高层建筑结构设计及结构选型
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高层建筑选型及结构设计【摘要】随着国民经济的快速发展。
人民生活水平的不断提高。
功能俱全的高层建筑越来越多,而建筑师为了建筑立面美观和艺术上创新,常常使得建筑平面形状和立体的空间形状复杂不规则,建筑体型日趋多样化。
本文针对日益复杂的高层建筑结构设计和选型问题进行了分析。
【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 高层住宅的结构体系1.1 剪力墙承重体系剪力墙是高层住宅最常用的结构体系,采用剪力墙结构可以减少非承重隔墙数量,一般用钢量比框剪结构少,而且室内无外露梁柱,用户比较喜欢。
剪力墙结构体系是以一系列剪力墙纵横相交,既作为承重结构又作为分间隔断墙。
墙体具有较大刚度。
同时又由于墙体纵横交错.比框架结构中的刚度大得多。
这是抵抗高层建筑风荷载及地震力水平荷载的有利条件,缺点是由于剪力墙组成许多小开间,虽然结构的整体性较强,但平面布局受到了严格的约束。
如能使用大跨度楼板,则可使用轻质的灵活隔断,比较自由地组织内部空间。
1.2 剪力墙结构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。
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。
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。
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。
高层建筑结构选型在当今城市发展的进程中,高层建筑如雨后春笋般拔地而起。
而高层建筑的结构选型,是确保建筑安全、经济、适用和美观的关键环节。
高层建筑结构选型所涉及的因素众多。
首先,建筑的用途是一个重要的考量因素。
比如,住宅建筑和商业办公建筑在空间布局和使用功能上有着明显的差异,这就对结构体系的选择产生影响。
如果是住宅,可能更注重房间的规整和舒适性;而商业办公建筑可能需要更大的无柱空间来满足灵活的布局需求。
建筑的高度也是决定结构选型的关键因素之一。
随着建筑高度的增加,风荷载和地震作用对结构的影响会显著增大。
较低的高层建筑可能采用框架结构就能满足要求,但对于超高的建筑,可能就需要更复杂的结构体系,如框架核心筒结构、筒中筒结构甚至是巨型结构。
场地条件同样不容忽视。
如果建筑所在的场地地质条件复杂,比如存在软弱土层或者地震活动频繁,那么在结构选型时就需要选择具有更好抗震性能和适应性的结构形式。
结构的抗风性能也是必须考虑的要点。
在一些风荷载较大的地区,如风道口或者沿海地区,结构的抗风设计尤为重要。
选择合适的结构形式和加强结构的抗风措施,能够确保建筑在强风作用下的稳定性和安全性。
从经济角度来看,不同的结构体系在材料用量、施工难度和工期等方面都有所不同,从而导致造价的差异。
在结构选型时,需要综合考虑建筑的全生命周期成本,而不仅仅是初始建设成本。
在常见的高层建筑结构体系中,框架结构是一种较为简单和常见的形式。
它由梁和柱组成框架,共同承受水平和竖向荷载。
框架结构具有布置灵活、空间开阔的优点,但由于其侧向刚度相对较小,适用于层数较低的高层建筑。
框架剪力墙结构则结合了框架和剪力墙的优点。
剪力墙能够提供较大的侧向刚度,有效地抵抗水平荷载,而框架部分则主要承担竖向荷载。
这种结构体系在中高层建筑中应用广泛。
核心筒结构是在建筑内部设置一个由剪力墙围成的核心筒,承担大部分的水平和竖向荷载。
核心筒结构具有良好的抗侧性能,适用于较高的建筑。
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。
高层建筑的结构选型要点摘要:高层房屋建筑的结构体系主要有框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、筒体结构,以及混合结构,本文对高层建筑的结构体系进行介绍,并加以分析。
关键词:高层建筑框架结构剪力墙结构筒体结构混合结构在高层建筑设计中,采用先进的结构理论与精确的计算方法固然十分重要,但在方案阶段正确进行建筑结构体系的选型也是不容忽视的。
根据工程实践经验,如果建筑结构体系选型不当,那么任凭再用先进的结构理论和精确的计算方法,也较难做出安全可靠、经济合理的高层建筑结构设计。
正确处理建筑结构体系的选型问题,对于建筑结构设计而言,具有至关重要的意义。
在高层建筑中,抵抗水平力是设计的主要矛盾,因此抗侧力结构体系的确定和设计成为结构设计的关键问题。
一、框架结构体系由框架梁、柱、楼板等主要构件组成。
框架建筑的主要优点:空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震,节省材料;具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点,利于安排需要较大空间的建筑结构;框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化,便于采用装配整体式结构,以缩短施工工期;采用现浇混凝土框架时,结构的整体性、刚度较好,设计处理好也能达到较好的抗震效果,而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。
框架结构体系的缺点为:框架节点应力集中显著;框架结构的侧向刚度小,属柔性结构框架,在强烈地震作用下,结构所产生水平位移较大,易造成严重的非结构性破坏;钢材和水泥用量较大,构件的总数量多,吊装次数多,接头工作量大,工序多,浪费人力,施工受季节、环境影响较大;不适宜建造高层建筑,因此适用需要大空间的、层数不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑。
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。
较高的高层建筑不宜采用框架结构。
图1:抗震房-房屋框架结构二、剪力墙结构体系剪力墙结构指的是竖向的钢筋混凝土墙板,水平方向仍然是钢筋混凝土的大楼板搭载墙上,这样构成的一个体系,叫剪力墙结构。
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。
高层建筑结构设计及结构选型探讨摘要:高层建筑结构的功能要求建筑结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维修条件下的功能要求有安全性、适用性、耐久性。
结构可靠度就是要合理地确定结构的可靠度水平,使结构设计符合技术先进、经济合理、安全适用和确保质量的要求。
如何才能达到结构的可靠度要求,那就必须是混凝土设计及施工满足要求。
高层建筑混凝土结构的设计可以从诸多方面入手,更加合理,有效地节约成本。
关键词:高层建筑;混凝土结构;结构设计;中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:引言:高层建筑在当下的城市建设中越来越普遍,而作在高层建筑的施工过程中,混凝土的应用已经成为主流。
高层建筑混凝土结构的设计也就显得尤为重要,不管是安全性、实用性还是耐久性方面,高层建筑的混凝土结构设计都需要精益求精,在保证设计原则的基础上找出一个最为合适合理的方法。
一、高层建筑结构设计特点①侧向力(风或水平地震作用)成为影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素。
高层建筑和低层建筑一样,承受自重、活载、雪载等垂直荷载和风、地震等水平力。
在低层结构中,水平荷载产生的内力和位移很小,可以忽略不计:在多层结构中,水平荷载的效应(内力和位移)逐渐增大;在高层建筑中,水平荷载和地震力将成为主要的控制因素。
②结构应具有适宜刚度。
随着高度的增加,高层建筑的侧向位移迅速增大。
因此设计高层建筑时,不仅要求结构有足够的强度,而且要求结构有适宜的刚度,使结构有合理的自振频率等动力特性,并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。
③结构应具有良好的延性。
相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。
建筑结构的耐震主要取决于结构的承载力和变形能力两个因素。
为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免高层建筑在大震下倒塌,必须在满足,必要强度的前提下,通过优良的概念设计和合理的构造措施,来提高整个结构、特别是薄弱层(部位)的变形能力,来保证结构具有足够的延性。
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。
高层建筑结构设计及结构选型刍议
摘要:随着社会经济与建筑事业的不断发展进步,在建筑施工建设工程项目中,高层建筑施工项目越来越多,并且对于施工技术水平与质量的要求也越来越高。
进行高层建筑工程的结构设计以及结构选型的分析,有利于提高高层建筑工程的施工设计水平,保证高层建筑施工中结构功能与质量的提高完善,有利于推动建筑工程施工建设的发展进步,具有积极的作用和意义。
关键词:高层建筑;结构设计;选型分析;功能;建筑质量;分析
中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:
在进行建筑工程的施工设计中,高层建筑工程施工项目的结构设计,与一般的地层建筑施工项目和多层建筑施工项目,在建筑工程项目的施工结构设计上,没有太大的区别。
但是,在进行高层建筑项目的结构施工设计中,要将常规的啊建筑工程项目竖向或者是水平结构的设计情况,转化为高层建筑的竖向或者是水平方向的结构设计时,首先需要将常规建筑工程的竖向结构转化成为较大的建筑柱体以及墙体、井筒,其次,在进行高层建筑结构的侧向力作用下倾覆力矩以及变形剪力作用的设计中,要比常规建筑的的作用力大很多。
总之,进行高层建筑结构设计以及选型过程中,与低层建筑工程相比,对于结构设计以及选型要求更加严格,只有在保证高层建筑的结构设计与选型质量基础上,才能实现对于高层建筑工程项目的施工设计以及安全质量等进行保证。
1、高层建筑的结构特点与结构类型分析
1.1 高层建筑结构选型的影响因素
高层建筑是一个个单体, 它的可统计性差, 影响因素多, 影响因素之间的相互作用大, 从信息角度看,它的不确定及不确知的信息多,同时其综合性也很强,表现在其结构方案不仅仅取决于力学分析,而是应该综合考虑到环境、经济、安全、适用等多种因素。
对于千差万别的建筑方案,除了对建筑美学等的考虑外,影响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、长宽比以及建筑体型,其中建筑体型包括平面体型和立体体型。
平面体型是由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成, 立体体型是由结构高宽比、立面收进体型、塔楼和层间刚度等组成。
(3)建筑使用功能要求。
高层建筑的使用功能大体上可分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼等。
某种功能的建筑可能只有某几种结构型式和它相匹配。
比如高层住宅, 由于其使用空间较小, 分隔墙体较多,且各层的平面布置基本相同,因此这种功能的建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构。
(4)施工工期要求。
高层建筑由于投资巨大, 结构施工周期的缩短, 可以使整个建筑更早地投入使用,取得经营收入,同时还可以缩短贷款建设的还贷时间,从而减少还贷利息。
(5)材料供应状况。
(6)设计、施工水平。
(7)结构抗灾水平和可维护性。
1.2 高层建筑的结构类型分析
众所周知, 与低矮建筑不同, 在水平荷载作用下结构侧移已成
为高层建筑设计中的关键控制因素,如何在满足相关要求的前提下选择更好的抗侧力体系成了结构工程师们追求的重大目标。
另外, 高层建筑的层数多、自重大; 同时,巨大的结构水平荷载又在竖向构件中引起较大的轴力、弯矩、水平剪力。
为使竖向构件的结构面积不致过大,要求结构材料具有较高的抗压、抗弯和抗剪强度。
当高层建筑处于地震区时,对结构材料还会有延性的要求。
高层建筑工程中,比较常见的结构体系类型主要有框架建筑结构体系以及剪力墙结构体系、框架剪力墙的建筑结构体系、筒体结构体系等。
在实际施工建设应用中,不同的建筑结构体系具有不同的特征优势,在建筑施工中的具体应用也会有不同。
而从高层建筑工程的施工使用材料上来讲,高层建筑结构类型主要有钢结构和钢筋混凝土两种,其中,钢结构的高层建筑结构类型,它的特点是强度高,并且韧性大,在建筑施工应用中容易加工操作。
对于高层建筑结构工程来讲,钢结构的高层建筑,它的结构断面小、并且自重轻,抗震效果也比较好,在高层建筑施工应用中,钢结构建筑的施工工期也相对比较短,施工操作方便。
但是,由于钢结构类型的特征优势,以及在建筑结构施工中的应用越来越多,导致钢结构材料的造价成本也随之增高,从而对于建筑工程的整体施工成本有很大的影
响。
此外,钢筋混凝土结构由于自身的特征优势,在建筑施工中的应用也比较广泛。
结合这两种不同结构类型各自的特征优势,在高层建筑结构施工中,经常会将钢结构与钢筋混凝土结构两种类型,进行混合施工应用,以突出各自的应用优势,并进行互补,保证建筑工程结构质量。
2、高层建筑的结构设计分析
根据上述高层建筑的结构特征、结构类型以及在实际施工中的应用情况,在进行高层建筑的结构设计过程中,应注意从以下几个方面进行考虑分析。
首先,是高层建筑结构的水平荷载对于建筑结构设计的决定性影响作用。
进行建筑工程项目的结构设计过程中,都需要对于建筑结构所承受的垂直荷载、水平荷载以及抗震能力等进行计算分析,并进行设计应用。
对于高层建筑工程来讲,在进行建筑的结构设计过程中,虽然需要对于建筑结构的垂直荷载情况进行分析考虑,但是,对于整个建筑结构来讲,产生决定性影响作用的荷载作用力,主要是来自于水平方向上的荷载承重作用,这也是高层建筑结构设计中需要重点分析考虑的因素,主要是由于高层建筑的楼层高度影响作用。
其次,在进行高层建筑的结构设计过程中,还需要对于建筑结构的侧向作用力影响下的侧向位移进行分析考虑。
对于高层建筑的结构设计来讲,侧向位移情况是进行高层建筑结构设计的重要控制指标因素。
在高层建筑工程中,随着建筑楼层的增加,水平荷载作用影响下,建筑结构的侧向作用力也会增加,从而对于高层建筑结构
影响形成的侧向位移变化就比较大,因此,对于高层建筑结构的影响作用就比较明显。
为了保证高层建筑结构的设计质量,保证建筑工程的结构安全,在进行高层建筑结构设计中,需要对于建筑结构的强度设计更高,以能够承受侧向荷载变化影响。
最后,在进行高层建筑结构的设计中,还需要结合高层建筑的楼层结构高度情况,满足建筑结构对于延性的要求标准,使建筑结构的柔性设计更加合理,以保证在地震作用下,建筑结构的承载作用,保证建筑结构的设计质量和安全。
3、高层建筑的结构选型分析
在进行高层建筑结构的选型应用过程中,应注意从建筑结构体系类型与建筑工程施工之间的相互关系,以及建筑结构的抗震要求等方面,对于高层建筑的结构选型进行分析。
首先,在建筑工程施工过程中,不同的建筑施工工艺,对于建筑工程的施工材料消耗使用以及建筑劳动力使用情况、建筑施工工期、建筑施工成本造价等都有不同的影响作用。
而对于建筑工程来讲,建筑工程的结构类型不同,施工中具体的工艺流程也会有不同,因此,在进行建筑结构类型的选型应用中,应注意结合建筑施工的具体要求情况,选择合适的结构体系类型进行施工应用。
其次,建筑工程的结构抗震要求也是进行建筑结构类型的施工选择应用中,需要进行分析考虑的重要因素,在建筑结构类型选择中,应注意结合建筑结构抗震选择原则进行选型应用。
4、结束语
总之,结构选型作为建筑工程大系统优化的一部分,在结构选型时,应基于工程软设计大系统的方法和理论,从宏观的角度出发,采用由大到小、自顶向下的原则,由建筑、工艺、管理和结构各方面的专家和工程师共同配合、协商来进行决策,直接建立结构选型的评估方法和评价准则,选定结构型式,使所选结构型式在适当条件下能使建筑具有形体美和环境美,并且满足地形、地质、材料、施工等条件,达到满意解的要求,在此基础上进行下一步结构设计。
与低层和多层建筑工程相比,高层建筑的结构设计以及选型要求都要更加严格,因此,在进行高层建筑的结构设计过程中,应注意结合建筑工程项目的具体情况,在选择合适的建筑施工结构类型情况下,结合建筑结构的荷载作用情况,进行具体计算分析设计实现,以保证高层建筑结构的设计安全和质量,保证高层建筑工程的安全和质量。