高层建筑结构选型与合理设计论文
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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。
浅谈我国高层建筑结构设计与选型问题【摘要】随着建筑业的发展和人们对于城市住房的需求的不断增加,近些年来高层建筑的工程越来越多,我们作为建筑工作者要明确的是,做好高层建筑的施工的前提是做好高层建筑结构的设计与选型,所以,笔者针对这一问题,展开论述。
【关键词】高层建筑;结构选型;结构设计随着高层建筑的发展,高层建筑的可行性方案越来越多,这就给高层建筑的机构设计和户型的选择带来了很大的困难,因为可供选择的方案的多样化,虽然使得高层建筑更加趋于个性化,但是却使得建筑设计阶段的工作量和任务难度有所增加。
因此,设计师在对高层建筑的结构进行设计时,要更多的考量建筑的用途和功能,将高层建筑的结构尽可能的优化,以适应用户对高层建筑的多样化需求。
1 高层住宅的结构体系1.1 剪力墙承重体系剪力墙可以代替承重墙的部分功能,所以剪力墙的使用会一定程度上减少承重墙的设置,并且因为剪力墙的刚度较大,多被用为隔断墙。
所以,剪力墙的优点是使用和设计较为灵活,但是缺点是会使得高层建筑结构较为复杂,不适合应用在公共高层建筑中,多应用在高层住宅建筑的设计中。
1.2 剪力墙结构体系所谓剪力墙体系,就是应用一系列的剪力墙来作为建筑的主要墙体支撑,这种体系需要设计师对剪力墙的性能和特点完全掌握,并能合理的利用不同的剪力墙结构组成不同的墙体承重力的布局,这种体系的优点仍然是比较灵活,缺点是墙体样式单一,不利于住宅用户的多样化选择。
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筒形结构与剪力墙体系结构的最大区别就是筒形结构比较适合大规模的大空间的建筑需要,一般的像商场或者企业需要一定的大房间的卖场和会议室,这种情况下,高层建筑选择筒形结构就是比较合理的,而不是剪力墙结构。
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。
高层建筑连体结构设计论文摘要:高层建筑连体结构设计时非常复杂的结构体系,在进行结构设计时要科学合理的设计连体结构,确保高层建筑连体结构在面对地震灾害时具有可靠的安全,保障人民生命财产安全。
一.引言高层建筑连体结构是指除开裙楼外,高层建筑在两个或两个以上的塔楼之间存在带有连接体的建筑结构。
在高层建筑结构中,连体结构部分是较为薄弱的,因此对高层建筑连体结构设计增加了难度。
由于高层建筑在遭受地震灾害时,容易对地震区的连体高层造成严重破坏,因此需要加强高层建筑连体结构设计,最大限度提升建筑的安全性。
二.工程概况某建筑工程建筑面积为52000㎡,项目占地面积约25000㎡,建筑抗震设防烈度为7度。
A楼和B楼由同一主楼组成,主楼的高度为16层,主楼10层以下为相互独立的建筑结构,在11层和15层之间设置一连体结构,连通A楼和B楼。
在连体部分中,将11层作为可用建筑空间,其余楼层均为架构部分。
在A楼和B楼之间设置连通的地下室。
三.高层建筑的连体结构设计1. 高层建筑连体结构设计基本原则(1)计算数据分析按照JGJ3-2002《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定,对高层建筑的复杂体型进行分析,需要符合下列基本要求:1)至少需要采用两个具有不同力学模型的三维空间软件对整体内力位移进行数据计算;由于高层建筑连体结构的体型具有特殊性,连体部位的承受力非常复杂,因此需要采用有限元模型对结构整体进行建模分析,并采用弹性盖楼对连体部分进行分析计算。
2)在计算结构抗震系数时,需要考虑平扭耦联计算结构的扭转效应,设置振型数高于15,计算振型数要使振型参与质量不得小于总质量的90%。
3)需要采用弹性时,要采用程分析法补充进行计算。
4)需要采用弹塑性动力或静力分析方法对薄弱层弹塑性变形进行验算。
2. 结构选型高层建筑的连体结构由于各独立部分存在相同或相近的体型、刚度或平面,抗震设计为7度或8度时,刚度和层数差别较大的建筑,不适合简单采用强连接方式。
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。
浅析高层建筑结构选型【摘要】传统的结构设计是设计者根据设计要求,按本人的实践经验,参考类似的工程设计,确定结构方案,然后进行强度、刚度等各方面的计算,人们以过大的注意力集中于结构的力学分析、结构的设计和施工,而忽视了设计前阶段的许多更为重要的问题。
根据高层建筑结构的受力特点,对高层建筑结构在概念阶段的设计是非常重要的。
【关键词】高层建筑;结构选型;设计高层建筑是为了满足日益紧张的城市建设用地而出现的建筑结构形式,它的出现大大缓解了城市建设用地,更大程度的利用了空间,如今在城市化建设中的比例进一步扩大。
相对多层建筑而言,高层建筑结构设计所占的地位要重要得多,这是由于高层结构形式的选择将直接关系到建筑物的平面、立面、层高、设备安装、施工技术以及工程造价等多方面因素。
不当的结构形式不仅会影响使用功能和造价,严重的还会影响其抗震性能,危害建筑物安全。
1.高层建筑结构体系类型1.1框架体系框架体系是由竖向构件与水平构件通过节点连接而成,既承担竖向荷载,又承担水平荷载。
框架体系建筑平面布置灵活,可以提供较大的建筑空间,也可以构成丰富多变的立面造型。
但是其抗侧能力较弱,建筑高度不易过高。
在水平荷载作用下,其内力分布特点是底层柱轴力、剪力、弯矩最大,由下往上减小,其变形规律是虽然柱的轴力引起的侧移随高度递增,但由于框架结构的高度限制,仍以剪切型变形为主,底层之间变形最大,向上递减。
1.2 框架一剪力墙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荷载。
框架一剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。
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,所以框架一剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
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、土地资源紧张等问题的有效途径。
然而,高层建筑的结构设计面临着诸多挑战,需要综合考虑安全性、稳定性、经济性和舒适性等多方面因素。
一、高层建筑结构设计的特点高层建筑由于其高度较高,竖向荷载和水平荷载都较大,这对结构的承载能力和抗侧力性能提出了更高的要求。
在竖向荷载方面,随着楼层的增加,自重和使用荷载也相应增大,因此需要选择合适的结构体系来有效地传递和承受这些荷载。
水平荷载,如风荷载和地震作用,成为了高层建筑结构设计中的控制因素。
由于高层建筑的高宽比较大,风荷载作用下的倾覆力矩和水平位移显著增加,地震作用也会产生较大的内力和变形。
此外,高层建筑的结构设计还需要考虑温度变化、混凝土收缩徐变等因素对结构的影响。
由于高层建筑的竖向构件长度较长,温度变化引起的热胀冷缩和混凝土收缩徐变会产生较大的内力,可能导致构件开裂或结构变形过大。
二、高层建筑结构体系常见的高层建筑结构体系主要包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构由梁和柱组成,具有布置灵活、空间利用率高的优点,但抗侧刚度较小,适用于层数较低的建筑。
剪力墙结构则是利用钢筋混凝土墙体承受水平和竖向荷载,具有较大的抗侧刚度,但空间布置不够灵活。
框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点,既能提供较大的空间,又能保证较好的抗侧性能,适用于中高层建筑。
筒体结构包括框筒、筒中筒和束筒等形式,具有良好的抗侧刚度和承载能力,适用于超高层建筑。
在实际工程中,应根据建筑的功能要求、高度、地质条件等因素选择合适的结构体系。
三、高层建筑结构设计中的荷载高层建筑结构设计中需要考虑的荷载主要包括恒载、活载、风荷载和地震作用。
恒载包括结构自重、建筑装修和设备重量等,其大小相对较为稳定。
活载则是指人员、家具、设备等可变荷载,在设计时需要根据不同的使用功能和规范要求进行取值。
浅谈高层建筑结构选型与合理设计【摘要】随着国民经济的快速发展。
人民生活水平的不断提高。
高层建筑的结构体系是高层结构是否合理、经济的关键,随着建筑高度和功能的发展需要而不断发展变化。
论文总结了各种高层建筑结构体系、特别是近年来出现的复杂、新颖的结构体系的受力特征,进而对高层建筑结构选型要点进行了探讨。
【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 高层建筑结构选型的相关概述
高层建筑的结构体系主要有框架结构,异型柱框架结构,框架一剪力墙结构,剪力墙结构,部分框支剪力墙结构,筒体结构(框
架一核心筒结构,筒中筒结构),以及混合结构,即由多种材料构件如钢筋混凝土构件、钢构件、组合结构构件(钢管混凝土构件、型钢混凝土构件及组合梁等)构成的结构。
主要分为:①一般高层建筑结构体系。
一般高层建筑结构体系包括框架体系、剪力墙体系、框架剪力墙体系、框架-筒体体系、框筒体系、筒中筒体系等结构体系。
②复杂高层建筑结构体系。
复杂高层建筑结构体系一般是指带转换层结构体系、连体结构体系、悬挑结构体系、带加强层结构体系、平面不规则结构体系等。
③新颖高层建筑结构体系。
近年来,出现了一些新颖的高层建筑结构体系。
其中具有代表性的有束筒体系、巨型框架体系、脊骨体系等结构体系。
2 高层建筑结构选型的重要性
2.1 高层建筑与城市社会发展的关系密切
我国城市化进程及人口的持续增长导致城市人口急剧上升,城市居住、生产、生活用地日趋紧张。
为节约及充分利用城市土地资源,减少拆迁费、市政工程费和复杂地形处理费,提高城市社会吸纳能力及其综合效益,缓解城市膨胀及城市房屋的严峻供需矛盾,改善城市环境与调节心理等城市社会性问题,高层建筑的数量仍将在全国各大中城市持续增长,且其规模、高度、复杂性及建设速度也将呈上升趋势。
2.2 高层建筑结构复杂性提高
现代高层建筑体形与平立面空间分布日益复杂,高度、规模、投资日益增大,要求性能更先进、更优化的结构系统形式与之相适
应。
主要表现为:①需求多元化、功能综合化的趋势,必然要导致高层建筑方案平立面形状与内部空间分布等多样化、个性化与复杂化,为增大建筑净空高度,很多一般多高层建筑中不存在的新问题与矛盾开始出现,对结构系统形式的要求提高。
②随着高度与规模等增大,高层建筑投资增加、工期增长,其结构系统优化的必要性及可优化的空间与效益将更明显。
结构优化,首先是其形式的优化,然后才是其布局与构件参数的优化。
③高层建筑需考虑的影响因素日益复杂、系统、综合和多变,选型需要的知识信息愈加庞大,选型结果受人为因素的影响也将增大。
3 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。
4 结语
高层建筑结构的选型与结构布置在结构抗震概念设计中占有极其重要的地位,它们直接影响着结构的安全性与经济性。
总的来说,高层建筑结构选型包含竖向承重结构选型、水平承重结构选型以及下部结构选型;结构布置包括结构平面布置、结构竖向布置及变形缝设置。
设计中应根据房屋的高度、高宽比等多方面因素选取合理的结构体系,以上因素在结构选型方面应该重点考虑。
参考文献
[1]张连生.刘德龙.高层建筑混凝土剪力墙设计要点[j]吉林勘查设计2007(1)
[2]胡文湛.浅谈高层建筑结构分析与设计[j]江西建材2006(1)。