高层建筑的选型与结构设计问题
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高层建筑结构设计存在的不足与优化 摘要:随着我国现代化建设的不断推进以及城市的不断扩建,高层建筑越来越多。但是由于高层建筑自身存在的一些特殊性,导致高层建筑在结构设计方面存在很多比较常出现的问题,如超高、抗震抗风等。为了改善和避免在结构设计中出现的问题,并找出应对的措施与方法。本研究主要对高层建筑建设在结构设计方面进行了相关分析,并讨论了问题出现的原因再针对性的提出相关优化建议,为高层建筑在结构设计方面提出建设性意见,以期提升高层建筑的质量,推动我国现代化建设高质量发展。
关键词:高层建筑;结构设计;不足与优化 引言 针对高层建筑在结构设计方面存在的问题,首先要对高层建筑的结构进行分析,发现存在的问题和潜在的风险,再采取一系列措施来对其进行优化和验证,来保障各个项目的高效、高质量的完成。目前高层建筑的问题,大多数问题的不足是出在高层建筑结构设计的过程中,没有选择合理的结构方案以及对其进行计算,对高层建筑结构功能设计不完善等[1]。所以,为了提升高层建筑的质量要从结构设计入手,分析结构方面可能存在的问题,完善优化结构设计,及时应对风险。
一、高层建筑结构设计中存在的主要问题 (一)抗风方面 高层建筑在结构设计方面都会考虑结构抗风的问题,尤其是在风压较高,刮风天气较为频繁的地区,容易对高层建筑造成影响。高层建筑和多层住宅建筑相比,楼层高度高,容易受风速、风力的影响。此外在建筑设计中玻璃幕墙和钢架结构也会受到风力的影响,导致高层建筑的结构抵抗刚性减小,如果不对风力和高层建筑的抗风能力进行合理的估计与计算,容易导致高层建筑的墙体、支撑结构和装饰物受到风力作用的影响,最终会影响到高层建筑的整体性能[2]。
(二)抗震方面 抗震是高层建筑设计中的一个难点,高层建筑受到的地震等自然灾害影响的频率和概率以及等级由于所处的地理位置地区不同会存在较大的差异,因此高层建筑在进行抗震设计的时候考虑到的地震等自然不可抗力的影响因素也是不同的。若抗震设计人员在设计中不能对高层建筑所处地区的地震数据进行分析,那么在高层建筑的设计中就会出现设计出的结构达不到能够有效抗震设防的强度,最终导致高层建筑的设计不符合抗震设计的要求[3]。
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。
浅谈影响高层建筑结构选型的因素摘要:现阶段随着我国建筑技术不断发展以及土地资源供给的紧张局势,高层建筑越来越多,高层建筑结构设计成为建筑设计的关键。
由于建筑的类型和功能趋于多元化,针对高层建筑需要认真研究其结构设计方面的问题,以便更合理的设计高层建筑。
因此,对高层建筑结构选型问题的研究显得尤为重要。
关键词:民用建筑;高层建筑;结构选型引言:高层建筑需要综合考虑的问题较多,其中结构设计应该成为高层建筑需要考虑的关键问题之一。
高层建筑显现了其较普通建筑更为强大的使用功能外,也对结构设计提出了更高的要求。
从高层建筑结构特性的角度,要想实现对建筑结构选型和结构布置的准确分析,就必须要明确在建筑结构选型中的影响因素。
1、高层建筑结构设计的特点1.1、设计富有技术性和专业性对于高层建筑以及多层建筑来说,在功能上和设计上会有很大的不同,对于高层建筑而言,结构设计关系到它的各种使用功能的实现情况,还关系着高层建筑作为一项土建工程所产生的造价和工期问题。
1.2、水平荷载成为决定因素水平力在所有建筑结构形式的选择和设计中都是最重要的因素,对于高层建筑尤为重要。
普通建筑中受建筑高度限制,水平力对于建筑的结构影响较小,但是随着建筑高度的增加,水平力在建筑结构中起到的作用也随之增大。
建筑的自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,它与建筑高度的一次方成正比。
而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比;另一方面,对竖向荷载来说一般情况是定值,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。
1.3、其他关键因素首先是高层建筑的抗风因素,需要控制风荷载作用下的位移值,有针对性地调整结构布置和装饰构件来实现高层建筑的抗风。
其次是高层建筑的抗震要求,再者是高层建筑的地基设计,要保证其承载力、刚度和抗倾覆满足建筑上部结构的要求。
2、影响高层建筑结构选型的因素2.1、建筑物所处环境建筑物的周围环境对其结构选型也有着非常重要的影响。
高层建筑结构设计的问题与对策研究摘要: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。
文章以高层建筑结构设计为中心话题,探讨分析了高层建筑结构的特点、高层建筑结构设计的原则、高层建筑结构设计的问题与对策,希望能够引起人们对这一问题的进一步关注,能够对实践起到指导作用。
关键词:高层建筑结构设计短肢剪力墙嵌固端设置结构规则性一、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。
二、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,它同时承受着水平荷载和垂直荷载,其中水平荷载是由外界的风力所产生的,垂直荷载是由于建筑物高度所引起的,此外,高层建筑结构设计对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比较小,垂荷载也比较小。
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,并且是对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的增长。
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。
有鉴于此,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。
三、高层建筑结构设计的原则1、选择合理的计算简图。
高层建筑结构设计中存在问题摘要:随着社会经济的快速发展,建筑业也逐渐呈现一片繁荣的景象,建筑行业的发展在一定程度上推动了经济的发展,它是经济领域一项重要的行业。
在科技快速发达的今天,建筑技术也在不断的更新,并且也与世界在逐渐接轨。
关键词:高层建筑;结构设计;注意的问题前言:高层建筑不同于一般的建筑,它除了具有一般建筑所有的特征外,最突出的特点就是它的施工难度和注重的安全问题系数相对较高,因为楼层较高,它的危险系数比一般的建筑楼层都要高一些,所以在高层建筑中要考虑多方面的问题,高层建筑结构设计的好坏直接影响到高层建筑的质量。
一、高层建筑结构设计的概述及存在问题高层建筑结构设计就是指在高层建筑建造前,根据对实际情况的掌握和分析研究后,针对可能出现的特殊情况或是不利因素进行总结和归纳,然后在高层建筑结构设计中充分考虑到这些人为因素或是自然因素等,制定一个合理科学的高层建筑结构设计,高层建筑设计是做好高层建筑建造的前提条件,也是对高层建筑建造具有指导性的方案的设计。
然而设计要依据一定的参考目标,例如制定设计时要充分考虑到它的结构框架、受力程度、地基的深度和选择、抗震性、耐压性等因素。
建筑建造一定要根据建筑学所考虑的要素出发,这些都是经过实践证明的,具有可参考性。
高层建筑中出现的问题体现在许多方面,以下针对这些问题进行一些分析。
然而在技术发展下的建筑业发展依旧存在许多的问题,土地占有率是建筑行业发展所关注的一大问题,目前有许多高层建筑由于占地稀缺紧张,所以在有限的用地范围内更加注重纵向的发展,这也是目前大多数建筑行业普遍使用的方案。
在高层建筑结构设计中常常会出现许多的问题,例如有些高层建筑在建筑过程中经常会出现一些质量或是工期问题等,有时建筑建造的结构太过复杂,工程量大等问题也会影响建筑的整体效果。
高层建筑结构设计对于高层建筑的发展有着指导性的作用,它对于高层建筑的实施和建造都有着非常重要的作用。
因此对于出现的问题要及时分析和研究,并采取相应的解决措施,以促进高层建筑的发展。
试论高层建筑结构设计有关问题探讨摘要:目前,我国的经济水平不断提高,人民的生活水平也随之不断提高。
钢筋混凝土高层建筑发展模式也因建筑师以及业主的创新思维而得到推广,从而被广泛使用。
高层建筑结构设计与以往一般的建筑设计并不一样,它对建筑师以及设计人员提出了更高的设计要求,因此,本文根据高层建筑结构设计中所应当注意的几点问题进行探讨。
关键词:高层建筑;结构设计1、高层建筑结构受力方面。
高层建筑的设计方案在规划时,所需要考虑的是其空间组成的特点,而不是对建筑物的结构进行详细的确定。
一座建筑物的地平面对建筑物来说是十分重要的,建筑物的竖向稳定和水平方向的稳定都是取决于建筑物的地平面的承重能否。
由于建筑物本体是由多种大型构件所拼接而成的,因此,它要求建筑结构能够将它本身的重量传达至地面,且建筑结构中所负重的总体是向下作用至地面的,因此,在进行建筑设计时一定要注意建筑结构中的负重体系与地基的承载力之间的关系,所以,在进行建筑设计阶段时,就必须对建筑的承重柱与承重墙的总体分布进行规划。
对于各种建筑结构来说,其总体的竖向与水平方向的结构体系设计原理基本相同,但其中对于高层建筑来说,随着建筑物高度的不断增加,建筑物竖向结构体系成为影响建筑设计的主要因素,这其中主要有两方面的原因:一是如果建筑结构中有较大的荷载时,其必须要求有柱、墙或者井筒;二是建筑结构中其侧向力所产生的倾覆力矩与剪切变形要大得多。
竖向荷载中,其侧向荷载对于建筑物来说并不是线性型增加的,其增加的幅度是随着建筑物的高度增加而增加的。
因此,低层建筑与高层建筑中的结构受力性能有很大的区别。
2、结构选型阶段。
高层结构中在工程设计的结构选型阶段,结构工程师应当主要注意一下几点:2.1结构的规则性问题。
建筑设计规则中,其新旧规范有着较大的出入,新规范中添加了较多的限制条件,如:平面规则性信息以及嵌固端上下层刚度比信息等等。
新规范较为严格,有着强制性的明文规定,其规定为“建筑不应采用严重不规则的设计方案”。
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。
高层建筑剪力墙结构设计问题及优化措施1.高层建筑剪力墙结构设计问题在高层建筑剪力墙的结构设计中存在着一些问题,主要包括剪力墙的布置、开孔和连接节点设计、剪力墙的布局与空间布局的冲突等方面的问题。
(1)剪力墙的布置问题剪力墙的布置直接影响到建筑结构的抗震性能和整体稳定性。
在实际的工程中,由于建筑内部功能布局的限制,剪力墙的布置往往受到空间布局的影响,从而可能产生剪力墙布置不当、面积不足等问题,这将直接影响到建筑结构的整体抗震性能。
(2)剪力墙的开孔和连接节点设计问题剪力墙的开孔和连接节点设计是剪力墙结构设计中的重要环节,而在实际的工程中,由于开孔和连接节点的设计不合理,可能导致剪力墙的刚性衰减,从而降低了其对外部力的抵抗能力,进而影响到整体的结构安全性。
(3)剪力墙的布局与空间布局的冲突问题在高层建筑的设计中,由于建筑的功能布局和空间布局等因素的影响,剪力墙的布局与空间布局往往会出现冲突,这不仅增加了设计师在设计过程中的工作量,同时也会给结构设计带来挑战,因此需要更有效的解决措施。
2.高层建筑剪力墙结构设计优化措施为了提高高层建筑剪力墙的结构设计水平,保证建筑的整体安全性和抗震性能,我们可以针对上述问题提出一些优化措施。
(1)合理布置剪力墙在高层建筑的剪力墙结构设计中,应充分考虑建筑内部功能布局与剪力墙布置的关系,合理布置剪力墙的位置和面积,确保其能够对外部力起到良好的抵抗作用。
(3)优化剪力墙的布局与空间布局的冲突通过建立合理的设计标准和机制,引导建筑设计师在设计过程中充分考虑剪力墙布局与空间布局的关系,避免出现冲突,提高设计效率和质量。
(4)采用先进的材料和技术在高层建筑剪力墙的结构设计中,可以采用先进的材料和技术,如高性能混凝土、预应力钢筋等,以提高剪力墙的整体性能和抗震性能。
结语高层建筑剪力墙的结构设计问题及优化措施是一个复杂的课题,需要建筑结构设计师不断地进行实践和探索。
通过合理布置剪力墙、优化开孔和连接节点设计、解决剪力墙布局与空间布局的冲突以及采用先进的材料和技术等优化措施,可以提高高层建筑剪力墙的结构设计水平,保证建筑的整体安全性和抗震性能,同时也促进了高层建筑结构设计的发展与进步。
试论当前高层建筑结构设计特点及相关问题摘要:高层建筑结构及其功能日益增加,高层建筑结构设计中遇到的问题也越来越多,本文对高层建筑结构设计特点进行分析,对高层建筑结构设计中存在的问题进行探讨。
关键词:高层建筑;结构设计;设计特点;中图分类号:tu318文献标识码: a 文章编号:1、引言随着社会经济的快速发展,以及社会化进程的加快,为了满足社会需求,高层建筑工程日益增多,高层建筑的功能也发生变化,建筑高度不断增加,建筑结构设计特点越来越复杂,高层建筑结构设计已经成为结构工程师进行设计工作的重点内容。
然而高层建筑的结构设计方面也存在诸多问题,为了避免这些问题的发生,需要对高层建筑设计特点进行分析研究。
本文对此展开讨论,以期对于高层建筑工程质量的提高起到一定的促进作用,不足之处,敬请指正。
2、高层建筑结构设计特点2.1 水平荷载是结构设计的决定性因素水平荷载是高层建筑结构设计特点的一个决定性因素,其重要性主要表现在以下两个方面:一方面,高层建筑的楼房自重以及楼面使用荷载会引起轴力和弯矩的数值变化,其数值与楼房高度成正比关系,水平荷载作为影响高层建筑结构设计的重要因素,会对高层建筑的结构产生较大的倾覆力矩,相当于竖构件中的轴力和楼房高度的关系,也是成正比;另一方面,对高层建筑来说,竖向荷载是固定的数值,水平荷载是变量,其数值大小会根据高层建筑结构动力特点的差异而产生较大区别,影响较大的水平荷载主要有风荷载和地震作用。
2.2 高层建筑的轴向变形量高层建筑的竖向荷载数值较大,对于高层建筑有较大影响,具体表现在高层建筑柱中引起较大轴向变形,从而导致连续梁弯矩发生变化,其中间支座处的负弯矩值变小,跨中正弯矩以及端支座负弯矩的数值变大;竖向荷载还会对预制构件产生较大影响,具体表现在构件的下料长度上,长度随着数值的变化而发生变化;除此之外,高层建筑的轴向变形量和构件剪力以及侧移量也有较大关系。
2.3 高层建筑侧移量成为控制目标高层建筑不同于低层楼房,其结构侧移量成为高层建筑进行结构设计时着重考虑的关键问题,建筑的高度越来越高,水平荷载对其产生的侧移变形量也越来越大,因此在进行高层建筑的结构设计时需要把侧移量放入可控制的限度之内。
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。
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。
广东科技2007.03.总第165期浅谈高层建筑的结构设计□薛峰1工程概况某综合楼,总用地面积6850m2,建筑面积15000m2。
该项目包含购物中心超市、高层住宅等功能。
首至三层主要为商业空间,4层大部分为架空层与裙楼屋面结合的绿化、交通空间,5~16层为四栋高层住宅楼。
地下1层为停车库。
其中A、B区为四栋16层塔楼裙房屋面设置结构转换层,塔楼总高为49.52m。
现就设计过程中遇到的一些问题并结合对《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)》(以下简称《高规》)的理解和应用浅谈作者的设计体会。
2结构设计2.1抗震等级的问题按照《建筑抗震设防分类标准(GB50223-95)》和《建筑抗震设计规范(GB5001l-2001)》的规定,本工程下部商场部分用防震缝和建筑的防火单元分成各自独立的建筑空间,高层部分和裙楼均根据建筑物使用功能的重要性可定为丙类建筑,地区地震烈度为7度,高层部分各结构构件的抗震等级均可由《高规》中表4.8.2确定:框支框架一级:剪力墙底部加强部位和非底部加强部位均为二级。
经审图单位和抗震办公室审查后指出,下部商场部分功能接近,虽然用抗震缝和砖墙隔开,但不能排除在使用过程中重新进行区域划分和调整功能的可能,因此本工程应全部定为乙类建筑。
乙类建筑和丙类建筑的造价相差较多,业主难以承受,根据其以往的开发经验和对同类工程对比,业主已按现行设计方案进行了招商,建成后不会进行大的调整,按丙类建筑设计是合理的。
设计单位和作者认为,审查专家的意见有一定的道理,下部商场作为大型公共建筑,根据《建筑抗震设防分类标准(GB50223-95)》条文说明:在一般情况下,原则上能保障在遭遇设防烈度地震影响时,不致有灾难性后果的建筑,均可列为丙类建筑。
条文说明中还指出,不论多层和高层,只有年营业额1.5亿元以上、固定资产0.5亿元以上、建筑面积1万m2以上3个条件均满足时,才定为乙类建筑。
另《建筑抗震设防分类标准》3.0.1.5条中规定“建筑物各单元的重要性有显著不同时,可根据局部的单元划分类别”。
高层建筑结构设计涉及章节:第一章——第二章一、1.高层建筑结构设计的基本原则是什么?高层建筑结构设计的基本原则是:注重概念设计,重视结构选型与平、立面布置的规则性,择优选用抗震和抗风好且经济的结构体系,加强构造措施。
在抗震设计中,应保证结构的整体性能,使整个结构具有必要的承载力、刚度和延性。
结构应满足下列基本要求:( l )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效应而形成薄弱部位。
( 5 )宜具有多道抗震防线。
2.什么是结构的概念设计?概念设计是指根据理论与试验研究结果和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构的总体布置并确定细部构造的过程。
国内外历次大地震及风灾的经验教训使人们越来越认识到建筑物概念设计阶段中结构概念设计的重要性,尤其是结构抗震概念设计对结构的抗震性能将起决定性作用。
国内外许多规范和规程都以众多条款规定了结构抗震概惑设计的主要内容。
规程JGJ--2002 在总则中强调了结构概念设计的重要性,旨在要求建筑师和结构工程师在高层建筑设计中应特别重视规程中有关结构概念设计的各条规定,设计中不能陷人只凭计算的误区,认为不管结构规则不规则,只要计算通得过就可以。
结构的规则性和整体性是概念设计的核心。
若结构严重不规则、整体性差,则仅按目前的结构设计计算水平,难以保证结构的抗震、抗风性能,尤其是抗震性能。
现有抗震设计方法的前提之一是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用,在此前提下,才能以多遇地震作用进行结构计算、构件设计并加以构造措施,或采用动力时程分析进行验算,达到罕遇地震作用下结构不倒塌的目标。
结构抗震概念设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用,避免结构出现敏感的薄弱部位,地震能量的耗散仅集中在极少数薄弱部位,导致结构过早破坏。
结构概念设计是一些结构设计理念,是设计思想和设计原则。
浅谈高层建筑的选型与结构设计问题
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
中图分类号:tu97文献标识码: a 文章编号:
随着高层建筑高度、规模、投资的逐渐增大,复杂性的逐渐增
强,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,既是现代高层建筑蓬勃发展的要
求,又是进一步完善结构选型问题的需要。
一、高层住宅的结构体系
1、剪力墙结构体系
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,
即作为承重结构,又作为分隔隔墙。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。这就提高了高层建
筑抵抗风荷载和水平地震力的能力。但由于剪力墙之间形成了诸多
小开间,虽然结构的整体性较强,但墙体的平面布局收到严格限制,
故而此种结构类型较适用于高层住宅。
2、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
一剪力墙体系。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。在体系中框架体系主要承受
垂直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。剪力墙的设置,增大了结构
的侧向刚度,使建筑物的水平位移减小,同时框架承受的水平剪力
显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀。
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。
4、其他结构体系
高层住宅的新结构体系大部分是探索性的,如筒中筒结构的发
展、或者束状筒的组合,外筒桁架交错,以中心并筒悬挂式结构以
及很高的桁架梁的体系等。
二、高层建筑结构选型与建筑设计
在结构的功能要求被确定以后,即可根据功能要求进行结构的
选型。例如对于高层建筑,在选型上可以考虑框架结构、剪力墙结
构、框架剪力墙结构、框筒结构以及筒中筒结构等,在用材上可考
虑钢结构、钢筋混凝土结构、组合结构等。对于大多数建筑物,工
程造价中约有50%-70%用于结构工程,而且结构工程的施工工期
也约占建筑物施工总工期的50%-70%。因此搞好结构工程对于建
筑工程建设的质量控制、投资控制和进度控制有十分重要的作用。
搞好结构工程的关键在于结构选型,如果选型不当,即使结构计算
很精确,也有可能给结构的安全使用及耐久性带来无法弥补的缺
陷,所以结构选型对于结构的全寿命优化有着举足轻重的作用。在
非地震区的高层建筑,水平荷载以风荷载为主。所以非地震区高层
建筑选型宜选用有利于抗风作用的建筑体型,也就是宜选用风压体
型系数较小的建筑体型,比如圆形、椭圆形等。流线型的建筑体型
以及由下往上逐渐变小的截锥形体型的体型系数相对较小,有利于
抗风。在进行结构平面布置时,宜使用结构平面形状和刚度分布尽
量均匀对称,以减轻风荷载作用下扭转效应对结构内力和变形的影
响,并应限制结构高宽比,防止倾覆和失稳。地震区高层建筑的体
系选型,实际上属于抗震概念设计范畴,它是在总结震害规律及工
程经验的基础上,以宏观概念为指导,正确地解决高层建筑的总体
方案,选择合理的结构体系,以达到合理抗震。通常应选择对抗震
有利的地段,选用整体性较好的基础,立体结构应具有合理的地震
作用传递途径,拥有多道抗震防线,具有必要的刚度和强度,具有
合理的刚度和强度分布,避免竖面侧移刚度的突变。
三、高层建筑结构设计中应注意的问题
1、高度
《高层建筑混凝土结构技术规程》规定了各种常见结构体系的
最大适用高度。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,因此对于超高限建筑
物,应当采取科学谨慎的态度。
2、材料的选用
在地震多发区,采用何种建筑材料或结构体系较为合理是工程
技术人员非常重视的问题。在结构体系或柱距变化时。需要设置加
强层及转换层,要慎重选择其结构模式,尽量降低其本身刚度,以
减少不利影响。在高层建筑中,建议尽可能采用钢骨混凝土结构、
钢管混凝土结构或钢结构,以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震
性能。
综上所述,随着高层建筑进一步的发展,满足高层建筑的形式、
材料、力学分析模型都将日趋复杂且多元化。为了革新高层建筑,
体现其魅力,追求新的结构形式和更加合理的力学模型将是土木工
程师们的目标和方向。
参考文献:
张连生.刘德龙.高层建筑混凝土剪力墙设计要点[j]吉林勘查
设计2007(1)
胡文湛.浅谈高层建筑结构分析与设计[j]江西建材2006(1)