钢筋混凝土高层建筑中若干问题的探讨
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钢筋混凝土房屋设计结构的若干问题探讨摘要:房屋结构设计的情况直接关系到建筑整体的安全性能,对于设计人员来说进行房屋结构设计的一个最重要前提就是要科学合理地建立起结构计算模型,同时选择最合适的结构参数。
准确的结构参数在结构设计中扮演者绝对重要的角色。
笔者依据自身的设计工作经验以及心得体会,就当前房屋设计结构中存在的一些问题,从各个方面进行分析,提出一些意见建议,进而为相关从业人员做出指导。
关键词:钢筋混凝土设计结构房屋一个房屋的结构设计的质量高低对结构的安全性能有着极大的影响,如何才能建立起更加科学更加合理的结构设计模型是设计人员要解决的关键性问题。
在设计过程中合理地选择结构参数为正确分析结构提供了保障。
目前我国大部分的设计所都采用的是辅助设计软件来对房屋进行设计规划的,某些从业人员对房屋防震、抗风等方面因素认识不够深刻,对于结构设计中的相关原理了解不够,进而不能科学合理的选取计算参数的数值。
虽然我们可以很熟练地使用辅助设计软件对房屋设计进行绘图等工作,但是考虑不周全会使得设计不尽科学,并给房屋整体埋下安全隐患。
下面我们就如下几个方面进行探讨说明。
1、合理确定计算模型在面对多层房屋的框架基础埋深问题时,如埋深较大则应考虑要减小底层位移和底层柱子的设计长度,可以采取在地坪下面选择合适位置安置相应的基础拉梁来进行弥补。
但是,部分设计人员认为框架是固定在安置的基础拉梁上面的,从而按照构造来设计基础拉梁,依照中心受压来计算基础,如此的操作固然是不可取的。
我们现在来分析这个问题,首先如果按照上述构造设计基础拉梁则不能满足平衡柱脚弯矩的条件;其次在《混凝土结构设计规程》中有规定指出:框架结构底层柱的高度应取由基础顶面到一层楼盖顶面的高度,同时还有《建筑抗震设计规范》中提到的:框架柱底层的弯矩设计参数要同增大系数相乘。
由此可知,我们在设计拉梁相关结构的时候要先分析底层柱的配筋是由哪部分控制的,是基础拉梁顶面还是基础顶面上的截面。
钢筋混凝土高层结构设计常见问题分析摘要:随着改革开放以来我国国民经济整体的发展与繁荣,国内建筑行业水平也迅猛提升,钢筋混凝土高层建筑随处可见。
建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构体系多样化,就给高层建筑结构设计提出了更高的要求。
本文就高层建筑中普遍涉及的地下室结构设计问题、平面不规则问题、带转换层高层建筑结构设计问题等进行了详细的分析。
关键词:高层;结构设计;问题;分析abstract: along with our country national economy since the reform and opening up the whole development and prosperity, the domestic construction industry level also increase rapidly, the reinforced concrete high-rise buildings can be seen everywhere. construction becomes more and more complex, type and function of the structure system of diversification, for high-rise building structure design put forward higher request. in this paper, the high-rise buildings in the common problem involved in the basement of the structure design, plane irregular, with transition layer of high-rise building structure design and so on has carried on the detailed analysis.key words: senior; structure design; the problem; analysis. 中图分类号:[tu208.3]文献标识码:a文章编号:2095-2104(2013)1地下室结构设计1.1地下室嵌固端问题高层建筑是一个完整承载力体系,主要由上部结构和地下室两部分组成,两者在同一个位移场之间互相协调变形。
高层建筑设计中的若干问题探讨【摘要】如今,高层建筑越来越成为一个城市经济实力的象征,一些设计优美的高层建筑也俨然成为了一个城市的地标。
本文作者结合自己的工作经验,围绕着高层建筑设计的相关问题进行了探讨。
【关键词】高层建筑设计外部尺度引言高层建筑一般由三个部分组成:裙房、主体和顶部,也有些建筑在设计中加入了活跃元,以使整栋建筑造型生动活跃起来。
高层建筑设计对于一个城市而言,高层建筑往往具有一定的代表性和象征性,对此反应了一个城市的经济水平和发展程度,高层建筑的塔楼部分虽然变化的余地不大,但是底层部分却可以运用一些巧妙的方法进行处理来丰富空间形式。
选择合理的造型就显得尤为重要。
高层建筑是一座城市有机组成部分,因其体量巨大,高度很大,是城市的重要景点,对城市产生重大的影响。
随着我国钢筋混凝土高层建筑迅速发展,科技的不断进步,高层建筑也存在着一些设计问题,从基本的框架到高层的叠加,每一层都存在着一些设计问题这些问题影响着我们在建筑中存在着一些风险问题。
一、高层建筑设计应遵循的原则(1)设计方案随高度变化。
高层建筑不能简单地只是把楼层布置规划好,然后沿垂直方向层叠耸立起来就了事,而应该在结构和表面材质上随高度而有所变化。
这种变化可以是内部建筑方案上的要求,也可以是因应当地环境特征上的要求。
高层建筑通常在城市中具有较为广阔的视野,因此对城市的不同区域进行视觉上的考察可以帮助你了解在结构和外饰设计中应该有一个什么样的变化。
(2)新的设计规划。
传统的设计规划应该因应城市可持续性发展而改变,这种改变应该发生在两个层面上:1)高层建筑传统的功能类型;2)单个建筑中所植入的功能数目。
高层建筑的多功能性应该包括除通常的办公,居住,酒店,小型零售及休闲功能外的其他功能。
(3)公共空间。
应该在高楼中引入更多公共的、休闲的空间场所,而不是着力在楼层空间的每个平米中都追求最大的回报。
这样的设计已经被证明可以改善内部的环境素质,提升工作人员的效率及居民的满意度等等。
小议高层结构设计中的若干问题摘要:随着城市建设的发展,建筑物所能达到的高度和规模在不断地增加,高层建筑已成为反映城市经济繁荣的重要标志。
本文针对结构或构件的延性、剪力墙设计中注意的问题等方面进行分析,对如何保证钢筋混凝土高层建筑结构的耐久性及稳固性进行讨论。
关键词:钢筋混凝土;高层建筑;结构设计abstract: with the development of city construction, can reach the height of the building and the scale of increase constantly, high-rise building has become an important symbol to reflect the economic prosperity of the city. pay attention to the structure or the ductility, shear wall design issues were analyzed, discussed on how to ensure the durability stability are in the reinforced concrete high-rise building structure.key words: reinforced concrete; high-rise building; structure design中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编码:1 引言随着我国经济的不断发展和人生活水平的提高,高层建筑物的建筑功能、材料、结构的形成等方面都在不断的发展变化。
由于高层的建筑物面积比较小,节省公共设备、设施投资,也能改变城市的面貌等繁荣度,因此高层建筑应用广泛。
2 结构和构件延性延性是指结构或构件在承载力没有显著下降的情况下,承受变形的能力。
高层建筑结构设计中若干问题的探讨摘要:在对高层建筑进行结构设计时,必须以高层建筑结构设计理论为基础,对影响高层建筑结构的主要因素进行深入的分析研究,做到精心设计,确保质量、安全。
文章就高层建筑结构设计过程中常见的几个问题进行阐述。
关键词:高层建筑;结构设计;高度问题;选材近年来,随着现代社会的发展以及城市建设用地的日趋紧张,为了尽可能地利用空间,房屋建筑逐渐由单层、多层向高层发展,房屋结构形式也由简单的砖混结构变得日趋复杂,设计手段也在不断更新。
在高层建筑结构的设计中,通常采用钢和钢筋混凝土两种材料。
钢筋混凝土结构造价低,材料来源丰富,能浇注成各种复杂断面形状,可组成多种结构体系,并可节省钢材,耐久性、耐火性好,承载能力也不低,经过合理设计,可获得较好的抗震性能。
它的主要缺点是构件断面大,自重大,费模费工。
而钢材强度高,韧性大,易于加工。
高层钢结构具有结构断面小,自重轻,抗震性能好的优点。
钢结构构件可在工厂加工,能缩短现场施工工期,施工方便。
但是高层钢结构用钢量大,造价很高,而且耐火性能不好,需要用大量防火涂料,增加了工期和造价。
一、高度问题目前,我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2002)规定,给出了各种常见结构体系的最大适用高度,这些高度在我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下,较为稳妥的,也是与目前整个土木工程规范体系相协调的。
可实际上,已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。
对于超高限建筑物,应当采取科学谨慎的态度。
因为在地震力作用下,超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。
随着建筑物高度的增加,许多影响因素将发生质变,即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围,如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
二、建筑结构的扭转建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心,在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点,即三心合一。
结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一,在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。
有关高层建筑结构设计的若干问题探讨作者:董杰祥来源:《城市建设理论研究》2013年第36期摘要:我国高层建筑的发展在近十余年里可谓突飞猛进,其建设速度和建造数量世界少有。
高层结构的设计对于建筑的质量来说十分重要,其中,高层建筑的结构选型、基础设计以及抗震设计更是其中的几个重点。
此外,本文亦对带转换的高层结构设计进行了探讨。
关键词:高层结构设计;地基设计;转换层设计中图分类号: TU391 文献标识码: A前言随着经济的快速发展以及社会的不断进步,建筑正逐步朝着高层化的方向迈进。
数量不断增多、结构高度不断创新高、建筑体量不断增大是我国目前高层建筑发展的几个趋势。
因此,如何做好高层建筑的设计工作,对促进社会经济进步与发展及保证生命财产安全有着重要意义。
一、高层建筑结构的选型高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构。
竖向荷载主要使结构产生轴向力,该部分效应与建筑物高度大体为线性关系,此外,竖向荷载亦会在结构有水平侧移时产生二阶效应,进而产生附加轴力和附加弯矩;而水平荷载则主要使结构产生弯矩。
从受力特性看,竖向荷载方向不变,随建筑物的增高仅引起量的增加;而水平荷载可来自任何方向。
当为均布荷载时,弯矩与建筑物高度呈二次方变化。
从侧移特性看,竖向荷载引起的侧移很小,而水平荷载当为均布荷载时,侧移与高度成四次方变化。
由此可以看出,一般情况下,高层结构中水平荷载对结构产生的影响要远远大于竖向荷载的影响。
对结构关键受力构件,水平荷载是结构设计的主要控制因素。
因此,结构除应具有抵抗水平荷载产生的弯矩、剪力以及拉、压应力的强度外,还应具备足够的刚度,以将结构随着高度增加所引起的侧向变形在允许范围内。
基于高层建筑上述的受力特点,设计中在满足建筑功能和抗震性能要求的前提下,应选择切实可行的结构类型,使之具有良好的结构性能和经济效应,并方便施工。
高层建筑上常用的结构类型主要有钢结构、钢筋混凝土结构以及混合结构。
钢结构具有整体自重轻、强度高、抗震性能好、施工工期短等优点,并且钢结构构件截面相对较小,可以尽量保证结构净高。
高层建筑结构设计问题探讨摘要:目前高层建筑在我们的城市建设当中所占的比例越来越大,建筑结构设计方面的变化也越来越多,高层建筑结构设计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;问题中图分类号:[tu208.3]文献标识码:a文章编号:引言:随着社会的发展和科技的进步,建筑结构不断的发生变化,建筑物的高度逐渐增高,尤其是随着城市化进程的加快,高层建筑越来越多,并广泛的出现在人们的生产和生活之中。
在高层建筑的建设中,结构设计是其中非常重要的组成部分,对建筑物的建设、养护等产生重要的影响。
一方面,高层建筑结构设计需要具有科学性和合理性,能够满足人们生活的需要;另一方面,高层建筑结构设计要具有安全性,能够满足抗震、抗风等基本要求,为人们的生活和学习提供安全保障。
文章着重分析高层建筑结构设计的问题与对策,希望能够对实践发挥指导作用。
1.高层建筑结构的特点高层建筑结构具有与一般的建筑结构不同的特点,它同时承受水平荷载和竖向荷载,其中水平荷载主要是由外界的风力和水平地震所产生的,竖向荷载主要是由建筑物本身的自重和其使用功能所引起的,部分高层结构尚应考虑竖向地震作用的影响。
因此,高层建筑对结构抗震能力也有相应的要求。
通常情况下,低层建筑结构受到的水平荷载和竖向荷载均比较小。
但是,在高层建筑中,外界地震和外界风力会对高层建筑产生相当大的影响,并且是影响高层建筑荷载的主要因素。
随着建筑物高度的不断增加,高层建筑的位移较快增长。
但是,高层建筑过大的侧移不仅会影响人的舒适度,还会对建筑物的使用产生影响,此外,过大的侧移还会损害建筑物的结构构件和非结构构件。
鉴于此,在进行高层建筑结构设计的时候,必须将侧移控制在合理的范围之内,使建筑物不会影响人的舒适度,不会影响建筑物的使用。
因此,可以说,在高层建筑结构设计中,其核心是抗侧力结构的设计。
高层建筑结构设计中的若干问题探讨【摘要】随着城市化发展以及建筑用地的紧张,高层建筑将日益增多,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,本文对高层建筑结构设计中的几个问题进行探讨。
【关键词】高层建筑结构设计优化设计引言随着社会生产力和科学技术的高速发展,城市人口逐渐增多,可利用的土地资源越来越少,这势必会使建筑往高空延伸,高层建筑逐渐成为衡量一个城市发展的软指标,因此,高层建筑的结构设计也逐渐成为人们关注的焦点。
结构工程师在高层设计中如何把握设计要点,直接影响到整体结构的安全性、经济性及合理性。
1、高层建筑结构设计的特点多层和高层结构的差别主要是层数和高度。
但是实际上,多层和高层建筑结构没有实质性差别,它们都要抵抗竖向及水平荷载作用,从设计原理及设计方法而言,基本上是相同的。
但是在高层建筑中,要使用更多结构材料来抵抗外荷载,特别是水平荷载,因此抗侧力结构成为本工程结构设计的主要问题,设计时要满足更多的要求,尤其自身有别于多层建筑的特殊要求和设计特点。
(1)水平荷载成为控制结构设计的主要因素。
结构内力、位移与高度的关系,除轴向力与高度成正比之外,弯矩和位移随高度都呈指数曲线上升,因此,随着高度的增加,水平荷载将成为控制因素。
水平力作用下结构是否优化,材料用量将有很大差别。
(2)特别是在地震区,随着层数的增加,地震作用对高层建筑危害的可能性也比对多层建筑大,高层建筑结构的抗震设计应受到加倍重视,本工程位于非地震区,无需进行地震作用计算,仍需要考虑抗震的构造措施。
(3)侧移成为控制指标。
与多层建筑不同,结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素。
随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而应将结构在水平荷载作用下的侧移控制在某一限度之内。
(4)轴向变形不容忽视。
高层建筑中竖向荷载数值很大,使得柱产生较大的轴向变形,从而会使得连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大。
钢筋混凝土高层建筑中若干问题的探讨【摘要】近年来我国的高层建筑如雨后春笋般耸立在各个大小型城市,越来越多的设计人员在设计中面临高层建筑的设计。
熟悉高层建筑中常见的问题及其应对方法是当务之急,笔者通过多年设计实践,对高层建筑结构中常出现的问题进行了探讨与总结。
【关键词】高层建筑结构选型体系
正文
1 结构选型
结构是一个建筑的骨架,也是主体,对于高层建筑,结构的选型更是重中之重,结构工程师应该注意下列几个方面:
1.1 结构的规则性问题。
在新旧规范这方面的内容有了很大的改动,新规范在强化了这方面的内容,增加了许多新的限制条件。
例如:嵌固端上下层的刚度比信息、平面规则性信息等,并且,新规范新增了一条强制性条文规定(建筑不采用严重不规则设计方案)。
所以,对于结构工程师在设计高层建筑时必须严格遵守这些新的改动,避免后期工作的失误。
1.2 结构的超高问题。
抗震规范中,对结构的总高度都着相当严格的限制,特别是在规范中更是强化了这一点,不仅将原来的限制高度定为a级高度建筑外,还增设了b级高度的建筑,现在的建筑商有时为了利益最大化,对高度的限定都是马马虎虎,有时结构为b级高度建筑甚至超过,但是设计方法和处理措施没有发生改变,导致施工出现严重的问题。
因此,必须对结构该项的控制因素严格
注意。
1.3 短肢剪力墙设置问题。
新规范中,将墙肢截面高厚比为5~8的墙体定义为短肢剪力墙,并对短肢剪力墙特别是在高层建筑中应用增加很多的限制,所以设计人员在高层建筑中应尽量避免采用短肢剪力墙,减少后期设计的麻烦。
1.4 嵌固端设置问题。
现在的高层建筑一般都有一层或一层以上的地下室和人防通道,所以嵌固端有可能设置人防顶板等位置,也有可能设置在在地下室顶板,因此,设计工程师往往忽略了由嵌固端的设置带来的一系列要考虑的问题,例如:嵌固端上下层刚度比限制、嵌固端楼板设计、结构整体计算嵌固端设置、结构抗震缝的设置和嵌固端位置协调、嵌固端上下层抗震等级一致性等等,任意忽略其中一个问题都有可能带来不可估量的安全隐患,甚至导致整个结构的返工。
2 结构体系
2.1 结构刚度。
高层建筑结构的抗震性与抗侧刚度有很大的关系。
设计的建筑物是偏刚性还是偏柔性,因人而异。
这样就导致各结构物经济指标有很大的区别,目前的建筑设计的都比较偏于刚性.高层建筑中,剪力墙较多,而且墙普遍较厚,计算出最大的相对侧移值只有1/3000~1/5000,有的甚至更小。
但是根据常年的经验,在那些土质好,基岩埋置也比较浅的地区,且高层建筑采用桩基的时候,地基特征值较小,所以高层建筑的抗侧刚度可以设计得柔些。
把结构的极限变形能力作为控制值。
如果满足变形的限值,
结构刚度尽可能设计的小些。
这样,不仅减低地震作用,也降低场地与建筑物发生共振的可能性,还有可以满足经济要求。
2.2 侧向位移的限值。
高层建筑结构的水平位移与建筑物的高度成正相关。
为了防止位移过大,建筑规范对顶点位移和每一层的位移都有一定的限制。
控制位移的主要目的是满足人们的居住需要,并且使人在工作的时候有舒适感和满足抗震需要。
人的舒适感主要与结构的顶点的加速度和自振周期有关。
另外,控制位移是保证结构遭遇强烈地震不发生倒塌的关键因素。
控制层间位移的主要目的是防止装饰物,填充墙等非结构构件的开裂与损坏。
弯曲产生的变形以及剪切产生的变形对构件内力的影响也是不相同的。
2.3 后浇带。
由于结构水平位移过长,温度变化,受力不均匀等原因,需要设置三缝(抗震缝,伸缩缝,沉降缝)。
有些建筑结构对缝的处理比较困难,而建筑规范对此要求有比较高。
现在越来越多的设计人员都用后浇带代替结构缝。
就是在施工时,先预留800~1000mm左右的缝,等过一段时间再后浇混凝土。
用于代替沉降缝的后浇带,一般后浇时间为主体结构完工后开始施工。
一般情况,如果基础置于压缩模量较大的土层或砂土上,则在后浇混凝土前建筑物沉降已基本趋于稳定,这种情况利用后浇带代替沉降缝基本是可取的。
但是如果建筑基础置于压缩横量较小的土层,建筑沉降需很长的时间,后期沉降量占有一定的比倒,后浇带浇灌之后还会继续沉降,后浇带就不能代替沉降缝了。
这就要在结构上理由其它构造措旋来解决。
对于代替伸缩缝的后浇带,一般后浇带预留时
间为几个月。
此时,采用后浇带,混凝土浇灌时收缩变形一般不产生附加应力,后浇带能起到较好的作用。
但在后浇带浇灌后乃至建筑物整个正常使用阶段,由于自然温差引起的伸缩缝仍会产生一定附加应力。
此时的情况与不设后浇带是一样的,这种情况需要引起设计人员足够的认识。
此外,后浇带处钢筋不可随意切断,不然很难满足锚固长度,特别粱中钢筋较粗,而后浇带的宽一般只有800mm 左右。
难满足规范的锚固要求,并且同一截面截断所有钢筋锚固也违反规范要求,如果钢筋不截断,则混凝土伸缩时就会产生附加应力,如果此力与正常受力方向一致,就会降低承载力。
因此,不同的情况要具体对待,有的结构不能用后浇带代替结构缝的。
3 圈梁的设置
现在高层建筑基本上都是框架剪力墙结构,在剪力墙结构设计中,为了加强楼层整体性,增强楼层刚度,往往在楼层设置圈梁,特别塔楼更是设置多道圈梁,对于预制大楼板结构及内浇外挂类型结构,设置楼层圈梁是有必要的,而对于现在全浇钢筋混凝土剪力墙来说,作用不是特别大。
在楼层处,由于楼板的钢筋和墙体的钢筋纵横交错,已无形成了一个圈梁.此时再设置圈梁就会产生钢筋过密的现象,给施工造成很大的困扰。
4 地基和基础
地基与基础设计是整个结构最基础的部分,也是设计人员最为重视的部分。
由于该阶段设计过程的好坏不仅仅将直接影响设计人员后期工作的进行,同时,地基基础也是整个工程造价所占比例最
大的部分,因此,在这一阶段,如果出现问题就有可能产生严重甚至造成无法估量的损失。
中国各个地区的地貌都有很大的区别,所以在地基基础设计中设计人员要特别注意地方性规范。
由于我国的形态百异的地貌,作为国家标准,仅仅一本《地基基础设计规范》是无法对全国各地的地基基础都进行全面详细的描述与规定,因此,建立在国家大标准下的地方标准、地方性的地基基础设计规范更具有现实意义,它能够将各地方的地基基础类型与设计处理方法等成熟的经验描述与规定描述得更为详细和准确,所以,在进行地基基础设计时,一定要重视地方性地基基础,要地方规范进行深入细致地学习,避免对整个后期结构设计工作造成重大的影响。
5 梁柱节点箍筋
现在高层梁节点箍筋施工的问题有:节点构造复杂,施工难度大,钢筋分布密集,特别中间柱子的钢筋纵横交错,箍筋绑扎不方便,当采用整体沉梁时节点区下部的箍筋不好绑扎,会使梁柱节点部位不放或少放柱子箍筋,就会留下严重后患。
通过多年的实验,笔者认为可以有下述的改进方法:在柱子节点区箍筋现场焊接,以便在纵向短筋上形成整体骨架,再将整体骨架套入柱纵筋,再搁置于楼板模板面上,穿梁钢筋并绑扎。
防止附加短筋位置和柱纵筋冲突而造成套箍困难的问题,附加纵向短筋需偏离箍筋角部约5cm。
结语:总之,钢筋混凝土高层结构设计相当麻烦并且需要多方面考虑的工程,任何的失误或者认识不到位都会对结构产生或大或
小的问题。
上述的只是笔者通过多年的经验总结。
高层建筑中还有许多问题需要进一步探讨。
参考文献
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[2] 赵玉祥深圳市商业中心大厦结构计算、试验及分析,建筑科学,1993年第4期
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