浅谈高层建筑结构设计
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浅谈高层建筑的结构设计的研究摘要:随着国民经济的快速发展,人民生活水平的不断提高,功能齐全的高层建筑越来越多。
高层建筑的结构的稳定、美观越来越受到人们的关注,同时也给了建筑结构设计师更高的要求。
高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大,而建筑结构设计方面的变化也越来越多,很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。
文章通过阐述述高层建筑结构设计的四个特点即水平荷载成为决定因素、轴向变形不容忽视、侧移成为控制指标、结构延性是重要设计指标。
以及结构设计的结构选型、地基与基础设计、结构计算与分析等不同方面来介绍高层建筑的结构设计。
关键词高层建筑就;结构设计;结构选型abstract: with the rapid development of national economy, of people living standard rise ceaselessly, complete functions of more and more high-rise buildings. the high-rise building structure stability, appearance has attracted more and more attention, but also to the building structure designer higher requirements. high rise building at present in our city construction proportion is larger and larger, and the structural design changes are more and more, a lot of new structure design to the rapid pace of present in our city construction in. this paper describes the structure designof high-rise building ‘s four characteristics namely horizontal load become the determinant, the axial deformation can not be ignored, lateral displacement becomes the control index, the ductility of the structure is the important design index. and the structure design of the structure selection, foundation design, calculation and analysis of different aspects to introduce the high-rise building structure design. key words: high-rise building; structure design; structure type中图分类号:tu208.3]文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012)前言随着高层建筑在我国的迅速发展,建筑高度的不断增加,建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构体系的更加多样化,同时高层建筑由于高度、规模、投资与复杂性等逐步增大,结构设计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,高层建筑结构设计的难度与重要性也在不断增大、建筑耗费的人力、财力、物力也同等增加。
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。
浅谈高层建筑结构设计作者:徐展来源:《城市建设理论研究》2014年第11期摘要:随着建筑技术不断前进以及土地供给的紧俏,目前高层建筑在我们的城市建筑中越来越多,高层建筑结构设计成为这些建筑设计的关键,而且加之建筑的类型和功能越来越多元化,所以针对高层建筑需要认真研究其结构设计方面的问题,以便更加合理的设计高层建筑结构。
关键词:高层建筑;结构;设计中图分类号:TU208文献标识码: A引言随着社会的不断进步和科技的不断发展,高层建筑越来越广泛的出现在城市建设中。
高层建筑的结构设计已经成为了高层建筑设计的重点内容,因此,研究高层建筑结构设计的问题是非常重要和有意义的。
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。
一、有关高层建筑结构设计的原则在进行高层建筑结构设计的时候,要遵循有关原则,包括选择高层建筑结构计算简图、结构基础设计、建筑结构方案、准确的分析计算结果、采用相应构造措施。
选择高层建筑结构计算简图。
合理对计算简图进行选择是高层建筑结构设计安全保证的前提。
同时,采用构造方法要保证安全。
保证误差在规定的范围之内。
结构基础设计。
综合考虑高层建筑上部的结构、荷载、施工条件和相邻的建筑物等各个因素影响选择方案。
要尽量的使得地基最大程度的发挥的潜力,要对地基是否变形进行检验。
详细的记录地质勘查结果。
建筑结构方案要合理。
必须满足经济性、结构形式和体系要求,受力明确,传力简单。
相同的结构单元选择相同体系。
在对工程设计、地理和施工条件、材料因素等综合分析的情况下,协调建筑包括水电等,确定结构方案。
准确的分析计算结果。
前提是要选择合适的软件。
因为建筑结构的计算机程序与实际情况不一定相符、人工输入误差、软件缺陷都会造成结果不准确,所以结果要进行合理判断、校核、才能递交。
采用相应构造措施。
主要是要加强薄弱部位,重视钢筋的执行段锚固长度,重点考虑构件延性的性能,重视温度应力对构件的影响。
浅谈高层建筑结构选型及设计摘要: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abstract: with the rapid development of national economy. the improvement of people’s life. functioning of thehigh-rise building is more and more, and the architect for the building elevation beautiful and artistic innovation, often made of building plane shapes and stereo space complex shape irregular, building size becoming more diverse. this article in view of the increasingly complex high-rise building structural design and selection problems are analyzed.keywords: high building; the structural type; structure design中图分类号:[tu208.3]文献标识码:a 文章编号: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。
浅谈高层建筑结构设计
摘要:本文围绕高层建筑结构,总结了高层建筑结构设计的特点以及提出了高层建筑结构分析和各种体系相对应的方法,阐述了高层建筑结构的分析研究以及存在的问题,为实际高层建筑结构分析与设计提了一些建议。
关键词:高层建筑结构结构体系问题
随着社会和经济的蓬勃发展,特别是城市建设的发展,城市中的高层建筑成为反映这个城市经济繁荣和社会进步的重要标志,这就要求建筑物所能达到的高度和规模不断地增加。
本文就高层建筑结构设计等问题做出分析。
1、高层建筑结构的特点
(1)结构延性至关重要。
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。
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,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
(2)侧移是控制的度量尺。
与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。
随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
(3)水平荷载的决定性作用。
一方面,因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比;另一方面,对某一定高度楼房来说,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,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
(4)轴向变形不容忽视。
高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大(5)抗震设计要求。
抗震设计要求更高有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。
2、高层建筑结构体系
(1)框架---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---剪力墙体系。
在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。
(2)框架结构。
框架结构由杆件(梁、柱)刚性连结而成,它布置灵活,能形成较大的室内空间,使用比较方便。
由于框架梁柱截面较小、对强烈地震的抵抗能力较差,容易产生严重震害,加之刚度小、侧移大,填充砌体墙和室内装饰也容易损坏、倒塌,震害修复费用很高,因而它主要用于无抗震设防要求、层数较少的建筑中,在地震区尽可能不用。
(3)剪力墙结构。
剪力墙结构是在纵横方向均布置钢筋混凝土墙体来承受竖向力和水平力,这些墙体与楼板连结成空间整体结构,刚度大,抗震能力强,用钢量也省。
(4)筒体结构。
当结构层数多、高度大、抗震要求高时,常规三种结构型式往往不能满足要求,这
种情况下,可以将剪力墙集中配置为薄壁筒体;框架转化为密柱的框筒,它们类似于竖向悬臂箱形截面梁,具有很大的强度和刚度。
这种由一个或多个筒体(薄壁筒或框筒)来承受水平荷载的结构,称为筒体结构。
(5)其他。
除上述四种常用结构外,高层建筑还采用一些较新颖的结构型式,如悬挂结构、超级框架等,这里就不一一概述了。
3、高层建筑结构设计方面的分析和方法
3.1高层建筑结构的相关问题分析
(1)结构的超高问题:在抗震规范和高规范中,对结构的总高度有着严格的限制,尤其是新规范中针对以前的超高问题,除了将原来的限制高度设定为 A 级高度以为,增加了 B 级高度,处理措施与设计方法都有较大改变。
(2)短肢剪力墙的设置问题:在新规范中,对墙肢截面高厚比为5~8 的墙定义为短肢剪力墙,且根据实验数据和实际经验,对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制,因此,在高层建筑设计中,结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙,以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
(3)嵌固端的设置问题:由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面。
(4)结构的规则性问题:新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,新规范在这方面增添了相当多的限制条件,例如:平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等,而且,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。
”因此,结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意,以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
3.2高层建筑设计的方法
(1)选用适当的计算简图:结构计算式在计算简图的基础上进行的,计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生,所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。
(2)选择合适的基础方案:基础设计应根据工程地质条件,上部结构类型与载荷分布,相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析,选择经济合理的基础方案,设计时宜最大限度地发挥地基的潜力,必要时应进行地基变形验算。
(3)合理选择构方案:一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案,也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。
结构系应受力明确,传力简捷。
同一结构单元不宜混用不同结构体系,地震区应力求平面和竖向规则。
(4)正确分析计算结果:在结构设计中普遍采用计算机技术,但是由于目前软件种类繁多,不同软件往往会导致不同的计算结果。
因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。
在计算机辅助设计时,由于结构实际情况与程序不相符合,或人工输入有误,或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果,因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析,慎重校核,做出合理判断。
(5)采取相应的构造措施:结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉原则”,注意构件的延性性能;加强薄弱部位;注意钢筋的锚固长度,尤其是钢筋的执行段锚固长度;考虑温度应力的影响力。
4、结语
近些年来,我国的高层建筑建设发展迅速。
但从设计质量方面来看,并不理想。
在高层建筑结构设计中,结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况,应作出合理的结构方案选择。
高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。
参考文献
[1]梅元臣.中国高层建筑创作理论发展研究讨论会.
[2]田龙.浅谈高层建筑的结构设计.。