高层建筑选型及结构设计论文
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对高层建筑结构设计探讨摘要:随着我国经济的快速发展,全国大中城市高层建筑迅速增多,高层建筑结构设计已成为建筑结构设计人员的重要工作内容。
高层建筑层数和高度都逐渐增加,结构形式更是多样化、复杂化。
为了使设计者对高层建筑的设计有较好地了解,我们就以杭州某工程为例,介绍高层建筑的结构设计方案,本文对该方案的计算模型、转换层的设计和构造及内力分析做了简要介绍。
关键词:高层建筑转换层总结1 概述近年来,现代建筑越来越向多功能、综合用途发展,在同一竖直线上,顶部楼层与下部楼层用途不同,不同的楼层需要大小不同的空间尺寸,采用不同的结构形式。
从建筑功能上讲,上部需要小开间的轴线布置,需要较多的墙体以满足旅馆和住宅的要求,下部共用部分则希望有尽可能大的自由灵活空间,柱网要求大,墙体要尽量少,由于高层结构下部楼层受力很大,上部结构受力相对较小,正常布置应该下部刚度大(墙多,柱网密),到上部刚度较小(墙少,柱网稀疏),但为了满足建筑功能的要求,我们必须以跟常规相反的方式进行布置,即上部布置小空间,下部布置大空间,上部布置刚度大的剪力墙,下部布置刚度较小的框架柱,为了实现这一布置就必须在结构转换的楼层设置转换层。
2 工程概况就以杭州某工程为例。
本工程位于杭州某地区,该工程是集商场、办公、住宅为一体的综合性高层建筑,地下2层为停车库及设备房,地上29层,分a,b两栋塔楼,塔楼均为住宅,主楼主体90.500m。
由于该建筑功能的要求,本工程结构采用底部大空间转换剪力墙结构,转换层在第5层顶面,属高位转换结构,该地区地震设防烈度为6度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.05g,拟建场地为ⅲ类场地土。
结构抗震等级:转换层下剪力墙二级,框支柱二级,基础采用桩筏。
为了满足建筑功能,结构必须处理好以下几个问题:①转换层转换结构方式的选择;②转换层楼层结构计算层高的确定;③二级转换梁的处理。
3 概念设计与结构布置3.1 结构计算单元的确定。
高层建筑结构设计论文随着科学技术的不断发展,功能俱全的高层建筑越来越多。
高层建筑结构设计也越来越成为建筑结构工程师的重要工作内容。
下面是店铺为大家整理的高层建筑结构设计论文,供大家参考。
高层建筑结构设计论文范文一:探究高层建筑结构边节点抗震性能1试验概况1.1试验构件设计和制作边节点试验构件取用承重框架梁柱反弯点之间的一个平面组合体,即“T字形”试件。
为有效保证试件的浇筑质量和垂直度,并与工程实际相符,全部试件均采用钢模板、立模浇筑。
边节点构件柱子的截面尺寸为200mm×200mm,梁的截面尺寸为150mm×250mm,纵向受力钢筋采用HRB400级,箍筋采用HPB235级。
柱子的配筋率为1.13%,梁的配筋率为0.9%,所有构件配筋率和钢筋的强度相同。
为防止柱头破坏,柱上、下两端箍筋加密;节点核心区按照抗震要求对箍筋进行了加密处理。
本次试验共包括7根试件,详细的试验构件概况如表1所示,构件的尺寸和配筋图示,节点核心区采用柱混凝土的构件,施工缝留设在梁下部;节点核心区采用梁混凝土的构件,分别在梁上和梁下留设两道施工缝,施工缝处浇筑时间间隔为2天(48小时)。
1.2试验方法和加载装置采用低周反复试验方法进行研究,加载制度为力—位移混合控制加载,在开始加载到构件屈服前采用力控制;构件屈服后,改用屈服位移的整数倍为级差作为回载控制点,每一位移下循环3次。
在实际框架结构中,当作用水平荷载时,上柱反弯点可视为水平可移动铰,相应的下柱反弯点可视为固定铰;而节点两侧梁的反弯点可视为水平可移动铰。
这样可以有两种加载方案:一种是在柱端施加水平荷载或位移,这时梁能够左右移动而上下受到约束,产生剪力和弯矩。
这种边界条件比较符合实际结构中的受力状态;另一种是将柱保持垂直状态,在梁的自由端施加反复荷载或位移,此时边界条件变为上下柱反弯点为不动铰,梁反弯点为自由端。
本次试验采用的是柱端加载的方式,即采用在柱顶施加轴向力和水平力的方式进行试本次试验在东北电力大学结构试验室进行,采用美国MTS公司生产的MTS液压式伺服加载系统进行试验,采用MTS动态数据采集系统进行数据采集。
高层建筑结构设计要点研究论文六篇关于《高层建筑结构设计要点研究论文六篇》,是我们特意为大家整理的,希望对大家有所帮助。
第一篇摘要:随着我国人口急剧上升,土地资源稀缺问题愈加明显,为了提升土地利用率,开发商开始将目光投向高层建筑。
近年来,复杂高层与超高层建筑得到广泛应用,它即满足了城市发展的需要,也实现了有限土地资源的有效利用。
因此,本文主要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行探讨,用以提高高层建筑的合理性与科学性。
关键词:复杂高层;超高层;建筑结构;设计要点1引言随着复杂高层与超高层建筑的不断增加,政府对高层建筑的质量提出更高要求,尤其是建筑结构的持久性、可靠性已经成为社会关注的焦点。
因此,在进行复杂高层与超高层建筑结构设计时,要结合建筑物的形态特征、功能需要等进行,为提高复杂高层与超高层建筑的安全性能做铺垫。
2复杂高层与超高层建筑结构设计的主要控制因素2.1重力荷载与其他类型的建筑相比,复杂高层与超高层建筑具有特殊性,不仅建筑高度不可比拟,还需要面临重力荷载的挑战。
特别是随着建筑高度不断攀升,地面受力与重力荷载会逐渐上升,在力的作用下墙上的轴压力与竖向构件柱的压力也不断增加,从而加大超高层建筑的困难性。
其次,复杂高层与超高层建筑的水平位移也是建筑结构设计的矛盾点,主要体现在两个方面:①楼层越高风效应就越大,在风的作用下其合力作用点的位置就越高,由此自然风效应对超高层建筑产生的作用效应就更大。
②在建筑结构设计中,建筑的结构自重是企业必须考虑的问题,因为它关乎建筑物的稳定性。
而结构自重与重心位置相关,随着建筑楼层不断升高其重心位置随之升高,从而结构自重不断加大,成为强力作用下的薄弱环节,比如地震等。
2.2风振加速度风力大小与建设楼层的高低相关,通常楼层越高其风力效果越强,因此在超高层建筑中的风力作用特别显著。
但是,人们对风作用的舒适度有一定的感知,若风振作用过强则会令人产生不适感,从而降低居住品质。
高层建筑结构论文随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。
高层建筑不仅是城市现代化的象征,更承载着人们对于高效利用空间和提升生活品质的期望。
然而,高层建筑的结构设计与施工面临着诸多挑战,需要综合考虑多种因素,以确保其安全性、稳定性和功能性。
高层建筑的定义在不同的国家和地区可能会有所差异,但通常是指高度超过一定数值(如 24 米或 7 层)的建筑物。
高层建筑之所以与普通建筑在结构设计上有显著区别,主要是因为其高度带来的一系列特殊问题。
首先,风荷载是高层建筑结构设计中必须重点考虑的因素。
随着高度的增加,风速也会显著增大,风对建筑物的作用效应也更为复杂。
强风可能导致建筑物产生较大的水平位移和振动,影响居住者的舒适度甚至结构的安全性。
为了减小风荷载的影响,高层建筑的外形通常会设计成流线型,以减少风的阻力。
同时,在结构设计中会采用加强的抗侧力体系,如框架核心筒结构、筒中筒结构等,来抵抗水平风力。
其次,地震作用对高层建筑的影响也不可忽视。
地震是一种突发的、破坏力巨大的自然灾害,高层建筑在地震中的表现直接关系到人们的生命财产安全。
在地震区建造高层建筑,需要根据当地的地震烈度进行抗震设计。
这包括选择合适的结构体系、确定结构的抗震等级、加强关键部位的构造措施等。
例如,采用延性较好的材料和构件,设置多道抗震防线,以增加结构在地震中的耗能能力和抗倒塌能力。
高层建筑的自重也是一个重要问题。
由于高度大,建筑的自重会产生巨大的竖向荷载。
为了承受这些荷载,需要选用高强度的材料,如高性能混凝土和高强度钢材。
同时,合理的结构布置可以有效地传递和分配竖向荷载,确保结构的稳定性。
在高层建筑结构的设计中,基础设计至关重要。
高层建筑的基础需要承受巨大的上部荷载,并将其均匀地传递到地基中。
常见的基础形式包括桩基础、筏板基础等。
在选择基础形式时,需要充分考虑地质条件、地下水位、建筑物的荷载分布等因素。
对于地质条件复杂的地区,还需要进行详细的地质勘察和地基处理,以确保基础的稳定性和可靠性。
高层建筑结构设计要点分析【摘要】根据笔者从事建筑结构设计的工作经验,结合某高层建筑,对高层建筑结构设计的特点进行了简要的概述与分析,指出了在高层建筑结构设计和构造要求,以及高层建筑结构设计过程中应注意控制事项,以提高建筑结构设计的经济性和安全性。
【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]。
小议高层建筑结构设计[摘要]随着科学技术、结构设计理论,高强材料的迅速发展,为建筑师们提供了丰富的想象空间,同时也为新颖结构体系的出现创造了条件.本文针对高层建筑结构体系,总结了高层建筑结构设计的特点,提出了高层建筑结构分析和各种体系相对应的方法以促进高层建筑的进一步发展,为实际高层建筑结构分析与设计提供一定的参考,[关键词]高层建筑;结构;设计;剪力墙结构中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:一、高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计的特点1、结构延性是重要设计指标。
相对于低矮的建筑物,高度较大的建筑物结构更柔一些,在风力、地震、沉降等自然力的作用下会产生更大的变形。
为了使高层建筑结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免损毁倒塌,在结构上采取合适的措施,使高层建筑具有一定的结构延性是一个不容忽视的问题。
2、水平载荷成为决定因素。
在低矮建筑结构设计中,一般都是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计,但是在高层建筑中,尽管竖向载荷的影响仍旧巨大,但是起决定作用的是水平载荷。
这是因为建筑物的自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值,只是与楼房高度的一次方成正比;但是水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比。
3、侧移变形不容忽视。
与底层建筑不同,高层建筑的水平荷载数值往往很大,并且这种水平载荷会随着建筑物高度的增加迅速变大,所有在设计中不仅要求建筑物结构具有足够的强度,还需要具有足够的抗推刚度,使建筑物在水平荷载下产生的侧移被控制在某一范围之内。
4、抗震设计要求更高。
抗震设计时现代高层建筑设计中必须要考虑的因素,对于高层建筑抗震设防结构的设计,除了要考虑正常情况下的竖向荷载、水平载荷以及风荷载外,良好的抗震性能也是不容忽视的,高层建筑抗震设计的要求要做到小震不坏、大震不倒。
有关高层建筑的论文在现代城市的天际线上,高层建筑如同一颗颗璀璨的明珠,不仅展现了人类建筑技术的巨大成就,也反映了社会经济的发展和人们对空间的不断追求。
高层建筑的出现改变了城市的面貌,为人们提供了更多的居住和工作空间,同时也带来了一系列的挑战和问题。
一、高层建筑的发展历程高层建筑的发展可以追溯到古代文明时期。
例如,埃及的金字塔和巴比伦的通天塔都展示了古人在建造高大建筑方面的尝试。
然而,真正意义上的高层建筑始于 19 世纪末 20 世纪初的工业革命时期。
随着钢铁、混凝土等新型建筑材料的出现,以及电梯技术的发明,使得建造更高的建筑成为可能。
20 世纪初,美国的芝加哥学派率先掀起了高层建筑的热潮。
他们提出了“形式追随功能”的设计理念,注重建筑的实用性和经济性。
这一时期的高层建筑多采用框架结构,外观简洁大方。
到了 20 世纪中叶,高层建筑在全球范围内得到了迅速发展。
尤其是在亚洲的一些新兴经济体,如中国、日本和韩国,高层建筑如雨后春笋般涌现。
这些建筑不仅在高度上不断刷新纪录,在设计和功能上也更加多样化和复杂化。
二、高层建筑的类型和特点高层建筑的类型多种多样,根据其用途可以分为住宅、办公、商业、酒店等。
不同类型的高层建筑在设计和功能上有着各自的特点。
住宅高层建筑通常注重居住的舒适性和安全性,要考虑采光、通风、隔音等因素。
办公高层建筑则需要满足高效的工作环境要求,具备良好的交通流线、智能化的设施和灵活的空间布局。
商业高层建筑要吸引顾客,注重外观的独特性和内部空间的开放性。
酒店高层建筑则要提供优质的服务和舒适的住宿体验。
高层建筑的特点主要包括以下几个方面:1、高度优势高层建筑能够充分利用有限的土地资源,提供更多的建筑面积,满足城市人口增长的需求。
2、视野开阔居住或工作在高层建筑中,可以享受到广阔的视野和良好的景观。
3、集中化服务高层建筑可以集中提供各种服务设施,如电梯、消防系统、通风系统等,提高服务效率和管理水平。
高层建筑设计的思考【摘要】高层结构建筑逐渐成为当今城市建设的主要建筑。
高层结构建筑在设计技术上具有严格的要求,其要求结构的受力结构合理以及抗自然灾害的性能优良,这些最关键性的设计元素都得在设计的过程中,作为主要考虑的设计元素。
【关键词】高层建筑;结构合理;设计元素社会的飞速发展,人们生活水平的提高,高层建筑越来越受到人们的重视。
高层建筑往往以其宏伟的尺度和巨大的体量,给观者以强烈的视觉感受,同时也决定和影响着所在城市区域的艺术风格和美学价值。
因此,重视对高层建筑设计理念的探讨,进一步完善高层建筑设计理念是推动高层建筑设计健康发展的有效途径。
1 高层建筑结构的设计技术需求高层建筑结构作为一种特殊的建筑群体,其在舒适度、性能上都有较高的技术需求。
高层建筑结构设计,不能只单单重视建筑本身的立面造型的创造,而应以人的尺度为参考系数,充分考虑人和高层建筑使用亲近度,从宏观的尺寸到微观的材料设计都要创造良好的尺度感,把高层建筑的外部尺度分为两种主要尺度:整体尺度,细部尺度。
尤其是现代人的生活观念不断的转变,使得高层建筑结构在外观设计上也有了严格的要求,进而最大化地追求结构外形的风格。
1.1 结构的设计风格,需要满足现代人的生活理念随着现代人的生活观念不断的转变,高层建筑在结构设计的时候,越来越重视建筑物的舒适和风格的设计。
高层建筑的结构在方位、采光上都要做严格的设计。
建筑结构需要在满足建筑师的设计思想的前提下尽量为使用者提供舒适的生活环境,并尽量以节省投资的方式使建筑最大化地融入生态、环保和低碳的设计元素,这样才可以提供一个生活舒适,安全可靠的生活环境。
而建筑师与结构师之间的紧密配合,合理选择适当的结构体系,是实现这一目的的必要条件。
1.2 高层建筑的结构设计,要基于安全经济的理念高层建筑作为一个大型的项目,在建设的过程中,将会面临巨大的成本输出问题。
因此,在设计的过程中,要讲究经济性的设计理念。
所以,结构的设计过程中,需要对结构体系进行不断的优化处理。
高层建筑结构设计论文随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。
高层建筑不仅是城市现代化的象征,更是解决城市人口密集、土地资源紧张的有效手段。
然而,高层建筑的结构设计面临着诸多挑战,需要综合考虑多种因素,以确保其安全性、稳定性和经济性。
一、高层建筑结构设计的特点高层建筑与低层建筑在结构设计上存在显著差异。
首先,高层建筑所承受的风荷载和地震作用明显增大。
随着高度的增加,风的影响愈发显著,风振效应可能导致结构的疲劳和破坏。
地震作用也会随着高度的增加而放大,对结构的抗震性能提出了更高的要求。
其次,高层建筑的竖向荷载较大。
由于层数众多,建筑物自重以及活荷载的累积效应不容忽视,这对结构的竖向承载能力和基础设计带来了考验。
再者,高层建筑的结构体系更为复杂。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
不同的结构体系在力学性能、适用高度、经济性等方面各有优劣,需要根据具体情况进行选择和优化。
二、高层建筑结构设计的主要考虑因素(一)安全性安全性是高层建筑结构设计的首要原则。
这包括结构在正常使用条件下的承载能力、稳定性,以及在极端情况下(如强烈地震、大风)的抗倒塌能力。
在设计过程中,需要依据相关的规范和标准,进行详细的力学分析和计算,确保结构能够承受各种可能的荷载组合。
(二)稳定性高层建筑的高宽比通常较大,容易产生失稳现象。
因此,在结构设计中需要通过合理的布置构件、增加抗侧力构件的刚度等措施,提高结构的整体稳定性。
(三)经济性在满足安全性和稳定性的前提下,应尽量降低工程造价。
这需要在结构选型、材料选用、构件尺寸优化等方面进行综合考虑,以达到经济合理的设计目标。
(四)使用功能高层建筑往往具有多种功能,如办公、居住、商业等。
结构设计应满足不同功能区域的使用要求,如大开间的办公区域需要采用较为灵活的结构体系,而住宅区域则更注重房间的规整和隔音效果。
(五)施工可行性设计方案应便于施工,考虑施工过程中的技术难度、施工周期和成本等因素。
高层建筑选型及结构设计
【摘要】随着国民经济的快速发展。
人民生活水平的不断提高。
功能俱全的高层建筑越来越多,而建筑师为了建筑立面美观和艺术上创新,常常使得建筑平面形状和立体的空间形状复杂不规则,建筑体型日趋多样化。
本文针对日益复杂的高层建筑结构设计和选型问题进行了分析。
【关键词】高层建筑;结构选型;结构设计
随着高层建筑高度、规模、投资与复杂性等逐步增大,结构选型所面临的对象及其所处环境、需考虑解决的问题及所用的知识日趋复杂,结构选型的难度与重要性增大、时间增长,耗费的人力、财力、物力增加。
高层建筑结构体系的选型通常要遵循一定的原则,它不仅要考虑到建筑设计、结构设计、建筑施工的要求,而且要从建筑设备安装、结构选材方面进行考虑。
最后还需考虑各种结构体系的综合经济指标。
选型不当带来的后果严重且难以修复,选型风险增大,传统的结构选型设计思想与方法将面临新的困难和挑战。
因此,分析现代高层建筑发展给结构选型带来的新困难与新要求,重新认识结构选型设计问题的本质与规律,进一步明确结构选型的必要性与复杂性特征,既是现代高层建筑建设实践的要求,也是全面认识结构选型问题的需要。
1 高层住宅的结构体系
1.1 剪力墙承重体系
剪力墙是高层住宅最常用的结构体系,采用剪力墙结构可以减
少非承重隔墙数量,一般用钢量比框剪结构少,而且室内无外露梁柱,用户比较喜欢。
剪力墙结构体系是以一系列剪力墙纵横相交,既作为承重结构又作为分间隔断墙。
墙体具有较大刚度。
同时又由于墙体纵横交错.比框架结构中的刚度大得多。
这是抵抗高层建筑风荷载及地震力水平荷载的有利条件,缺点是由于剪力墙组成许多小开间,虽然结构的整体性较强,但平面布局受到了严格的约束。
如能使用大跨度楼板,则可使用轻质的灵活隔断,比较自由地组织内部空间。
1.2 剪力墙结构体系
当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,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,便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。
在体系中框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。
剪力墙的设置,增大了结构的侧向刚度,使建筑物的水平位移减小,同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀。
1.3 筒形结构体系
凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系,包括单筒体、筒体一框架、筒中筒、多束筒等多种型式。
筒体是一种空间受力构件,分实腹筒和空腹筒两种类型。
实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体。
空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。
筒体体系具有很大的刚度和强
度,各构件受力比较合理,抗风、抗震力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
1.4 其他结构体系
高层住宅的新结构体系大部分是探索性的,如筒中筒结构的发展、或者束状筒的组合,外筒桁架交错,以中心并筒悬挂式结构以及很高的桁架梁的体系等。
2 高层建筑结构选型与建筑设计
在结构的功能要求被确定以后,即可根据功能要求进行结构的选型。
例如对于高层建筑,在选型上可以考虑框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框筒结构以及筒中筒结构等,在用材上可考虑钢结构、钢筋混凝土结构、组合结构等。
对于大多数建筑物,工程造价中约有50%-70%用于结构工程,而且结构工程的施工工期也约占建筑物施工总工期的50%-70%。
因此搞好结构工程对于建筑工程建设的质量控制、投资控制和进度控制有十分重要的作用。
搞好结构工程的关键在于结构选型,如果选型不当,即使结构计算很精确,也有可能给结构的安全使用及耐久性带来无法弥补的缺陷,所以结构选型对于结构的全寿命优化有着举足轻重的作用。
在非地震区的高层建筑,水平荷载以风荷载为主。
所以非地震区高层建筑选型宜选用有利于抗风作用的建筑体型,也就是宜选用风压体型系数较小的建筑体型,比如圆形、椭圆形等。
流线型的建筑体型以及由下往上逐渐变小的截锥形体型的体型系数相对较小,有利于抗风。
在进行结构平面布置时,宜使用结构平面形状和刚度分布尽
量均匀对称,以减轻风荷载作用下扭转效应对结构内力和变形的影响,并应限制结构高宽比,防止倾覆和失稳。
地震区高层建筑的体系选型,实际上属于抗震概念设计范畴,它是在总结震害规律及工程经验的基础上,以宏观概念为指导,正确地解决高层建筑的总体方案,选择合理的结构体系,以达到合理抗震。
通常应选择对抗震有利的地段,选用整体性较好的基础,立体结构应具有合理的地震作用传递途径,拥有多道抗震防线,具有必要的刚度和强度,具有合理的刚度和强度分布,避免竖面侧移刚度的突变。
另外亦宜选择风压体型系数较小的形状并限制高宽比。
对于低层、多层或高层建筑,其竖向和水平结构体系设计的基本原理是相同的。
但随着高度的增加,由于以下两个原因,竖向结构体系成为设计的控制因素:较大的竖向荷载要求有较大的柱、墙和井筒;更重要的是,侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多,必须精心设计。
高层建筑的竖向结构体系从上到下一层层地传递累积的重力荷载,因此要求较大的柱或墙截面来承受这些荷载。
同时,这些竖向结构体系还必须把风荷载或地震作用等侧向荷载传给基础。
可是,与竖向荷载相比,侧向荷载对建筑物的效应不是线性的,而是随建筑物的增高而迅速增大。
例如,在其它条件相同时,在风荷载作用下,建筑物基底上的倾覆力矩近似地与建筑物高度的平方成正比,而建筑物顶部的侧向位移与其高度的4次方成正比。
地震的效应甚至更加显著。
当低层或多层建筑的结构按恒载及活荷载设计时,柱、墙、楼梯或电梯井就自然能承受大部分水平力,问题主要是抗剪。
在“矮”房
子的框架中,可以填充一些墙板,甚至全部填满墙板的办法很容易获得适当的附加支撑效果,而不必另外再加大原来竖向荷载所需要的柱和梁的尺寸。
高层建筑并非如此。
这是因为在高层建筑中,主要问题是抗弯和抵抗变形,而不仅仅是抗剪。
为了使高层建筑足以抵抗相当大的侧向荷载和侧移,常常不得不进行专门的结构布置,柱、梁、墙和板的截面总是要大一些。
3 高层建筑结构设计中应注意的问题
3.1 高度
《高层建筑混凝土结构技术规程》规定了各种常见结构体系的最大适用高度。
随着建筑物高度的增加,许多影响因素将发生质变,即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围,因此对于超高限建筑物,应当采取科学谨慎的态度。
3.2 材料的选用
在地震多发区,采用何种建筑材料或结构体系较为合理是工程技术人员非常重视的问题。
在结构体系或柱距变化时。
需要设置加强层及转换层,要慎重选择其结构模式,尽量降低其本身刚度,以减少不利影响。
在高层建筑中,建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构或钢结构,以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。
综上所述,随着高层建筑进一步的发展,满足高层建筑的形式、材料、力学分析模型都将日趋复杂且多元化。
为了革新高层建筑,体现其魅力,追求新的结构形式和更加合理的力学模型将是土木工
程师们的目标和方向。
参考文献:
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