高层剪力墙结构设计探讨与经济性优化分析
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高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析在现代城市的建设中,高层住宅建筑如雨后春笋般涌现。
剪力墙结构作为高层住宅建筑中一种常见且重要的结构形式,其设计的合理性和科学性直接关系到建筑物的安全性、稳定性以及使用功能的实现。
本文将对高层住宅建筑剪力墙结构的设计进行详细的探讨与分析。
一、剪力墙结构的基本概念与特点剪力墙结构是由一系列纵向和横向的钢筋混凝土墙体组成,这些墙体不仅承担着竖向荷载,还能有效地抵抗水平荷载,如风荷载和地震作用。
其主要特点包括:具有良好的抗侧刚度,能够有效控制建筑物在水平荷载下的变形;结构整体性强,空间整体性好,能够提供较为规则的建筑平面布局;墙体自身的承载能力较高,能够承受较大的竖向和水平荷载。
二、高层住宅建筑中剪力墙结构的设计要点1、结构布置在设计过程中,剪力墙的布置应遵循均匀、对称、周边化的原则。
均匀布置可以使结构在各个方向上的刚度相近,减少扭转效应;对称布置有助于减小水平荷载作用下的偏心影响;周边化布置则能增强结构的抗扭性能,提高结构的整体稳定性。
同时,要注意避免出现短肢剪力墙,因为短肢剪力墙的抗震性能相对较弱。
对于较长的剪力墙,应设置洞口将其分成若干墙段,以避免墙段过长而导致脆性破坏。
2、墙体厚度剪力墙的厚度应根据建筑物的高度、抗震等级以及墙体所承担的荷载等因素来确定。
一般来说,底层剪力墙的厚度较大,随着楼层的增加逐渐减小。
在满足结构要求的前提下,应尽量减小墙体厚度,以增加建筑的使用面积。
3、混凝土强度等级混凝土的强度等级应根据结构的受力情况、耐久性要求以及施工条件等综合确定。
高强度等级的混凝土可以减小墙体的截面尺寸,但过高的强度等级可能会导致混凝土的脆性增加,不利于结构的抗震性能。
4、配筋设计剪力墙的配筋包括竖向分布钢筋和水平分布钢筋。
竖向分布钢筋主要承受墙体的竖向荷载,水平分布钢筋则主要用于抵抗水平荷载产生的剪力。
配筋量应根据计算结果和规范要求进行确定,同时要注意钢筋的间距和锚固长度等构造要求。
高层剪力墙结构的优化设计探讨1. 剪力墙平面布置的优化:对齐,均匀,分散,对称,周边。
建筑方案的平面布局对结构的经济性有很大的作用,这就要求在方案阶段,建筑设计要多与结构设计人员进行详细沟通。
建筑方案布置避免建筑平面的凹凸不规则,楼板局部不连续,扭转不规则等平面不规则建筑。
建筑平面内部墙体的布置尽量拉通对直,就是上下或左右的墙体最好在一个轴线上。
建筑平面的布局,尽量上下或左右对称,避免大的外挑,避免转角窗。
建筑的楼梯、电梯核心筒体尽量不要在主体平面之外,减少大的偏置。
结合建筑平面,结构剪力墙沿纵横两个方向布置,两个方向剪力墙数量基本一致,使两个方向结构刚度接近。
剪力墙布置一般在建筑平面形状或刚度变化处、楼梯间和电梯间周围,房屋各区段的两端或周边。
剪力墙的布置,拉通对直,避免出现大于8米的长墙,避免短肢墙。
短肢墙的配筋率需要提高,所以为了避免短肢墙,墙体长度要满足8倍墙体厚度以上,例如标准层200mm厚度的剪力墙,一般长度在1.8米以上。
单片剪力墙的长度不宜过大,一般不宜超过8米。
过长墙肢通过增设弱连梁,使墙肢断开,墙肢长度一般取不小于8倍墙厚。
避免一字墙体,尤其外围门窗洞边上剪力墙,尽量做成“L”形(同建筑专业协商确定),并保证墙肢长度尽量不小于3倍墙厚度,这样满足有效翼墙条件。
当实际端部长度太短难以满足3倍墙厚度时候,可以做成端柱,端柱的长宽均不小于2倍墻厚度。
对于剪力墙布置,尽量用“L”代替倒“T”形状布置,节省了转角柱子的配筋。
以计算结果满足高规要求为前提,调整剪力墙使整体刚度均匀(刚心和质心接近),抗扭刚度,侧移刚度合理。
软件的计算结果为导向,位移角满足规范要求即可,满足位移比小于1.2。
周期前两个阵型应该是平动为主,且主阵型方向占80%以上。
其余计算指标满足规范要求。
2.剪力墙竖向布置避免三种竖向不规则:竖向构件抗侧力构件不连续(如带转换层建筑),侧向刚度不规则,楼层承载力突变。
这三种竖向不规则也要求结构与建筑专业、业主协商。
剪力墙在高层建筑中的应用与设计优化方法探讨引言剪力墙是高层建筑中常用的结构形式之一,它通过提供垂直于地面方向的强大刚度和抗剪能力,为建筑物提供了稳定性和抗震能力。
本文将探讨剪力墙在高层建筑中的应用,以及设计优化的方法。
剪力墙的应用剪力墙是一种垂直于地面方向的连续墙体结构,通常由混凝土或钢筋混凝土构成。
它承载着水平荷载,并将其传递到地基,以保证建筑物的稳定性。
在高层建筑中,剪力墙起到了抗震的关键作用。
剪力墙主要应用于高层建筑的以下方面:1.抗震设计:剪力墙能够承受水平地震荷载,大大提高了建筑物的抗震性能。
通过合理布置剪力墙的位置和数量,可以有效地减少地震对建筑物的破坏。
2.刚度控制:剪力墙具有较高的刚度,可以控制建筑物的变形,提高了建筑物的整体刚度和稳定性。
在高层建筑中,剪力墙可以有效减小建筑物的侧向位移和震动,提供了舒适和安全的使用环境。
3.空间利用:剪力墙的布置可以合理利用建筑物的内部空间,使得建筑物的结构更加紧凑。
相比其他结构形式,剪力墙所占用的空间相对较小,为建筑物内部功能的布置提供了更大的灵活性。
剪力墙的设计优化方法为了最大限度地发挥剪力墙的作用并提高建筑物的抗震性能,设计师需要进行设计优化。
以下是一些常用的剪力墙设计优化方法:1.剪力墙布局:剪力墙的布局对建筑物的结构性能有着重要的影响。
设计师应根据建筑物的结构需求和地震作用,合理选择剪力墙的位置和数量。
对于多个剪力墙的建筑结构,还需要考虑剪力墙之间的相互作用。
2.剪力墙厚度:剪力墙的厚度会影响其受力性能和抗震性能。
过于薄的剪力墙可能导致墙体的开裂和破坏,而过于厚的剪力墙则会浪费材料和造成结构过度僵硬。
设计师应根据建筑物的需求和结构设计准则,确定合适的剪力墙厚度。
3.剪力墙加筋:通过在剪力墙中添加钢筋,可以提高其抗剪能力和承载能力。
设计师应根据设计要求和抗震性能要求,合理确定剪力墙的加筋方式和数量。
此外,剪力墙的加筋布置也需要考虑到结构的整体协调性。
剪力墙结构优化设计与经济分析摘要:在高层建筑结构设计中,剪力墙结构体系因具有整体性好、刚度大、侧向变形小、抗风与抗震性能好等特点,因而在高层建筑特别是住宅建筑中被大量采用。
本文笔者根据多年来的工程设计实践,重点对高层建筑剪力墙结构优化设计处理方法进行阐述,以提高建筑产品的性价此、降低工程造价的设计要求,可供设计人员在设计时参考。
关键词:剪力墙目录控制参数结构设计高层建筑经济分析1、前言随着我国城市化建设进程的加快,人们对住宅,特别是小高层及多层住宅平面与空间的要求越来越高,高层住宅建筑大量采用了剪力墙结构。
它相对于框架结构更为简洁、宽敞,使用功能更好,为住户的自行改造增大了灵活性,加大了使用面积,因此,在高层剪力墙结构设计中,既要发挥这种结构体系的优点,又要改进其工程费用较高的缺点,降低高层建筑剪力墙结构的造价和材料消耗量,这是考核结构设计水平的重要指标。
本文根据笔者多年来的工程设计实践,探讨了使高层建筑剪力墙结构设计更经济的措施。
2、高层建筑目标控制参数高层设计的难点在于竖向承重构件(柱、剪力墙等)的合理布置,设计过程中控制的目标参数主要有如下七个:2.1 轴压比主要为限制结构的轴压比,保证结构的延性要求,轴压比不满足要求,结构的延性要求无法保证;轴压比过小,则说明结构的经济技术指标较差,宜适当减少相应墙、柱的截面面积。
2.2 剪重比主要为限制各楼层的最小水平地震剪力,确保周期较长的结构的安全。
这个要求如同最小配筋率的要求,算出来的水平地震剪力如果达不到规范的最低要求,就要人为提高,并按这个最低要求完成后续的计算。
2.3 刚度比主要为限制结构竖向布置的不规则性,避免结构刚度沿竖向突变,形成薄弱层。
2.4 位移比主要为限制结构平面布置的不规则性,以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。
2.5 周期比主要为限制结构的抗扭刚度不能太弱,使结构具有必要的抗扭刚度,减小扭转对结构产生的不利影响。
高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨摘要:高层剪力墙结构设计时应进行反复的优化设计, 在重视概念设计的前提下, 认真调整各项技术参数, 使结构达到相对较优的结果。
只有这样, 才能保证结构安全合理又经济, 这就要求我们在今后的设计中要不断提高设计水平及改进设计理念。
本文介绍了剪力墙的概念和结构效能,分析了常见的质量问题,结合工程实例探讨了在高层建筑中剪力墙结构设计优化的具体措施。
关键词:高层建筑剪力墙结构优化设计措施中图分类号: tu97 文献标识码: a 文章编号:随着社会大众越来越高的建筑要求,在应用高层建筑当中,剪力墙结构已经占据了相当重要的地位。
想要高层建筑结构的设计具有较大的经济性,就需要从含钢量入手,对剪力墙结构进行控制。
所以,在对高层建筑的剪力墙结构进行设计时,要从实际出发,根据设计要求详细的进行结构的分析,从而确保在何种情况下,能够控制好最经济的含钢量,也能满足结构的安全要求。
一、剪力墙结构1、剪力墙的概念和结构效能高层剪力墙结构优化设计与经济分析规划不合理性可以看出来发展高层剪力墙结构优化设计与经济分析带来的效益是非常可观的。
首先:降低高层剪力墙成本是非常重要的。
只有这样才能为合理规划高层剪力墙有充足的资金作保障。
降低施工人工损耗、降低施工人工重复劳动、增加施工相关技术人员的配备、增加施工相关设备的配备也是非常重要的。
其次:改善高层剪力墙结构优化设计与经济分析技术和措施手段。
不断地使得高层剪力墙结构优化设计与经济分析带来经济效益和经济利润。
不定义的要进行高层剪力墙结构优化设计与经济分析的成本和效益预算的分析和预判。
提前进行高层剪力墙结构优化设计与经济分析控制和预算,从而使得我国建筑业中的高层剪力墙的发展走上快速发展的轨道。
高层剪力墙结构优化设计与经济分析是我国建筑行业主要施工的环节之一,是工业使用的施工材料,其中高层剪力墙结构的构造可以做施工使用的材料。
通过选择高层剪力墙结构优化设计与经济分析加强高层剪力墙结构优化设计与经济分析管理和预控预算等调查研究做出了分析,只有“科学建筑、安全施工、降能降耗、低能高效”,才能使我国高层剪力墙结构优化设计与经济分析得到可持续发展。
浅析高层建筑剪力墙结构优化设计摘要:随着我国经济高速发展,科学技术快速进步,新产品新技术的应用,城市高层建筑随之快速发展。
其中,剪力墙结构具有较大的抗侧刚度和竖向承载力,成为高层建筑普遍采用的结构形式之一。
本文从高层建筑剪力墙结构的计算、经济含钢量等方面入手,探讨了高层建筑剪力墙结构设计优化方法及优化措施。
从而达到建筑结构的整体优化,实现高层建筑结构设计科学、合理、经济、安全的设计目的。
关键词:高层建筑;结构设计;剪力墙结构中图分类号:tu318文献标识码: a 文章编号:1 合理的结构布置结构的布置对建筑物的抗震性能有巨大的影响,合理的结构布置是结构安全、经济的前提。
主要从平面和竖向布置两个方面进行考虑。
1.1平面布置原则。
高层建筑结构平面形状宜简单、规则、对称,刚度和承载力分布均匀,不应采用严重不规则的平面形状,这样可以减少扭转的影响。
宜选用风压体形系数较小的形式,还必须考虑有利于抵抗水平作用和竖向荷载,受力明确、传力直接。
1.2竖向布置原则。
竖向布置应使体型规则、均匀,避免有较大的外挑和内收,避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。
剪力墙结构为了底部大空间的需要,底层或底部若干层剪力墙不落地,可能产生刚度突变,这时应尽量增加其他落地剪力墙、柱或筒体的截面尺寸,并适当提高相应楼层混凝土的强度等级,使层刚度的突变减小。
2 剪力墙结构设计分析2.1剪力墙结构刚度大,整体性好,用钢量较省。
在高层住宅中,开间均较小,分隔墙较多,采用现浇剪力墙,可将承重墙减少,比较经济。
另外,剪力墙外观整齐,没有露梁、露柱现象,便于室内装修,因此,在高层住宅中常采用现浇剪力墙结构。
2.2剪力墙结构设计中应注意的问题,剪力墙结构的抗侧刚度大,结构周期小,地震响应大;剪力墙结构墙体越多,建筑物的重量越大,地震反应也大,会造成浪费;另外,剪力墙结构墙体多为构造配筋,如果配筋率太低,则结构延性差。
2.3结构位移的控制最大层间位移角(应≤1/1000)、最大水平位移与层平均位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)及最大层间位移与平均层间位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)。
浅谈高层建筑剪力墙结构优化设计分析摘要:本文主要分析了高层建筑剪力墙结构的概念设计对优化设计的重要性,并着重介绍了剪力墙结构的特点及结构布置原则,并对剪力墙结构的设计和计算分析中应注意的问题进行了探讨。
高层建筑是社会生产发展和人们生活需求的产物,是现代化、商业化、工业化和城市化的必然结果。
它反应了一个国家的建筑科技、经济发展水平。
关键字:高层建筑剪力墙结构中图分类号: tu97 文献标识码: a 文章编号:一、引言随着经济和社会发展的需求,以及城市人口密度的持续增长,高层建筑正逐渐成为城市建筑的发展趋势,也是城市现代化的象征。
为了满足高层建筑的抗震性和经济性,对剪力墙结构的研究具有重要的理论和实践意义。
对同一建筑而言,不同的结构墙体布置,其经济指标差异很大,主要是混凝土用量和含钢量的差距很大。
二、高层建筑剪力墙结构的概念设计一幢高层建筑犹如一根竖直放置于嵌固于地基的开孔、带横肋的巨型空间构架式的“悬臂梁”。
它不仅要承受“梁”内所有重力荷载的作用并保持稳定,而且要承受风荷载、地震等水平荷载的作用并保持一定的刚度,避免过大的水平位移和振动,保证“梁”内各种建筑装饰、填充墙等不受损坏,以提供“梁”内工作生活的人们有一个舒适的环境。
高层建筑结构同时承受垂直和水平荷载,还要抵抗地震作用,在低层结构中,水平荷载产生的内力和位移很小,通常可以忽略;而在高层建筑中,水平荷载和地震作用将成为控制因素。
随着建筑高度增加,位移增加最快,弯矩次之。
因此高层建筑设计不仅要有较大的承载能力,而且需要较大的抗侧刚度,以保证水平荷载产生的侧向变形控制在一定范围内。
剪力墙结构在水平力作用下侧向变形的特征为弯曲型。
剪力墙结构承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。
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。
高层剪力墙住宅结构优化设计1. 引言随着我国城市化进程的不断推进,高层住宅建筑已经成为城市居住的主要形式之一。
剪力墙结构作为高层住宅建筑中常用的一种结构形式,其设计合理性对建筑的安全性、稳定性和经济性具有重要影响。
本文将探讨如何对高层剪力墙住宅结构进行优化设计,以提高其性能和效益。
2. 剪力墙结构特点及优化目标剪力墙结构具有较高的抗侧刚度、良好的抗震性能和较大的使用空间,但其自重较大,材料消耗较多,且墙体较为厚重,影响室内采光和通风。
因此,剪力墙结构的优化应围绕提高结构性能、降低成本、改善室内环境等方面展开。
3. 结构优化设计方法3.1 合理布置剪力墙1.根据建筑平面布局和功能需求,合理划分剪力墙的位置和尺寸,使墙体既能够满足结构受力需求,又能够兼顾室内空间使用。
2.在保证结构安全的前提下,适当减小墙体厚度,以降低自重和提高空间利用率。
3.2 采用新型材料及构件1.采用高强度钢材、高性能混凝土等新型材料,以提高剪力墙的承载能力和降低自重。
2.引入钢框架、空腹墙等新型构件,以提高结构的抗震性能和减小墙体厚度。
3.3 优化结构体系1.采用框架-剪力墙结构,使剪力墙与框架共同承担水平力,提高结构的整体稳定性。
2.考虑采用多重剪力墙体系,通过设置多道墙体,提高结构的抗侧刚度和抗震性能。
3.4 合理设置连梁1.合理设置连梁的截面尺寸和连接方式,以提高剪力墙之间的协同工作性能。
2.考虑连梁的屈服强度和极限强度,以保证结构在地震作用下的安全性。
4. 结构优化设计实例以一栋18 层的高层剪力墙住宅为例,采用上述优化方法进行设计。
经过优化,该结构在满足安全性的前提下,自重降低约 10%,墙体厚度减小约 20%,且室内空间利用率得到提高。
5. 结语高层剪力墙住宅结构优化设计应注重合理布置剪力墙、采用新型材料及构件、优化结构体系和合理设置连梁等方面。
通过这些方法,可以提高结构的性能和效益,满足现代城市居住的需求。
6. 结构优化设计软件应用在实际设计过程中,为了更好地实现结构优化,可以借助结构优化设计软件进行模拟和分析。
高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略随着城市化进程的加快和人口的不断增长,高层民用建筑的建设已经成为了城市发展的重要组成部分。
而在高层建筑的结构设计中,剪力墙结构因其较好的抗震性能和结构稳定性而备受青睐。
本文将从剪力墙结构的设计特点以及优化策略两个方面进行探讨,以期为高层民用建筑的结构设计提供一些参考和指导。
一、剪力墙结构的设计特点1. 抗震性能好剪力墙结构的一个显著特点就是其较好的抗震性能。
剪力墙结构可以有效地抵抗地震引起的水平荷载,从而保障建筑在地震发生时的整体稳定性。
这是因为在地震发生时,建筑结构会受到水平方向的作用力,而剪力墙结构的设置可以在一定程度上减小结构的位移,从而减轻地震对结构的影响,提高建筑的抗震性能。
2. 结构稳定性高剪力墙结构还具有较高的结构稳定性。
在高层建筑中,结构的稳定性是非常重要的,剪力墙结构通过在建筑不同部位设置剪力墙,可以有效地提高建筑的整体结构稳定性,减小结构的变形和振动,保障建筑在使用过程中的安全性和稳定性。
3. 建筑空间利用率高剪力墙结构的设计可以有效地提高建筑的空间利用率。
在建筑结构设计中,通常会考虑到建筑的空间利用率,尤其是在高层建筑中。
而剪力墙结构可以通过在建筑的外围或内部设置剪力墙来实现结构的稳定,而不需要增加大量的柱子或梁,从而提高了建筑的空间利用率。
4. 施工便利剪力墙结构的施工也相对便利。
剪力墙结构相对于其他结构形式来说,其施工过程更加简单,施工难度也较低,从而可以有效地节约施工时间和成本,提高施工效率。
二、剪力墙结构的优化策略1. 合理确定剪力墙布置位置在设计剪力墙结构时,需要合理确定剪力墙的布置位置。
通常剪力墙应该布置在建筑结构的承重墙或外围墙等位置,以确保结构的整体稳定性。
还需要考虑剪力墙的数量和间距,以及结构的布置方式,从而在保证结构稳定性的前提下提高建筑的空间利用率。
2. 采用新型材料和技术在剪力墙结构的设计中,可以考虑采用一些新型材料和技术来进一步优化结构设计。
探讨高层建筑结构设计中剪力墙的优化设计摘要:本文结合作者多年的工作经验总结出,结构的概念是优化设计的基础,合理的墙体布置是优化设计的具体方法,良好的技术经济指标是优化设计的最终目的。
关键词:优化设计;结构;剪力墙;高层中图分类号: tu2 文献标识码: a 文章编号:1引言目前,我国经济高速发展,建筑行业迅速的增长,在高层住宅中钢筋混凝土剪力墙结构,由于其在使用空间上的平整性(无凸出梁柱)、房间布置的灵活性,较好的满足住宅功能的要求,受到设计师和业主的青睐,已成为高层住宅的主要结构形式随着设计理念的变化和建筑师的不断创新,建筑方案越来越丰富多彩,空中花园、错层结构、跃层户型以及大转角飘窗、隔层露台、大悬挑结构等频繁使用,这就给结构师提出了新的要求,怎样在确保结构安全的前提下,最大程度地实现建筑师的设计理念,同时又使结构布置合理、措施得当、经济指标优良,已成为摆在每一位结构师面前的现实课题。
2建筑结构剪力墙优化设计分析在目前房地产市场中,民用工程设计一般分为方案设计和施工图设计两个阶段。
方案设计由建筑师依据现行相关规范和业主要求来完成,结构设计往往是在施工图阶段,针对既定方案展开并完成设计工作。
这样一来,结构设计的质量不仅取决于设计人员的技术水平,也有赖于建筑方案的合理程度。
对结构专业而言,一个好的设计应该是安全可靠、技术合理、经济指标优良。
如果建筑师对结构知识有相当程度的了解,在方案设计时就会充分考虑建筑方案在结构上的合理性,为结构优化设计打下一个良好的基础。
在一个独立结构单元内,建筑物平面和竖向形状的规则性及均匀性,对结构经济指标影响极大,规则性、均匀性愈好,经济指标愈好,用钢量愈小。
合理的结构平面布置及竖向刚度的连续性是节约工程造价的基础,所以掌握好建筑平面及竖向布置的连续性、均匀性、规则性,控制建筑物的长宽比、高宽比、局部外伸尺寸等指标尽可能满足《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2010)(以下简称《高规》)的相关要求,是结构优化设计之根本如剪力墙平面布置中应尽量可能使抗震墙正交,抗侧力刚度重心和建筑物质量重心尽量重合,竖向布置的抗侧力构件刚度均匀连续,以避免出现薄弱层和地震。
剪力墙结构的抗震设计与经济性分析【摘要】为了保证高层建设综合效益的提升,我们要进行高层建设结构设计的优化,确保其剪力墙结构体系的健全,满足人们日常生活的需要,这就我们需要根据实际情况,进行其刚度环节、抗风能力及其抗震性能的优化,促进其高层建设的总体环节的优化,满足社会经济的发展需要。
【关键词】剪力墙;抗震设计;经济性;设计方案;管理应用;研究总结一、关于剪力墙抗震设计环节的优化1.为了确保剪力墙结构的优化,促进其功能的完善,我们要进行其剪力墙目的的深化,确保其抗震能力的提升,通过该目的的深化,确保其建筑结构的完善,以有效降低其建筑构件的损坏程度满足日常生活的需要。
我们要根据相关的建筑抗震设计规范,确保其抗震设计目的的优化,确保其实际建筑工作的稳定运行。
第一种级别就是对地震作用的应用,保持其剪力墙的稳定运行,避免其受到损坏。
第二种级别就是在应对中等强度的地震作用时,通过相关环节的优化,确保其剪力墙的正常使用。
第三种级别就是通过对其罕见的地震作用的应用,确保其剪力墙环节的稳定运行,保证其整体抗震性能的提升,来满足工程的发展需要。
为了确保其剪力墙整体运作环节的优化,我们要进行剪力墙概念设计的优化,通过对精准力学的分析,促进其相关数值的计算,从整体运作角度上进行剪力墙结构及其相关方案的控制,确保其概念设计环节的优化,进行其方案设计方案的欧化,进行一系列的抗震防线的建立,保证其剪力墙结构的优化。
其现浇混凝土结构主要表现为内外墙,其内墙是一种现浇混凝土结构,其外墙是一种框架结构,这种类型的剪力墙结构主要表现为短肢剪力墙,所谓的短肢剪力墙是墙肢厚度在300毫米之内的结构。
墙肢的长度为厚度的 4 -8 倍剪力墙结构。
实践表明,建筑外边缘和角点墙肢、底部外围墙肢、连梁等是剪力墙结构抗震薄弱环节,对于这些薄弱点,要加强概念设计。
墙段与墙肢的高度比应大于 2,墙肢超 8 米要设洞口,各墙段之间设连梁,连梁长度不宜超 6.0 米,否则会形成局部长剪力墙。
高层建筑结构设计存在的问题及优化措施分析摘要:高层建筑结构设计阶段,在满足安全性、耐久性的前提下,对结构设计的优化,有利于实现建筑结构设计的经济性。
基于此,本文笔者根据多年工作经验对高层建筑结构设计存在的问题及优化措施进行简要分析。
关键词:高层建筑;结构设计;优化;一、高层建筑结构设计中的常见问题1.抗风问题因为高层建筑的楼层较多并且高度较高,所以,相对其他建筑,高层建筑更容易改变风的流动性与空气的动力效应。
由于建筑的刚架结构以及玻璃幕墙等柔性结构的刚度较小,在风荷载较大的情况下,很容易破坏建筑物的墙体、装饰结构及支撑结构,降低建筑物的稳定性。
因此,进行高层建筑结构设计时,需要对结构进行抗风设计,防止建筑物受自然因素的影响而存在隐患[2]。
2.抗震问题高层建筑抗震结构设计一直以来都是建筑结构设计中的一个难点。
因为地震属于自然因素,而每个地区的抗震设防烈度不同,计算得出的数据也并不是所有地区都适用,并且计算地震结构设计数据时,存在许多不确定性因素,加之一些设计人员的灵活性不足,不能很好地完善抗震结构设计。
3.消防问题针对高层建筑结构消防设计,在我国相关规范中有明确规定。
由于高层建筑楼层比较多,发生火灾时,高层建筑难以疏散住户,对控制火势不利,并且排烟系统设计难度大等,都是高层建筑防火结构设计急需攻克的问题[3]。
二、高程建筑结构设计常见问题的优化措施1.科学设计建筑平面针对高层建筑结构中出现的扭转问题,在建筑结构设计中,相关设计人员应以地基具体形状和建筑物功能需要等为依据,科学合理地设计建筑物外形,尽可能采取长方形、圆形等相对常规的建筑平面,提高建筑结构的稳定性。
2.提高建筑抗风荷载作用的能力为了使高层建筑抗风构件与结构设计的牢固性符合要求,对高层建筑结构进行抗风设计时,必须充分做好以下工作:1)优化基础,只有高层建筑的基础部分稳定性较强,才能保证高层建筑上部分结构的稳固性。
因此,明确混凝土的级配标准成为高层建筑基础设计最基本的工作。
分析剪力墙结构的优化设计1.高层建筑剪力墙结构设计简析高层建筑剪力墙结构设计是一项系统性的设计工作,主要体现在设计重要性、设计前提、设计特点、设计原则等方面。
以下从几个方面出发,对高层建筑剪力墙结构设计进行了分析。
1.1 设计重要性高层建筑剪力墙结构设计有着非常高的重要性。
众所周知高层建筑是社会生产发展和人们生活需求的产物,并且本身也是现代化、工业化和城市化的必然结果。
高层建筑剪力墙结构的设计则在很大程度上反应出了一个国家的建筑科技经济的发展水平。
其次,随着我国经济的发展和社会的进步以及城市人口密度的持续提升,高层建筑正在逐步成为当今建筑最为重要的发展趋势,并且也成为了城市现代化的象征。
为了能够有效的满足高层建筑的抗震性和经济性,因此对剪力墙结构进行更深入的研究就具有重要的理论和实践意义。
1.2 设计前提高层建筑剪力墙结构设计有着必要性的前提。
高层建筑剪力墙结构设计本身就具有很多的概念和原则。
打个比方来说,设计人员在设计一幢高层建筑时可以将这一建筑看成一根竖直放置在嵌固于地基的开孔带。
其次,由于高层建筑多为巨型空间构架,因此建筑的剪力墙不仅仅需要承受所有重力荷载的作用,并且还需要在这一前提下保持稳定。
与此同时,由于高层建筑剪力墙结构还需要保证各种建筑内部的装饰、填充墙等不会在地震等作用中受到损坏,还需要提供建筑内部工作、生活的人们有一个舒适的环境,因此其设计需要将剪力墙可能出现的变形控制在一定范围内。
1.3设计特点高层建筑剪力墙结构设计自身有着独特的特点。
众所周知,剪力墙结构在水平力作用下往往容易出现弯曲型的侧向变形,并且由于剪力墙结构承受的竖向荷载和水平荷载都较大,结果在很大程度上促使了高层建筑剪力墙结构具有很好的整体性和侧向刚度。
但是在这一过程中需要注意的是,高层建筑剪力墙结构由于不能够提供大空间房屋并且结构延性通常来说也较差,因此这在很大程度上限制了高层建筑剪力墙结构的设计空间,例如许多高层建筑的内部房屋只能以小房间为主,这与高层建筑剪力墙结构设计限制有着非常大的关系。
高层剪力墙结构设计探讨与经济性优化分析
探讨剪力墙结构墙体的平面布置,设计基本原则,计算过程应控制的指标,结构的经济性分析
标签:剪力墙结构;平面布置;控制指标;经济性分析
剪力墙结构作为高层建筑中的主要结构形式,被广泛运用于现代高层建筑,尤其是高层住宅,笔者结合自己十多年来所做的剪力墙结构设计就此类结构体系的设计做几点初步的探讨。
1、剪力墙结构的特点及合理的平面布置
剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。
其特点是整体性好,侧向刚度大,水平力作用下侧移小,侧向变形的特征为弯曲型,由于没有梁柱等外露与凸出,便于房间内部布置。
从结构内力层面分析,剪力墙的整体内力与墙截面尺寸无关,与墙和连梁刚度以及墙体的布置有关。
剪力墙中连梁线刚度与墙肢线刚度比越大,连梁的弯矩和剪力越大,相应的剪力墙的弯矩和轴力越小,剪力墙剪力之和与整体剪力相同。
短肢剪力墙由于刚度较小,反弯点在层间,因此对地震作用不利。
连梁与框架梁要求不同,连梁传递水平力为主,小震不坏,大震必坏。
剪力墙连梁刚度对墙肢弯矩和轴力的影响图见下方附图一。
剪力墙结构中墙体宜沿主轴方向双向布置,平面布置应尽可能均匀,对称,尽量使结构的刚度中心和质量中心重合,以减少扭转效应。
墙宜自下而上连续布置,避免刚度突变,门窗洞口宜上下对齐,成列布置,形成明确的墙肢和连梁。
墙体的形状要尽量简单,以“一”字长墙,“L”和“T”形长墙为主,减少短肢剪力墙(墙肢截面的高厚比5-8)的设置。
另外外墙宜尽量全做混凝土墙体,防止外墙开裂渗水;也可以在外墙的剪力墙垛间设构造混凝土墙体,即用低标号混凝土二次浇筑,此墙体内仅设置抗裂钢筋。
2、剪力墙设计基本原则
结构设计问题归根结底是材料力学与结构力学的问题,建立合理的力学模型分析结构行为规律是预测结构行为和危机以及采取相应的设计措施的基础。
剪力墙的作用:满足中荷载强度,满足大荷载刚度。
从变形的角度:剪力墙抗侧移能力越大越好;从地震响应的角度:剪力墙越柔越好(T大地震相应小);从抗震耗能角度:剪力墙截面高厚比控制在合理范围内,不要太多短肢剪力墙,高厚比太大耗能也不好(墙中间部分没有从分变形耗能),由连梁连起来的最好;考虑大震的规则性:竖向刚度比和扭矩定性规定:在满足建筑使用功能的前提下,初步布置尽量规则;考虑温度应力的剪力墙最大距离控制:尽量不要布置端部。
高烈度区考虑地震相应的刚度控制:T越小,地震响应越小;考虑大震的规则性定量计算优化布置;计算确定剪力墙内力:弯矩、扭矩、剪力;根据破坏控制设计内力,最后还要考虑抗震耗能控制边缘和约束和其他配筋构造要求等。
3、计算过程应控制的指标
1)位移比:《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)3.4.5条规定在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;
2)周期比:《高规》3.4.5条规定结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9;
3)刚度比:《高规》3.5.2条规定剪力墙结构本层与相邻上层侧向刚度比值不宜小于0.9,此刚度比为考虑层高修正的楼层侧向刚度比;
另外《高规》还对轴压比,剪重比,刚重比等指标做了要求。
4、结构的经济性分析
一般建设单位对高层住宅的经济性指标主要是单位面积的钢筋用量有较高的要求,经过在剪力墙结构设计过程中不断总结,发现以下措施对剪力墙结构的经济性指标有较好的影响。
1)合理控制层间位移角:即降低地震效应,控制在1/1100左右,不必刻意追求此指标,关键是合理的结构布置;
2)合理设置墙厚:剪力墙的厚度主要由墙体的稳定及轴压比控制,墙厚越大,边缘构件及墙体的构造配筋就越大;
3)连梁纵筋不可随意放大,因连梁是抗剪为主,纵筋放大既浪费钢又造成结构不安全。
4)墙体的形状尽量简单:墙体形状复杂且墙肢短,边缘构件就多,剪力墙用钢量与其单位长度内的边缘构件所占比例成正比;
5)梁的设置原则:可设可不设的不设,减少梁的数量,有时可以避免因加梁而形成的对连梁的集中荷载及对墙体的平面外弯矩,对于楼板可以适当加大厚度(建筑隔墙下不设梁时,在进行地震效应计算时,墙体荷载可平摊在砌筑墙下的板块上;在进行楼板计算时,墙体荷载按荷载规范折算);
6)钢筋的选用:对于剪力墙暗柱构造边缘构件钢筋要选用规范规定的最小值,不随意放大;约束边缘构件的箍筋可采用三级钢,加大钢筋强度设计值可减少钢筋用量。
7)基础为筏基时,筏板厚度取值除满足规范要求及受力要求,宜使计算配
筋绝大部分为构造配筋,剪力墙门洞宽度小于2倍筏板厚度时候,其下可不用设地梁。
小结:
结构工程师在工程中肩负着保证土建工程的“安全、经济”的责任,要求工程师做结构设计时需从结构布置、构件和材料等因素对结构安全贡献系统分析。
根据分析结果排序,熟练的运用结构基本理论解决结构设计问题。
安全控制依赖于结构工程师在结构行为的熟悉的基础上采用合理的措施,这样才能做到安全和经济。
而在剪力墙结构设计中,合理的结构平面布置无疑是至关重要的,只有结构的合理布置,才能得到较好的计算指标以及理想的经济性。
参考文献:
[1]罗宇.高层剪力墙结构要点探究与分析[J].中国房地产业.2015.11。