我国建筑结构设计新理念

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我国建筑结构设计的新理念
摘要:建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大,而建筑结构设计方面的变化也越来越多,很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。

建筑类型与功能越来越复杂,高层建筑的数量逐渐增多,高层建筑的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,应该把高层建筑的结构设计放在首位加以研究。

关键词:高层建筑结构设计探讨
1、结构方案选型
结构方案的选择是指在满足建筑使用要求的前提下,对其结构形式、结构材料、承重方式和施工方法综合考虑的结果,实质达到经济合理、技术先进。

1.1结构形式
对于一般高层民用建筑,根据使用或工艺要求、材料供应情况和施工技条件,可选用结构体系有:钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架-剪力墙结构、剪力墙结构以及简体结构。

(1)钢筋混凝土框架结构:框架结构是由梁和柱连接而成。

梁柱交接处的框架节点应为刚接构成双向梁柱抗侧力体系。

优点:框架结构具有建筑平面布置灵活、取材容易、整体性较好、并易于满足大空间的使用要求的优点。

缺点:用钢量较大,造价较高,抗侧刚度较小,在地震作用下,
侧向位移较大,容易使填充墙产生裂缝,并引起建筑装修、玻璃幕墙等非结构构件的破坏。

因此,框架结构体系一般适用于抗震设防烈度较小的地区,或层数较少,层高不大的高层建筑,对于本工程37.2米,9层高层办公楼,若采用该结构体系必须加大各构件截面尺寸,这样就不会带来诸多负面作用,而且不经济。

(2)剪力墙结构:剪力墙是一种抵抗侧向力的结构单元。

剪力墙结构体系是由剪力墙同时承担竖向荷载和侧向荷载的结构。

剪力墙是在建筑物的内墙和外墙的部分位置设计布置得现浇钢筋混凝土墙,竖向荷载在墙体内主要产生向下的压力,侧向力在墙体内主要产生剪力和弯矩。

优点:剪力墙在自身平面内的刚度大、强度高、整体性好,在水平荷载作用下的侧向变形小,抗震性能好。

缺点:由于竖向荷载直接由楼盖传到墙上,剪力墙的间距不能太大,平面布置不灵活,难以满足建筑的使用要求;此外,剪力墙结构的自重也较大,用钢量大,造价高,结构布局受限制。

因此,较高的建筑适用于采用剪力墙结构体系。

在15层以上的高层建筑中采用剪力墙是经济的。

本工程为办公楼,需要平面布置灵活,故剪力墙结构体系不适用于本工程。

1.2结构材料
采用混凝土材料,墙体材料选用陶粒混凝土空心砌块,梁板、柱、剪力墙混凝土等级为c35,钢筋选用hpb235、hrb335级。

1.3承重方案
(1)横向框架承重方案:是在横向布置框架承重梁,楼面竖向荷载由横向梁传至柱,而在纵向布置联系梁。

横梁截面尺寸较大,框架横向刚度也较大;对加强房屋横向刚度有利,也有利于房屋室内的采光于通风,但使房内净空有所减小。

(2)纵向框架承重方案:是在纵向布置框架承重梁,直接承受竖向的楼面荷载,横向布置联系梁。

楼面荷载有纵向传至柱子,横向梁刚度较小,有利于设备管线的穿行。

当在房屋开间方向需要较大空间时,可以获得较高的室内净高。

可利用纵向框的刚度来调整房屋的不均匀沉降,纵梁截面尺寸较大。

但是房屋的横向刚度较差,进深尺寸受预制板长度的限制。

这种承重方案只需对纵向框架进行结构计算。

(3)纵横向框架混合承重方案:是在两个方向均布置框架承重梁来承受楼面荷载,当楼面上作用有较大荷载,或楼面有较大开洞,或当柱网布置为正方形或接近正方形时,常用这种承重方式。

纵横向框架混合承重方案具有较好的整体工作性能,对抗震有利。

这种承重方案,原則上纵、横两个方向均应按框架进行结构计算,框架柱为双向偏心受压构件。

但是,当纵向框架梁柱线刚度比大于3时,且纵向柱列较多时,纵向框架梁可近似按连续梁计算,相应的横向框架柱也可近似按单向偏心受压构件计算。

1.4施工方法
(1)现浇式框架结构:梁、柱、板以及抗震墙均为现浇钢筋混凝
土结构。

一般做法是每层的柱与其上部的梁板同时支模、绑扎钢筋,然后一次浇注混凝土。

板中的钢筋深入柱内锚固。

全现浇式框架结构的整体性强,抗震性能好,能较好的满足使用要求。

其缺点是现场施工的工作量大,工期长,需要大量的模版。

(2)装配式框架结构:各配件均为预制,通过构件吊装,节点焊接,形成框架结构。

由于大量采用预制构件,可节约模板,缩短工期,但连接节点的用钢量大,尤其在荷载大、振动大,要求框架有较大刚度时,节点构造较难处理。

(3)装配整体式框架结构:部分预制,部分现浇(后浇),通过迭合梁的后浇混凝土使梁柱形成整体框架。

2、结构布置
结构布置包括结构平面布置和结构剖面布置。

(1)柱网布置:框架结构的柱网布置既要满足生产工艺和建筑平面布置的要求,又要使结构受力合理,施工方便。

(2)变形缝的设置:变形缝是伸缩缝、沉降缝、抗震缝的统称。

在多层及高层建筑结构中,应尽量少设缝或不设缝,这可简化构造、方便施工、降低造价、增强结构整体性和空间刚度。

当建筑物平面较狭长,或形状复杂、不对称,或各部分刚度、高度、重量相差悬殊且上述措施都无法解决时,則设置伸缩缝、沉降缝、防震缝也是必要的。

3、结语
近些年来,我国的高层建筑建设发展迅速。

但从设计质量方面来
看,并不理想。

在高层建筑结构设计中,结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况,应作出合理的结构方案选择。

高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。

参考文献
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