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.。
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。
建筑结构选型方案设计一、引言建筑结构是建筑工程中的重要组成部分,选择合适的结构类型对于保障建筑的安全性、经济性和实用性至关重要。
在设计过程中,建筑结构选型方案设计是一个具有挑战性的任务,需要考虑到诸多因素,如建筑的功能、形式、用途等。
本文将以某一建筑项目为例,对其建筑结构选型方案进行详细设计。
二、项目概况本项目为一座多功能商业综合体建筑,占地面积约5000平方米,总建筑面积约20000平方米,包括商业中心、办公楼和停车设施。
建筑形式为多层钢筋混凝土框架结构,高度约50米,设计地震烈度等级为8度。
三、结构类型选择1.框架结构考虑到建筑高度较大,地震烈度较高,选择框架结构是较为合理的选择。
框架结构具有良好的刚度和承载能力,适合于高层建筑,能够有效抵抗水平力,保证建筑的稳定性和安全性。
2.钢结构由于建筑形式为商业综合体,需要大跨度的空间,因此选择钢结构作为建筑主体结构是较为合适的。
钢结构具有自重轻、施工速度快的优点,适合于大跨度、大空间的建筑,在保证结构稳定性的同时,还能满足建筑的美观和实用需求。
3.混凝土结构考虑到建筑多功能性,使用混凝土结构作为建筑的次要结构是必要的。
混凝土结构具有良好的韧性和耐久性,适合于承担大型建筑的荷载,维护方便,能够有效延长建筑的使用寿命。
四、结构设计方案1. 框架结构设计采用钢筋混凝土框架结构,设置主梁、剪力墙及框架柱,形成稳定的结构体系。
在设计中,采用了双向受力的设计原理,考虑到结构在水平方向和竖向的承载能力,保证结构在地震作用下的稳定性。
2. 钢结构设计主要采用钢梁、钢柱和桁架等构件,形成大跨度的空间结构。
在设计中,强化了节点的设计,采用焊接和螺栓连接结构,保证结构的刚性和稳定性。
3. 混凝土结构设计作为次要结构,主要采用混凝土墙、楼板等构件,在设计中考虑到混凝土的抗压和抗拉特性,采用加固筋和预应力设计,保证混凝土结构的承载能力和稳定性。
五、结构连接方式设计1.焊接连接钢结构中主要采用焊接方式进行连接,焊接点采用对接焊接和角焊接,保证连接的牢固性和稳定性。
高层建筑结构选型的设计原则及特点作者:徐芬来源:《中国房地产业·下旬》2018年第05期【摘要】随着我国城市化发展的进程,城区范围越来越大,人口逐渐增多,城市可利用的土地资源越来越稀缺,对城市的发展具有很大的限制性。
在这种背景下,高层建筑应运而生,主要是为了提高土地资源的利用率。
在建筑设计中,高层建筑的结构设计首要任务就是结构选型,其影响着高层建筑的质量、功能以及与城市的协调度。
基于此,本文首先分析高层建筑结构设计原则与特点,然后在此基础上结合工程实例,探讨高层建筑结构选型设计要点。
【关键词】高层建筑;结构选型;设计原则近些年,为了缓解土地紧张的问题,大量高层建筑不断涌现,因此,对于高层建筑的结构选型设计成为建筑设计中的重要内容。
另一方面,为了提高建筑结构的稳定性,必须科学选择设计方案,保障高层建筑产业的可持续发展。
1、高层建筑结构设计原则及特点1.1结构平面布置结构平面布置应该以简单、规则、对称为主要原则,尽可能使质心和钢心重合。
如果结构偏心较大,那么相应的扭转效应也大,造成端部构件位移增加,导致应力集中,因此,结构布局中平面突出部分不宜过长。
在结构计算中,判断扭转是否过大,可以使用概念设计方法近似计算钢心、质心及偏心距,然后根据计算结果进行判断。
另外,也可以计算结构最远边缘处的最大层间变形和质心处的层间变形,如果两者比值大于1.2,则扭转太大而结构不规则,应该对平面布置进行优化。
最后,高层建筑应该避免使用严重不规则的结构布置,如果使用功能与建筑的要求、结构平面布置严重不规则时,应该将平面分割成若干个简单、规则的独立单元。
1.2结构立体布置同样的原则,结构立体布置应该规则、均匀。
规则主要是要确保体型规则,如果出现变化,也应该是有规则的渐变。
如果在竖向上发生剧变,那么在地震发生时很容易出现变形集中,引起某一楼层的倒塌;均匀是指上下体型、刚度、承载力及质量分布均匀或者变化均匀。
在竖向结构中,刚度应该遵循下大上小的原则,自下而上逐渐减小。
高层住宅的结构选型和优化设计摘要:本文在简要介绍高层住宅结构选型的基础上,就如何针对高层住宅选型中的关键因素进行优化给出了几点建议,并对进行优化的必要性进行了讨论。
关键字:高层住宅;结构选型;优化设计abstract: this paper briefly introduces the selection of high-rise residential structure based on how to for high-rise residence of the key factors are optimized selection of some suggestions are given, and the necessity of optimization is discussed.key word: high-rise residential; the structural type; optimization design中图分类号:tu318 文献标识码:a 文章编号:1 引言在顺应人们急剧增长的住房需求下,高层住宅的结构形式从简单的层数和高度增长的基础上,逐步发展到对平面形状和空间体型的复杂化要求。
这不仅要求建筑满足功能多样,建筑风格提高,还要满足城市发展的景观需求。
高层住宅在延续最初的结构形式和框架设计的基础上,还应对建筑中的相关因素进行优化设计,使得住宅不仅满足基本的功能需求外,还能在设计水平上有进一步的提升。
2 控制高层住宅结构选型的关键因素2.1 高层住宅结构中新型材料的选型高层建筑结构材料的发展从最初选用铸铁和钢材作为框架主体材料,演变到使用混凝土材料作为主体框架承重材料,最终结合发展成为采用钢筋混凝土材料并在巴黎的弗兰克林公寓大楼中得到首次应用。
在这几十年的时间里,混凝土钢结构形式并没有得到较快的发展,只是在高层建筑中零散的使用,在看到钢结构的众多优点的同时,因其造价较高和由于建筑物高度增加结构所受内力变换等原因,对性价比高材料的需求不断增加,所以加快对优质建筑材料的研究、开发和选型也成了建筑业发展的重点方向。
高层建筑设计与选型[摘要] 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。
本文主要简单介绍高层建筑设计与选型。
[关键词] 高层建筑设计结构选型引言随着社会经济的高速发展,建筑属性不再是停留在适用与经济上,而是逐渐上升为适用、坚固、经济与美观并存。
而这坚固与美观则绝大程度上取决于建筑的骨架——结构型式。
我们在关注结构的时候,首先关注的是它的可靠性,此外很重要的还是它的形态,可以说没有结构就没有造型,也就没有空间。
一、高层建筑结构的特点1.1.水平倚载成为决定性冈素。
建筑物自蕈和楼而使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑物高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在嚷向构件中引起的轴力,是与建筑物高度的二次方成正比;另外,对某一定高度建筑物而言,嗲向倚载大体上是定值,而作为水平荷载的风倚载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
1.2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,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产牛影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。
1.3侧移成为控制指标。
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。
浅谈高层建筑结构基础选型和优化设计摘要:高层建筑基础承担着将高层建筑上部结构的荷载传递给地基的重要作用,在设计时,应将高层建筑上部结构、基础与地基协同考虑。
在地震区,凡是地基基础好的,建筑结构所受到的破坏就轻,危害就小,否则就破坏严重。
在工程质量事故中,如果基础工程出现质量问题,补救起来相当困难,还会给工程造价和工期带来较大的影响。
所以,在进行地基基础设计时,除了保证基础本身应具有足够的强度和刚度外,还应考虑地基的强度、稳定性及变形的要求,为使基础设计更合理,应综合考虑上部结构、基础和地基的共同作用。
关键词:高层建筑结构选型结构设计the high-rise building foundation will bear the superstructure of load transfer to the important role of foundation, in the design, should will superstructure and foundation and foundation collaborative consideration. in earthquake zones, all good foundation, building structure damage by light, the harm is small, or destroyed. in the engineering quality accident, if the foundation engineering appear quality problem, remedy is very difficult, still can give a project cost and time limit for a project to bring greater effects. so, in the foundation design, in addition to ensure that the foundation itself is should have enoughintensity and stiffness outside, still should consider the foundation intensity, stability and deformation requirement, to make the foundation design more reasonable, should be taken into account the upper structure, foundation and foundation work together.keywords: high building structure selection structure design中图分类号:s611文献标识码:a 文章编号:前言高层建筑基础的重要性,表现在基础形式的多样性和影响因素的复杂性。
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。
适用于高层建筑的结构形式
框架结构:多梁柱组成,空间灵活,但抗风、抗震能力弱,多用于公共建筑,且大多为多层建筑高层,超高层建筑中并不常见。
剪力墙结构体系:钢筋混泥土剪力墙结构是指用钢筋混泥土墙板来承受竖向荷载和水平荷载的空间结构,墙体亦同时作为维护和分隔构件,由于墙板街面惯性矩比较大,整体性能好,因此剪力墙体系的侧向刚度很大,能够承受相当大的水平荷载,剪力墙结构体系抗侧力能力强,变形小,抗震能力好。
框架-剪力墙结构:框架-剪力墙是一种在框架结构中适当位置布置适当的剪力墙形成的结构体系,各种框架和各片剪力墙是抗侧力构件,在竖向荷载下两者承担各自传递范围内的楼面荷载。
筒体结构:所谓的筒体结构是指由一个或多个筒体作竖向承重结构的高城屋结构体系,筒体体系适用于层数较多的高层建筑。
筒体在侧向风荷载的作用下,其受力类似于刚性的箱型截面的悬臂梁,迎风面将受拉,而背风面将受压。
采用这种体系的建筑,其平面最好是正方形或是接近正方形。
高层结构设计体系选型与优化研究【摘要】对于同一个设计,不同的结构工程师可能采用不同的结构体系,选用不同的结构材料来实现同一设计目标,使得最终的经济性能不同,甚至相差很大。
因此就非常有必要对结构材料、结构体系以及基础形式等进行比选和优化。
【关键词】高层;优化;设计结构体系是指结构在抵抗竖向荷载和水平荷载时的传力途径及构件的组成方式。
竖向荷载由水平构件和竖向构件传递到基础,而水平荷载则由抗侧力体系传到基础。
在高层建筑中,抗侧力体系的选择与组成是高层建筑结构设计的首要考虑及决策重点。
1. 高层建筑按结构材料划分1.1 钢筋混凝土结构体系。
钢筋混凝土结构合理利用了钢筋和混凝土两种材料的协同受力性能特点,广泛应用于各种工程结构中。
它具有取材丰富,造价较低,耐久性和耐火性较好,维护费用低,结构造型灵活,整体性能好等优点。
由于这些优点使得钢筋混凝土结构成为我国传统的结构形式,在我国的高层建筑中占主导地位。
1.2 钢结构体系。
钢结构具有强度高,抗震性能好,构件截面小,工厂化生产程度高,施工方便,建设周期短,大跨度、大空间、多用途等特点。
同时它也具有结构材料较昂贵,造价较高,钢材易于锈蚀,日后维护费用高,防火性能较差,设计施工技术较复杂等缺点。
1.3 钢一混凝土混合结构体系。
钢一混凝土混合结构将钢构件和钢筋混凝土构件两者并用,互相取长补短,既充分利用了钢构件具有的材料强度高,截面尺寸小,能提供较大跨度空间的优点,也利用了钢筋混凝土墙体或筒体具有的较大的抗侧刚度和较高的抗震承载力等优点。
1.4 钢一混凝土组合结构体系。
钢一混凝土组合结构主要包括型钢混凝土结构和钢管混凝土结构,型钢混凝土结构是指混凝土内含型钢的劲性配筋混凝土结构,钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。
2. 高层建筑按结构形式划分多层及高层建筑中传统的、广为应用的是框架、剪力墙、框架一剪力墙结构体系。
在高度较大的高层建筑中,应用较多的是框架一筒体结构、框架结构、筒中筒结构及多筒结构等结构体系。
浅谈高层建筑结构选型与概念设计摘要:本文结合工程实例,对高层建筑结构特点及对计算结果进行了分析。
可供同行参考。
关键词高层建筑结构;结构设计;结构体系;结构选型;概念设计中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:1工程概况某办公楼27层,层高为3m,建筑总高78m,长44m,宽17m,平面较规则,每层面积748平米,总面积20190平米,抗震设防烈度为7级,地震加速度为0.05g,50年一遇基本风压为0.3kn/m2 ,结构得要性系数为1.0,场地类别为ⅱ类,地基土为三类。
设计中采用多层及高层建筑结构三维分析与设计软件程序satwe,对以下拟采用的结构方案进行了计算和比较。
2结构构形式及其设计原则2.1框架剪力墙结构体系。
框架剪力墙结构体系由框架和剪力墙组成。
剪力墙作为主要的水平荷载承受的构件,框架和剪力墙协同工作的体系。
在框架剪力墙结构中,由于剪力墙刚度大,剪力墙承担大部分水平力,是抗侧力的主体,整个结构的侧向刚度大大提高。
框架则承受竖向荷载,提供较大的使用李问,同时承担少部分水平力。
由于有了剪力墙,其体系比框架结构体系的刚度和承载力都大大提高了,在地震作用下层间变形减小,因而也就减小了非结构构件的损坏。
这样无论在非地震ⅸ还是地震区,都可以用来建造较高的高层建筑。
框架剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
2.2短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构是适用建筑要求形成的特殊的剪力墙结构,根据建筑平面布置,在建筑物凹凸转角处布置各种形式的短墙肢,主要形式有:t型、十字型、l型、z型等。
因采用这种结构体系时,将中部的电梯间、楼梯间和管道井四周的剪力墙组成筒体结构,四周布置短肢剪力墙,也可根据需要布置一些长肢墙,所以结构布置极为灵活。
3计算结构的比较分析本工程用satwe建模计算。
框架剪力墙结构结构柱尺寸为1100x1100mm,两端剪力墙厚度约250mm; 短肢剪力墙结构中介设置约肢长1000mm行厚度约220mm,两端剪力墙厚度约180mm,标准层平面分别如下;计算所得数据如下表4计算结果分析从地震基地下剪力及地震倾覆力矩两项指标来看,框剪结构均大于短剪力墙结构。
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。
高层建筑选型设计研究刘洋(中国水电十一局郑州科研设计有限公司,河南郑州450001)工程技术瞒要]高层建筑选型的问题伴随着高层建筑的日益增多也开始凸显:大量的高层建筑造型出现雷同或者开始失去施豫胜特征,城市的个1。
性也随之逐渐碾灭;一些建筑师为了追求赢层建筑的‘‘新‘、奇、怪?的效果,而不顾结构的安佥E£和经济l生,设计的建筑方案虽然夺人眼目,‘却为,比要付出将其建造出来的巨大经济代价或者潜在的结构危险;解次这些问题的最好方法之一就是正确处理高层建筑的选型设计与结构概念设计之阎的逻辑互动关系。
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’,‘高层建筑的选型设计一直是建筑师与工程师关注的热点问题。
随着我国经济的迅速发展,越来越多的高层建筑出现在我们的城市之中,高层建筑凭借着巨大的尺度及其震撼^心的视觉冲击力,影响着周围的环境与事物,甚至成为—个城市的形象标志,对城市环境产生不可忽视的影响并具有重要的美学价值。
1高层建筑选型设计与结构形式的关系高层建筑的体量巨大,体现了建筑的力度和气魄,是人们视觉关注的中心。
高层建筑的选型设计不仅要为人们创造能满足生理与心理需要的良好形象,还要为使它成为城市环境中的重要角色。
在高层建筑的选型设计过程中,需要对当前高层建筑型体的几种倾向进行思考:1)一些高层建筑型体样式单一,基本是方的,圆的或其变形为主,造型手法也多局限于对建筑形体进行水平、垂直的划分以及运用坡屋面等,建筑形象缺乏表现力与感染力:2)一些高层建筑形体过于复杂,采用了多层建筑的处理手法,形体变化过多,有损高层建筑力度的表现。
解决这些问题的手段不仅依赖于运用多样的高层建筑造型手法,遵从美学的原则,也可以从高层建筑结构概念设计思维中得到启发,刺激新的创造灵感。
各种型态的高层建筑总是以各种方式的结构构架得以支撑、稳定、坚固,建筑师在高层建筑型体设计和选择的过程中,需要合理而灵活地运用符合高层建筑的受力特点的结构形式来塑造建筑型体o2制约高层建筑选型构成的结构要素2.1形体设计应保证建筑结构的女彻小l生高层建筑物的型体是否对抗震有利是保障高层建筑的安全度的首要问题。
高层建筑结构选型影响因素分析摘要:高层建筑的结构选型是一个非常复杂问题,结构选型决定了建筑物的骨架,对高层建筑的安全性能和使用性能都有较大影响。
而且在结构选型中存在很多不确定的因素,本文概述了高层建筑结构特点以及结构类型,深入分析了几点影响高层建筑结构选型的因素。
关键词:高层建筑、结构选型、影响因素中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:一、前言进入新世纪,城市化进程进一步加快,我们已面临着城市土地资源短缺的挑战。
高层建筑在节约土地方面有着重要优势,几十层甚至上百层的大楼容纳更多的人员,使人们的活动更加的集中,更为集中的生活和工作方式极大地提高了效率,不仅节约了土地资源,还节约了其他的资源。
高层建筑可以有效改善城市绿化,增加绿化面积。
建筑设计往往决定了建筑物的造型和功能,而建筑物的结构设计则决定了建筑物的整体骨架,是整个建筑的基础部分,这也正是高层建筑结构设计之所以重要的原因。
结构设计完成的是建筑物的骨架,骨架的形式以及它所在空间结构的合理性将直接影响到高层建筑的造型和高层建筑的功能,以及建筑物的安全。
还将间接影响到高层建筑的经济效益,预设功能的发挥。
科学合理的选型,对于高层建筑来说有着重要意义。
一旦在结构设计中出现问题,选型不合理,将严重威胁建筑物的安全,同时造成重大的经济损失,再精确的计算和高明的理论也无法挽回这种损失。
结构设计正确处理高层建筑结构体系的选型问题,对于高层建筑的设计施工乃至使用维护而言都具有至关重要的意义。
二、高层建筑结构概述1、高层建筑结构特点层建筑的设计在结构上一般要考虑三个方面的影响,垂直荷载、水平荷载以及抗地震能力。
垂直荷载是任何建筑都必须面对的,高层建筑也不例外,而且随着高度的增加垂直荷载也在不断增加,建筑底层承受了较重的负荷。
所以,一般都会尽量减轻上面的重量。
抗地震的能力也是建筑物必须具备的,高层建筑的建筑成本较高,商业价值巨大,而且一旦出现倒塌其破坏性也很强,高层建筑的抗震能力是必须要加强的。
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪一些超长大体积混凝土的设计中,已开始越来越多地采用掺加添加剂、增设加强带、后浇带的方法,以减少或取消伸缩缝。
(2)掺加添加剂。
其主要是为了增强混凝土的均匀密实性能并消减混凝土自身结硬过程中的收缩变形。
当混凝土的均匀密实性提高后,一旦混凝土因受力变形而开裂时,出现的裂缝较为细密,由此起到控制裂缝宽度的目的。
设计中应根据生产方提供的产品参数及使用方法,结合已有工程应用实例,针对具体项目协同生产方通过试配检测来确定采用型号、用量和做法。
采用添加剂后,伸缩缝的设置间距可有效加大,但并不是可以无限增大在超过现有添加剂产品的能力范围后,如果要求进一步加大伸缩缝间距或者不设缝,设计就应结合其他措施的采用以考虑其可能性。
在加强带处,一般用通过增加混凝土强度和抗裂防水剂类添加剂的掺量,同时在加强带内增配温度钢筋,来提高此处混凝土的膨胀率和抗拉强度,消除混凝土内累积的拉应力。
3.3材料质量和构造不良造成裂缝的控制(1)材料质量控制。
在现行规范中,对结构的材料作了相应的规定,设计时应注意遵守并针对具体项目提出更为明确和严格的要求。
首先,浇筑混凝土不应使用过期水泥或由于受潮而结块的水泥,否则将由于水化不完全而降低混凝土的抗渗性和强度。
其次,水灰比越大则混凝土中多余水分蒸发后形成的毛细孔也就越多,这些孔隙是造成混凝土开裂的主要原因。
砂石粒径不均匀、级配不良、粗骨料粒径过大且含量过高、含泥量过高,都会降低混凝土的和易性和密实度,易使裂缝产生和发展。
另外,混凝土中采用的外加剂也应满足一定的要求,以免影响混凝土的抗裂性。
(2)构造控制。
结构各部位的构造是否合理可靠,同样对控制裂缝至关重要。
设计时,首先要通过合理的构造措施来保证结构实际受力状态与整体计算模型的一致性,然后针对各个构件、节点,都应按其在结构体系中的作用,分别采用相应的构造做法。
建筑结构选型知识点建筑结构选型是建筑设计中的重要环节,涉及到建筑物的稳定性、安全性、经济性等方面。
在进行结构选型时,需要考虑建筑的使用功能、地理环境、施工条件、建筑材料等多方面因素。
本文将介绍建筑结构选型的相关知识点,供读者参考。
首先,建筑结构选型需要考虑建筑的使用功能。
根据不同的功能要求,可以选择不同的结构类型。
例如,对于高层建筑,一般会采用框架结构或者剪力墙结构,以提供足够的抗震能力;对于跨度较大的建筑物,可以选择悬索结构或者桁架结构,以提供足够的承载能力。
其次,建筑结构选型还需要考虑地理环境。
不同的地理环境对建筑物的结构性能会有不同的要求。
例如,海岸地区常常遭受到大风和高湿度的影响,建筑物的结构设计应考虑到风荷载和腐蚀等因素;地震带地区则需要考虑到地震荷载的作用,确保建筑物具有足够的抗震能力。
另外,施工条件也是建筑结构选型的一个重要考虑因素。
不同的结构类型对施工条件有不同的要求。
例如,预制混凝土结构适用于工厂化生产,可以提高施工效率;而现浇混凝土结构则需要充分考虑到现场施工的难度和风险。
此外,建筑材料的选择也是建筑结构选型中一个重要的方面。
不同的材料具有不同的力学性能和耐久性能。
例如,钢结构具有高强度和良好的延性,适用于大跨度建筑;混凝土结构具有良好的抗压性和抗震性能,适用于高层建筑。
在选择材料时还要综合考虑材料的成本和可获得性。
此外,随着科技的进步,新型建筑结构材料的研发和应用也为建筑结构选型带来了新的可能性。
例如,复合材料在建筑结构中的应用越来越广泛,能够提供更高的强度和更轻的重量,同时还具有良好的隔热性能和耐腐蚀性能。
在进行建筑结构选型时,还需要考虑到建筑物的经济性。
建筑结构的选型应在满足建筑物使用功能和安全需求的前提下,尽可能降低建筑物的成本。
这就需要综合考虑结构的材料和施工的费用,以及维护和修缮的成本等因素。
最后,建筑结构选型还需要考虑到可持续发展的要求。
在当今社会,可持续发展已成为建筑设计的重要理念。
高层建筑结构选型浅析摘要;本文简要总结了高层建筑结构选型的发展过程、现状和展望,通过对常用的高层建筑结构进行总结归纳,分析各结构体系的优缺点,结合课程设计——高层办公楼,分析了高层建筑结构选型设计的决策影响因素,试图研究小面积标准层高层办公楼结构选型的合理方法,得出高层建筑结构选型设计是一个综合性的多目标决策问题。
关键词:高层建筑小面积标准层结构选型优化选择引言随着经济全球化和文化需求的迅猛发展,在20世纪后半期土木工程和结构工程所取得的巨大成就鼓舞下,世界各国、尤其是发达国家纷纷筹划建造更高、更大、更长的各种超大型复杂结构物。
例如,在超高层建筑方面,世界各地不断刷新最高建筑记录,已难以绝对定义世界最高建筑的高度;在大跨度建筑方面,发达国家已将各种空间网架结构和张拉式悬索/薄膜结构成功地应用于尺度达200m以上的建筑物;在特大跨度桥梁方面,洲际跨海工程的规划和国际竞赛正在进行。
我国虽然是发展中国家,但由于近年来经济建设的迅速发展和国家整体实力的增强,建造一批更高、更大、更长的建筑物即将成为十分现实的需求,这是我国建筑业领域面临的巨大机遇和挑战。
第一章:高层结构选型的概况结构选型的意义:建筑结构作为建筑物的基本受力骨架而形成人类活动空间,以满足人类生产生活需求以及对建筑物的美观要求。
但结构选型不单纯是结构问题,而是一个综合性的科学问题。
一个优秀的建筑物,建筑与结构必然是有机结合的统一体。
一个好的结构形式的选择,不仅要考虑建筑的使用功能,结构上的安全合理,施工上可能性,也要考虑造价上的经济性和艺术上的造型美观。
所以,建筑师充分掌握结构选型的相关知识,将便于与结构工程师的充分沟通,兼顾设计及预算,对决定建筑总体方案和造型均会大有益处。
高层建筑的定义:对于高层建筑的划分,各国不尽相同。
80 年代以前,我国9 层及9 层以上建筑统称为高层建筑。
近年来, 随着建筑层数的不断增加, 目前的区分是以20 层左右为中高层建筑, 30 层100m 以下为高层建筑;30 层100m 以上为超高层建筑。
本文所指高层建筑是指中高层及以上建筑。
高层建筑结构分类的现状:1 钢筋混凝土结构体系钢筋混凝土结构合理地利用了钢筋和混凝土两种材料的受力性能和特点, 广泛应用于工程结构中,已具有近200 年的历史,它具有便于就地取材,造价较低,耐久性和耐火性较好,维护费用低,可模性好,结构造型灵活,整体性能好等优点。
由于这些优点使得钢筋混凝土结构成为我国传统的结构形式。
但同时钢筋混凝土结构也具有自重大,构件截面大,抗裂性能差,延性较差,浇筑混凝土时需要模板和支撑,户外施工受到季节条件的影响, 修复和补强比较困难等缺点而限制了它的进一步推广应用。
钢筋混凝土结构的结构体系型式主要有框架、剪力墙、筒体、框架- 剪力墙以及框架- 筒体等,其中筒体又可分为框筒、单筒、多筒和束筒等。
2 钢结构体系和钢筋混凝土结构相比,钢结构具有构件截面小、自重轻、抗震性能好、工厂化程度高、建设周期短等优点。
钢结构的缺点是结构材料较昂贵,造价较高,钢材易于锈蚀,防火性能较差,设计施工技术也较复杂。
由于以上特点,钢结构在我国高层建筑中的应用还并不普遍,直到80 年代中期我国才在深圳建起了我国第一幢高层钢结构建筑“深圳发展中心大厦”, 但到目前为止我国已建和在建的高层钢结构已达到26 幢之多,取得了较好的综合经济效益。
钢结构的结构体系型式主要有框架、框架- 支撑、筒体、巨型框架、巨型桁架以及悬挂体系等。
3 钢- 混凝土混合结构体系钢- 混凝土混合结构将钢构件和钢筋混凝土构件两者并用,互相取长补短,充分利用钢构件具有的材料强度高、截面尺寸小、能提供较大跨度空间的优点, 同时利用钢筋混凝土墙体或钢筋混凝土筒体具有的较大的抗推刚度和较高的抗剪承载力。
实践已证明钢- 混凝土混合结构能形成高效的抗侧力体系, 取得用钢量较小, 造价较低的技术经济效果, 已在30~80 层的高层建筑中得到推广应用, 但这种体系中两种不同材料的结构或构件之间的连接技术仍是当前需进一步研究的课题。
钢- 混凝土混合结构的结构体系型式主要有钢框架- 混凝土墙、钢框架- 混凝土核心筒、钢框架- 混凝土框筒、钢框筒-混凝土墙以及钢框筒- 混凝土核心筒等。
4 钢- 混凝土组合结构体系钢- 混凝土组合结构主要包括型钢混凝土结构和钢管混凝土结构。
型钢混凝土结构(SRC) 是指混凝土内含型钢的劲性配筋混凝土结构体系。
型钢混凝土结构存在和钢筋混凝土类似的缺点, 但它具有承载力高, 抗裂性和抗震性能较好等优点, 在一些高层建筑的底部数层或跨度较大部分和重荷载部分得以应用,能在不显著提高造价的情况下增强结构的抗震性能,减小构件截面,并能加快施工速度。
钢管混凝土结构(CFST) 是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。
它利用钢和混凝土两种材料的相互作用和相互支持,在三向受压状态下混凝土性质的极大改善,使得构件承载力较钢筋混凝土构件有较大提高,截面尺寸减小,塑性和韧性好,提高了抗震性能,施工时无需支撑和模板,耐火性能优于钢结构。
缺点是主要适宜于作轴心受压、小偏心受压构件。
到目前为止,钢管混凝土结构的优越性能已开始被人们认识,并逐步在高层建筑中得到应用,有着较好的综合经济效益。
组合结构体系主要有框架、框架- 剪力墙、框筒以及框架- 筒体等, 其中框架部分采用型钢混凝土或钢管混凝土,剪力墙或筒体部分则采用钢筋混凝土。
第二章:案例--在实际课程设计高层办公楼中的结构选型应用高层建筑结构选型的主要影响因素和原则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。
根据以上影响因素,可以总结出高层建筑结构选型的原则:1 应具有必要的承载力、刚度和变形能力。
2 应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。
3 对可能的薄弱部位要采取加强措施。
4 结构选型与布置合理,避免局部突变和扭转。
5 宜具有多道抗震防线。
结合设计进行结构选型的优化实践在课程设计--高层办公楼中,根据以上因素和要点进行了以下实践:1 课程设计主要考虑因素是空间和造型。
首先对地块分析。
如图所示,地块为不规则五边形,并由于城市规划要求用地面积较小。
由于防火要求,大面积多功能厅宜设置在地上三层以内,所以考虑将大空间部分放置在塔楼部分。
结合这一目标,试图将核心筒放置在塔楼一侧,但仍遇到了无法创造无柱空间。
在方案推敲过程中曾做过两个方向的尝试。
一是尝试设置结构转换层,但结构复杂,施工困难,造价高,并增加塔楼高度,不利于立面构图;二是尝试使用大跨度空间结构,在方案评价阶段通过简单的预算得出此方式仍旧非常不经济。
所以决定将多功能厅、会议室等无柱大空间放置在塔楼南北两侧,形成裙房和塔楼的关系。
2 在解决了大跨度空间的问题后,将注意力移向塔楼。
从图中可以看出,由北起的第二、第三个体量组成的塔楼部分连接松散,形成此种形态是由于缩小交通面积在标准层的比例,并进行一定的功能划分所形成的,但根据结构选型的基本原则计算,塔楼两个体量之间不能单使用一个核心筒作为抵抗剪力的结构,如果为两个体量设置单独核心筒,则交通面积过大,南侧部分面积过小,对于空间和交通组织不利,所以需要进一步在形体上进行优化。
3 在推翻上一个方案后,得到如图的改进方案。
首先,放弃在塔楼部分下设置大空间,移至塔楼两侧的裙楼部分。
第二,将两个略有主次的两个塔楼体量改变为主次分明的两个体量,大的部分为主要使用功能部分,小的部分为核心筒。
将核心筒移至塔楼一侧,可获得较为明亮的交通空间,易于防火引导,并可在使用空间内部获得较大的空间,满足办公标准层的小会议室的空间要求,也使侧面楼板布置较为灵活,丰富空间。
4 最后,具体结合办公空间和地下室空间,以及防火需求,设置足够的剪力墙和确定柱距和梁宽以及其他结构构造,完成基本的建筑结构的选型和设计。
三.总结:本文通过对文献的阅读和实际设计得出以下结论:1.影响结构选型的因素是多方面的,对于建筑设计来说,需要从当地情况规范,空间,造型,以及经济因素等多方面综合考虑,在提出设想后进行客观评价,确定最合理的方案。
2.本文提出的方案主要是针对面积较小的标准层进行实践。
3.在实践中得出,可在基本因素满足的情况下,将核心筒侧移,以获得较灵活自由的平面。
4.将大空间移至裙房部分后,可在其上设计绿化等小荷载的室外空间,既提供了丰富的空间感受,又满足了绿化率的要求。
5.通过结构选型的变化和进一步深化设计,可以结合结构进行特色空间设计和装饰。
参考文献:1.建筑结构选型概论叶献国主编武汉理工大学出版社2.关于高层建筑结构选型设计的初步探讨陶忠,张耀春,韩林海,王光远哈尔滨建筑大学学报第33卷第1期3.论结构选型的若干问题王光远,吕大刚,张世海哈尔滨建筑大学学报第33卷第1期4.大跨空间结构智能选型设计初探王力,吕大刚,张世海,王光远哈尔滨建筑大学学报第34卷第5期5.带转换层高层建筑结构设计建议傅学怡《建筑结构学报》 1999年02期。