高层钢筋混凝土建筑结构设计浅析
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浅谈钢筋混凝土建筑结构设计质量目前,随着我国经济的飞速发展,城市面貌日新月异,一栋栋高楼大厦拔地而起。
混凝土也已经成为我国工程建设中最主要的结构材料之一。
1 地基与基础设计过程中存在的问题1.1 柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中,地下室底板设计中,容易忽视因建筑物沉降所引起的附加应力的影响。
因为实际上整个地下室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下,将会一起发生沉降变形,共同受力,如未考虑因此产生的附加应力,对底板而言是偏于不安全的,有可能会导致地下室底板承载能力不足而开裂。
尤其对于采用天然地基的情况时,其影响则更为显著。
对于总沉降量较小的工程,可考虑在地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施,当然,是否采用,还要综合考虑其他因素。
另外,对于地下水位季节性变化较大的地区,应考虑高低两种不同水位对地下室底板的不同影响,求出包络图,再做配筋设计。
1.2 对于有地下室的建筑,当地下水位较高时,在室外地坪之下的结构部分,外轮廓形状应尽量简洁,这样有利于建筑防水的施工。
尤其对于柱下承台的形式,更为明显。
此时,由于柱下承台的影响,基槽地模形状很复杂,有很多的阴阳角和放坡,即加大了防水施工的难度,有加长了施工时间,都不利于保证质量,并且还增加工程造价。
对于这种情况下,我建议大家考虑反承台法,即统一地下室底板和承台的下皮标高相同,承台需要加厚部分向上作,然后地下室内部作滤水层和覆土等地面做法。
这种做法的优点是,基槽地模形状很简单,方便施工,利于施工质量得保证,同时也缩短了施工时间。
1.3 地下室底板和外墙配筋计算时,往往假设条件与实际情况不符。
例如地下室外墙配筋计算:有的工程外墙配筋计算中,凡外墙带扶壁柱的,不区别扶壁柱尺寸大小,一律按双向板计算配筋,而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋,又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。
按外墙与扶壁柱变形协调的原理分析,其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。
钢筋混凝土框架结构延性设计的探讨0.引言在我国当前的高层建筑当中,对于钢筋混凝土的运用是非常广泛和普遍的,而钢筋混凝土的框架结构因为具有十分稳定的延性,所以使得其也成为了现代很多高层建筑所主要采用的结构形式之一。
这种建筑结构在当前来说,更多的运用在了地震的防护区域,因为这种结构形式具有非常好的抗震性能,但是如果这种框架结构不进行有效的延性设计,那么在较大的自然灾害发生的时候或者是在地震到来的时候,就会产生比较严重的后果,甚至会诱发更大的灾害。
接下来,笔者将在本研究中将主要以建筑钢筋混凝土框架结构延性设计为例,对建筑钢筋混凝土狂接结构设计方面的问题做出简要分析,并简单谈一谈自己的主观看法。
1.建筑钢筋混凝土框架结构的设计原则在高层建筑的框架结构设计当中,应该遵循刚柔相互协调的这一原则,这可以保证高层建筑拥有一定的延性[1]。
而且,笔者认为在抗震撼方面还需要遵循多道设计的原则,这样,如果第一道抗侧力构件受到了破坏,那么接下来的第二道防线和第三道防线就会立即作出接替,这样便能够更好地挡住各种震撼力的冲击。
对于保证建筑物不会因为震撼而倒塌起到了一定的支撑作用。
此外,笔者认为在高层建筑的抗震设计当中还需要对选择作出一定的规定,在选材上,高层建筑要遵循轻质量高强度的原则,建筑材料不单单需要具备足够的形变能力和强度,而且材料的自重也应当尽可能的轻一些[2]。
这样,即便是因为很强大的震撼而造成高层建筑的坍塌,那么轻质的材料对人体所造成的伤害也会适当的降低很多。
2.建筑钢筋混凝土框架结构的延性设计2.1梁柱的延性设计如果想要保证建筑物的框架结构具有更高的延性,那么首先需要保证这个建筑物的框架梁祝具有足够的延性。
梁柱的延性和梁柱界面的塑性铰的转动力有十分重要的关系,所以框架结构的抗震设计最关键的就是对梁柱塑性铰进行设计。
笔者认为在对其进行设计的时候需要遵照强剪弱弯的原则。
钢筋混凝土梁柱在如果受到了较大的剪力,那么一般就会呈现出脆弱性的破坏[3]。
六多层及高层钢筋混凝土建筑在现代城市的建筑丛林中,多层及高层钢筋混凝土建筑如同一颗颗璀璨的明珠,不仅为人们提供了舒适的居住和工作空间,还成为了城市发展的重要标志。
它们以其坚固的结构、多样的功能和独特的外观,展现着人类建筑技术的进步和创新。
钢筋混凝土,这一神奇的组合材料,为多层及高层建筑的崛起奠定了坚实的基础。
混凝土具有良好的抗压性能,能够承受巨大的垂直压力;而钢筋则具有出色的抗拉性能,有效地弥补了混凝土在抗拉方面的不足。
两者相辅相成,使得建筑结构能够承受各种复杂的荷载和外力,保障了建筑的安全性和稳定性。
在多层及高层钢筋混凝土建筑的设计中,结构体系的选择至关重要。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。
框架结构由梁柱组成框架,共同抵抗水平和垂直荷载。
这种结构体系空间布置灵活,适用于商业建筑和办公楼等需要较大空间的场所。
剪力墙结构则主要依靠墙体来抵抗水平荷载,具有较好的抗震性能,常用于住宅建筑。
框架剪力墙结构则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,又能保证良好的抗震性能,在综合性建筑中应用广泛。
设计过程中,还需要充分考虑建筑的使用功能和美学要求。
例如,住宅建筑需要注重户型的合理性、采光通风条件等,以提高居住的舒适度;商业建筑则要考虑人流的组织、空间的开放性和商业氛围的营造。
同时,建筑的外观设计也要与周边环境相协调,展现出独特的个性和魅力。
施工是将设计蓝图变为现实的关键环节。
在施工过程中,钢筋的加工和安装必须严格按照设计要求进行,确保钢筋的位置、数量和连接方式准确无误。
混凝土的浇筑则需要控制好配合比、坍落度和浇筑顺序,以保证混凝土的质量和密实度。
此外,施工过程中的模板工程、脚手架工程等也都需要精心组织和施工,确保施工的安全和进度。
多层及高层钢筋混凝土建筑在使用过程中,也需要进行定期的维护和管理。
这包括对结构的安全性检测、设备的维修保养、外立面的清洁和修复等。
通过有效的维护管理,可以延长建筑的使用寿命,保障使用者的安全和舒适。
钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定首先,钢筋混凝土高层建筑结构设计规定要求工程设计人员应根据建筑物的高度、地理条件和使用功能等因素,合理选择结构形式和材料。
设计应满足安全、经济、美观的要求,并应考虑防火、抗震、抗风等特殊要求。
设计人员还应进行结构力学分析和计算,确定所需的材料尺寸、钢筋配筋方案等。
其次,施工规定要求施工单位应按照设计文件进行施工操作,并严格遵守相关规范和标准。
施工过程中,应确保混凝土的质量、浇筑、养护等工艺。
同时,要加强现场监督和质量控制,保证施工质量。
特别是在梁柱、框架节点的施工过程中,要注意连接件的质量和焊接的技术要求。
另外,钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定还要求建筑物需要经过结构验收。
验收过程中,验收人员将对建筑物的结构进行检查和测试,并对相应的设计文件和施工过程进行审核。
只有经过验收合格,建筑物才能正式投入使用。
此外,高层建筑结构的设计与施工还需要考虑以下几个关键因素:1.抗震设计:针对高层建筑,抗震设计是非常重要的。
建筑物的抗震能力需满足相关的规范和标准要求。
2.火灾安全:高层建筑容易发生火灾,因此需要在设计和施工过程中考虑防火措施,如设置防火墙、火灾报警系统等。
3.强度等级:根据高层建筑的使用要求,需要根据设计规定选择适当的混凝土抗压强度等级。
4.钢筋配筋:钢筋混凝土结构中的钢筋配筋要符合国家相关标准和规范,以保证施工质量和结构的强度。
在设计与施工过程中,还需要注意建筑的可持续性发展和节能减排要求。
高层建筑的结构设计与施工规定的完善和遵守,对于保障建筑物的安全和稳定性,以及提高建筑物的整体质量和使用寿命,具有重要的意义。
浅析高层建筑工程结构设计方法摘要:目前城市高层建筑数量日益增加,建筑内部机构愈加复杂化,对工程结构设计也越来越高。
本文结合工程实例,从建筑的结构体系、基础体系结构设计出发,阐述了高层建筑工程结构设计的主要特点,并提出一些设计方法,供类似工程研究参考。
关键词:高层建筑;结构体系;基础体系;设计方法中图分类号: tu97 文献标识码: a 文章编号:随着城市化进程的不断加快,高层建筑在城市建设当中所占的比例逐渐上升,建筑的内部结构设计方面的变化愈加明显,许多新兴的结构设计方案逐渐应用于城市高层建筑的建设当中。
目前建筑的类型与使用功能越来越复杂,结构体系日趋多样化,对高层建筑的结构设计要求提出了更高的要求。
然而,在实际的设计过程中,工程设计人员容易出现一些概念性的错误,影响到建筑工程的建设。
因此,如何做好建筑结构设计工作成为了当前工程设计工作的难点和重点。
本文通过探讨高层建筑工程结构设计方法,达到提高建筑结构设计的水平的目的,以期充分发挥出建筑的综合效益。
1 工程概况开平市翡翠名珠g1,g2幢,地下1层,建筑高度57.1m,建筑面积19900m2。
抗震设防烈度6度,设计使用年限为50年。
2 结构设计2. 1 结构主体设计本建筑主体结构采用现浇钢筋混凝土框架—剪力墙结构体系,剪力墙抗震等级二级,框架抗震等级二级。
结合建筑使用功能,作为主要抗侧力构件的剪力墙布置在建筑中部,并形成筒体,筒体周围设框架柱。
因受层高及使用功能的限制,地上部分楼层主次梁均沿y 向布置,以便减小主梁高度,增加使用净高,标准层楼板厚110 mm。
本工程结构嵌固端位于地下室顶板,考虑其承受并传递由地震作用产生的水平力,故其板厚为180 mm,板配筋双层双向满布。
主要竖向构件截面变化见表1,混凝土强度等级见表2表1 主要竖向构件截面变化表2 混凝土强度等级本建筑结构采用多层及高层建筑结构三位分析与设计软件satwe( 墙元模型) 进行分析计算,计算结果比较合理并符合现行规范要求,有关结构位移和地震力等电算结果见表3~5。
型钢混凝土框架—混凝土筒体结构设计在超高层建筑中的应用与探讨在高度为近190米的超高层建筑的结构设计中,采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构形式。
本文着重探讨了结构体系及布置、结构设计的构想、结构整体计算与分析等。
并在核心筒剪力墙极其外围墙体设计、外框架型钢混凝土梁柱节点设计、上部结构嵌固部位的分析验算、连梁超筋问题的处理以及抗震构造措施上,作进一步的探讨。
标签:超高层建筑;型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体;关键构件1 工程概况本工程位于上海浦东新区,包括5栋高层商办楼、1栋多层商业楼以及3层整体地下室。
地下室场地平面尺寸约为250mx190m,总建筑面积约14万平方。
(总平面图见图1)1号楼坐落在大地下室的西北角,地上41层,底层和标准层层高分别为6.4m 和4.5m,主屋面高近190m;标准层外包平面尺寸为50.4m×50.4m,地上建筑面积96600m2,采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构。
地下室顶板面-1.200,覆土厚1米。
地下室顶板面作为上部结构的嵌固端。
本文重点阐述1号楼的结构布置,见标准层结构平面图(图2),以及关键构件的处理措施。
2 结构设计分析1号楼地上建筑面积近10万平方,经常使用人数超过8000人,按照重点设防类(乙类设防),应按8度要求加强其抗震措施。
结构设计年限为50年,结构重要系数为1.0。
根据工程的工程性质、使用功能及业主要求,为钢组合框架-钢筋混凝土筒体结构,根据《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》DG/TJ08-015-2004(上海),钢组合框架-混凝土筒体结构不超过限高190米的高度,不属于超限高层范围。
地下一层顶板作为上部结构嵌固端,三层地下室为框架结构,高层对应地下部分局部采用型钢混凝土,上部钢柱和混凝土筒体内型钢倒插入地下一层。
地下一层顶板作为上部结构嵌固端处。
高层建筑首层结构层标高高出地下室顶板600,在高低处通过构造措施保证地下室顶板的连续性。
高层钢筋混凝土建筑结构设计浅析
摘要:随着我国建筑市场规模的不断扩大,各种高层建筑不断的出现,如何应用现行规范设计出既满足结构安全性又能满足合理的技术经济指标是每个结构工程师所面临的问题。
基于此,文中笔者就高层建筑钢筋混凝土结构的破坏形式给出了高层建筑钢筋混凝土结构的设计要求,并对建筑结构的设计进行了阐述。
关键词:高层建筑钢筋混凝土建筑结构结构设计
一、前言
伴随着高层建筑发展速度的加快,建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构体系的更加多样化,高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。
二、高层建筑钢筋混凝土结构的破坏形式
随着我国建筑科学的迅速发展,高层建筑在地震荷载的作用下,通常会产生以下几种形式的破坏:框架柱的压弯破坏、剪切破坏、弯曲裂缝;框架梁的斜截面破坏、正截面破坏、锚固破坏;板四角的斜裂缝和平行于梁的通长裂缝;因钢筋配置不合理导致框架节点核芯区破坏。
现在建筑施工管理不断的规范,虽然施工时对钢筋的材质、钢筋加工质量、钢筋连接质量进行了严格的控制,但是如果施工图纸上没有对框架结构的节点进行详细设计,且没有任何的说明资料,从而造成一些节点的钢筋构造远远不能满足抗震设计的要求,导致钢筋混凝土框梁出现上述各种形式的破坏。
因此,必须引起设计单位、施工单位的高度重视,必须对钢筋节点进行详细的设计,确保节点钢筋设置的合理性。
三、房屋钢筋混凝土建筑结构的设计要求
在房屋钢筋混凝上结构设计过程中,设计者往往具有不同的设计经验,因此在问题处理时候往往会采取不同的处理方法。
但是无论什么设计方法都应使房屋建筑满足稳定性的结构要求。
对于房屋建筑的结构设计应着重做好房屋的高宽比,巨大的倾覆力矩会在柱和基础中产生相应的拉力和压力作用。
作者根据多年以来的工程实践经验,认为为了使房屋建筑达到相应的安全性和可靠性,应配合相应的施工机械和施工技术,这样才能最终满足房屋建筑的使用功能。
四、结构选型
1结构体系的选择
根据抗侧力构件的不同,钢筋混凝土结构体系主要有框架、剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒这几种形式,应根据工程的实际情况来选择合适的结构体系。
(1)框架结构主要适用于层数不多的住宅、办公楼、学校及厂房等对位移要求不是很严格的建筑物。
(2)剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒结构适用于高层,这里需要注意的是框架-剪力墙结构。
在基本振型地震作用下,如果框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总底部地震倾覆力矩的50%,则框架部分的抗震等级应按框架确定。
框架承担的地震剪力应大于结构底部总剪力的20%,以确保第二道防线的安全。
墙不宜过多,满足位移限值即可。
短肢剪力墙结构应避免全部为短肢墙,筒体或一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%。
短肢剪力墙的抗震等级应使用比实际更高一级的等级,有的设计者没有注意这个问题,导致抗震等级的错误确定,从而造成设计工作中不必要的大量修改。
无论采用哪种结构体系,都应使结构具有合理的刚度和承载能力,保证结构的稳定和抗倾覆能力,避免产生软弱层或薄弱层,使结构具有多道防线,提高结构和构件的延性,增强其抗震能力。
2结构的规则性问题
《高层建筑混凝土结构技术规程》(2010)中规定:高层建筑不应采用严重不规则的结构体系,并应符合下列要求:
(1)应具有必要的承载能力、刚度和变形能力;
(2)应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力;
(3)对可能出现的薄弱部位,应采取有效的加强措施。
新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,因此设计人员在设计过程中要特别注意新规的规定,以确保后期施工图设计阶段工作的顺利进行。
3结构的超高问题
在抗震规范与高规中,对结构的总高度都有严格的限制。
尤其是新规范中针对以前的超高问题,除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外,增加了B 级高度的建筑,因此,必须对结构的该项控制因素严格注意,一旦结构为B级高度建筑其或超过了B级高度,其设计方法和处理措施将有较大的变化。
在实际工程设计中曾出现过由于结构类型的变更而导致的结构超高问题,致使施工图未能审查通过,进行修改或从新设计,对工程进度等整体工程规划造成不良的影响。
4控制柱的轴压比问题
在钢筋混凝土高层建筑结构中,轴压比越大,柱的延性就越差,限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态,防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。
柱的塑性变形能力小,则结构延性就差,当遭遇地震时,耗散和吸收地震能量少,结构容易被破坏。
但是在结构中若能保证强柱弱梁设计,且梁具有良好延性,则柱子进入屈服的可能性就大大减少,此时可放松轴压比限值。
5嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此.在这个问题上设计人员往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的问题,如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题,而忽略其中任何一个方面都有可能导致安全隐患或后期设计工作的大量修改。
6短肢剪力墙的设置问题
短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比均大于4但不大于8的剪力墙。
在新规范规定抗震设计时,高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙,且根据实验数据和实际经验对高层建筑中短肢剪力墙的应用增加了相当多的限制,因此,在高层建筑设计中设计人员应尽可能少采用或不用短肢剪力墙,以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
五、地基与基础设计
地基与基础设计是整个工程造价的决定性因素,对后期设计工作能否顺利进行也有很大的影响,所以这方面的设计也是设计人员较为重视的一点,如果出现问题则会给工程带来巨大的损失。
我国占地面积较广,地质条件复杂,仅一本《地基基础设计规范》并不能完全涵盖全国各地的情况,这就需要将地方性的标准利用起来,深入学习其中关于地方性地基基础类型和设计处理方法的成熟经验和规定,因地制宜,制定出符合当地实际情况的设计方案。
六、结构计算与分析
是否能准确高效的对工程进行内力分析并按照规范的要求进行设计和处理是决定工程设计质量好坏的重要环节。
随着新规范的陆续颁布和实施,对于结构的计算和分析进行了调整改进,设计人员也应对这一阶段工作常见的问题有一个清晰、准确的认识。
(1)选择合适的整体计算软件根据结构类型和计算软件模型的特点选择合适的整体计算软件,确保对计算结果的合理性、可靠性。
(2)是否需要地震力放大,考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。
规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数,已列为强制性条文,需特别注意。
(3)振型数目是否足够。
在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。
(4)多塔之间各地震周期的互相干扰,是否需要分开计算。
(5)非结构构件的计算与设计。
在高层建筑中,往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。
对这部分内容,尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时,由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大,因此,必须严格按照新规中增加的非结构构件的计算处理措施进行设计。
七、结语
综上所述,随着现代建筑科学的迅速发展,高层建筑已经逐渐占据城市建设的主体地位,在工程设计中,如何正确分析研究每一个工程的特点,选用合理的方案,采用合理的结构形式,以及采用合理的计算依据,如对工程常见问题加以总结,是每一位工程设计人员面临的问题。
参考文献:
[1] 李杰:《钢筋混凝土房屋结构设计浅析》,《城市建设理论研究》,2012年04期
[2] 陈志强:《高层建筑结构设计中几个问题的探讨》,《山西建筑》,2000年08期
[3] 付平位:《高层建筑钢筋混凝土的结构设计》,《科教纵横》,201 1年08期。