高层房屋建筑结构设计论文
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高层房屋建筑结构设计研究【摘要】社会经济的发展,土地资源的紧缺,使得高层建筑正在成为我国建筑行业的主流。
与一些底层建筑相比,高层房屋建筑的结构有其独特性,结构在整个工程建筑施工中占据着重要的位置。
本文的主要内容,就是结合笔者自身的工作经验,对高层房屋建筑的结构设计进行分析,提出意见和建议。
【关键词】高层建筑;房屋;结构设计一、高层房屋建筑结构常见问题社会经济的高速发展,推动了社会刚性需求的增加,在土地资源日趋有限的情况下,房屋建筑的高层化发展趋势不可避免。
在当前的建筑行业中,每一项工程从决策到施工,都在尽可能的追求效益目标最大化,周期短任务重是大部分建筑工程都面临的问题。
对于建筑结构而言,比较常见的做法就是根据已经确定的平面设计与纵向布置来进行结构的调整、位移等工作。
这种做法虽然具有一定的科学价值,但是从最终的施工结果看,往往会遗留一些遗憾和不合理的地方。
当前高层房屋建筑结构设计中存在的问题,主要表现在以下几个方面:第一,基础设计不合理。
基础设计,包括地基与一些基础建设设施。
在当前的现实操作中,由于结构设计的周期较短,设计人员在基础设计上往往难以经过权衡利弊以后做出最优化的设计,没有通过对方案的多重比较、测算来实现经济效益与安全水平的最大化。
在实际的操作中,要实现基础设计的合理化,必须要求工作人员有实地勘察的经验,在对各项资料、数据进行综合分析的基础上做出。
第二,地下室的设计。
地下室是整个高层建筑结构设计中的一个重要部分,当前暴露出来的问题主要有:首先,抗浮设计不准确。
在对地下室进行抗浮设计时,对于水位的高度设计往往不够准确。
这项数据的不准确,会对整个建筑的结构设计带来安全隐患。
因为在结构设计中,以地面向下多少米进行计算。
在实际操作中,由于场地的高差较大,无法准确的确定水位。
其次,地下室裂缝控制,因计算机计算,经常会统一按0.2mm控制,这样会造成钢筋量偏高,应当迎水面按0.2mm,其它按0.3mm 控制。
房屋建筑构造论文房屋的建筑结构是构成建筑物并为使用功能提供空间环境的支承体,承担着建筑物的重力、风力、撞击、振动等作用下所产生的各种荷载。
下文是店铺为大家整理的关于房屋建筑构造论文的范文,欢迎大家阅读参考!房屋建筑构造论文篇1浅议房屋建筑构造柱摘要:构造柱在房屋建筑中的使用,主要的作用是提高建筑物整体性和抗震能力,文章介绍了构造柱的性能和作用,在构造方面的要求,施工时的常见问题以及保证质量的技术措施。
关键词:整体性;构造柱;质量钢筋混凝土构造柱是提高建筑抗震能力的一种措施。
但是由于多种原因,许多施工单位在钢筋混凝土构造柱施工过程中没能注意施工质量。
这对于建筑的整体质量带来不利影响,给建筑物带来隐患,因此我们必须重视构造柱的施工质量。
1构造柱的性能和作用设置钢筋混凝构造柱是提高多层砖混结构建筑物能力的一种措施。
构造柱在水平面上一般布置在外墙转角和内、外墙交接处,并与每层圈梁有可靠的连接;在竖向则要求沿整个建筑物高度对正贯通,通过圈梁构成一个类似“小框架”的空间体系。
它对提高多层砖混结构砌体的抗剪强度和抵抗水平推力的位移以及减少地震变形的作用是十分显著的。
据有关构造柱试验研究资料表明,在多层砖混结构房屋中设置钢筋混凝土构造柱,一般墙体抵抗外力的强度最大可提高20%,墙体延性可增大3倍以上。
当墙体发生约12 cm的侧向位移时,仍可承受035MPa的垂直压力而不倒塌。
构造柱和圈梁的共同作用,可对砌体变形起约束作用,并能承受较大的塑性变形。
2构造柱在构造方面的要求2.1多层砖房构造柱应符合以下要求:最小截面可采用240×180mm,纵筋宜采用4412,箍筋间距不宜大于250mm,且在柱上下端适当加密。
7度时超过六层,8度时超过五层和9度时纵筋宜选用4414,箍筋@≯200ram,房屋四角处的构造柱可适当加大截面及配筋。
2.2构造柱与墙体连接应砌成马牙槎并沿墙每隔500mm设2根拉结筋,每边伸入墙体内 2.3构造柱应与每层圈梁连接,隔层设置圈梁的房屋,应在无圈梁楼层增设配筋砖带;仅在外墙四角设置构造柱时,配筋砖带在外墙上应伸过一个开问:其它情况下,配筋砖带应在外纵墙和相应横墙上接通。
关于高层房屋建筑结构设计及其要点分析摘要:由于经济的迅猛发展, 人们对房屋建筑的要求也越来越高, 而建筑高度的也日益增加,本文首先分析了高层建筑的结构特点,并对高层房屋建筑结构设计要点进行了分析,对工程实际中的高层房屋建筑结构设计施工有一定的指导作用。
关键词:高层房屋、结构设计、要点中图分类号: tu97 文献标识码: a 文章编号:1、高层建筑结构的特点1.1 框架结构体系框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中,由梁和柱通过节点构成承载结构,框架形成可灵活布置的建筑空间,具有较大的室内空间,使用较方便。
由于框架梁柱截面较小,抗震性能较差,刚度较低,建筑高度受到限制;剪切型变形,即层间侧移随着层数的增加而减小;框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。
在考虑抗震设防要求的建筑中,应用不多;高度一般控制在70m 以下。
1.2 剪力墙结构体系利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构,称为剪力墙结构体系。
剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中,由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。
1.3 筒体结构单个筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。
平面剪力墙组成空间薄壁筒体,即为实腹筒;框架通过减小肢距,形成空间密柱框筒,即框筒;筒壁若用空间桁架组成,则形成桁筒。
实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构,而常常以框架—筒体结构、筒中筒结构、多筒体结构和成束筒结构形式出现。
2、建筑结构设计要点分析2.1计算参数的确定对于建筑工程来讲,由于其所处的地理位置,决定了在进行结构设计时所涉及的具体参数会存在一定的特殊性。
比如,不同地区具有不同的风压、雪压、地震强度、土壤类别等,所以,在进行参数的选取和计算时应充分考虑这些因素。
另外,对于比较特殊的建筑,还必须根据试验和以往类似工程的一些经验来确定有关参数的取值。
在进行建筑结构设计前,要尽量收集与设计相关的信息,如工程资料、具体规范等,资料收集的越多,参数的确定也就越准确,同时,还可以避免因为参数不合理而导致返工情况的发生。
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。
结构设计论⽂范⽂3篇地基结构设计论⽂1结构设计1.1地基与基础根据甲⽅提供地质资料,本⼯程办公楼A座、B座、C座及通道1,2,3拟采⽤CFG桩复合地基,基础底标⾼为-12.10m;地基处理范围:CFG桩的平⾯布置均在各楼座及通道内;经地基处理后基底承载⼒特征值(fspk)应⼤于350kPa;⽽地下车库部分采⽤天然地基⽅案,基底持⼒层为③粉⼟层或③1层粉细砂。
地基承载⼒特征值为fak=120kPa。
经计算,CFG桩桩径取400,桩顶标⾼为-12.570m,有效桩长18m,桩端持⼒层为⑧层粉细砂层,桩端进⼊持⼒层深度不⼩于1.0m。
单桩承载⼒特征值⼤于600kN,施⼯桩顶标⾼宜⾼出设计桩顶标⾼不少于0.5m。
CFG桩混凝⼟强度等级为C20。
基础设计时,经过反复核算,我们在办公楼A座、B座核⼼筒部分采⽤筏板基础,其余部分为⼗字交叉柱下条形基础。
筏基部分的基底反⼒约245kPa,条基的基底反⼒约232kPa,两者反⼒基本接近。
基底标⾼约为-12.10m,条基宽度为3.0m。
办公楼C座也采⽤柱下条形基础,基础宽度为3.0m,基底标⾼同A,B座,局部达到-14.0m。
同样基底反⼒为230kPa左右。
通道1,2,3部分为筏板基础,此处由于上部钢结构跨度⼤,柱下荷载相对较⼤,采⽤筏基后,基底反⼒均达346kPa左右,满⾜设计要求。
采⽤分层总和法沉降计算,办公楼A座、B座、C座条形基础及筏基的沉降量计算均⼩于50m。
相邻柱沉降差异及沉降总量计算均满⾜设计要求。
地下车库部分采⽤天然地基,基础宽度3.0m,基底标⾼为-11.800m。
在所有条形基础与筏板之间及条形基础之间设置钢筋混凝⼟防⽔板,防⽔板厚350。
设计时地下⽔位的浮⼒按5m的⽔位进⾏设计,其中防⽔板抗浮计算中已考虑枯⽔期的⽔位变幅1m。
防⽔板经计算构造配筋已满⾜设计要求。
1.2上部结构设计1)结构分段。
整个建筑我们采⽤上分⽽下不分的原则,在办公楼A座、B座、C座及通道1,2,3在±0.000地⾯以下连为⼀体,在±0.000地⾯以上各相邻单体之间设置防震缝,使得将整个看似复杂的连体⾼层建筑的计算将划分为在±0.000嵌固的6个独⽴的计算单元进⾏计算,避免了因楼座之间⾼位连接所形成的超限问题。
浅谈高层建筑结构设计中常见问题分析摘要:加强高层建筑结构设计中常见问题的研究是十分必要的。
本文作者结合多年来的工作经验,对高层建筑结构设计中常见问题进行了研究,具有重要的参考意义。
关键词:高层建筑;结构设计;问题;中图分类号: tu318 文献标识码: a 文章编号:一、前言如何利用好各种优势资源,将资源优化组合,发挥其最大的功效,节省建设投资,是建筑设计师们必须认真思考的问题。
所以,在现代城市建设的过程中,高层建筑结构设计又被人们重新重视起来。
但由于目前住宅建筑结构设计周期短,任务重,大多数结构设计仅是根据已确定好的平面和竖向布置,先假定好构件尺寸,通过电算来调整结构的周期、位移、刚度比等,以至于住宅建好后在经济、实用、安全方面留下遗憾。
二、高层建筑结构设计中常见问题现在高层建筑结构设计的应用远远脱离了施工实际,理论发展的进度相当缓慢,特别是在土木建筑领域当中,优化设计还没有被得到广泛的认知和关注,出现这种状况的原因有:(一)只重视结构尺寸的优化,而忽视结构整体的优化这种优化形式在给定的集合形状、材料和拓扑的情况下,只需要计算出最优构件界面即可。
但是从理论上和实践应用上,结构的整体优化意义远强于结构尺寸的优化,若仅采用尺寸优化,就不可能得出最优的结果,因此整个设计就不够使人完全满意和令人信服。
这种设计误区的表现形式为,设计人员在设计的过程中,对建筑体的上部结构的优化不够重视。
其认为上部结构对于下部结构(地基部位或地下室)特别是软土地基的意义不大,所以在处理上部结构的数据时,往往只是简单地采用电子计算机软件来进行数据分析,对于构件截面的设计只要求满足规范即可。
因而在设计的过程中,上部结构的截面优化所能达到的经济效应没有被予以足够的重视。
(二)结构优化的目标不能完全达到建设工程的标准在高层建筑的实际结构中,结构的复杂程度超出了人的想象范围,所以实际结构的问题相当复杂,其中存在很多节点,例如:约束条件多、设计变量多、建筑功能限制优化等难点。
浅谈高层建筑结构的概念设计摘要:随着我国经济的发展,城市的发展有横向发展转化为立体发展,高层建筑越来越受到人们的重视,怎样使高层建筑更好的满足社会的需求。
通过分析高层建筑结构的受力性能,阐述了结构概念设计方法,可对建筑师和结构工程师在建筑方案设计时的结构选型起指导作用,而建造出适用、安全、经济、美观的现在高层经济。
关键词:概念设计;高层建筑;抗震设计近年来我国的建筑设计水平有了很大的提高。
大量的工程实践表明:对高层建筑而言,在设计前期通过建筑师与结构工程师的密切配合,正确运用结构概念,对主要结构体系有比较地选择,就能创作出一个性能良好、造价经济、令人满意的建筑方案,为后续工作打好坚实的基础。
本文试图对高层建筑的结构设计概念及设计方案中的结构抗震设计作一论述。
一、概念设计的重要性概念设计是展现先进设计思想的关键,一个结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计,并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。
大部分工程师在一体化计算机结构程序设计全面应用的今天,对计算机结果明显不合理、甚至错误而不能及时发现。
随着年龄的增长,导致他们在大学所的那些孤立的概念都被逐渐忘却,更谈不上设计成果的不断创新。
强调概念设计的重要,主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性,比如对混凝土结构设计,内力计算是基于弹性理论的计算方法,而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法,这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远,为了弥补这类计算理论的缺陷,或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计,都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。
二、高层建筑结构一般概念设计高层建筑的结构性能与一般中、低层建筑有所不同,必须引起设计人员的重视。
在混凝土和钢结构设计中,在不增加更多成本的前提下,只要我们遵守下列基本原则,按照高层建筑的结构概念进行结构布置,就能够增加高层建筑抵抗侧向力和变形的能力:一是增加抗弯结构体系的有效宽度,因为增加宽度可以直接减小倾覆力矩,并且当其它条件不变时,变形按宽度增加的三次方比例减小。
高层住宅小区建筑设计构思及方法姚志凌摘要:随着人们生活水平和质量的发展,基本的生活保障已经满足不了人们的生活需求,舒适度、健康化成为新方向。
在城市化进程中,高层住宅小区建设成为节约土地资源、提升土地利用价值的重要途径,已经被广泛用于城市住宅建设中。
但是,高层住宅小区建筑无论是设计构思还是施工技术都存在一定难度。
在此基础上,本文将重点分析高层住宅小区建筑设计构思,制定灵活有效的设计方法,为高层建筑发展提供参考。
关键词:高层住宅小区;建筑设计构思;方法引言:由于人们对生活环境和水平要求的提高,在选购住宅时不仅会考虑房屋结构,还会关注小区环境、周边配套设施等等。
随着这样购房趋势的变化,传统的住宅小区设计模式已经无法适应市场需求,这也是导致部分楼盘销量不好的重要原因。
因此,在当前社会环境下,如何根据市场需求完善建筑设计构思,如何制定更好地设计方案,成为高层住宅小区发展的重点。
一、高层住宅小区建筑的设计理念(一)生态环境设计理念随着生态经济理念的深入,人们对绿色生态、生活环境越来越关注,人们也意识到生态环境对身心健康作用。
因此,在城市高层住宅小区设计中,应该坚持生态化原则,倡导以人为本、健康第一的设计原则,将节约资源、环境保护、循环利用等内容融入设计内容中,构建与城市发展相协调、个性化的风格特征。
但是,在当前高层住宅小区建筑设计中,大部分都缺少生态环境内容设计,营造出“城市喧哗”的生活氛围,无法实现舒适、健康、安全的生活体验,影响了高层小区的社会价值。
只有基于这样的设计理念,才能改善当前高层住宅小区建筑现状,为业主提供优质的居住环境,进而提升建筑楼盘的市场竞争力。
(二)环境资源共享设计理念“共享”是当前社会发展的热门话题,共享经济、共享资源是紧跟时代发展的先进理念。
因此,在城市化建设进程中,坚持住宅环境资源共享理念,可以缓解城市土地紧缺的局面,提升土地资源的利用价值,同时也提高了住宅建筑的经济效益。
因此,在高层住宅小区建筑设计中,应该重点考虑土地资源的合理利用,降低能源消耗,构建出性价比高的住宅环境资源,保障业主的居住体验。
高层建筑论文结构设计论文摘要:随着高层建筑规模和形式的不断发展,追求结构形式新颖、受力合理的目标将是结构设计工作者的目标和方向。
作为结构工程师,高层建筑结构设计中应根据实际情况做好结构分析,多做方案比较,加强优化设计的实施,高层建筑的结构设计不仅应保证高层建筑具有足够的安全性,还应保证结构的经济性、合理性。
高层建筑是社会经济发展和科技进步的产物。
随着大城市的发展,城市用地紧张,市区地价日益高涨,促使近代高层建筑的出现,电梯技术的改进更使高层建筑越建越高。
宏伟的高层建筑是经济实力的象征,具有重要的宣传效应,在日益激烈的商业竞争中,更扮演了重要的角色。
1、高层建筑结构设计的意义及依据1.1概念设计的意义高层建筑能做到结构功能与外部条件一致,充分展现先进的设计,发挥结构的功能并取得与经济性的协调,更好地解决构造处理。
1.2概念设计的依据高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质,设计和构造处理原则,计算程序的力学模型和功能,吸取或不断积累的实践经验。
2、高层建筑结构设计的特点2.1水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。
而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。
因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。
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,其数值随着结构动力性的不同而有较大的变化。
2.2轴向变形不容忽视高层建筑中,竖向载荷很大,能在柱中引起较大的轴向变形,对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大;此外还会对预测构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。
建筑工程结构设计论文【摘要】我们在进行建筑的结构设计时,必须严格按照国家的相关规定,保证理论计算和实际情况相一致,尽量避免设计中的薄弱环节。
这就要求广大设计人员不仅要熟悉结构设计知识,还要掌握相应的力学和程序计算知识,最终实现建筑的经济适用和美观舒适的功能。
一、建筑结构设计的特点多层和高层结构的差别主要就是层数和高度。
但是实际上,多层和高层建筑结构没实质性差别,它们都必须抵抗横向及水平荷载促进作用,从设计原理及设计方法而言,基本上就是相同的。
1、水平荷载成为控制结构设计的主要因素结构内力、加速度与高度的关系,除轴向力与高度成正比之外,弯矩和加速度随其高度都呈圆形指数曲线下降,因此,随着高度的减少,水平荷载将沦为掌控因素。
水平力促进作用下结构与否优化,材料用量将存有非常大差别。
2、侧移成为控制指标与多层建筑相同,结构侧移已沦为高层建筑结构设计中的关键因素。
随着建筑高度的减少,水平荷载下结构的侧移变形快速减小,因而应当将结构在水平荷载促进作用下的侧移掌控在某一限度之内。
3、轴向变形不容忽视高层建筑中横向荷载数值非常大,使柱产生很大的轴向变形,从而可以使连续梁中间支座处的负弯矩值增大,横跨中正弯矩和端的支座正数弯矩值增大。
轴向变形还会对预制构件的下料长度产生影响,需要根据轴向变形的计算值调整下料长度进行。
另外轴向变形对构件的剪力和侧移产生影响,如不考虑构件竖向变形将会得出偏于不安全的计算结果。
二、建筑结构设计有关问题与掌控1、建筑结构设计中的概念设计的应用建筑结构中所谓的概念设计不仅仅就是建筑设计的一种理念,还是我国的建筑设计非常关键的一个环节,而且概念的设计这主要是建筑结构方案设计阶段,因为建筑结构的初步设计过程就是无法也不可能将借助计算机去同时实现的设计的。
所以,这就须要我国的建筑结构工程师对建筑结构的科学知识的综合运用以及能够把握住的建筑结构设计的概念从而挑选出与建筑工程来说结构最合理而且耗资最经济的结构设计的方案。
刍议高层房屋建筑结构设计
摘要:高层建筑的结构设计问题是一个长期而复杂的过程,也是建筑师开展设计工作的重点与难点,其结构专业在各专业中占有很更重要的位置。
本文将通过对高层房屋建筑结构设计中存在的一系列问题提出相应对策并对此做简要分析。
关键词:高层建筑;结构设计;方案
abstract: the problem of structure design of high-rise building is a long and complicated process, also is the architect in the key work of design and the difficulty, its structure in each major professional plays very more important position. this paper will be through the high-rise building structural design of a series of problems and put forward the corresponding countermeasures to make the brief analysis.
keywords: high building; structure design; scheme
中图分类号:tu8文献标识码:a 文章编号:
我国改革开放以来综合国力的不断提高,建筑业有了突飞猛进的发展,已成为当今社会的支柱产业之一。
由于我国是人口大国,土地资源宝贵,所以要求高效的利用土地资源。
高层建筑因为其有效的解决了土地高效利用问题,加之计算机技术在建筑中广泛的利用,所以高层建筑在现代建筑结构设计中发展迅速,数量与日剧增;
作为结构设计人员,必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能使设计达到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量的基本原则。
1.高层房屋建筑结构设计中常见问题
1.1 地基方面。
地基与基础是整个建筑工程中的一个重要组成部分,它的质量好坏关系到建筑物的安全、经济和正常使用,由于基础工程在地下或水下进行,施工难度较大,造价、工期和劳动消耗量在整个工程中所占的比重亦较大。
如需人工处理或采用深基础,则其造价和工期所占的比例更大。
由于地基基础属于隐蔽工程,一旦出现事故,处理不易,因而更应慎重。
在这方面经常出现的问题大多数是:高层房屋建筑基础设计由于设计周期短,设计人员对基础设计没有做到优化设计,对基础进行多方案比较设计、测算,做到即安全又经济。
1.2 地下室设计方面。
地下室工程涉及的专业极为复杂,在建筑的地下室结构设计时,需综合考虑防火、使用功能、人防要求、设备用房及管道、坑道、排水、通风、采光等各专业的配合。
对于具有大底盘地下室的高层建筑群体而言,塔楼部分一般在使用阶段不会存在抗浮问题,但裙房及纯地下室部分经常会有抗浮不满足要求的问题。
而且由于实际地下室抗浮设计中往往只考虑正常使用极限状态,对施工过程和洪水期重视不足,因而也会造成施工过程中由于抗浮不够而出现局部破坏,加上地下室防水工程是一项系统性工程,涉及设计、施工、材料选择等诸多方面因素,因此造成了地
下室结构设计难点繁多,一般来讲概括起来为:一是结构平面设计;二是抗震设计;三是地下室抗浮、抗渗设计;四是外墙结构设计。
1.3 高层房屋建筑中柱、梁以及基础的活荷载未按规范乘以折减系数方面。
设计人员设计高层建筑时,在计算梁、柱和基础的活荷载时未按照现行设计规范活荷载乘折减系数计算其效应组合。
1.4 房屋建筑高度、高宽比超过现行规范、规程限值方面。
现行的规范、规程给出的房屋最大适用高度和高宽比限值。
按照现行抗震规范,高宽比虽然不是强制性条文,但是合理的高宽的影响,因为高宽比过大(尤其在高烈度地区)将会影响建筑的位移比和剪力墙,柱,梁的配筋。
一些高层建筑房屋高度超过最大适用高度规定限值,甚至个别建筑的高度和高宽比均超出规定限值。
设计人员在结构设计过程中,对于房屋高度、高宽比和体型复杂程度超过现行规范、规程的高层建筑,会按超限高层建筑进行设计。
同时,还有不容忽视的问题是高层建筑适用高度除与结构体系类型及抗震
设防烈度有关外,还与场地类别与结构是否规则等因素有关,当位于ⅳ类场地或结构平面与竖向布置不规则时,其最大适用高度应适当降低20%。
1.5结构缝设置不合理,缝宽度不足方面。
在实际设计过程中,对于超长建筑物而言,为减少温度变化对结构的不利影响,合理地设置伸缩缝是有必要的。
有些设计人员用后浇带代替伸缩缝,其实这种做法存在一定的问题。
因为后浇带仅能减少混凝土材料干缩的影响,不能解决温度变化的影响。
后浇带处的混凝土封闭后,若结
构再受温度变化的影响,后浇带就不能再起任何作用了。
1.6 板承受线荷载时弯矩计算方面。
在高层房屋建筑中,常常在楼板上布置一些非承重隔墙,在楼板设计中设计人员会错把该部分的线荷载换算成等效的均布荷载后,进行板的配筋计算。
但有些设计人员错误地将隔墙的总荷载附以板的总面积。
同时,板上隔墙顶部处理常采用立砖斜砌砌顶紧上部分的楼、屋面板,这样会给上部的板增加了一个中间支承点,使其变为连续板,支承点上部出现了负弯矩,而在板的设计中又没考虑该部分的影响,致使板顶出现裂缝(尤其是大跨度板)。
2.高层房屋建筑结构设计方案
高层房屋建筑结构设计包括房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计两方面。
其中房屋工程分部结构的优化设计包括:基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。
对以上几个方面的优化设计还包含选型、布置、受力分析、造价分析等内容,并应在满足设计规范和使用要求前提下,结合具体工程实际情况,围绕其综合经济效益的目标进行结构优化设计。
下面就对高层房屋建筑结构设计的对策做一阐述。
2.1 概念设计处理实际问题。
事实上,概念设计所要处理的问题比较多,但我们可以肯定的是希望通过概念设计,高层房屋建筑结构能在各种不同外部作用下不受破坏,或将破坏程度降至最低。
因此,分析如何应对高层方面建筑可能遭遇的各种不确定因素成为
概念设计的重要内容。
比如:地震是最为难以预料的,破坏性也最大。
所以在高层房屋建筑设计过程中应未雨绸缪,从计算及构造等各个方面都要采取有助于提高抗震能力的措施。
刚度均匀、对称是减小地震在结构中产生不利影响的重要手段;延性设计则能有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏;多道设防思想能使建筑在特大地震作用下次要的构件先破坏,消耗一部分地震能量。
这些抗震设防思想在整个设计过程中都应该作为概念设计的重要指导思想。
2.2 设计要考虑水平力。
在低层和多层房屋建筑结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。
而在高层房屋建筑设计中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。
因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。
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,所以对风荷载比较敏感的高层建筑,风荷载须按100年风压计算。
2.3 应用剪力墙结构体系设计。
在高层房屋建筑设计中剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度,墙体同时也作为围护及房间分格构件。
剪力墙结构中,由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载,剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置,它刚度大,空间整体性好,用钢量也较少。
2.4 应用筒体结构体系。
随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高,以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系,往往不能满足要求。
这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体,成为竖向悬臂箱形梁,加密柱子,以增强梁的刚度,也可以形成空间整体受力的框筒,由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。
2.5 减轻高层房屋建筑自重。
高层房屋建筑减轻自重比多层建筑更有意义。
我们从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基的情况下,减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。
本人认为,在满足建筑结构长远效益的前提下,应尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度和合理性。
与传统设计相比,可以充分利用计算机资源,进行多种结构形式进行结构试算、分析、比较,选择合理的结构类型,可以使建筑工程造价降低5%~30%。
优化技术的实现,可以最合理的利用材料的性能,使建筑结构内部各单元得到最好的协调,并具有建筑规范所规定的安全度。
同时,它还可为建筑整体性方案设计进行合理的决策,优化技术是实现建筑设计的”适用、安全和经济“目标的有效途径。
参考文献:
[1]方鄂华等编著.高层建筑结构设计.北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]王光远.工程结构与系统抗震优化设计的实用方法[m].北
京:中国建筑工业出版社,2007:5-37.。