高层建筑结构选型
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高层建筑结构设计及结构选型探讨摘要:在高层建筑的结构工程设计中,设计人员往往忙于应付大量具体工作,不够重视结构经济性问题,导致同一工程经不同人员设计,工建造价差别极大,浪费现象严重.如今我国房地产业正在经历着蓬勃发展,房价高起关键时刻,通过对高层住宅的结构优化设计进行探讨,降低高层建筑的造价成本,有着非常重要的现实意义.关键词:高层建筑结构设计结构选型【中图分类号】[tu355]1高层建筑结构特点及类型1.1高层建筑结构特点高层建筑结构要同时承受垂直荷载和风产生水平荷载,还要具有抵抗地震作用的能力.低层结构水平荷载对结构影响通常较小,但在高层建筑中水平荷载和地震作用将成为控制因素.高层建筑随着高度增加,位移增加很快.过大侧移会使人感觉不舒服影响使用,造成非结构构件和结构构件损坏.必须将结构侧移控制在一定范围内,抗侧力结构设计成为高层建筑设计关键.1.2高层建筑结构类型钢结构特点是强度高,韧性大易于加工.高层建筑钢结构具有结构断面小,自重轻,抗震性能好,施工工期短,施工方便等特点.高层建筑结构随着用钢量增大,工程造价随之提高.在发达国家高层建筑采用钢结构设计,在我国随着建筑物高度增加也有采用钢结构高层建筑.由于钢筋混凝土和钢结构均各有所长,又各有所短,合理结构是同时采用钢和钢筋混凝土材料组合结构,可以使两种材料互相取长补短取得经济合理、技术性能优良效果.2高层建筑结构分析与设计2.1水平荷载成为决定因素任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生水平荷载,还要具有抵抗地震作用能力.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.随着高层建筑层数增多,水平荷载成为结构设计中控制因素.楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中产生作用,水平荷载对结构产生倾覆作用,并由此产生高层建筑在竖构件中作用力;对高层建筑来说竖向荷载和地震作用随建筑结构动力特性而发生大幅度变化.2.2侧移成为控制指标结构侧移已成为高层建筑结构设计中关键因素.随着楼层增加,水平荷载作用下高层结构侧向变形迅速增大.设计高层结构时不仅要求结构具有足够强度,能够可靠地承受风荷载作用产生内力;要求具有足够刚度使结构在水平荷载下产生侧移被控制在限度内.高楼使用功能和安全与结构侧移大小密切相关.2.3结构延性成为重要设计指标高层建筑结构更柔和,在地震作用下变形度大.为确保高层建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强变形能力避免倒塌,设计人员特别需要在建筑结构设计上采取恰当措施保证高层建筑结构具有足够延性.3高层建筑结构选型在传统结构设计中将注意力集中于建筑结构力学分析、结构设计和施工,而忽视设计阶段前重要问题.根据高层建筑结构受力特点,对高层建筑结构在概念阶段设计尤为重要,设计优缺点直接影响建筑工程整体经济性.3.1高层建筑结构体系选型与建筑施工关系高层建筑施工工艺不同会影响到材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标,影响到建筑结构受力状态,抗震性能等.在高层建筑结构体系选型时就要对施工工艺连同其它因素加以权衡,综合考虑.现浇钢筋混凝土高层建筑结构造价主要包括材料、模板及施工三部分.在造价中模板费用是最主要、最易变化部分,占总造价33%,模板体系选择是否合理,不仅影响主体结构造价而且与施工速度及劳动力消耗有着密切关系.3.2高层建筑结构抗震体系选定原则明确计算简图和合理地震力传递路线:具备多道抗震防线,不会因部分结构或构件失效导致整个体系丧失抗侧力或承受重力荷载能力;具有必要承载力、良好延性和较多耗能使结构体系遭遇地震时具有足够防倒塌能力;沿水平和竖向结构刚度和强度分布均匀,或按需要合理分布避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节防止地震时出现过大应力集中或塑性变形集中危险.在确定高层建筑方案同时综合考虑房屋重要性、设防烈度、场地类别、房屋高度、地基基础及材料供应和施工条件并结合结构体系经济、技术指标,选择最合适结构体系.4结语结构设计是一项集结构分析、数学优化方法以及计算机技术于一体综合性技术工作,是一门实用性很强工作.针对目前设计人员按传统设计造成财产大量浪费现状,推行能实现资源合理分配利用,节约建筑造价结构优化设计方法势在必行,一个结构工程师主要任务就是在特定建筑空间中用整体概念来完成结构总体方案设计并能有意识地处理构件与结构、结构与结构关系.参考文献:[1]刘夏石.工程结构优化设计[m].北京:科学出版社,2008:14-19.[2]张相庭.高层建筑抗风抗震设计计算[m].北京:中国建筑工业出版社,2007:30-33.[3]李波.高层建筑侧向位移限制的研究[m].北京:中国工业出版社,2008:100-103.。
传给基础竖向体系的作用是承受竖向荷载,水平荷载要求有足够的承载能力,也要有足够的抗侧移刚度满足承载力和正常使用极限状态高层建筑结构类型高层建筑的受力特点:水平荷载成为设计的控制因素,侧移成为高层建筑的控制指标高层建筑结构的基本要求钢筋混凝土结构体系梁、柱尺寸的估算高层建筑结构类型(以材料划分)混凝土--钢结构型钢混凝土结构钢筋混凝土结构钢结构目前高层建筑的发展趋势高强混凝土、钢管混凝土和型钢混凝土的应用钢筋混凝土与纯钢结构相比,整体性好,刚度大、侧移小,耐腐蚀、耐火,维护费用低,造价低于钢结构。
但材料强度低,因此自重大,地震作用大。
新结构体系广泛应用:巨型结构体系高层建筑的受力特点水平荷载成为设计的控制因素,侧移成为高层建筑的控制指标以悬臂构件为例,由竖向荷载产生的轴力与建筑的高度成正比;由水平荷载产生的弯矩与高度的二次方成正比;而水平荷载产生的侧向位移则与高度的四次方成正比。
轴力N = WH 弯矩M =qH2 /3 侧移Δ=11qH4 /120EI过大的侧移会使人感觉不适;会使填充墙或建筑装修出现裂缝、损坏;甚至会使主体结构出现裂缝、损坏。
因此,必须把结构的侧移限制在允许的范围内。
高层建筑结构的基本要求一. 房屋的体形1. 抗风要求(1)平面形状对称平面:尽量采用方形、矩形、圆形、正六边形、正八边形、椭圆形等双轴对称的平面。
以避免由于平面形状不对称在风荷载作用下所发生的扭转振动。
流线型平面:采用流线型平面可以降低风对高层建筑的作用。
例如法国的法兰西大厦采用椭圆形平面,经过计算其风荷载比矩形平面约减少27%。
一般情况下,圆形、椭圆形等流线型平面,与矩形平面相比,风荷载约可减少20%~40%。
(2)立面上小下大的截锥状体型:减少上部风载,减少风载引起的倾覆力矩和位移。
经计算,40层楼,当采用立面倾斜8%的角锥状,其侧移可比棱柱体减少约50%。
建筑的高宽比应符合我国的规范要求透空层:利用高层建筑的设备层等形成透空层,减少风压倾斜的竖向构件:对刚度十分有利。
高层建筑结构选型高层建筑结构选型选型工作具有很强的综合性,包含大量确定与不确定的因素,受诸多条件和因素影响,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。
除了要考虑工程造价和投资能力,还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性,施工条件,技术能力,施工工期,建筑材料和能源供应,建筑美学要求包括建筑群及其环境的配合,建设场地的地形地貌自然灾害等等。
竖向承重结构的选型:在对竖向承重结构进行选型时,首先考虑的是建筑物的高度和用途。
不同结构体系的强度和刚度是不一样的,因而它们适应的高度也不同。
一般说来,框架结构适用于高度低、层数少、设防烈度低的情况;框架—剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求;层数很多或设防烈度较高时,可用筒体结构。
当建筑物的高度超出规范表中数值时,要进行专门的研究,采取有效的措施。
选择结构体系应考虑的另一个因素是建筑物的用途。
目前国内高层建筑按用途大体上可分三大类:住宅、旅馆及公共性建筑(办公、商业、科研、教学、医院等)。
住宅建筑一般采用剪力墙结构。
水平承重结构的选型:水平承重结构对保证建筑物的整体稳定和传递水平力有重要作用。
水平承重结构选型通常有以下几种,平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋形楼盖。
平板体系:平板体系采用单向板或双向板,常用于剪力墙结构或筒体结构。
其优点是板底平整,可以不加吊顶,结构高度低,可以降低层高。
但当跨度大时,采用平板较困难,一般非预应力平板不宜成过6m,预应力平板不宜超过9m,否则平板厚度过大,楼面重量太大。
采用现浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚。
无梁楼盖:在层高受限制情况下,公用建筑常采用无梁楼盖。
无梁楼盖最好带现浇柱帽,以加强板柱连接的可靠性。
无梁楼盖的合适跨度是:普通钢筋混凝土楼面6m以内;预应力混凝土楼面可达9m。
密肋楼盖:密肋楼盖多用在跨度较大而梁高受限制的情况下。
筒体结构角区楼面也常用密肋楼盖。
当采用装配式楼板时,框架-剪力墙结构应加混凝土现浇面层。
建筑结构选型高层建筑结构高层建筑结构的选型是建筑设计中非常重要的一环。
正确选择适合的结构类型,不仅可以保证建筑的稳定性和安全性,还可以提高建筑的经济性和可持续性。
1.钢筋混凝土框架结构:钢筋混凝土框架结构是高层建筑最常见的结构类型之一、其主要由钢筋混凝土柱、梁和楼板组成,具有高强度、刚性好、施工速度快等优点。
钢筋混凝土框架结构可以分为剪力墙结构、框架-筒体结构和框架-剪力墙结构等不同的变种。
根据具体的建筑设计要求和地震设计要求,可以选择不同形式的钢筋混凝土框架结构。
2.钢结构:钢结构是另一种常见的高层建筑结构类型。
相比于钢筋混凝土框架结构,钢结构具有自重轻、强度高、变形小等优点。
钢结构可以采用梁柱框架结构、桁架结构和框架-剪力墙结构等形式。
在大跨度和复杂形状的高层建筑中,常常选择钢结构。
3.预应力混凝土结构:预应力混凝土结构是一种通过在混凝土构件内引入预应力拉索或钢束,在无外力作用下使混凝土构件受到的预压力,从而提高了构件的承载能力和抗震能力的结构类型。
预应力混凝土结构可以分为预应力混凝土梁柱结构、预应力混凝土框架结构和预应力混凝土框体结构等。
预应力混凝土结构可以提高建筑的整体刚度和稳定性。
4.综合结构:综合结构是多种结构形式组合而成的一种建筑结构类型。
常见的综合结构形式包括筒体-框架结构、筒体-钢结构和筒体-预应力混凝土结构等。
综合结构可以根据不同的构件组合和分布,提供更多的设计灵活性,以适应不同的功能和形态要求。
在选择高层建筑结构类型时,需要综合考虑以下几个因素:1.抗震性能:高层建筑特别需要考虑抗震性能,选用能够满足地震设计要求的结构类型。
2.经济性:高层建筑结构对建筑成本有很大影响,需要选用经济性较好的结构类型。
3.施工性:结构类型要有良好的施工性能,能够适应现场施工的要求。
4.可持续性:结构类型要注重节能和环保,有利于提高建筑的可持续性。
5.功能性:结构类型要满足建筑的功能需求,如大跨度空间、开放式设计等。
高层结构体系和选型1.高层民用建筑钢结构应根据房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别和施工技术条件等因素考虑其适宜的钢结构体系高层民用建筑钢结构采用的结构体系有:框架、框架-支撑体系、框架-延性墙板体系、筒体和巨型框架体系。
这里所说的框架是具有抗弯能力的钢框架;框架-支撑体系中的支撑在设计中可采用中心支撑、偏心支撑和屈曲约束支撑;框架-延性墙板体系中的延性墙板主要指钢板剪力墙、无粘结内藏钢板支撑剪力墙板和内嵌竖缝混凝土剪力墙板等。
筒体体系包括框筒、筒中筒、桁架筒、束筒,这些筒体采用钢结构容易实现。
巨型框架主要是由巨型柱和巨型梁(桁架)组成的结构。
2.将框架-偏心支撑(延性墙板)单列,有利于促进它的推广应用。
筒体和巨型框架以及框架-偏心支撑的适用最大高度,与国内现有建筑已达到的高度相比是保守的。
AISC 抗震规程对C抗震等级(大致相当于我国0.10g以下)的结构,不要求执行规定的抗震构造措施,明显放宽。
据此,有必要对7度按设计加速度划分。
对8度也按设计加速度作了划分。
对框架柱在附注中列明为全钢柱和钢管混凝土柱两种,以适合钢结构设计的需要。
3.高层民用建筑的高宽比,是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制;在结构设计满足本规程规定的承载力、稳定、抗倾覆、变形和舒适度等基本要求后,仅从结构安全角度讲高宽比限值不是必须满足的,主要影响结构设计的经济性98规程建议的高宽比限值参考了20世纪国外主要超高层建筑,本次根据发展情况作了相应修订。
同时为方便大底盘高层民用建筑钢结构高宽比的计算,规定了底部有大底盘的房屋高度取法。
设计人员可根据大底盘的实际情况合理确定。
4.本条按房屋高度和设防烈度给出了高层民用建筑钢结构房屋的结构选型要求。
本次修订又增加了高层民用建筑钢结构不应采用单跨框架结构的要求。
高层建筑的常见结构
高层建筑是现代城市建设的重要组成部分,其结构设计和施工过程都需要严格的规范和标准。
以下是高层建筑常见的结构类型:
1. 钢结构:钢结构是高层建筑中最常见的结构类型之一。
它使用钢材作为主要的结构材料,具有高强度、轻量化、施工速度快等优点。
2. 钢筋混凝土结构:钢筋混凝土结构是高层建筑中另一个常见的结构类型。
它使用钢筋和混凝土作为主要的结构材料,可以承受很高的压力和拉力。
3. 预应力混凝土结构:预应力混凝土结构是在混凝土浇筑之前就施加预应力,使混凝土在使用过程中能够承受更大的荷载。
这种结构类型适用于高层建筑中的梁和柱。
4. 钢框架结构:钢框架结构使用钢材建造的骨架来支撑整个建筑。
这种结构类型适用于高层建筑中的大跨度空间。
5. 钢混凝土混合结构:钢混凝土混合结构融合了钢结构和钢筋混凝土结构的优点,可以减少结构材料的使用量,同时又能够承受高强度的压力和拉力。
以上是高层建筑常见的结构类型,建筑设计者和施工人员需要根据具体情况来选择合适的结构类型,以确保建筑的结构安全和稳定。
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高层建筑的结构类型有哪些1. 高层建筑的结构类型及细化(1)框架结构框架结构是目前最常见的高层建筑结构类型之一。
它包括刚性框架和柔性框架两种形式。
框架结构通常由柱、梁和桥墩等主要构件组成,可以有效承受横向荷载和重力荷载。
刚性框架结构对侧向荷载具有较强的刚度和稳定性,适用于高层建筑,并能满足抗震需求。
柔性框架结构可以通过调整柱和梁的刚度来抵抗侧向荷载。
(2)筒体结构筒体结构是一种具有较高综合性能、经济高效的高层建筑结构类型。
通常采用圆形或多边形的筒体形式,将结构质量和刚度集中在外部边缘,形成一个承载体。
筒体结构的主要优点是抗震性能较好、使用空间高效,适用于高层建筑和塔楼等。
(3)剪力墙结构剪力墙结构是一种常用的高层建筑结构类型,它通过设置大量的剪力墙,在水平方向上对侧向荷载进行吸收和分散。
剪力墙通常沿建筑的外围和内部核心位置布置,可有效提高高层建筑的抗震性能和整体稳定性。
(4)框架-剪力墙结构框架-剪力墙结构是将框架结构和剪力墙结构相结合的一种复合结构。
它融合了框架结构的刚度和剪力墙结构的承载能力,能够更好地满足高层建筑对抗震性能和整体稳定性的要求。
(5)摩天楼结构摩天楼结构是指超高层建筑的结构类型。
摩天楼采用多种结构形式的组合进行设计,在高度、抗震性能和整体稳定性方面都具有较高的要求。
常见的摩天楼结构类型包括框架-筒体结构、框架-剪力墙结构和剪力墙-筒体结构等。
(6) 附件:无(7)法律名词及注释:无2. 高层建筑的结构类型及细化(1)钢结构钢结构是高层建筑中常用的结构类型之一。
它由钢材构件组成,具有轻质、高强度和可塑性等特点。
钢结构可以通过焊接、螺栓连接等方式进行组装,施工速度快,适用于高层建筑的加固和扩建。
(2)混凝土结构混凝土结构是高层建筑中最常见的结构类型之一。
它由混凝土材料和钢筋组成,具有良好的抗压和抗震能力。
混凝土结构可以采用预制构件或现场浇筑的方式进行施工,施工效率高,适用于高层建筑的整体结构。
高层建筑结构特点及结构选型分析潘俊发布时间:2023-05-14T02:33:58.133Z 来源:《中国科技人才》2023年5期作者:潘俊[导读] 建筑是人们生活中必不可少的部分,对建筑的结构进行设计是建筑功能发挥的重要前提,建筑的结构设计通常需要考虑很多方面、满足多种功能。
在高层建筑中,结构设计和结构选型是最主要的方式,能够充分体现出建筑的外形特征,还能够最大程度的发挥建筑各项功能。
本文从高层建筑结构特点进行介绍,分析影响建筑结构选型的主要因素,最后根据实际工程案例进行分析,从而推进高层建筑行业健康发展。
江苏文博建筑设计有限公司江苏常州 213000摘要:建筑是人们生活中必不可少的部分,对建筑的结构进行设计是建筑功能发挥的重要前提,建筑的结构设计通常需要考虑很多方面、满足多种功能。
在高层建筑中,结构设计和结构选型是最主要的方式,能够充分体现出建筑的外形特征,还能够最大程度的发挥建筑各项功能。
本文从高层建筑结构特点进行介绍,分析影响建筑结构选型的主要因素,最后根据实际工程案例进行分析,从而推进高层建筑行业健康发展。
关键词:高层建筑;结构设计;结构选型;荷载前言:现阶段,国民经济的高效增长,建筑行业获得了有效发展,由于土地资源日益紧张,各建筑单位开始建设高层建筑,并且随着城市的发展,高层建筑在城市建筑类型占比明显增加。
在对高层建筑进行结构设计时,要结合现场的实际情况,对设计施工的重点和难点进行分析,提出切合实际的、科学合理的结构设计方案,制定行之有效的措施,进而保障高层建筑的质量安全和结构稳定。
1、高层建筑结构特点建筑结构方案的选择对于建筑的施工有着至关重要的影响,关系着建筑工程的施工和质量。
在对高层混凝土建筑结构设计方案进行选择时,要根据建筑地点的实际情况以及建筑施工企业的实际情况,选择最为经济合理的结构设计方案。
相比一些底层建筑,高层建筑自身的柔性比较强,如果发生地震等灾害很容易造成建筑结构的变形。
高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计摘要:在高层建筑中,由于其结构选择与设计管理是一项十分繁杂的工作,因此对其进行研究显得尤为重要。
在进行建筑结构设计时,必须保证设计计划的科学性和合理性,同时,在进行设计时,必须综合考量建设项目的各个建设阶段,从而提高设计计划的品质。
本文针对这一现状,就高层建筑的结构选择和结构的优选等问题作了一些探讨,为今后的工程实践提供了借鉴。
关键词:高层建筑;结构选型;优化设计1高层建筑结构选型分析1.1框架结构该体系由梁、柱和楼板等组成,梁和柱之间的刚接构成主梁,并根据建筑物的用途进行布置,其特点是自重轻,整体性能好,造价低廉,轴网布置灵活,空间利用率高,便于施工。
由于其薄弱环节:其抗侧移刚度较小,地震时水平位移较大,节点处应力集中,易受不均匀地基沉降影响,且建筑高度有限。
从框架结构抗震分析的结果可以看出,随着高度的提高,底层柱子轴力、水平荷载产生的弯矩和侧移会显著提高,而这会造成柱子截面面积和配筋过大,从而对其空间利用率和经济效益产生了不利的影响。
因此,在实际生活中,框架结构在地震作用下,会出现非结构性损坏的情况比较多,因此,适宜应用于10层或以下房屋建筑,如住宅、学校、办公楼等房屋,宜采用钢筋混凝土框架结构,地震设防烈度8度、设计基本地震加速度≥0.30 g、且层数大于5层的房屋,不宜选用钢筋混凝土框架结构。
对于大型公共建筑,多层工业建筑,以及大型商场,体育馆,火车站,剧院,展览厅,飞机库,停车场等一些特别的建筑,建议使用钢架。
1.2框架-剪力墙结构它是将框支和剪力墙两种形式组合起来,并在框支中配有合适的剪力墙。
在整体结构中,剪力墙板承受最多的横向荷载,而垂直荷载则以框架为主,二者在结构中具有明显的分工。
框剪结构通常适用于35层之下的楼房,若设计得适当,还可设得较高。
其中,剪力墙的布置地点通常是在电梯室,它通过核心筒来发挥对水平荷载的承受力,它的优点是:地震性能好,整体结构相对稳定,与框架结构相比,它在水平荷载力和侧向刚度方面都有了一定的提高,它在布置上也比剪力墙结构更加灵活,它更适合于10层至20楼之间的办公楼、教学楼等。
浅析高层建筑结构选型摘要:随着城市化进程的不断推进,土地资源利用形势的不断严峻,高层建筑也逐渐成为了建筑行业发展的大势所趋。
在本文中,我们首先对高层建筑结构体系类型进行了全面的研究,探究了高层建筑结构体系设计中存在的问题,并结合实际情况提出了高层建筑结构选型的主要方法,以及选型过程中应该注意的问题,从而为我国工程建设活动的顺利开展提供必要的保障。
关键词:高层;建筑结构;选型一、高层建筑结构体系类型分析(一)框架结构框架结构是由竖向构件与水平构件以节点链接的形式组合而成,其结构本身需要承载竖向与水平方向的荷载。
这种高层建筑结构体系的平面布置形式相对灵活,能够提供更大的建筑空间,其立面造型也更加丰富,能够更好的满足使用者的实际需求,然而这种建筑结构体系也存在着抗侧能力相对不足的问题,这也决定了其建筑高度不会过高。
在水平荷载的影响下,其内力分布的特性是底层柱轴力、剪力、弯矩从下往上的减小,而其变形规律则是柱轴力的侧向位移随着高度不断递增。
这里要注意的是,框架结构往往会受到建筑物高度的限制,导致其变形仍然会以剪切变形为主,其底层的变形量最大,一直向上递减[1]。
(二)框架—剪力墙体系框架剪力墙结构起源于西方发达国家,目前已经在我国得到了较为广泛的应用,这种结构形式有着更加良好的强度和力学性能,同时在高层建筑中应用,能够对高层建筑最为关键的水平荷载加以分担,从而使建筑物的受力形式更加科学,推动建筑安全性和稳定性的全面提升。
对于框架剪力墙结构而言,顾名思义,其本身是框架结构与剪力墙结构的综合体,而相应的设计人员也要结合实际情况和建筑物的使用需求,不断调整二者的应用形式,确保其作用得到充分发挥,确保整个建筑物的荷载分布更加均匀。
而从建筑物的能建高度上来看,框架剪力墙结构的能建高度比单纯的框架结构要高,而比单纯的剪力墙结构要小[2]。
(三)剪力墙结构体系在受力主体结构全部都是剪力墙构件组成的情况下,也就形成了剪力墙结构体系。
论高层建筑结构选型的要点随着城市化进程的加快,高层建筑越来越成为城市建设的重点。
高层建筑的结构选型直接关系到建筑的安全性和可持续性,因此在高层建筑设计中,结构选型是非常重要的一步。
本文将从以下几个方面讨论高层建筑结构选型的要点。
一、建筑地基及基础建筑地基及基础是支撑建筑物的基础,其必须满足强度和稳定性要求。
因此,为确保高层建筑的安全性,必须对该建筑所处的地质条件进行详细考察,并根据具体情况选用适当的基础形式。
当然,在选用基础形式的同时还需要考虑到施工和维护的方便性,以及对周边环境的影响等问题。
二、选用合适的材料高层建筑所选用的材料必须符合强度、耐久性、耐腐蚀性等要求,同时也要考虑到建筑的造价和可持续性。
在大多数情况下,高层建筑所使用的主要材料是钢筋混凝土、钢结构和玻璃幕墙等,但随着科技的不断发展,新型的建筑材料也在逐渐被引入。
三、考虑抗震和风荷载抗震和风荷载是影响高层建筑结构选型的两个重要因素。
在地震和飓风等自然灾害发生时,建筑物所承受的力量将极大地增强。
因此,设计者必须在建筑的结构设计中充分考虑抗震和风荷载的因素,以确保建筑物能够在强烈的地震和飓风中保持稳定的结构和建筑安全。
四、灵活性和可扩展性随着城市化的加剧,高层建筑的使用需求也在日益增加。
因此,在结构设计中考虑到灵活性和可扩展性需求会对建筑物的使用具有极大的帮助。
在设计高层建筑时,应考虑到其未来的扩展和改造需求,以减少成本和时间成本,最大化利用建筑物的使用价值。
五、环保和可持续性随着全球环保问题的不断升级,高层建筑的可持续性也成为大家关注的焦点。
因此,在结构选型过程中,应充分考虑到环保和可持续性的因素。
例如,选择可再生材料来构建建筑物,以及在施工和使用过程中节约能源、减少二氧化碳排放等措施都是可以采取的。
以上是论高层建筑结构选型的要点,结构选型是高层建筑设计中很重要的一步,建筑设计者需要全面考虑建筑的强度、安全性、维护性、环保性和可持续性等因素。
高层建筑结构选型的要点分析【摘要】近年来,建筑的高度在不断增加,功能也在不断增多,但是从结构的角度来看,我国的建筑结构选型中仍然存在一些问题亟待完善,本文就对选型的要点进行分析。
【关键词】高层建筑;结构选型;要点0.前言高层建筑结构选型综合性较强,在选择过程中会面对诸多不确定因素,在进行结构选型的时候除了要考虑造价与投资的能力外,还要考虑到结构选型对建筑功能、施工条件、技术能力、施工工期,建筑材料与能源供应等的影响,在进行高层建筑结构选型的过程中主要考虑到以下几点。
1.高层建筑结构选型的有关概述高层建筑结构体系可以分为框架结构、异形柱框架结构、剪力墙结构等,即由多种材料构件共同构成的结构,包括钢筋混凝土构件、钢构件、组合结构构件等等。
一般情况下可以将其分为:1.1一般高层建筑结构体系框架系、剪力墙体系、框架一剪力墙体系、框架一筒体体系、筒中筒体系等都属于这一体系范围内。
1.2复杂高层建筑结构体系复杂高层建筑结构体系多是指带转换层结构体系、连体结构体系、悬挑结构体系、平面不规则体系、带加强层结构体系等。
1.3新颖高层建筑的结构体系随着人们要求的不断变化,高层建筑结构体系也在不断变化,比较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等等。
2.高层建筑结构选型的重要性2.1高层建筑会影响社会的发展城市进程的加快,人口的增多对城市居住、生活也提出了更高的要求,为了节约土地资源,降低拆迁费,市政工程费和复杂地形处理费用,改善城市社会的吸纳能力及综合效益迫在眉睫。
从当前的发展形势来看,要想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复杂的社会问题,就必须要增加高层建筑的数量。
目前,我国高层建筑的规模、高度、复杂性等都呈上升趋势。
2.2高层建筑结构十分复杂随着人们的要求在不断增多,结构复杂性在不断增多,这就要求提高高层建筑的先进、优化的结构形式。
现代的高层建筑主要表现在以下几个方面:首先,需求多元化、功能综合化。
高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计摘要:在建筑行业快速发展的时代背景下,房屋建筑极易出现结构设计不合理、经济效益低、安全性能得不到保障的情况。
以下对建筑结构选型进行了详细的论述,提出了在应用过程中的优化设计策略,以期为进一步提升结构设计的合理性和科学性提供参考和依据。
关键词:高层建筑;结构选型;结构优化;设计1高层建筑结构选型设计1.1高层建筑结构类型分析高层建筑结构的选择决定了高层建筑的整体安全性和可靠性,几种常见的结构类型可分为框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构。
①框架结构主要是由梁柱、楼板等部分组成,根据建筑功能的需求,完成对平面框架的布置。
框架结构造价低,但在水平荷载影响下变形较大,抗震效果不佳;②框架-剪力墙结构,在高层建筑中,剪力墙主要布置在电梯室内,通过核心筒承受水平荷载,抗震能力强,整体稳定性高。
但框架-剪力墙结构容易受平面布置的限制,出现质心和钢心不重合的现象,结构扭转过大,可能会出现的安全隐患;③剪力墙结构具有较强的竖向和水平承载能力,对高层建筑的整体刚到和稳定性具有显著的提升效果,重点在于剪力墙的布置及自重的控制;④筒体结构,在电梯间及建筑外围布置剪力墙,形成筒体,该结构具有更高的刚度。
1.2高层建筑结构选型的影响因素除了建筑需求的影响外,高层建筑结构选型的主要因素可归纳为:①环境条件,主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等;②建筑方案特征,主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比和建筑形状,其中建筑形状包括平面形状和三维形状。
平面形状由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成,立体形状由结构高宽比、立面内收形状、塔楼和层间刚度等组成;③建筑物使用功能要求,一般来说,高层建筑的功能可分为居住建筑、办公建筑、宾馆和综合楼。
具有特定功能的建筑物可能只有几个与其匹配的结构类型。
高层住宅由于其空间较小、隔墙较多、各层布置基本相同,更适合剪力墙或框架-剪力墙结构;④结构抗灾等级及现场施工、后期使用、运行维护等情况。
结构选型课程论文班级:建筑13-1学号姓名:***指导老师:***高层建筑结构体系选型及分析摘要:高层建筑(de)结构体系是高层结构是否合理、经济(de)关键,随着建筑高度和功能(de)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(de)复杂、新颖(de)结构体系(de)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:高层建筑结构体系选型分析一,高层建筑选型(de)重要性1高层建筑与城市社会发展(de)关系密切我国城市化进程及人口(de)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(de)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(de)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(de)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(de)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(de)新问题与矛盾开始出现,对结构系统形式(de)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(de)必要性及可优化(de)空间与效益将更明显.结构优化,首先是其形式(de)优化,然后才是其布局与构件参数(de)优化.(3)高层建筑需考虑(de)影响因素日益复杂、系统、综合和多变,选型需要(de)知识信息愈加庞大,选型结果受人为因素(de)影响也将增大.二,高层建筑常用类型高层建筑结构(de)结构型式繁多,框架、剪力墙、框架一剪力墙结构体系是高层钢筋混凝土建筑结构中较为传统(de)、广为应用(de)结构体系.随着层数和建筑高度增加,利用结构空间作用,又发展了框架一简体结构、筒中筒结构多筒结构和巨型结构等多种结构体系.高层建筑(de)结构体系主要有框架结构;剪力墙结构,包括部分框支、剪力墙结构;框架-剪力墙结构;筒体结构,包括框架-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(de)结构,现分别加以分析.1、框架结构体系由框架梁、柱、楼板等主要构件组成.其特点是柱网布置灵活,便于获得较大(de)使用空间.延性较好.横向侧移刚度较小.因此适用需要大空间(de)、层数不宜太多、房屋(de)高度不宜太高(de)建筑.如:商场、住宅、办公楼等.框架应当纵横双向布置,形成双向抗侧力体系.较高(de)高层建筑不宜采用框架结构.2、剪力墙结构体系剪力墙承受竖向荷载及水平荷载(de)能力都较大.其特点是整体性好,侧向刚度大,水平力作用下侧移小,并且由于没有梁、柱等外露与凸出,便于房间内部布置.缺点是不能提供大空间房屋结构延性较差.当地下室或下部一层、几层,需要大空间时(如商场、停车库等)即形成部分框支剪力墙结构.在框架-剪力墙结构和剪力墙结构两种不同结构(de)过渡层必须设置转换层.剪力墙结构由于承受竖向力、水平力(de)能力均较大,横向刚度大,因此可以建造比框架结构更高、更多层数(de)建筑.但是只能以小房间为主(de)房屋,如住宅、宾馆、单身宿舍.而宾馆中需要大空间(de)门厅,餐厅、商场等往往设置在另外(de)建筑单元中.3、框架-剪力墙结构体系由于框架结构(de)主要特点是能获得大空间(de)房屋,房间布置灵活.而其主要弱点是侧向刚度较小,侧移较大.而剪力墙结构侧向刚度大,可减小侧移.但是全剪力墙结构无法布置大空间房层.因此,框架-剪力墙结构体系恰好是对两者取长补短,既能布置大空间房屋与小空间房屋,布置灵活,又具有较大(de)侧向刚度,弥补纯框架结构之不足,所以广泛用于层数较多我、房屋总高较高(de)建筑,而且可以灵活布置大小空房间,适应较多(de)建筑功能要求.对于地震区建筑来说,框架-剪力墙结构具有两道抗震防线即剪力墙与框架.框架-剪力墙结构(de)主要缺点,由于功能要求,剪力墙布置位置往往受到限制,往往不可避免地造成刚心、质心不重合,产生偏心扭矩.同时其侧向刚度还是偏小,房屋建造高度爱到限制.4、筒体结构体系筒体结构包括框架-核心筒结构与筒中筒结构.框架-核心筒结构由实体(de)核心筒和外框架构成.一般将楼电梯间及一些服务用房集中在核心筒内;其他需较大空间(de)办公用房、商业用房等布置在外框架部分.由于核心筒实际上是两个方向(de)剪力墙构成封闭(de)空间结构,具有更好(de)整体性与抗侧刚度.框架-核心筒结构体系适用于高度较高,功能较多(de)建筑.筒中筒结构是由实体(de)内筒与空腹(de)外筒组成.空腹外筒由密排柱及高度较大(de)横梁组成.筒中筒结构体系具有更大(de)整体性与侧向刚度,因此适用于高度很大(de)建筑.如果将若干筒体组合成成组筒结构体系,则侧向刚度更大,可适用于特别高(de)超高层建筑.5、混合结构体系由多种不同材料构件组成(de)结构体系称为混合结构体系.由于不同材料制成(de)构件有不同(de)特点,有其明显(de)优点,采用不同材料构件组成(de)混合结构体系,实际上是各种构件(de)优化组合.钢管混凝土构件是有效利用混凝土(de)约束强度,在三向约束下,混凝土(de)抗压强度可比单向抗压强度提高数倍.正是利用这一特点,混凝土处于三向约束(de)钢管混凝土最适宜用于以受压为主(de)轴心受压或小偏心受压柱以及其他受压构件.钢管混凝土构件(de)主要优点是抗压强度高,延性好,浇灌混凝土时不需模板.广泛用于高层建筑(de)柱子、拱桥(de)受压拱圈,高层建筑与高耸结构(de)受压弦杆等.型钢混凝土构件是在混凝土中主要配置型钢(包括扎钢型钢与焊接型钢)(de)构件.一般也配置一些构造钢筋及辅助受力钢筋.型钢混凝土可制作成柱、梁、剪力墙、筒体等.它们(de)特点是强度高、刚度大、断面小、延生与抗震性能好,防火性能好等.它可以和钢结构混合使用.例如下部若干层为型钢混凝土结构,上部为钢结构,以增大高层建筑(de)刚度,减少风荷载或水平地震作用下(de)侧移.型钢混凝土结构也可和钢筋混凝土结构混合使用.例如核心筒为钢筋混凝土结构,外框架为型钢混凝土(de)框架-筒体结构.框架结构或框剪结构中也可下部数层用型钢混凝土结构、上部用钢筋混凝土结构.三,高层建筑结构选型(de)若干思考1竖向承重结构(de)选型在对竖向承重结构进行选型时,首先考虑(de)是建筑物(de)高度和用途.不同结构体系(de)强度和刚度是不一样(de),因而它们适应(de)高度也不同.一般说来,框架结构适用于高度低、层数少、设防烈度低(de)情况;框架—剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物(de)高度要求;层数很多或设防烈度较高时,可用筒体结构.当建筑物(de)高度超出表中数值时,要进行专门(de)研究,采取有效(de)措施.选择结构体系应考虑(de)另一个因素是建筑物(de)用途.目前国内高层建筑按用途大体上可分三大类:住宅、旅馆及公共性建筑(办公、商业、科研、教学、医院等).住宅建筑一般采用剪力墙结构.2水平承重结构(de)选型水平承重结构对保证建筑物(de)整体稳定和传递水平力有重要作用.水平承重结构选型通常有以下几种,平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋形楼盖.平板体系:平板体系采用单向板或双向板,常用于剪力墙结构或筒体结构.其优点是板底平整,可以不加吊顶,结构高度低,可以降低层高.但当跨度大时,采用平板较困难,一般非预应力平板不宜成过6m,预应力平板不宜超过9m,否则平板厚度过大,楼面重量太大.采用现浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚.无梁楼盖:在层高受限制情况下,公用建筑常采用无梁楼盖.无梁楼盖最好带现浇柱帽,以加强板柱连接(de)可靠性.无梁楼盖(de)合适跨度是:普通钢筋混凝土楼面6m以内;预应力混凝土楼面可达9m.密肋楼盖:密肋楼盖多用在跨度较大而梁高受限制(de)情况下.筒体结构角区楼面也常用密肋楼盖.当采用装配式楼板时,框架-剪力墙结构应加混凝土现浇面层.楼盖结构应满足:房屋高度超过50m时,框架—剪力墙结构、筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇搂盖结构;剪力墙结构和框架结构宜采用现浇结构.房屋高度不超过50m 时,8、9度抗震设计(de)框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构;6、7度抗震设计(de)框架-剪力墙结构可采用装配整体式楼盖;框架结构和剪力墙结构可采用装配式结构.同时对于现浇楼盖,混凝土强度等级不宜低于C20,也不宜高于C40.3下部结构(de)选型高层建筑(de)基础是高层建筑(de)重要组成部分.它将上部结构传来(de)巨大荷载传递给地基.高层建筑基础形式选择(de)好坏,不但关系到结构(de)安全,而且对房屋(de)造价、施工工期等有重大(de)影响.高层建筑基础形式通常有以下几种:(1)柱下独立基础:适用于层数不多、土质较好(de)框架结构.当地基为岩石时,可采用地锚将基础锚固在岩石上,锚入长度≥40d.(2)交叉梁基础:即双向为条形基础.适用:层数不多、土质一般(de)框架、剪力墙、框架-剪力墙结构.(3)片筏基础:适用于层数不多土质较弱或层数较多土质较好时用.当基岩埋置深度很深,水下水位又很高,但是在距地表不深处有一定承载力和一定厚度(de)持力层时,选用片筏基础比选用桩基础可以节省投资和缩短工期.但片筏基础(de)刚度较弱,应注意对基础不均匀沉降、变形和裂缝进行验算.当地下水位很高时,还要进行抗浮验算.(4)复合基础:适用于层数较多或土质较弱时采用.CFG桩复合地基是高粘结强度复合地基代表,目前它已大量应用于高层建筑地基.它既可适用于条形、独立基础,也可用于筏基和箱形基础.可用于填土、饱和土及非饱和土粘性土.四,结束语(1)高层建筑结构选型应根据房屋高度、高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素,并应满足建筑使用功能要求满足建筑造型艺术(de)要求、适应未来发展与灵活改造(de)需要,选用适宜(de)结构体系.(2)高层建筑结构体系直接影响抗震性能,结构选型应满足以下要求:1)应具有必要(de)承载能力、刚度和变形能力;2)应避免因部分结构或构件(de)破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用能力;应避免连续倒塌;3)结构(de)竖向和水平布置宜具有合理(de)刚度和承载力分布,避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位;4)宜具有多道抗震防线.总之,高层建筑首先要选择合适(de)结构体系,并针对具体情况加强设计施工质量(de)控制,另外必须在满足国家设计规范要求(de)前提下,加强建筑结构地基设计,选择合适(de)材料,才能提高建筑结构设计水平,确保设计质量不断提升,以使结构设计工作做到更安全、更合理.。