时间:2023-09-20 16:02:00
序论:在您撰写高层建筑结构设计规程时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
Abstract: In this paper, the structure design of high-rise building application contrast, description of the bearing capacity, stiffness and ductility for the leading goal, design wind and earthquake are ideal for high-rise building is completely possible. Around high-rise structure design engineering rules and multiple protection design this paper describes the structure design of high-rise building’s key concepts and design ideas.
Key words: high-rise building; structure design; engineering rules; multiple protections
中图分类号:TU318文献标识码:A 文章编号:
一个建筑工程的结构设计首先要明确抗震设防情况、场地情况等。结构方案是结构设计的关键,只有正确选择结构方案,才能在设计中贯彻执行国家的技术经济政策,做到安全适用、技术先进、经济合理、方便施工,保证质量。应根据材料性能、结构型式、受力特点和建筑使用要求及施工条件等因素合理选择结构方案[1]。作为一个合理的结构方案,其技术经济效果应当是好的或比较好的,因为它是结构方案的综合评价。本文以马那瓜美洲银行大楼实例为据围绕在设计和构造上利用多道设防的思想,如框架结构采用强柱弱梁设计,梁屈服后柱仍能保持稳定;框架—剪力墙结构设计成连梁首先屈服,然后是墙肢,框架作为第三道防线;剪力墙结构能过构造措施保证连梁先屈服,并通过空间整体性形成高次超静定等的工程抗震设计应用。
一、工程规则性与多道设防的实际工程对比应用
马那瓜地处太平洋火山地震带东侧,近100年来已遭受4次强烈地震的袭击。1972年12月22日夜至23日凌晨的一次突发性强烈地震和震后的大火,使城市几乎全部被毁(市区92%的建筑被摧毁),地面下沉12英寸,死伤数万人(5000--10000人死亡),损失达10多亿美元,至今仍然可以看到地震的遗迹。 震级6.2,烈度估计8度,该次地震,地面加速度为0.35g,几乎是设计地震0.06g的6倍。大地震后,高18层,1963年设计的马那瓜美洲银行大楼(当时最高)只是出现了一些裂缝,而同位于市区的15层的马拉瓜中央银行却严重受损(震后拆除),周围建筑物也发生大规模倒塌,5000多人死亡。当时,这个消息几乎传遍了整个尼加拉瓜,相距如此近(培训四P11:毗邻)的建筑,为何有这般差别?人们发现,马那瓜美洲银行大楼之所以轻微受损,是由于它的形状非常规则、对称,且运用了多道设防设计思想。而中央银行平面和竖向上都不规则。
(1)中央银行平面不规则:四个楼梯间,偏置塔楼西侧,再加上西端有填充墙,地震时产生较大的扭转偏心效应。四层以上的楼板仅50mm厚,搁置在14m长的小梁上,小梁的全高仅450mm,这样一个楼面体系是十分柔弱的,抗侧力的刚度很差,在水平地震作用下产生很大的楼板水平变形和竖向变形。
竖向不规则:塔楼的上部(四层楼面以上),北、东、西三面布置了密集的小柱子,共64根,支承在四楼板水平处的过渡大当人上,大梁又支承在其下面的10根1mx1.55m柱子上(间距9.4m),形成上下两部分严重不均匀、不连续的结构系统。主要破坏:A、第四层与第五层之间,周围柱子严重开裂,柱钢筋压屈(竖向刚度和承载力突变)。B、横向裂缝贯穿三层以上的所有楼板(有的宽达10mm),直至电梯井的东侧。C、塔楼的西立面、其他立面的窗下和电梯井处的空心砖填充墙及其他非结构构件均严重破坏或倒塌。美国加州大学伯克莱分校在震后对其计算分析表明:A、结构存在十分严重的扭转效应;B、塔楼三层以上北面和南面的大多数柱子抗剪能力大大不足,率先破坏;C、在水平地震作用下,柔而长的楼板产生可观的竖向运动等。(2)美洲银行
结构系统平面竖向均匀对称。概念设计思想为多道防线、刚柔结合。先由4个4.6m等边的L形柔性筒(H/b=13.3>>7),通过每层的连梁组成一个11.6mx11.6m的正方形核心筒用为主要抗震结构。在风荷载和抗震设防烈度的地震作用下具有很大的抗弯刚度(H/b≈5),为了预防罕遇强烈地震,有意识地在连梁的中部开了较大的孔洞,一方面可以用来穿越通风管道,减小楼层结构高度;另一方面是有意地形成结构总体系(第一道防线)中的预定薄弱环节,在未来遭遇强烈地震时,通过控制首先在连梁处开裂、屈服、出现塑性铰,从而变成具有延性和耗能能力的结构体系(第二道防线),即各分体系(L形筒)作为独立的抗震单元,则整体结构变柔,周期变长,阻尼增加,地震动力反应将大大地减小,从而可以继续保持结构的稳定性和良好的受力性能。即使在超出弹性极限的情况下,仍具有塑性强度,可以做到较大幅度的摇摆而不倒塌。为确保每一L形柔筒都可以作为有效的独立抗震单元,林在L形筒的每面墙内的配筋几乎都是一样的。
震后调查正如设计所预料那样,核心筒的连梁发生剪切破坏,是整个结构能观察到的主要破坏。连梁混凝土保护层剥落、开裂,这较易修复。墙体没有开裂,只是在核心筒的墙面上掉下了几块大理石饰面。这充分说明,虽然主体结构没有开裂,但剪力墙内已具有很高的应力[2]。也就是说在地震的剪力和弯矩作用下,墙仍处于弹性阶段。伯克利大学的教授V.Bertero在震后对该建筑作了动力分析,见下表。
可见,当核心筒连梁破坏后,四个L形角筒独立作用时,结构的自振周期和顶部位移明显加大,而基底剪力和倾覆力矩却明显减小。在正常工状态下,即在风荷载或设防烈度的地震作用下,设计所选择的结构图的自振周期T=1.3s,相当于0.72n,顶部侧移12cm,相当于1/500楼高。美洲银行大楼的抗震实例说明了以承载力、刚度和延性为主导目标,设计抗议风和抗震都比较理想的高层建筑是完全可能的。在风荷载作用下结构的整体刚度大,有较高的自振频率;而在罕遇的强烈地震作用下,可通过发挥延性(其中包括结构延性、构件延性或截面延性)与耗能能力使结构仍具有足够的承载力。二、高层建筑结构设计的应用体会
高层建筑结构至关重要的就是使结构承载力、刚度、能量耗散和延性等多种性能得到最佳组合。选择有利的建筑体型,是减少高层建筑结构风载效应、地震作用效应和侧移的重要手段之一。建筑体型又与建筑平面形状、建筑立面形状和房屋的高度等因素密切相关。与H,H/B,L/B,突出和收进尺寸,细部尺寸等有关。
建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案。建筑和结构设计者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项规定,设计中不能陷入只凭计算的误区。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。抗震概念设计时应充分考虑结构简单、规则和均匀性、整体性、钢度和抗震能力等准则。
1.结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径,结构的计算模型、内力和位移分析以及限制薄弱层部位出现都易于把握,对结构抗震性能的估计也比较可靠。
2.结构的规则和均匀性。沿竖向建筑造型和结构布置比较均匀,避免刚度、承载力和传力途径的突变,以限制竖向出现薄弱部位。建筑平面比较规则,平面内结构布置比较均匀,使建筑物分布质量产生的惯性力能以比较短和直接的途径传递,并使质量分布与结构刚度分布协调,限制质量和刚度之间的偏心。
3.结构的刚度和抗震能力。可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。结构的抗震能力是结构承载力及延性的综合反映。结构刚度选择时注意控制结构变形的增大,过大的变形也会因效应过大而导致结构破坏[3]。结构除需要满足水平方向的刚度和变形能力外,还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转振动的能力。4.结构的整体性。高层建筑结构中,楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用。楼盖体系最重要的作用是提供足够的面内刚度的抗力,并与竖向各子结构有效连接。高层建筑基础的整体性以及基础与上部结构的可靠连接是结构整体性的重要保证。
参考文献:
[1] 吴育武.谈谈高层建筑结构概念设计的若干问题[J].中国科技纵横,2010,(15):143,85.
[2] 柳浩杰.某高层办公综合楼结构方案的设计[J].四川建材,2009,35(2):91-93.
关键词:高层建筑; 结构设计; 问题; 原则
1 高层建筑结构设计原则
高层建筑结构设计原则,是高层建筑结构设计过程中需要注意的重要标准和准则,也是高层建筑设计单位提高高层建筑结构设计质量与效益的重要保障。只有在一定的高层建筑结构设计原则支持下,才可以进行建筑结构设计。总体来讲,高层建筑结构设计原则主要包括以下几点:
1.1 基础方案合理。
建筑结构基础方案是高层建筑结构设计的前提和基础,在实际的建筑结构基础方案设计中,设计单位需要根据实际施工地质条件,根据实际建筑结构施工需求进行设计。同时建筑结构基础方案需要配置完善的施工地质调查报告,最大程度的发挥建筑物地基的潜力,必要的情况下设计人员还需要对地基的变形做好相应的演算。另一方面,设计单位还需要对建筑物进行综合性分析,尤其是对于建筑物负荷以及上部结构类型,通过对这些综合性分析,最终选定最适合的基础方案,从而可以在提高设计质量的基础上提高设计单位经济效益。
1.2 计算简图适当。
计算简图设计,也是高层建筑结构设计中需要注意的重要问题,主要原因在于高层建筑结构设计时需要对一些基本的数据进行计算分析,而这些计算分析都必须要建立在计算简图的基础之上。只有通过计算简图基础之上的数据分析,才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性。举例来讲,建筑物结构节点问题,建筑物结构节点并不是我们传统观念中的铰节点或者是钢节点,设计单位在进行计算简图设计时,需要对建筑物结构节点进行深入研究,提高计算简图计算的精确性,进而将计算简图的误差控制在合理的范围内。
1.3 结构措施完善。
除了基础方案合理以及计算简图适当这两大基本原则之外,还有一条基本原则是设计单位经常忽略的,那就是结构措施完善原则。设计单位在进行建筑物结构的设计时,需要注意结构组件的延展性,例如建筑物中钢筋的锚固长度等。同时,设计单位还需要注意建筑物薄弱环节以及建筑物本身温度对于建筑物组件的影响,对于这两方面的问题,在实际的设计过程中,需要遵循“强柱弱梁、强剪弱弯以及强压弱拉”的基本原则,只有这样才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性。
2 高层建筑结构设计问题与策略
2.1 高层建筑结构设计高度问题及解决。
我国有关部门对于高层建筑结构体系的最大高度问题,出台了一系列的规章制度,对其进行了严格的规定与规范,其中之一便是《高层建筑混凝土结构技术规程》。该《高层建筑混凝土结构技术规程》对于高层建筑结构体系的高度问题规定,主要是从经济性以及适用性等方面进行规范的。《规程》所规定的结构体系最适宜高度,不仅仅与我国建筑施工技术水平以及建筑水平相关,而且还与我国国民经济发展水平,与建筑工程规范体系相协调。但是在实际的高层建筑结构设计以及施工中,出现了许多与《高层建筑混凝土结构技术规程》规定相违背的高度。举例来讲,在有些建筑物设计以及施工过程中,甚至出现了高达四百多米的组合机构大厦以及三百多米的混凝土结构体系的广场。尤其是近几年来,建筑物的高度不断增加,建筑物自身的参考系数已经超出了《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定,例如在安全指标、荷载取值以及延性要求、材料性能、力学模型选择等方面。为此,对于这些高层建筑结构设计高度问题,设计单位需要严格根据《高层建筑混凝土结构技术规程》等有关规定,对设计高度保持科学严谨的态度。
2.2 钢筋混凝土梁承载力问题及解决。
一般来讲,城市高层建筑主要是以写字楼以及其他办公场所为主,因此,在实际的高层建筑结构设计过程中,设计单位需要着重考虑到空调、消防等设备。这些设备不同于其他设备,它们往往是布置于楼层的梁底之下的,如果没有梁底开洞,就没有办法进行设备的安装。因此,在设备安装之前,设计单位需要对梁的承载力进行分析以及计算,避免出现由于梁底承载力不足而出现安全结构问题。对于梁底开洞之后的承载力,设计单位可以通过孔洞周边补强筋以及开孔梁挠度、裂缝宽度等数据进行分析。对于钢筋混凝土梁腹部开孔,国家出台了有关政策,例如《高层建筑混凝土结构技术规程》《混凝土结构构造手册》等,对于钢筋混凝土梁腹部开孔的位置、流程、环节以及大小等进行了科学的规范。设计单位在进行钢筋混凝土梁承载力计算时,还需要参考不同种类腹部开孔方式,提高钢筋混凝土梁承载力计算的精确度,这对于提高建筑物的稳定性以及安全性意义重大。除此之外,还可以对钢筋混凝土梁承载力进行有效地计算。在计算过程中还需参考不同种类的腹部开孔方式。
2.3 抗震构造与框架梁设计问题及解决。
为了进一步提高城市高层建筑结构设计的安全性以及稳定性,建筑结构设计单位在高层建筑结构设计方面做出了重大的努力,取得了重大的突破,高层建筑结构安全性以及稳定性水平得到进一步提升。但是由于我国的建筑物抗震标准较低,在抗震与构造方面,很难处理好结构设计与抗震烈度之间的关系。为此,在实际的高层建筑抗震与构造设计中,抗震与构造设计需要有一定的弹性,这样才可以满足高层建筑结构设计安全性以及稳定性要求。举例来讲,中震烈度的重现期是475年,被超越率是10%;大震的重现期约为2000年,被超越率是2%。我国建筑构造规定的安全度及抗震计算方法也相对较低,且在轴压比、配筋率以及梁柱承载力匹配程度等抗震延性的相关规定也不够严格。结构设计造价在建筑整体投资之中比例的减少也应给予重视,尤其是在高烈度区域应有严格的抗震方法以及构造措施来保证建筑物结构的稳定性与安全性。另一方面,在实际的高层建筑结构设计过程中还需要进一步解决与框架柱和剪力墙相连的框架梁设计问题。就高层建筑结构的截面设计而言,竖向变形差过大通常会导致与框架柱和剪力墙相连的框架梁出现超筋现象,进而影响到框架梁截面设计。
框架梁端部竖向变形差所引起的剪力和固端弯矩的计算函数式如下:
其中,MAB/MBA为框架梁固端弯矩;QAB/QBA为框架梁端剪力;Δ为框架梁端部竖向变形差;Ib为框架梁截面惯性矩;I为框架梁计算长度。
针对与框架柱和剪力墙相连的框架梁超筋问题,可以从优化结构的轴压比以及提高计算方法的合理性两个方面进行解决。
关键词:高层建筑,结构设计,问题,原则
1 高层建筑结构设计原则
高层建筑结构设计原则,是高层建筑结构设计过程中需要注意和遵循的重要标准和准则,也是高层建筑设计单位提高高层建筑结构设计质量与效益的重要保障。只有在一定的高层建筑结构设计原则支持下,才可以进行建筑结构设计。总体来讲,高层建筑结构设计原则主要包括以下几点:
1.1 基础方案合理。
合理的建筑结构基础方案是高层建筑结构设计的前提和基础,在实际的建筑结构基础方案设计中,设计单位需要根据实际施工地质条件,根据实际建筑结构施工需求进行设计。同时建筑结构基础方案需要配置完善的施工地质勘察报告,最大程度的发挥建筑物地基的潜力,必要的情况下设计人员还需要对地基的变形做好相应的验算。另一方面,设计单位还需要对建筑物进行综合性分析,尤其是对于建筑物负荷以及上部结构类型,通过对这些综合性分析,最终选定最适合的基础方案,从而可以在提高设计质量的基础上获得更好的经济效益。
1.2 计算简图适当。
计算简图设计,也是高层建筑结构设计中需要注意的重要问题,主要原因在于高层建筑结构设计时需要对一些基本的数据进行计算分析,而这些计算分析都必须要建立在计算简图的基础之上。只有通过计算简图基础之上的数据分析,才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性。举例来讲,建筑物结构节点问题,建筑物结构节点并不是我们传统观念中的铰节点或者是钢节点,设计单位在进行计算简图设计时,需要对建筑物结构节点进行深入研究,提高计算简图计算的精确性,进而将计算简图的误差控制在合理的范围内。
1.3 结构措施完善。
除了基础方案合理以及计算简图适当这两大基本原则之外,还有一条基本原则是设计单位经常忽略的,那就是结构措施完善原则。设计单位在进行建筑物结构的设计时,需要注意结构组件的延展性,例如建筑物中钢筋的锚固长度等。同时,设计单位还需要注意建筑物薄弱环节以及建筑物本身温度对于建筑物组件的影响,对于这两方面的问题,在实际的设计过程中,需要遵循“强柱弱梁、强剪弱弯以及强压弱拉”的基本原则,只有这样才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性。
2 高层建筑结构设计问题与策略
2.1 高层建筑结构设计高度问题及解决。
我国有关部门对于高层建筑结构体系的最大高度问题,出台了一系列的规章制度,对其进行了严格的规定与规范,其中之一便是《高层建筑混凝土结构技术规程》。该《高层建筑混凝土结构技术规程》对于高层建筑结构体系的高度问题规定,主要是从经济性以及适用性等方面进行规范的。《规程》所规定的结构体系最适宜高度,不仅仅与我国建筑施工技术水平以及建筑水平相关,而且还与我国国民经济发展水平,与建筑工程规范体系相协调。但是在实际的高层建筑结构设计以及施工中,出现了许多与《高层建筑混凝土结构技术规程》规定相违背的高度。举例来讲,在有些建筑物设计以及施工过程中,甚至出现了高达四百多米的组合机构大厦以及三百多米的混凝土结构体系的广场。尤其是近几年来,建筑物的高度不断增加,建筑物自身的参考系数已经超出了《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定,例如在安全指标、荷载取值以及延性要求、材料性能、力学模型选择等方面。为此,对于这些高层建筑结构设计高度问题,设计单位需要严格根据《高层建筑混凝土结构技术规程》等有关规定,对设计高度保持科学严谨的态度。
2.2 钢筋混凝土梁承载力问题及解决。
一般来讲,城市高层建筑主要是以写字楼以及其他办公场所为主,因此,在实际的高层建筑结构设计过程中,设计单位需要着重考虑到空调、消防等设备。这些设备不同于其他设备,它们往往是布置于楼层的梁底之下的,如果没有梁底开洞,就没有办法进行设备的安装。因此,在设备安装之前,设计单位需要对梁的承载力进行分析以及计算,避免出现由于梁底承载力不足而出现安全结构问题。对于梁底开洞之后的承载力,设计单位可以通过孔洞周边补强筋以及开孔梁挠度、裂缝宽度等数据进行分析。对于钢筋混凝土梁腹部开孔,国家出台了有关政策,例如《高层建筑混凝土结构技术规程》《混凝土结构构造手册》等,对于钢筋混凝土梁腹部开孔的位置、流程、环节以及大小等进行了科学的规定。设计单位在进行钢筋混凝土梁承载力计算时,还需要参考不同种类腹部开孔方式,提高钢筋混凝土梁承载力计算的精确度,这对于提高建筑物的稳定性以及安全性意义重大。除此之外,还可以对钢筋混凝土梁承载力进行有效地计算。在计算过程中还需参考不同种类的腹部开孔方式。
2.3 抗震构造与框架梁设计问题及解决。
为了进一步提高城市高层建筑结构设计的安全性以及稳定性,建筑结构设计单位在高层建筑结构设计方面做出了重大的努力,取得了重大的突破,高层建筑结构安全性以及稳定性水平得到进一步提升。但是由于我国的建筑物抗震标准较低,在抗震与构造方面,很难处理好结构设计与抗震烈度之间的关系。为此,在实际的高层建筑抗震与构造设计中,抗震与构造设计需要有一定的弹性,这样才可以满足高层建筑结构设计安全性以及稳定性要求。举例来讲,中震烈度的重现期是475年,被超越率是10%;大震的重现期约为2000年,被超越率是2%。我国建筑构造规定的安全度及抗震计算方法也相对较低,且在轴压比、配筋率以及梁柱承载力匹配程度等抗震延性的相关规定也不够严格。结构设计造价在建筑整体投资之中比例的减少也应给予重视,尤其是在高烈度区域应有严格的抗震方法以及构造措施来保证建筑物结构的稳定性与安全性。另一方面,在实际的高层建筑结构设计过程中还需要进一步解决与框架柱和剪力墙相连的框架梁设计问题。就高层建筑结构的截面设计而言,竖向变形差过大通常会导致与框架柱和剪力墙相连的框架梁出现超筋现象,进而影响到框架梁截面设计。
框架梁端部竖向变形差所引起的剪力和固端弯矩的计算函数式如下:
其中,MAB/MBA为框架梁固端弯矩;QAB/QBA为框架梁端剪力;Δ为框架梁端部竖向变形差;Ib为框架梁截面惯性矩;I为框架梁计算长度。
针对与框架柱和剪力墙相连的框架梁超筋问题,可以从优化结构的轴压比以及提高计算方法的合理性两个方面进行解决。
关键词:复杂高层;超高层建筑;结构设计要点
1前言
由于复杂高层与超高层建筑建设难度相对较大,为保证人们居住的安全性,相关建筑结构设计人员就应该以提高建筑结构安全性为主要目标,找出更有利于高层建筑建设的结构设计措施,从而在促进建筑行业发展的同时,保证复杂高层与超高层建筑建设能够具有合理性、抗震性,提高人们居住的舒适度与安全性。
2高层建筑整体结构设计特点
高层建筑整体结构设计特点主要体现在以下几方面:一是由于高层建筑相对较高,建筑水平荷载对建筑整体会产生一定的竖向轴应力,并在水平上受到自然灾害、风力等因素影响。因此在设计高层建筑整体结构时,除需要考虑到建筑竖向荷载外,也应该深入考虑到建筑水平荷载。二是由于高层建筑顶部压力相对较大,建筑在后期使用过程中,会出现轴向变形的问题,从而影响建筑梁弯距。因此为了保证高层建筑整体安全性,在结构设计时就应该加强对建筑梁弯矩的重视,避免发生高层建筑轴向变形问题[1]。三是对高层建筑整体抗震性的要求。高层建筑在设计过程中应该重视其结构延性,保证高层建筑能够更好的抵抗地震灾害,从而保证居住人们的生命安全。
3复杂高层与超高层建筑结构设计要点
3.1提高对建筑结构设计的重视,优化结构设计方案
复杂高层与超高层建筑结构设计方案直接决定了建筑结构后期应用的安全性。基于此,在进行结构设计时,相关人员就应该提高对建筑结构设计的重视,从而能够结合建筑工程周围实际情况,优化已经研制出的结构设计方案。首先,复杂高层与超高层建筑结构设计人员应该重视概念设计,在前期设计阶段需要坚持结构设计规则性、整体均衡性等原则,保证建筑结构各个部分都能够发挥出更有力的支持作用;其次,在完善复杂高层与超高层建筑结构设计时,结构设计人员应该加强与工程施工人员的沟通,从而在外观效果、施工效果的角度上实现对建筑结构设计方案的优化,避免建筑结构出现后期转换的问题[2]。最后,由于计算机技术在结构设计过程中发挥了重要的作用,因此相关人员还应该积极采取有效的计算机软件,实现对结构设计方案更科学的优化。
3.2深入分析建筑结构设计指标,提高结构设计的合理性
建筑结构设计指标不仅是复杂高层与超高层建筑结构设计人员应该遵循的指标,也是保证复杂高层与超高层建筑结构设计合理性的重要因素。因此在设计建筑结构时,相关人员就应该加强对以下几点内容的重视,从而提高复杂高层与超高层建筑结构设计的合理性。一是地震荷载指标:在研究人员的深入分析下,发现超高层建筑结构自震周期在6秒至9秒之间,因此在地震荷载指标的影响下,建议复杂高层与超高层建筑结构设计中直线倾斜下降时间控制在十秒左右。同时在分析该项技术指标时,也要全面结合建筑周围的实际情况,从而保证评估结果能够满足建筑结构合理性的要求;二是风荷载指标:由于复杂高层与超高层建筑主要会受到地震以及风力的影响,因此相关人员还应该遵照当前所提出的风荷载指标对建筑结构设计进行全面评估,从而实现对建筑变形的控制,提高建筑居住的安全性。
3.3根据相关建筑结构设计规范,保证结构设计的抗震性
由于建筑结构直接影响着人们的生命安全,因此在建筑行业快速发展的背景下,国家制定了科学、合理的建筑结构设计规范。针对复杂高层与超高层建筑提出的设计规范,有以下两种:《高层建筑混凝土结构技术规程》和《高层建筑抗震规程》。要想保证复杂高层与超高层建筑结构设计更加合理,能够更好的满足建筑抗震性要求,相关人员在设计复杂高层与超高层建筑时,就要严格按照相关建筑结构设计规范进行设计工作。同时也要全面考虑到当前建筑项目所处的外部环境、需求的抗震类别以及施工条件,以保证复杂高层与超高层建筑结构设计抗震能力为建设目标。在按照相关规范设计后,利用相关分析方法对复杂高层与超高层建筑进行结构抗震性的深入分析。
3.4重视后期居住的舒适性,保证建筑结构设计的科学性
在复杂高层与超高层建筑结构设计中,除需要重视上述设计要点外,还需要考虑到后期人们居住的舒适性。一方面,这是当今社会人们生活水平提高后对建筑结构提出的要求,另一方面,也是复杂高层与超高层建筑必须达到的建设目标。由于复杂高层与超高层建筑竖向荷载相对较大,因此在前期施工以及后期居住中,都会出现一定的压缩变形问题[3]。基于此,为了保证后期人们能够居住的更加舒适,在进行建筑结构设计及施工过程中,就应该积极采取预变形技术,并通过计算机软件进行详细的模拟演练,从而保证建筑结构设计能够更加科学合理,更好的满足人们居住要求。
4总结
综上所述,相关结构设计人员在设计复杂高层与超高层建筑时,要深入分析建筑结构设计指标、相关建筑结构设计规范以及居住的舒适程度,从而保证设计人员能够设计出结构更加合理、抗震性能更高、科学性更高的复杂高层与超高层建筑结构方案,保证复杂高层与超高层建筑使用寿命与安全性,为人们居住、工作提供更安全的环境。
参考文献:
[1]刘国荣.试论超高层建筑结构的抗震性设计[J].中国新技术新产品,2015(11):118.
[2]关伟,于连友,贾国熠.关于超高层建筑的相关结构设计讨论[J].门窗,2013(2):215~216.
[关键词]大开间;大跨度;多高层建筑;结构设计;问题
中图分类号:TU208文献标识码: A
一、前言
在当前建筑设计过程中,无论是多层建筑还是高层建筑,结构的设计是至关重要的,合理的结构设计对整个建筑工程的质量都有重要的影响。在多高层建筑结构设计的过程中基础的合理设计、纵横刚度与主梁受扭问题、杆件轴向变形、次弯矩问题的影响问题都是设计的重点,我们在设计的过程中要根据相关的标准进行设计。
二、高层建筑结构设计原则
1.选择合理的结构方案
在当前建筑结构设计的过程中,方案的选择是至关重要的,不同的建筑,在选择方案时也会有不同,在选择方案时要遵守经济合理、安全实用、节能环保等原则。在不同的地域对施工材料、施工工艺、施工技术有着不同的要求这就要求方案的设计者和施工者要对当地的具体施工情况进行详细的了解,通过论证选择出最佳的结构设计方案,满足工程建设的需要。
2.选择合适的基础方案
对建筑进行结构设计,要充分考虑建筑所在地的周边环境,要对工程的地质条件以及周围建筑的施工及特点做好调研,充分保证后续建筑过程与周边环境的和谐统一。建筑结构设计中要选择合适的基础方案,基础方案要体现结构设计的方方面面,要尽量显示建筑的全貌。同时,要考虑建筑的经济成本和效益,最大限度发挥建筑周边条件的作用,保证建筑的正常实施。
3.选择合适的计算简图
高层建筑的结构设计要选择适当的设计简图,由此可以防止由于计算简图选择不当,导致建筑安全隐患的发生概率增大。建筑结构计算是以计算简图为基础,所以结构设计中要特别注重计算简图选取问题,从而可以保证后续结构计算的准确性和建筑设计的安全性。当然,建筑实际结构与选取的计算简图之间允许存在合理误差,但是要尽量把工程实际控制在计算简图精度要求范围内。
4.分析所得到的计算结果
当下,信息技术飞速发展,由此也带动了建筑结构设计对计算机软件的应用。由于不同计算机软件会产生不同的计算结果,所以要对不同结果进行分析处理。由此,建筑结构设计人员就要具备专业的建筑结构设计理念和知识,更要对计算机软件有充分详细地了解,便于对计算机计算结果进行客观分析。由于操作人员自身的问题或者计算机软件具有的自身误差,使得计算结果与实际情况出现一定的差异,这时就要求结构设计人员客观判断,并予以纠正。
三、常见的问题分析
1、纵横刚度与主梁受扭问题
在大跨度多高层建筑结构设计的过程中,要有预应力次梁的设计,一般情况下预应力次梁设计在大跨度方向,主梁设计一般放在开间方向,要根据具体的情况考虑是否在主梁上施加预应力,这样就将在框架设计过程中的习惯改变,由于设计习惯的影响,总觉得横向刚度存在一定的问题。但是通过计算能满足相关标准的要求,在结构设计的过程中只要能满足相关标准的要求就能满足设计的要求,在使用的过程中也不会出现文艺问题。
2、次弯矩问题
超静定结构张拉时,在次反力作用下产生的截面弯矩称为次弯矩。在静定构件中,验算跨中截面抗裂性时,计算混凝土应力只是把混凝土取为脱离体。而计算跨中强度时,是把混凝土和钢筋共同取为脱离体,计算弯矩就等于荷载弯矩。若左端铰支不变,右端为两跨连续梁的中间支座,就成为超静定结构。两跨连续梁配筋,张拉钢筋时梁的变形将受到约束,中间支座处有一个力要把拱起的梁拉回原来的位置。左端支座产生的次应力在跨度各截面上产生次弯矩。在进行跨中截面混凝土抗裂验算和截面强度计算时,所取的脱离体完全与前述静定构件相同,只是按连续梁计算的支反力和荷载弯矩值将有所不同。
3、杆件轴向变形的影响问题
施加预应力的杆件要产生轴向变形,其中的徐变收缩变形很难准确计算,差别可能很大,但一般考虑长期变形为短期变形的2倍,人们往往能够接受。种种条件有利时,长期变形值可以再少取一些。杆件轴向变形引起整个超静定结构的内力变化,要认真分析。当轴向变形很大时,一般是在施工时采取让杆件可以自由变形的措施。张拉后,等一段时间再做成整体连接,但这样处理比较麻烦。
四、高层建筑结构设计问题与策略
1、高层建筑结构设计高度问题及解决。
我国有关部门对于高层建筑结构体系的最大高度问题,出台了一系列的规章制度,对其进行了严格的规定与规范,其中之一便是《高层建筑混凝土结构技术规程》。该《高层建筑混凝土结构技术规程》对于高层建筑结构体系的高度问题规定,主要是从经济性以及适用性等方面进行规范的。《规程》适宜高度,不仅仅与我国建筑施工技术水平以及建筑水平相关,而且还与我国国民经济发展水平,与建筑工程规范体系相协调。但是在实际的高层建筑结构设计以及施工中,出现了许多与《高层建筑混凝土结构技术规程》规定相违背的高度。举例来讲,在有些建筑物设计以及施工过程中,甚至出现了高达四百多米的组合机构大厦以及三百多米的混凝土结构体系的广场。尤其是近几年来,建筑物的高度不断增加,建筑物自身的参考系数已经超出了《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定,例如在安全指标、荷载取值以及延性要求、材料性能、力学模型选择等方面。为此,对于这些高层建筑结构设计高度问题,设计单位需要严格根据高层建筑混凝土结构技术规程》等有关规定,对设计高度保持科学严谨的态度。
2、钢筋混凝土梁承载力问题及解决。
一般来讲,城市高层建筑主要是以写字楼以及其他办公场所为主,因此,在实际的高层建筑结构设计过程中,设计单位需要着重考虑到空调、消防等设备。这些设备不同于其他设备,它们往往是布置于楼层的梁底之下的,如果没有梁底开洞,就没有办法进行设备的安装。因此,在设备安装之前,设计单位需要对梁的承载力进行分析以及计算,避免出现由于梁底承载力不足而出现安全结构问题。对于梁底开洞之后的承载力,设计单位可以通过孔洞周边补强筋以及开孔梁挠度、裂缝宽度等数据进行分析。对于钢筋混凝土梁腹部开孔,国家出台了有关政策,例如《高层建筑混凝土结构技术规程》《混凝土结构构造手册》等,对于钢筋混凝土梁腹部开孔的位置、流程、环节以及大小等进行了科学的规范。设计单位在进行钢筋混凝土梁承载力计算时,还需要参考不同种类腹部开孔方式,提高钢筋混凝土梁承载力计算的精确度,这对于提高建筑物的稳定性以及安全性意义重大。除此之外,还可以对钢筋混凝土梁承载力进行有效地计算。我们在对钢筋混凝土承载力进行计算的过程中还要对腹部的开孔方式进行考虑,不同的开孔方式对钢筋混凝土的承载了是不同的,例如,在南京国际会展中心工程设计的过程中,横向和纵向的长度分别我292米和158米,横纵向都没有设置缝,这就不能满足承载力的需要,在不同的工程建设过程中,我们要根据工程设计的特点和需要对承载力进行计算,可见承载力的计算对建筑结构设计有着十分重要的作用和意义。
五、结束语
在大开闸大跨度多高层建筑结构设计的过程中要根据建筑的实际情况,采取相关的措施,保证建筑的结构设计能符合相关标准的要求,提升建筑结构设计的水平,促进大开闸大跨度多高层建筑结构设计的快速发展。
参考文献
[1]阴杰,曹京华,陈克勤.高层建筑的结构设计理念[J].山西建筑,2007
关键词:结构设计高层建筑 安全性
中图分类号:TU208文献标识码: A
随着经济的快速发展,城市用地日趋紧张,这使得高层建筑成为了目前阶段建筑设计的主要形式。高层建筑的广泛出现,既节约了建筑的占地面积,增加了使用空间,又丰富了城市的景观。但高层建筑美化城市的同时,也给建筑设计师们在安全设计性方面提供了诸多挑战。其中,结构安全设计就是一个十分重要的部分。
建筑结构设计是整个建筑的精髓,是整个建筑工程的骨骼,因此对于建筑结构的设计至关重要。其合理的设计是保证建筑质量及安全性的重要方法。高层建筑的结构特点是需同时承受水平和竖向的荷载或间接作用。低层建筑结构通常以抵抗竖向荷载为主,水平荷载和作用的影响较小。如风荷载和地震作用,它们所产生的内力和位移较小,一般可以忽略。因此在低层建筑结构中,竖向荷载往往就是设计的控制因素。但在高层建筑结构中,较大的建筑高度造成了完全不同的受力情况,水平荷载和作用不仅是主要荷载的一种,跟竖向荷载共同起作用,而且往往还成为设计中的控制因素。因此,在水平荷载作用下,若高层建筑结构的抵抗侧向变形能力或侧向刚度不足,将会产生过大的侧向变形,不仅使人产生不舒服的感觉,而且会使结构在竖向荷载作用下产生附加内力,会使填充墙、建筑装修和电梯轨道等服务设施出现裂缝、变形,甚至会导致结构性的损伤或裂缝,从而危及结构的正常使用和耐久性。因此设计高层建筑结构时,不仅要求结构有足够的强度,而且要求结构有合理的刚度,使水平荷载所产生的侧向变形限制在规定的范围内。同时,有抗震设防要求的高层建筑还应具有良好的抗震性能,使结构在可能的强震作用下当构件进入屈服阶段后,仍具有良好的塑性变形能力,即具有良好的延性性能。综合高层建筑的上述受力特点可知,与低层结构不同,高层建筑结构在强度、刚度和延性三方面要满足更多的设计要求。抗侧力结构的设计成为高层建筑结构设计的关键。
针对当前复杂高层与超高层建筑结构设计中存在的问题,阐述了建筑结构设计方案的选择,包括结构方案的选择和结构类型的选择,并分析了建筑结构设计要点,以期为复杂高层与超高层建筑的建设提供一定的理论依据。
关键词:
复杂高层建筑;超高层建筑;结构设计;结构类型
随着我国市场经济发展进程的不断加快,复杂高层与超高层建筑工程的项目建设需求越来越大。然而,其建设设计过程的复杂程度也在不断加深,尤其是结构设计。做好结构设计工作是保障建筑物使用安全性和经济性的关键。对于复杂高层建筑或者是超高层建筑,要根据它们所承受的不同强度来开展抗震设防烈度的设计工作。
1建筑结构设计方案的选择
1.1结构方案和结构类型的选择在设计复杂高层与超高层建筑结构的过程中,结构方案选择的合理性是决定其建设质量的关键。对于复杂高层与超高层建筑结构方案的选择,如果没有根据实际工程情况进行,就很容易导致建设后期中的调整。这就在一定程度上增加了复杂高层与超高层建筑结构的设计难度,从而为建筑设计单位带来较大的修改工作量和经济损失。因而,复杂高层与超高层建筑的设计单位在结构方案的选择过程中,应充分结合相关的建筑结构专业知识,并将其应用到设计当中。对于结构类型的选择,设计人员不仅要将工程建设地的岩土工程地质条件考虑在内,还要将抗震设防烈度的要求考虑在内。这样才能降低工程建设企业复杂高层与超高层建筑工程的造价。由此可以看出,在选择结构设计类型时,需要认真考虑工程的造价和施工的合理性。
1.2结构方案和结构类型的选择要点结构方案和结构类型的选择应注重复杂高层与超高层建筑的概念设计。由大量的设计实践经验得出,在复杂高层与超高层建筑的结构设计过程中,要尽可能地提升建筑结构的均匀性和规则性,保证建筑工程结构的传力途径直接而清晰,尤其是结构竖向和抗侧力的传力途径。随着建筑行业的快速发展和科学技术的不断进步,如何实现可持续发展的建设目标已经成为研究人员重点关注的问题。
2建筑结构设计要点
2.1抗震设防烈度复杂高层与超高层建筑抗震设防烈度的设计是保证建筑物使用安全的重要设计内容。对于复杂高层与超高层建筑的结构设计要求,设计人员要根据其承受的不同强度来开展抗震设防烈度的设计工作。然而,由于建筑物高度是不同的,这就意味着在进行结构设计时,要依据实际工程情况进行有针对性的设计。一般情况下,复杂高层与超高层建筑高度均超过300m,那么在结构设计时,就不适合将其设计在抗震设防烈度为“八”的区域,而更适合设计在抗震设防烈度为“六”的区域。由此可以看出,在设计复杂高层与超高层建筑结构时,要综合考虑抗震设防烈度的具体情况。这样做,不仅可以有效减少建设误差,还可以保障居民的生命财产安全。此外,提高复杂高层与超高层建筑结构设计中的抗震技术水平,能够在一定程度上增强建筑物的经济性和安全性。因此,设计人员应从细节出发,秉承“以人为本”的设计理念。只有这样,才能有效保障人民群众的生命财产安全。
2.2结构舒适度确保复杂高层与超高层建筑水平振动舒适度是树立“以人为本”重要结构设计理念的基础。从结构设计的一般方法来说,复杂高层与超高层建筑的结构是相对柔软的。因而,在进行结构设计的过程中,不仅要保证结构设计的安全性,更要满足建筑物使用人群对舒适度的要求。这就意味着要对高层建筑的高钢规程和混凝土规程作出明确的设计要求。这一过程是使高层建筑物的结构设计达到顺风向和横风向顶点的最大加速度的重要设计内容。结构舒适度分析是复杂高层与超高层建筑结构设计的重要组成部分。具体内容包括以下两方面:①对混凝土结构的建筑来说,其设计的阻尼比最好取0.05;②对于钢结构以及混合结构的建筑来说,其设计的阻尼比要根据工程项目的实际情况控制在0.01~0.02之间。此外,从复杂高层与超高层建筑的建设用途来看,公共建筑的水平振动指标限值与公寓类建筑的指标限制存在较大的差异,因此,设计人员要根据建筑使用功能的不同进行差异性设计,比如可以通过优化TMD技术或TLD技术来实现。这样一来,就可以在复杂高层与超高层建筑水平振动舒适度不合格的情况下,进一步提升建筑物的舒适度水平。
2.3施工过程可行性是对复杂高层与超高层建筑结构进行设计时必须要考虑的问题,否则,即使设计得再合理、先进技术应用得再多,也无法满足实际建设要求。因此,设计人员在设计的过程中,要充分考虑钢材的传力效果以及复杂节点部位钢筋的可靠性、施工建设的可操作性。这也是设计人员在对复杂高层与超高层建筑进行结构设计的过程中必将会涉及到的问题。要想解决型钢与其混凝土梁柱节点处主筋相交的问题,可采用以下四种设计方法对其进行有针对性的设计:①将钢筋与其表面的加劲板进行焊接处理;②将钢筋绕过型钢;③通过在钢板上开洞的方式来穿钢筋;④在型钢与其混凝土梁柱节点表面焊接钢筋、连接套筒。由于复杂高层与超高层建筑的建设要求越来越高,因此,可以采取一些特殊的施工工艺,这也是保证建筑结构稳定的有效措施。
3结束语
总而言之,复杂高层与超高层建筑的结构设计要点是将结构方案和结构类型、抗震设防烈度、结构舒适度以及施工的具体过程考虑在内,同时,还要将提高建筑构件的材料利用效率和结构设计的可行性作为设计重点。这是因为上述内容是提升复杂高层与超高层建筑质量的重要保障。由此可以看出,复杂高层与超高层建筑结构设计所有过程的实现都离不开设计人员对工程建设项目的全面了解。
参考文献
[1]刘军进,肖从真,王翠坤,等.复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].建筑结构,2011(11):34-40.
[2]黄鹤.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探讨[J].才智,2012(04):24-25.