对不同结果进行分析处理。由此,建筑结构设计人员就要具备专业的建筑结构设计理念和知识,更要对计算机软件有充分详细地了解,便于对计算机计算结果进行客观分析。由于操作人员自身的问题或者计算机软件具有的自身误差,使得计算结果与实际情况出现一定的差异,这时就要求结构设计人员客观判断,并予以纠正。

三、常见的问题分析

1、纵横刚度与主梁受扭问题

在大跨度多高层建筑结构设计的过程中,要有预应力次梁的设计,一般情况下预应力次梁设计在大跨度方向,主梁设计一般放在开间方向,要根据具体的情况考虑是否在主梁上施加预应力,这样就将在框架设计过程中的习惯改变,由于设计习惯的影响,总觉得横向刚度存在一定的问题。但是通过计算能满足相关标准的要求,在结构设计的过程中只要能满足相关标准的要求就能满足设计的要求,在使用的过程中也不会出现文艺问题。

2、次弯矩问题

超静定结构张拉时,在次反力作用下产生的截面弯矩称为次弯矩。在静定构件中,验算跨中截面抗裂性时,计算混凝土应力只是把混凝土取为脱离体。而计算跨中强度时,是把混凝土和钢筋共同取为脱离体,计算弯矩就等于荷载弯矩。若左端铰支不变,右端为两跨连续梁的中间支座,就成为超静定结构。两跨连续梁配筋,张拉钢筋时梁的变形将受到约束,中间支座处有一个力要把拱起的梁拉回原来的位置。左端支座产生的次应力在跨度各截面上产生次弯矩。在进行跨中截面混凝土抗裂验算和截面强度计算时,所取的脱离体完全与前述静定构件相同,只是按连续梁计算的支反力和荷载弯矩值将有所不同。

3、杆件轴向变形的影响问题

施加预应力的杆件要产生轴向变形,其中的徐变收缩变形很难准确计算,差别可能很大,但一般考虑长期变形为短期变形的2倍,人们往往能够接受。种种条件有利时,长期变形值可以再少取一些。杆件轴向变形引起整个超静定结构的内力变化,要认真分析。当轴向变形很大时,一般是在施工时采取让杆件可以自由变形的措施。张拉后,等一段时间再做成整体连接,但这样处理比较麻烦。

四、高层建筑结构设计问题与策略

1、高层建筑结构设计高度问题及解决。

我国有关部门对于高层建筑结构体系的最大高度问题,出台了一系列的规章制度,对其进行了严格的规定与规范,其中之一便是《高层建筑混凝土结构技术规程》。该《高层建筑混凝土结构技术规程》对于高层建筑结构体系的高度问题规定,主要是从经济性以及适用性等方面进行规范的。《规程》适宜高度,不仅仅与我国建筑施工技术水平以及建筑水平相关,而且还与我国国民经济发展水平,与建筑工程规范体系相协调。但是在实际的高层建筑结构设计以及施工中,出现了许多与《高层建筑混凝土结构技术规程》规定相违背的高度。举例来讲,在有些建筑物设计以及施工过程中,甚至出现了高达四百多米的组合机构大厦以及三百多米的混凝土结构体系的广场。尤其是近几年来,建筑物的高度不断增加,建筑物自身的参考系数已经超出了《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定,例如在安全指标、荷载取值以及延性要求、材料性能、力学模型选择等方面。为此,对于这些高层建筑结构设计高度问题,设计单位需要严格根据高层建筑混凝土结构技术规程》等有关规定,对设计高度保持科学严谨的态度。

2、钢筋混凝土梁承载力问题及解决。

一般来讲,城市高层建筑主要是以写字楼以及其他办公场所为主,因此,在实际的高层建筑结构设计过程中,设计单位需要着重考虑到空调、消防等设备。这些设备不同于其他设备,它们往往是布置于楼层的梁底之下的,如果没有梁底开洞,就没有办法进行设备的安装。因此,在设备安装之前,设计单位需要对梁的承载力进行分析以及计算,避免出现由于梁底承载力不足而出现安全结构问题。对于梁底开洞之后的承载力,设计单位可以通过孔洞周边补强筋以及开孔梁挠度、裂缝宽度等数据进行分析。对于钢筋混凝土梁腹部开孔,国家出台了有关政策,例如《高层建筑混凝土结构技术规程》《混凝土结构构造手册》等,对于钢筋混凝土梁腹部开孔的位置、流程、环节以及大小等进行了科学的规范。设计单位在进行钢筋混凝土梁承载力计算时,还需要参考不同种类腹部开孔方式,提高钢筋混凝土梁承载力计算的精确度,这对于提高建筑物的稳定性以及安全性意义重大。除此之外,还可以对钢筋混凝土梁承载力进行有效地计算。我们在对钢筋混凝土承载力进行计算的过程中还要对腹部的开孔方式进行考虑,不同的开孔方式对钢筋混凝土的承载了是不同的,例如,在南京国际会展中心工程设计的过程中,横向和纵向的长度分别我292米和158米,横纵向都没有设置缝,这就不能满足承载力的需要,在不同的工程建设过程中,我们要根据工程设计的特点和需要对承载力进行计算,可见承载力的计算对建筑结构设计有着十分重要的作用和意义。

五、结束语

在大开闸大跨度多高层建筑结构设计的过程中要根据建筑的实际情况,采取相关的措施,保证建筑的结构设计能符合相关标准的要求,提升建筑结构设计的水平,促进大开闸大跨度多高层建筑结构设计的快速发展。

参考文献

[1]阴杰,曹京华,陈克勤.高层建筑的结构设计理念[J].山西建筑,2007

第9篇

关键词:高层建筑;建筑结构;剪力墙;设计;特点

高层建筑结构设计是高层建筑建设过程中非常重要的一步,所以设计人员应该根据高层建筑结构的特点,来进行设计,这样能够取得事半功倍的效果。剪力墙结构是高层建筑结构经常使用的一种结构,因为良好的性能,受到高层建筑人员的欢迎,但剪力墙在具体设计时也有很多需要注意的问题,为此,笔者就高层建筑结构设计特点以及剪力墙设计的相关问题进行探讨。

一、高层建筑结构设计特点

首先,高层建筑因其高度,水平荷载成为设计人员共同关心的问题,高度越高,对其水平荷载的能力要求越强,再加之,现代设计时在设计高层建筑时,会采用不同的方法,将建筑外观设计得美观,这就出现不同的造型,这要比单纯的建筑竖向增加有更高的水平荷载能力要求;其次,无论是哪种形式的高层建筑,在结构进行设计时,都要考虑轴向变形;再次,侧移是对高层建筑来说是非常重要的控制指标,要根据侧移要求,来对其进行设计;最后,高层建筑结构具有多少延性,这是关键的设计指标。

以上这些就是高层建筑结构设计的总体特点,要想完全满足上述这些要求,剪力墙结构是最佳的选择。虽然剪力墙在高层建筑结构设计中应用很广泛,但是应该注意在某些高层建筑中是不适合使用短肢剪力墙的,尤其是对抗震又特殊要求的高层建筑。

所谓短肢剪力墙结构主要特点就是截面厚度小于等于3米,而且各个墙肢的高度和厚度之间的比值,最大应该在4到8之间,如果这两者之间的比值不超过4,那么就在具体设计时,就按照框架柱的形式来设计

二、高层建筑剪力墙结构设计应该注意的问题

1、注意楼层剪重比

如果满足以下两个条件,其一,能够符合水平地震作用的要求;其二,剪力墙结构所承受的底部倾覆力矩小于等于30%,这里所说的剪力墙也主要是指短肢剪力墙,只要满足这两个条件,设计人员就尽可能的不使用短肢剪力墙,而是采用大开间剪力墙的形式,因为这中形式能够让高层建筑结构有合理的侧向高度,这样楼层剪重比也能够在规定的范围内。这样做不仅能够降低高层建筑结构自身的重要,好能够降低地震产生的危害,最为关键是,这样的结构能够节省很多的工程造价。

2、注意连梁超限

连梁超限是高层建筑中剪力墙结构乔注意的重要的问题,通常情况下,连梁超限应该超过2.5,否则剪力墙的剪力和弯矩都不会符合要求。我国的相关法规规定如果连梁的跨高比超过5,那么就可以将其视为框架梁来设计,也就是说,如果连梁的跨度超过5,那么,不允许出现连梁刚度折减的现象,但是有时连梁的跨高比在5到6之间,如果不进行刚度之间,也可以出现剪力和弯矩超限的现象,因为设计人员应该根据高层建筑的具体情况来决定是否刚度折减,不能只是单凭经验来决定。

3、注意楼层层间最大位移和层高之比

尤其是在多风或者多地震的地带,更要注意这个问题,在计算两者之间的比值时,可以通过内力位移的方法计算,这就方法是不需要将产生的侧移扣除的,虽然有时在计算楼层位移的时候,可以忽略偶然偏心的因素,但是必须要巷道想到的扭转变形,也就是高层建筑的楼层层间的最大位移与层高的比值应该符合一定的要求。

对于一般的高层建筑,重点是楼层间的剪切变形及扭转变形。剪切变形的控制是以竖向构件的多少来决定的,但竖向构件足够多(剪重比偏大)且布置不合理的话,则会造成扭转变形过大,同样不能满足层间位移的要求。因此,对于高层建筑应尽可能使扭转变形最小,而不能仅根据层间位移不够不加分析地增加竖向构件的刚度。

三、高层建筑混凝土剪力墙的结构设计

1、建筑高度要求

根据资料和研究证明,随着楼层数及高度的增加,剪力墙结构的震害将会加剧,所以规范对于结构形式为剪力墙结构的建筑物的高度有着明确的限值要求。其中的建筑高度指的是从室外地面至檐口或者屋面板板面的高度,对于半地下室结构则从室内地面算起,而对于全地下室或者嵌固条件较好的半地下室则仍然应从其室外地面算起。对于那些带阁楼的坡屋顶则应算至山墙的半高处。

2、过渡层的设计

对于存在过渡层或者转换层的剪力墙结构,除此之外,由于在垂直均匀荷载的作用下,过渡层或者转换层的剪力墙墙体处于拉剪或者者压剪的应力状态,而一旦有横向荷载作用时,过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力及其抗裂性能都将相应地降低。根据试验表明,在垂直和反复横向荷载的作用下,过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力大约会降低两到三成。而如果按验算一般墙体横向承载力的方法,当其托梁的高跨比或者者垂直荷载较小时,就将会过高地估计过渡层或者转换层剪力墙的抗震承载力,从而降低结构抗震的安全可靠性。因此过渡层或者转换层应在每开间设置圈梁以及构造柱,以形成类框架体系,从而增强过渡层或者转换层传递地震剪切力的能力,并大大增加其展延性以及耗能能力。

3、连梁设计

剪力墙的连梁是一件耗能构件,因此它的剪切破坏将对抗震不利,并会使结构的延性大大降低。在设计过程中就要注意对连梁进行强剪弱弯的验算,以保证连梁的剪切破坏晚于弯曲破坏。所以切忌人为来加大连梁的纵筋,这样就有可能无法满足其强剪弱弯的要求,也不能单纯地认为加大箍筋就一定能保证其强剪弱弯的要求。因为当连梁不能满足其截面控制条件时,一味盲目地增加箍筋必然会导致连梁在其箍筋还未充分发挥作用时就发生剪切破坏。而连梁截面的抗剪计算中,对于那些跨高比大于2.5的连梁,应注意将其剪力设计值乘以增大系数。

四、结语

综上所述,可知高层建筑结构设计具有很多的共同特点,如果掌握这些共性,在具体的结构设计时就可以减少很多的麻烦,虽然很多的高层建筑结构都使用剪力墙结构,但是要根据建筑自身的特点来选择哪种类型的剪力墙,不能盲目使用。在设计时要注意需要计算的比值,只有计算清楚才能开展具体的设计。本文是笔者多年高层建筑剪力墙结构设计经验的总结,希望为剪力墙结构设计人员提供借鉴,为我国高层建筑结构设计水平的提高提供参考。■

参考文献

[1] 胡佐舜,柳善泉. 建筑剪力墙结构设计简析[J]. 科技创新与应用. 2013(22)

第10篇

关键词:建筑结构设计;技术要点;原则;注意事项

1.建筑结构设计基本原则

建筑结构的主要功能是在保证建筑工程安全和稳定的前提下,能够满足人们的生活需要,保证建筑工程施工的顺利。所以,建筑结构设计有以下几个基本原则:

1.1抓大放小

建筑结构设计中非常重要的概念就是“强柱弱梁”和“强剪弱弯”。建筑结构是由多个分散的结构组成在一起,各个结构的功能不同,在建筑结构整体中的重要性也有所不同。而在众多结构中,承担建筑主体的安全和稳定的结构是最重要的部分,一些承担建筑功能的结构如果和承担建筑主体安全的结构发生冲突的时候,就需要适当的舍弃。因此,设计人员在进行建筑结构设计的时候,首选要遵循的原则就是抓大放小。

1.2多道防线

建筑安全是建筑结构设计者在进行设计工作中首先要考虑的问题,因此建筑结构的设计中要有安全防治的体系,如果发生突况,建筑结构中的各个环节都能够作出反应,地域破坏力,减少建筑工程的损失。建筑工程的安全性无法依靠建筑结构中的摸一个单位实现,需要建筑的整体结构作为基本的安全保障,每个环节都需要参与其中,设计人员也要在设计中对各个环节的安全进行考虑和设计,设置多道防线,保证建筑工程的安全和稳定。

1.3刚柔相济

刚柔相济是设计人员在进行建筑结构设计中最科学合理的设计体系和原则,建筑结构设计如果过于最求刚硬和强度,在面临巨大外力作用是,建筑结构的变形能力就会丧失,一旦建筑工程主体出现摆动就会发生主体断裂的严重后果。相反,如果建筑结构设计过度的追求柔和软,虽然在面对外力使有一定的抵消能力,但是这也会使建筑结构的变形和摆动幅度过大,严重的会造成建筑主体的倾覆倒塌。因此,建筑结构设计人员要综合考虑,找到刚柔结合的关键点,对建筑结构设计度合理的把握,使建筑结构的合理性提高。

1.4打通关节

建筑结构主体较为复杂,各个环节都会影响到主体结构的平衡和稳定,尤其是各环节之间的节点,需要重点关注。很多建筑工程的安全事故,引发原因都是节点首先遭到破坏。所以,理想的结构体系使建筑结构中不存在节点,也就是完美的建筑结构的设计。通过打通关节设计没有节点的建筑结构会使建筑工程成为一个完整的整体,可以最大化的抵御外部破坏力,使建筑工程能够长久的保持原始静止状态。

2.建筑结构设计技术要点

2.1绘制结构平面图

在进行结构平面图的绘制过程中,必须要进行有关的抗震设计。现代建筑结构设计平面图一般都是通过计算机软件进行,不过对于这部分设计建筑设计师可以不借助软件直接进行设计。虽然理论上通过软件的建模设计效果优于直接设计,但是很多时候会出现房屋建筑结构的受压以及局部受压设计问题。建筑师可以对施工现场进行实地的勘察,适当的借助计算机计算房屋结构的荷载,使建筑结构的设计中的受力情况更加准确。

2.2坡面屋顶的设计

对于建筑工程的坡面屋顶设计需要根据建筑工程的实际情况进行设计,通常处理方式有两种:首先是折板方式,对于房屋跨度较小的建筑工程较为适用。其次梁板方式,这种设计方式适用于房屋平面不规则和房屋板跨度较大的建筑工程。再具体设计中,房屋梁板折角处的钢筋的布置需要在设计图纸中体现,这就要求建筑结构设计师具有一定的空间概念,同时能够正确理解建筑图纸和示意图。

2.3楼梯以及基础的设计

楼梯跨度的控制是设计人员在进行楼梯梯板设计中首先要考虑的因素,楼梯的位置要和上下楼层统一,同时梯梁的高度也要符合房屋的设计要求,否则就会导致建筑工程在施工中遇到麻烦,从而影响建筑工程的整体质量。除此之外,房屋基础的设计也是建筑结构设计的重点,无论是混凝土标号的选择还是基础中钢筋的配比都要进行科学合理的设计,而且还要准确的设计构造柱的位置,这些也是保证建筑结构基础质量的前提。

2.4多层住宅的设计

在进行多层住宅的建筑结构设计时,设计人员需要根据建筑结构的规模和具体情况进行设计,如果是一般的多层住宅建筑结构,在房屋的尽端和转角处尽量不要设计楼梯间,而且要均匀对称的进行纵横墙的布置设计等。如果建筑工程为高层住宅结构,就需要考虑其抗震性,使建筑中各结构能够承担来自平行于该抗侧力结构平面方向的外来力,同时要保证框架与抗震墙等抗侧力符合要求。刻意合理的对屋盖的长宽比进行控制,使抗震墙的抗震能力提高,同时还可以进行适当的防护设计,保证楼、屋盖的整体安全及其与抗震墙的可靠性连接。

3.建筑结构设计中需要注意的问题

3.1建筑地下室外墙设计上应注意的问题

建筑地下室外墙的设计主要是对混凝土配比和厚度的设计,在设计时要考虑到建筑工程的当地环境和地下水的实际情况,设计的地下室外墙的抗震等级必须要符合要求。需要注意的是,设计时在进行地下室外墙设计过程中,要确定混凝土的等级以及高层建筑地下室外墙厚度的条件等。而且,除了抗震性,地下室设计中的一个重点问题就是防水问题,所以地下室外墙的抗渗等级也是设计中需要注意的。地下室外墙的水平荷载力决定了其钢筋配比,而水平荷载包括了很多的因素,例如地基土的侧向压力、地下水的压力等,由此可见,建筑地下室外墙的设计需要考虑很多的因素,需要注意的问题也并不简单,这就要求设计时在进行设计工作时要对这些问题全面考虑,不能避重就轻。

3.2高层建筑基础的选择要注意的问题

高层建筑的基础对于建筑整体的稳定性有着直接的影响,所以在进行高层建筑基础的设计中要使建筑地基能够满足高层建筑的整体性和变形性的要求。而且高层建筑还存在的一个普遍问题就是沉降问题,因此,高层建筑的地基设计要需要具备对高层建筑的地下沉降的调节能力。通常情况下,如果建筑工程的基地面积和地下室柱距较大,地基的设计需要采用平板式设计,如果地下水位较大,高层建筑的基础尽量不要采用梁板式,而如果建筑的正截面承载力较大,就可以采用筏形基础设计。总之,对于高层建筑基础的设计需要根据建筑结构的功能和规模进行,保证建筑基础设计的合理性。

3.3基础底板设计应注意的问题

在建筑结构基础底板的设计中,需要注意基础沉降问题,而且要在最大程度的节约材料前提下,使钢筋能够均匀的在基础底板上铺设,而且要避免钢筋出现重接的问题。在设计前,设计工程师要对施工现场进行勘察,对基础资料进行详尽的收集,这样才能够保证其设计准确合理。在基坑方面,要根据基坑的面积进行基础底板设计,如果基坑较小时,就要特别注意基坑土对于基地的约束,尽量不要出现反弹的情况。因此,在基坑开挖完成后,要做好安全防护措施,从而保证基础底板设计的合理性和施工的顺利。

4.结语

综上所述,建筑结构的设计对于建筑工程整体质量和使用功能有很大的影响,而且建筑结构设计受到了很多客观因素的影响,这就要是设计者在设计过程种要认识到结构设计对于建筑工程整体的重要性,重视细节设计,对需要注意的问题全面考虑,保证建筑结构设计的科学性和合理性。

参考文献

[1]覃维.建筑结构设计中的技术要点与规范研究[J].科技创新与应用,2016,(18):257.

[2]陈志刚.建筑结构设计中的技术要点与规范研究[J].城市建筑,2012,(17):47.

第11篇

【关键词】高层建筑;抗震;结构设计

中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:

随着社会的不断发展与进步,高层建筑自19世纪出现后,越来越广泛地出现在城市人民的生活中,近几年,包括一些发展速度较快的城镇,也出现了越来越多的高层建筑。高层建筑的结构设计是一个非常复杂、庞大的系统,不仅要满足抗震、抗风等安全性能方面的需求,还要满足自身建筑结构的科学性及合理性。

1.高层建筑的结构特点

对于高层结构建筑来说,需要承载的不仅是自然界的风产生的水平方向的荷载,与此同时也要承受垂直方向的对自身重量的荷载,在此基础上,还要求有较强的抗震能力。通常来说,水平方向上的荷载对低层建筑结构的影响是比较小的,但是高层建筑不同,自然界中的风和地震等外力对其产生的水平方向的荷载是影响其结构的主要因素。建筑物的高度越高,位移就越快,这种位移不仅对人的舒适度有影响,对建筑物本身的使用也有影响,并对本身的结构构件和非结构构件也有破坏性的影响。[1]正是因为这样,在对高层结构进行设计工作时,必须将侧移控制在规定的范围内,这种抗侧力结构的设计时高层建筑结构设计的核心所在。

2.高层建筑结构设计的基本原则

在高层建筑结构的设计中,我们主要遵循五个基本原则。首先,对高层建筑结构计算简图要做出合理的选择。计算简图是进行高层建筑结构设计计算的基础,一旦选图不合理,就会比较容易造成结构安全事故。因此,合理地选择计算简图是高层建筑结构设计的安全保证。与此同时,选用与计算简图相应的构造方法才能保证建筑物的安全性。在实际的结构中,不单钢节点和饺节点属于其结构节点,实际结构域计算简图的误差点也是其中之一。

其二,对高层建筑结构的基础设计要做出合理的选择。依据高层建筑的地质条件情况对基础设计进行选择,对高层建筑上部的结构类型和荷载的分布情况、施工条件、相邻建筑物的影响等各种因素进行综合分析,据此对基础方案作出科学合理的选择。这种选择要让地基的潜力得到最大的发挥,如有必要的时候必须对地基变形方面进行检验。地质勘查报告时高层建筑设计中不可或缺的材料之一,如有缺失的情况发生,就要马上进行现场勘查并将相邻建筑的相关资料作为参考,通常想他的结构单元采用的类型都是一样的。

其三,对高层建筑的结构方案作出合理选择。满足经济性、结构形式及结构体系是合理的结构设计方案的必备条件之一。结构体系的要求是传力简单、受力明确。如果高层建筑位处地震高发区,应力就需要平面和竖向的规则。在对地理条件、施工条件、工程设计需求及材料等进行综合分析之后,要对建筑的水、暖、电等各个专业进行相互协调,以此来选择合理的结构,确定结构方案。

其四,准确分析计算结果。在高层建筑的发展过程中,计算机技术也被广泛地应用到建筑结构的设计中来。面对形形的计算机软件,采用不同的软件就可能得到不同的结果。多以要选择合适的软件进行计算,就必须基于建筑结构的设计人员对软件的使用范围及条件有全面性的了解。因建筑结构的实际情况和计算机程序有时候会产生一定的误差,无法完全相符合,所以在使用计算机进行辅助设计的时候,要尽可能避免因人工出现的误差或者软件本身的缺陷导致的计算结果不准确的问题。为此,结构设计工程师通过计算机软件得到结果之后,应当进行必要的校对及合理的判断,得出准确性较高的结果。

最后,采用相应的构造措施进行高层建筑的结构设计。高层建筑结构的设计基本原则是强剪切力弱弯变,强压力弱拉力,强柱弱梁。设计过程中要注意对上述原则的把我,对薄弱部位进行加强,重视钢筋的执行段锚固长度,重点考虑构件延性的性能和温度应力的影响[2]。

3.对高层建筑结构体系进行选型

高层建筑的结构体系指的是建筑结构在抵抗来自竖直方向与水平方向的荷载时,构件的组成形式及传力路径。竖向荷载传达到基础是通过墙、柱等竖向构件及楼盖等水平构件,而水平荷载传递到基础利用的是抗侧力体系,钢-混凝土混合结构体系,钢结构体系和钢-混凝土组合结构体系。钢筋混凝土结构体系因具有钢筋及混凝土两种材料的协同受力性能的特征,同时具有造价低廉,成本低,耐久耐火,整体性能优良等优点,被广泛应用于各类工程结构中。但是它也存在着延性差,自重大,施工慢等缺点。钢结构体系具有抗震性能比较好,强度高,施工方便,用途多,跨度大,但是存在着费用高,施工复杂,防火性能差等不足;钢-混凝土混合结构则结合了钢构件及钢筋混凝土构件两者的长处,不仅增强了钢构件的强度,并具有比较优秀的抗震能力,成本较低,但是,这两种材料构件在连接技术上稍显不足;钢-混凝土组合结构具有较高的承载力,较强的抗震性、比钢结构更优秀的耐火性,较短的工期,但同时也存在着节点构造复杂的缺点。

高层建筑结构可以根据结构形式的不同分为剪力墙结构体系,框架结构体系和框架-剪力墙结构体系。剪力墙结构体系就是利用高层建筑的墙体作为抵抗侧力及竖向承重的结构体系。这种结构体系整体性能较好,刚度较大,不会轻易受到水平力的作用而产生变形,比较适用于高层建筑。但是因其剪力墙之间的距离较小,致使平面的布置比较受制,所以一般的在不适合用于公共建筑中。框架结构体系则是利用梁、柱等结构为高层建筑竖向承重并承受水平荷载的结构,这种结构具有框架结构内力大、结构侧向位移大的特点,仅适用于高度在50米以下的建筑。将上述两者技术相互结合而构成的结构形式就是框架-剪力墙结构体系,它因同时具有布局灵活。实用性强及较强的水平负载能力而广泛被应用与高层建筑中。使用框架-剪力墙结构体系需具体考量剪力墙的位置、数量及其他满足框架的设计要求[3]。

4.高层建筑结构设计问题及相应对策

为了达到高层建筑的抗震要求,我国的通用建筑规范中对高层建筑结构的高度有比较严格的规定,针对我国高层建筑超高问题,新规范中不仅将原有的限制高度规定为A级高度,在此基础上增加了B级高度,此规定促进了高层建筑结果处理措施及设计方法的改进。在实际的工程实际中,如改变建筑结构类型时忽略了高层超高问题,施工审图时将给予不通过的处理,并令其重新设计或者进行专家会议论证,一旦出现这种情况,对整个工程建筑的工期及造价都将造成极大的影响。此外,在高层建筑的结构设计中,尽可能减少或者避免使用短肢剪力墙。对于嵌固端的楼板的设计;综合分析嵌固端上层和下层的刚度比,并且要求嵌固端上层和下层抗震等级一致;高层建筑整体计算充分考虑嵌固端的设置,综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调[4]。

5.结语

总之,社会与科技的进步推动着高层建筑的发展,随着高层建筑在人们的生活得到越来越广泛的运用,高层建筑的结构设计要求也越来越高。高层建筑结构设计是一项十分系统和复杂的工作,作为设计人员应在不断提高自身专业技术水平的同时做好设计工作,以着力高层建筑的提高设计水平。

【参考文献】

[1]张杰,崔伟平.探究高层建筑结构设计的问题及解决措施[J].河南科技,2013,(01):178.

[2]本报记者陈园园.高层建筑结构设计难题待解[N].中国建设报,2010-10-30(004).

第12篇

关键词:建筑工程混凝土结构设计问题探究

中图分类号:TU37文献标识码: A

前言

在我国建筑工程建设施工的过程中,混凝土已经成为了工程建设中主要的施工材料。不过,从现代化建筑行业发展的情况来看,随着社会的不断发展,人们对建筑功能的要求也越来越高,这就使得建筑结构设计的种类也在不断的增多,这就十分容易使得人们在建筑混凝土结构设计的过程中出现一些问题。下面对混凝土的结构设计进行简要探究。

1、高层建筑结构设计原则

高层建筑结构设计原则,是高层建筑结构设计过程中需要注意的重要标准和准则,也是高层建筑设计单位提高高层建筑结构设计质量与效益的重要保障只有在一定的高层建筑结构设计原则支持下,才可以进行建筑结构设计总体来讲,高层建筑结构设计原则主要包括以下几点:

(1)基础力案合理。建筑结构基础力案是高层建筑结构设计的前提和基础,在实际的建筑结构基础力案设计中,设计单位需要根据实际施工地质条件,根据实际建筑结构施工需求进行设计同时建筑结构基础力案需要配置完善的施工地质调查报告,最大程度的发挥建筑物地基的潜力,必要的情况下设计人员还需要对地基的变形做好相应的演算另一力而,设计单位还需要对建筑物进行综合性分析,尤其是对于建筑物负荷以及上部结构类型,通过对这些综合性分析,最终选定最适合的基础力案,从而可以在提高设计质量的基础上提高设计单位经济效益

(2)计算简图适当。计算简图设计,也是高层建筑结构设计中需要注意的重要问题,主要原因在于高层建筑结构设计时需要对一些基本的数据进行计算分析,而这些计算分析都必须要建立在计算简图的基础之上只有通过计算简图基础之上的数据分析,才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性举例来讲,建筑物结构节点问题,建筑物结构节点并小是我们传统观念中的铰节点或者是钢节点,设计单位在进行计算简图设计时,需要对建筑物结构节点进行深入研究,提高计算简图计算精确性,进而将计算简图的误差控制在合理的范围内

(3)结构措施完善。除了基础力案合理以及计算简图适当这两大基本原则之外,还有

一条基本原则是设计单位经常忽略的,那就是结构措施完善原则设计单位在进行建筑物结构的设计时,需要注意结构组件的延展性,例如建筑物中钢筋的锚固长度等同时,设计单位还需要注意建筑物薄弱环节以及建筑物本身温度对于建筑物组件的影响,对于这两力而的问题,在实际的设计过程中,需要遵循强柱弱梁、强剪弱弯以及强压弱拉的基本原则,只有这样才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性

2、建筑结构设计中存在的问题

在建筑结构设计的过程中,难免会由于各种人为或非人为因素的影响,出现某些未定的设计障碍,这小仅阻碍了设计师的想法和策略,如果更加严重,还会影响建筑工程的施工进度,使得施工力的蒙受极大的经济损失接下来笔者将分析几种建筑结构设计中较容易出现的问题,以防广大建筑行业的工作者犯同样的错误。

(1)地下室设计问题。建筑结构设计中必须注重地基的稳固问题,而地基质量一般都是

与地下室的设计直接相关的,所以说地下室在建筑结构设计中占据很重要的地位,而且一日出现问题,就会造成非常严重的影响首先,地下室的设计要求是非常严格的,对于墙体的厚度、混凝土的强度、防水材料的性能以及钢筋支撑架的刚度等等都有明确的标准,但是在具体的施工过程中,却并没有引起广大施工人员的注意,对地下水位的高低和竖向荷载能力都没有经过科学的设计和测量,这样带来的直接后果是大大降低了建筑工程的质量,安全问题也难以得到保障。

(2)设计图纸问题。建筑工程的施工阶段都需要依照具体详细的施工设计图纸来进行施工,具体的施工工序和施工任务都要根据设计图纸的精细程度来决定,可以说设计图纸的好坏直接影响着一个建筑工程竣工质量的优劣但是在现代许多建筑施工团队中的建筑结构设计师并小重视设计图纸的内容.对待施工图纸的设计态度也并小严谨.有一种尽量完成任务的敷衍情绪掺杂在设计过程中,这样的设计图纸只是一份粗制滥造的涂鸦作品,对建筑工程的结构设计更谈小上精密合理总体而言,一份科学合理的设计图纸应该对结构设计的细节有细致的标注或者分析,特别是抗震指数的设计、支撑架的刚度、墙体的材料等等与建筑工程的质量息息相关的因素更是要重点说明但是当前我国的建筑工程团队中,仍然有部分的建筑结构设计极为小合理,譬如在各层梁、柱、墙的平而配筋图中,仍然采用小标准图集,地上地下的结构标高、梁柱编号、结构层高标注小清楚这些小顾后果的设计显然会影响建筑工程的施工质量

(3)浇混凝土楼板问题。由于混凝土是建筑工程中使用量最多的施工材料,所以混凝土的

施工对于建筑结构的设计具有非常重要的意义,在这力而浇混凝土楼板的质量问题则是重中之重,一日没有妥善处理就会出现许多问题,比较常见的是干缩开裂、支座负钢筋倒伏前者往往是由于温差较大,热胀冷缩而出现了崩裂问题后者则与施工人员的技术有着直接关系

(4)建筑选址问题。古语有云:万事开头难可见对于任何事情必须先有一个良好的开始打下基础,那么接下来的事情就好办了,对于建筑结构的设计也是,有一个科学合理的结构设计,先要解这个建筑项日的选址问题,如果选址小稳定,再好的建筑结构也小能保障整个建筑工程的建筑质量可见要想使建筑既安全实用又科学合理,建筑的基础选址是非常重要的如若小然就会使得建筑工程的安全系数极低,建筑质量也会非常差.对住户的生命安全有着严重威肋。

3、基础设计阶段存在的问题及解决办法

基础工程是建筑工程建设的重要环节,既影响着工程整体质量"安全,又在工程造价中占据重要位置。因此基础设计至关重要。

(1)地基承载力问题。在基础设计之前,应选择合适的土层作为基础持力层。持力层承载力决定着基础方案选型和基底面积的大小。不同持力层的承载力差异很大,造成所选基础方案可能完全不同,进而对基础造价造成极大的影响。可见选择合适的持力土层的重要性。当在持力层以下一定深度范围内存在承载力明显偏低土层时,则需按照建筑地基基础设计规范要求,进行软弱下卧层的承载力验算。以往设计中设计人员往往注意到软弱下卧层的变形验算,而忽略了其承载力的验算。当软弱下卧层的承载力不满足要求时,对工程整体的安全

性影响极大,需引起设计人员的足够重视。当下卧层承载力不满足要求时,可采用深基础(如桩基础)穿过软弱土层,或对软弱土层进行地基处理,是其承载力和变形满足要求。

(2)基础设计中的常见问题。对于不同的基础形式,所出现的问题和解决办法也各不相同。

常见问题如下:对于地下车库中的柱下独立基础,基础埋深的计算方法因各地方基础规范有不同的规定,对基础底面积大小影响较大。如辽宁省地方标准2建筑地基基础技术规范3规定,当地库底板厚度满足一定要求的情况下,独立基础的埋深可取自室外地面及室内地面计算埋深的平均值。对于平板筏板基础,上部结构刚度板底地基土的基床系数等都对筏板的计算有一定影响。设计时应将上部结构刚度传给基础,考虑基础与上部结构的共同作用,并合理选取基床系数,有效降低基础工程量。另外,基础底板及地下室的外轮廓

应尽量简洁,有利于防水工程的施工和降低造价。

结束语

混凝土结构的设计与施工关系到整个建筑工程的质量,与人们的切身利益与生命安全息息相关。混凝土结构设计是一项长期而又复杂的工作,工程师只有在实际工作中不断学习,不断创新,力求将所有因素考虑在其中,这样才能够保证混凝土结构设计的质量,保证整个建筑工程的质量。

参考文献:

[1]混凝土结构设计规范(GB500010-2010)北京.中国建筑工业出版社.