時間:2023-09-20 16:02:00
序論:在您撰寫高層建筑結構設計規程時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
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
中圖分類號:TU318文獻標識碼:A 文章編號:
一個建筑工程的結構設計首先要明確抗震設防情況、場地情況等。結構方案是結構設計的關鍵,只有正確選擇結構方案,才能在設計中貫徹執行國家的技術經濟政策,做到安全適用、技術先進、經濟合理、方便施工,保證質量。應根據材料性能、結構型式、受力特點和建筑使用要求及施工條件等因素合理選擇結構方案[1]。作為一個合理的結構方案,其技術經濟效果應當是好的或比較好的,因為它是結構方案的綜合評價。本文以馬那瓜美洲銀行大樓實例為據圍繞在設計和構造上利用多道設防的思想,如框架結構采用強柱弱梁設計,梁屈服后柱仍能保持穩定;框架—剪力墻結構設計成連梁首先屈服,然后是墻肢,框架作為第三道防線;剪力墻結構能過構造措施保證連梁先屈服,并通過空間整體性形成高次超靜定等的工程抗震設計應用。
一、工程規則性與多道設防的實際工程對比應用
馬那瓜地處太平洋火山地震帶東側,近100年來已遭受4次強烈地震的襲擊。1972年12月22日夜至23日凌晨的一次突發性強烈地震和震后的大火,使城市幾乎全部被毀(市區92%的建筑被摧毀),地面下沉12英寸,死傷數萬人(5000--10000人死亡),損失達10多億美元,至今仍然可以看到地震的遺跡。 震級6.2,烈度估計8度,該次地震,地面加速度為0.35g,幾乎是設計地震0.06g的6倍。大地震后,高18層,1963年設計的馬那瓜美洲銀行大樓(當時最高)只是出現了一些裂縫,而同位于市區的15層的馬拉瓜中央銀行卻嚴重受損(震后拆除),周圍建筑物也發生大規模倒塌,5000多人死亡。當時,這個消息幾乎傳遍了整個尼加拉瓜,相距如此近(培訓四P11:毗鄰)的建筑,為何有這般差別?人們發現,馬那瓜美洲銀行大樓之所以輕微受損,是由于它的形狀非常規則、對稱,且運用了多道設防設計思想。而中央銀行平面和豎向上都不規則。
(1)中央銀行平面不規則:四個樓梯間,偏置塔樓西側,再加上西端有填充墻,地震時產生較大的扭轉偏心效應。四層以上的樓板僅50mm厚,擱置在14m長的小梁上,小梁的全高僅450mm,這樣一個樓面體系是十分柔弱的,抗側力的剛度很差,在水平地震作用下產生很大的樓板水平變形和豎向變形。
豎向不規則:塔樓的上部(四層樓面以上),北、東、西三面布置了密集的小柱子,共64根,支承在四樓板水平處的過渡大當人上,大梁又支承在其下面的10根1mx1.55m柱子上(間距9.4m),形成上下兩部分嚴重不均勻、不連續的結構系統。主要破壞:A、第四層與第五層之間,周圍柱子嚴重開裂,柱鋼筋壓屈(豎向剛度和承載力突變)。B、橫向裂縫貫穿三層以上的所有樓板(有的寬達10mm),直至電梯井的東側。C、塔樓的西立面、其他立面的窗下和電梯井處的空心磚填充墻及其他非結構構件均嚴重破壞或倒塌。美國加州大學伯克萊分校在震后對其計算分析表明:A、結構存在十分嚴重的扭轉效應;B、塔樓三層以上北面和南面的大多數柱子抗剪能力大大不足,率先破壞;C、在水平地震作用下,柔而長的樓板產生可觀的豎向運動等。(2)美洲銀行
結構系統平面豎向均勻對稱。概念設計思想為多道防線、剛柔結合。先由4個4.6m等邊的L形柔性筒(H/b=13.3>>7),通過每層的連梁組成一個11.6mx11.6m的正方形核心筒用為主要抗震結構。在風荷載和抗震設防烈度的地震作用下具有很大的抗彎剛度(H/b≈5),為了預防罕遇強烈地震,有意識地在連梁的中部開了較大的孔洞,一方面可以用來穿越通風管道,減小樓層結構高度;另一方面是有意地形成結構總體系(第一道防線)中的預定薄弱環節,在未來遭遇強烈地震時,通過控制首先在連梁處開裂、屈服、出現塑性鉸,從而變成具有延性和耗能能力的結構體系(第二道防線),即各分體系(L形筒)作為獨立的抗震單元,則整體結構變柔,周期變長,阻尼增加,地震動力反應將大大地減小,從而可以繼續保持結構的穩定性和良好的受力性能。即使在超出彈性極限的情況下,仍具有塑性強度,可以做到較大幅度的搖擺而不倒塌。為確保每一L形柔筒都可以作為有效的獨立抗震單元,林在L形筒的每面墻內的配筋幾乎都是一樣的。
震后調查正如設計所預料那樣,核心筒的連梁發生剪切破壞,是整個結構能觀察到的主要破壞。連梁混凝土保護層剝落、開裂,這較易修復。墻體沒有開裂,只是在核心筒的墻面上掉下了幾塊大理石飾面。這充分說明,雖然主體結構沒有開裂,但剪力墻內已具有很高的應力[2]。也就是說在地震的剪力和彎矩作用下,墻仍處于彈性階段。伯克利大學的教授V.Bertero在震后對該建筑作了動力分析,見下表。
可見,當核心筒連梁破壞后,四個L形角筒獨立作用時,結構的自振周期和頂部位移明顯加大,而基底剪力和傾覆力矩卻明顯減小。在正常工狀態下,即在風荷載或設防烈度的地震作用下,設計所選擇的結構圖的自振周期T=1.3s,相當于0.72n,頂部側移12cm,相當于1/500樓高。美洲銀行大樓的抗震實例說明了以承載力、剛度和延性為主導目標,設計抗議風和抗震都比較理想的高層建筑是完全可能的。在風荷載作用下結構的整體剛度大,有較高的自振頻率;而在罕遇的強烈地震作用下,可通過發揮延性(其中包括結構延性、構件延性或截面延性)與耗能能力使結構仍具有足夠的承載力。二、高層建筑結構設計的應用體會
高層建筑結構至關重要的就是使結構承載力、剛度、能量耗散和延性等多種性能得到最佳組合。選擇有利的建筑體型,是減少高層建筑結構風載效應、地震作用效應和側移的重要手段之一。建筑體型又與建筑平面形狀、建筑立面形狀和房屋的高度等因素密切相關。與H,H/B,L/B,突出和收進尺寸,細部尺寸等有關。
建筑設計應符合抗震概念設計的要求,不應采用嚴重不規則的設計方案。建筑和結構設計者在高層建筑設計中應特別重視規程中有關結構概念設計的各項規定,設計中不能陷入只憑計算的誤區。若結構嚴重不規則、整體性差,則僅按目前的結構設計計算水平,難以保證結構的抗震、抗風性能,尤其是抗震性能??拐鸶拍钤O計時應充分考慮結構簡單、規則和均勻性、整體性、鋼度和抗震能力等準則。
1.結構簡單是指結構在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑,結構的計算模型、內力和位移分析以及限制薄弱層部位出現都易于把握,對結構抗震性能的估計也比較可靠。
2.結構的規則和均勻性。沿豎向建筑造型和結構布置比較均勻,避免剛度、承載力和傳力途徑的突變,以限制豎向出現薄弱部位。建筑平面比較規則,平面內結構布置比較均勻,使建筑物分布質量產生的慣性力能以比較短和直接的途徑傳遞,并使質量分布與結構剛度分布協調,限制質量和剛度之間的偏心。
3.結構的剛度和抗震能力??墒菇Y構沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力。結構的抗震能力是結構承載力及延性的綜合反映。結構剛度選擇時注意控制結構變形的增大,過大的變形也會因效應過大而導致結構破壞[3]。結構除需要滿足水平方向的剛度和變形能力外,還應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉振動的能力。4.結構的整體性。高層建筑結構中,樓蓋對于結構的整體性起到非常重要的作用。樓蓋體系最重要的作用是提供足夠的面內剛度的抗力,并與豎向各子結構有效連接。高層建筑基礎的整體性以及基礎與上部結構的可靠連接是結構整體性的重要保證。
參考文獻:
[1] 吳育武.談談高層建筑結構概念設計的若干問題[J].中國科技縱橫,2010,(15):143,85.
[2] 柳浩杰.某高層辦公綜合樓結構方案的設計[J].四川建材,2009,35(2):91-93.
關鍵詞:高層建筑; 結構設計; 問題; 原則
1 高層建筑結構設計原則
高層建筑結構設計原則,是高層建筑結構設計過程中需要注意的重要標準和準則,也是高層建筑設計單位提高高層建筑結構設計質量與效益的重要保障。只有在一定的高層建筑結構設計原則支持下,才可以進行建筑結構設計??傮w來講,高層建筑結構設計原則主要包括以下幾點:
1.1 基礎方案合理。
建筑結構基礎方案是高層建筑結構設計的前提和基礎,在實際的建筑結構基礎方案設計中,設計單位需要根據實際施工地質條件,根據實際建筑結構施工需求進行設計。同時建筑結構基礎方案需要配置完善的施工地質調查報告,最大程度的發揮建筑物地基的潛力,必要的情況下設計人員還需要對地基的變形做好相應的演算。另一方面,設計單位還需要對建筑物進行綜合性分析,尤其是對于建筑物負荷以及上部結構類型,通過對這些綜合性分析,最終選定最適合的基礎方案,從而可以在提高設計質量的基礎上提高設計單位經濟效益。
1.2 計算簡圖適當。
計算簡圖設計,也是高層建筑結構設計中需要注意的重要問題,主要原因在于高層建筑結構設計時需要對一些基本的數據進行計算分析,而這些計算分析都必須要建立在計算簡圖的基礎之上。只有通過計算簡圖基礎之上的數據分析,才可以提高高層建筑結構設計的安全性以及牢靠性。舉例來講,建筑物結構節點問題,建筑物結構節點并不是我們傳統觀念中的鉸節點或者是鋼節點,設計單位在進行計算簡圖設計時,需要對建筑物結構節點進行深入研究,提高計算簡圖計算的精確性,進而將計算簡圖的誤差控制在合理的范圍內。
1.3 結構措施完善。
除了基礎方案合理以及計算簡圖適當這兩大基本原則之外,還有一條基本原則是設計單位經常忽略的,那就是結構措施完善原則。設計單位在進行建筑物結構的設計時,需要注意結構組件的延展性,例如建筑物中鋼筋的錨固長度等。同時,設計單位還需要注意建筑物薄弱環節以及建筑物本身溫度對于建筑物組件的影響,對于這兩方面的問題,在實際的設計過程中,需要遵循“強柱弱梁、強剪弱彎以及強壓弱拉”的基本原則,只有這樣才可以提高高層建筑結構設計的安全性以及牢靠性。
2 高層建筑結構設計問題與策略
2.1 高層建筑結構設計高度問題及解決。
我國有關部門對于高層建筑結構體系的最大高度問題,出臺了一系列的規章制度,對其進行了嚴格的規定與規范,其中之一便是《高層建筑混凝土結構技術規程》。該《高層建筑混凝土結構技術規程》對于高層建筑結構體系的高度問題規定,主要是從經濟性以及適用性等方面進行規范的?!兑幊獭匪幎ǖ慕Y構體系最適宜高度,不僅僅與我國建筑施工技術水平以及建筑水平相關,而且還與我國國民經濟發展水平,與建筑工程規范體系相協調。但是在實際的高層建筑結構設計以及施工中,出現了許多與《高層建筑混凝土結構技術規程》規定相違背的高度。舉例來講,在有些建筑物設計以及施工過程中,甚至出現了高達四百多米的組合機構大廈以及三百多米的混凝土結構體系的廣場。尤其是近幾年來,建筑物的高度不斷增加,建筑物自身的參考系數已經超出了《高層建筑混凝土結構技術規程》的規定,例如在安全指標、荷載取值以及延性要求、材料性能、力學模型選擇等方面。為此,對于這些高層建筑結構設計高度問題,設計單位需要嚴格根據《高層建筑混凝土結構技術規程》等有關規定,對設計高度保持科學嚴謹的態度。
2.2 鋼筋混凝土梁承載力問題及解決。
一般來講,城市高層建筑主要是以寫字樓以及其他辦公場所為主,因此,在實際的高層建筑結構設計過程中,設計單位需要著重考慮到空調、消防等設備。這些設備不同于其他設備,它們往往是布置于樓層的梁底之下的,如果沒有梁底開洞,就沒有辦法進行設備的安裝。因此,在設備安裝之前,設計單位需要對梁的承載力進行分析以及計算,避免出現由于梁底承載力不足而出現安全結構問題。對于梁底開洞之后的承載力,設計單位可以通過孔洞周邊補強筋以及開孔梁撓度、裂縫寬度等數據進行分析。對于鋼筋混凝土梁腹部開孔,國家出臺了有關政策,例如《高層建筑混凝土結構技術規程》《混凝土結構構造手冊》等,對于鋼筋混凝土梁腹部開孔的位置、流程、環節以及大小等進行了科學的規范。設計單位在進行鋼筋混凝土梁承載力計算時,還需要參考不同種類腹部開孔方式,提高鋼筋混凝土梁承載力計算的精確度,這對于提高建筑物的穩定性以及安全性意義重大。除此之外,還可以對鋼筋混凝土梁承載力進行有效地計算。在計算過程中還需參考不同種類的腹部開孔方式。
2.3 抗震構造與框架梁設計問題及解決。
為了進一步提高城市高層建筑結構設計的安全性以及穩定性,建筑結構設計單位在高層建筑結構設計方面做出了重大的努力,取得了重大的突破,高層建筑結構安全性以及穩定性水平得到進一步提升。但是由于我國的建筑物抗震標準較低,在抗震與構造方面,很難處理好結構設計與抗震烈度之間的關系。為此,在實際的高層建筑抗震與構造設計中,抗震與構造設計需要有一定的彈性,這樣才可以滿足高層建筑結構設計安全性以及穩定性要求。舉例來講,中震烈度的重現期是475年,被超越率是10%;大震的重現期約為2000年,被超越率是2%。我國建筑構造規定的安全度及抗震計算方法也相對較低,且在軸壓比、配筋率以及梁柱承載力匹配程度等抗震延性的相關規定也不夠嚴格。結構設計造價在建筑整體投資之中比例的減少也應給予重視,尤其是在高烈度區域應有嚴格的抗震方法以及構造措施來保證建筑物結構的穩定性與安全性。另一方面,在實際的高層建筑結構設計過程中還需要進一步解決與框架柱和剪力墻相連的框架梁設計問題。就高層建筑結構的截面設計而言,豎向變形差過大通常會導致與框架柱和剪力墻相連的框架梁出現超筋現象,進而影響到框架梁截面設計。
框架梁端部豎向變形差所引起的剪力和固端彎矩的計算函數式如下:
其中,MAB/MBA為框架梁固端彎矩;QAB/QBA為框架梁端剪力;Δ為框架梁端部豎向變形差;Ib為框架梁截面慣性矩;I為框架梁計算長度。
針對與框架柱和剪力墻相連的框架梁超筋問題,可以從優化結構的軸壓比以及提高計算方法的合理性兩個方面進行解決。
關鍵詞:高層建筑,結構設計,問題,原則
1 高層建筑結構設計原則
高層建筑結構設計原則,是高層建筑結構設計過程中需要注意和遵循的重要標準和準則,也是高層建筑設計單位提高高層建筑結構設計質量與效益的重要保障。只有在一定的高層建筑結構設計原則支持下,才可以進行建筑結構設計??傮w來講,高層建筑結構設計原則主要包括以下幾點:
1.1 基礎方案合理。
合理的建筑結構基礎方案是高層建筑結構設計的前提和基礎,在實際的建筑結構基礎方案設計中,設計單位需要根據實際施工地質條件,根據實際建筑結構施工需求進行設計。同時建筑結構基礎方案需要配置完善的施工地質勘察報告,最大程度的發揮建筑物地基的潛力,必要的情況下設計人員還需要對地基的變形做好相應的驗算。另一方面,設計單位還需要對建筑物進行綜合性分析,尤其是對于建筑物負荷以及上部結構類型,通過對這些綜合性分析,最終選定最適合的基礎方案,從而可以在提高設計質量的基礎上獲得更好的經濟效益。
1.2 計算簡圖適當。
計算簡圖設計,也是高層建筑結構設計中需要注意的重要問題,主要原因在于高層建筑結構設計時需要對一些基本的數據進行計算分析,而這些計算分析都必須要建立在計算簡圖的基礎之上。只有通過計算簡圖基礎之上的數據分析,才可以提高高層建筑結構設計的安全性以及牢靠性。舉例來講,建筑物結構節點問題,建筑物結構節點并不是我們傳統觀念中的鉸節點或者是鋼節點,設計單位在進行計算簡圖設計時,需要對建筑物結構節點進行深入研究,提高計算簡圖計算的精確性,進而將計算簡圖的誤差控制在合理的范圍內。
1.3 結構措施完善。
除了基礎方案合理以及計算簡圖適當這兩大基本原則之外,還有一條基本原則是設計單位經常忽略的,那就是結構措施完善原則。設計單位在進行建筑物結構的設計時,需要注意結構組件的延展性,例如建筑物中鋼筋的錨固長度等。同時,設計單位還需要注意建筑物薄弱環節以及建筑物本身溫度對于建筑物組件的影響,對于這兩方面的問題,在實際的設計過程中,需要遵循“強柱弱梁、強剪弱彎以及強壓弱拉”的基本原則,只有這樣才可以提高高層建筑結構設計的安全性以及牢靠性。
2 高層建筑結構設計問題與策略
2.1 高層建筑結構設計高度問題及解決。
我國有關部門對于高層建筑結構體系的最大高度問題,出臺了一系列的規章制度,對其進行了嚴格的規定與規范,其中之一便是《高層建筑混凝土結構技術規程》。該《高層建筑混凝土結構技術規程》對于高層建筑結構體系的高度問題規定,主要是從經濟性以及適用性等方面進行規范的?!兑幊獭匪幎ǖ慕Y構體系最適宜高度,不僅僅與我國建筑施工技術水平以及建筑水平相關,而且還與我國國民經濟發展水平,與建筑工程規范體系相協調。但是在實際的高層建筑結構設計以及施工中,出現了許多與《高層建筑混凝土結構技術規程》規定相違背的高度。舉例來講,在有些建筑物設計以及施工過程中,甚至出現了高達四百多米的組合機構大廈以及三百多米的混凝土結構體系的廣場。尤其是近幾年來,建筑物的高度不斷增加,建筑物自身的參考系數已經超出了《高層建筑混凝土結構技術規程》的規定,例如在安全指標、荷載取值以及延性要求、材料性能、力學模型選擇等方面。為此,對于這些高層建筑結構設計高度問題,設計單位需要嚴格根據《高層建筑混凝土結構技術規程》等有關規定,對設計高度保持科學嚴謹的態度。
2.2 鋼筋混凝土梁承載力問題及解決。
一般來講,城市高層建筑主要是以寫字樓以及其他辦公場所為主,因此,在實際的高層建筑結構設計過程中,設計單位需要著重考慮到空調、消防等設備。這些設備不同于其他設備,它們往往是布置于樓層的梁底之下的,如果沒有梁底開洞,就沒有辦法進行設備的安裝。因此,在設備安裝之前,設計單位需要對梁的承載力進行分析以及計算,避免出現由于梁底承載力不足而出現安全結構問題。對于梁底開洞之后的承載力,設計單位可以通過孔洞周邊補強筋以及開孔梁撓度、裂縫寬度等數據進行分析。對于鋼筋混凝土梁腹部開孔,國家出臺了有關政策,例如《高層建筑混凝土結構技術規程》《混凝土結構構造手冊》等,對于鋼筋混凝土梁腹部開孔的位置、流程、環節以及大小等進行了科學的規定。設計單位在進行鋼筋混凝土梁承載力計算時,還需要參考不同種類腹部開孔方式,提高鋼筋混凝土梁承載力計算的精確度,這對于提高建筑物的穩定性以及安全性意義重大。除此之外,還可以對鋼筋混凝土梁承載力進行有效地計算。在計算過程中還需參考不同種類的腹部開孔方式。
2.3 抗震構造與框架梁設計問題及解決。
為了進一步提高城市高層建筑結構設計的安全性以及穩定性,建筑結構設計單位在高層建筑結構設計方面做出了重大的努力,取得了重大的突破,高層建筑結構安全性以及穩定性水平得到進一步提升。但是由于我國的建筑物抗震標準較低,在抗震與構造方面,很難處理好結構設計與抗震烈度之間的關系。為此,在實際的高層建筑抗震與構造設計中,抗震與構造設計需要有一定的彈性,這樣才可以滿足高層建筑結構設計安全性以及穩定性要求。舉例來講,中震烈度的重現期是475年,被超越率是10%;大震的重現期約為2000年,被超越率是2%。我國建筑構造規定的安全度及抗震計算方法也相對較低,且在軸壓比、配筋率以及梁柱承載力匹配程度等抗震延性的相關規定也不夠嚴格。結構設計造價在建筑整體投資之中比例的減少也應給予重視,尤其是在高烈度區域應有嚴格的抗震方法以及構造措施來保證建筑物結構的穩定性與安全性。另一方面,在實際的高層建筑結構設計過程中還需要進一步解決與框架柱和剪力墻相連的框架梁設計問題。就高層建筑結構的截面設計而言,豎向變形差過大通常會導致與框架柱和剪力墻相連的框架梁出現超筋現象,進而影響到框架梁截面設計。
框架梁端部豎向變形差所引起的剪力和固端彎矩的計算函數式如下:
其中,MAB/MBA為框架梁固端彎矩;QAB/QBA為框架梁端剪力;Δ為框架梁端部豎向變形差;Ib為框架梁截面慣性矩;I為框架梁計算長度。
針對與框架柱和剪力墻相連的框架梁超筋問題,可以從優化結構的軸壓比以及提高計算方法的合理性兩個方面進行解決。
關鍵詞:復雜高層;超高層建筑;結構設計要點
1前言
由于復雜高層與超高層建筑建設難度相對較大,為保證人們居住的安全性,相關建筑結構設計人員就應該以提高建筑結構安全性為主要目標,找出更有利于高層建筑建設的結構設計措施,從而在促進建筑行業發展的同時,保證復雜高層與超高層建筑建設能夠具有合理性、抗震性,提高人們居住的舒適度與安全性。
2高層建筑整體結構設計特點
高層建筑整體結構設計特點主要體現在以下幾方面:一是由于高層建筑相對較高,建筑水平荷載對建筑整體會產生一定的豎向軸應力,并在水平上受到自然災害、風力等因素影響。因此在設計高層建筑整體結構時,除需要考慮到建筑豎向荷載外,也應該深入考慮到建筑水平荷載。二是由于高層建筑頂部壓力相對較大,建筑在后期使用過程中,會出現軸向變形的問題,從而影響建筑梁彎距。因此為了保證高層建筑整體安全性,在結構設計時就應該加強對建筑梁彎矩的重視,避免發生高層建筑軸向變形問題[1]。三是對高層建筑整體抗震性的要求。高層建筑在設計過程中應該重視其結構延性,保證高層建筑能夠更好的抵抗地震災害,從而保證居住人們的生命安全。
3復雜高層與超高層建筑結構設計要點
3.1提高對建筑結構設計的重視,優化結構設計方案
復雜高層與超高層建筑結構設計方案直接決定了建筑結構后期應用的安全性?;诖?,在進行結構設計時,相關人員就應該提高對建筑結構設計的重視,從而能夠結合建筑工程周圍實際情況,優化已經研制出的結構設計方案。首先,復雜高層與超高層建筑結構設計人員應該重視概念設計,在前期設計階段需要堅持結構設計規則性、整體均衡性等原則,保證建筑結構各個部分都能夠發揮出更有力的支持作用;其次,在完善復雜高層與超高層建筑結構設計時,結構設計人員應該加強與工程施工人員的溝通,從而在外觀效果、施工效果的角度上實現對建筑結構設計方案的優化,避免建筑結構出現后期轉換的問題[2]。最后,由于計算機技術在結構設計過程中發揮了重要的作用,因此相關人員還應該積極采取有效的計算機軟件,實現對結構設計方案更科學的優化。
3.2深入分析建筑結構設計指標,提高結構設計的合理性
建筑結構設計指標不僅是復雜高層與超高層建筑結構設計人員應該遵循的指標,也是保證復雜高層與超高層建筑結構設計合理性的重要因素。因此在設計建筑結構時,相關人員就應該加強對以下幾點內容的重視,從而提高復雜高層與超高層建筑結構設計的合理性。一是地震荷載指標:在研究人員的深入分析下,發現超高層建筑結構自震周期在6秒至9秒之間,因此在地震荷載指標的影響下,建議復雜高層與超高層建筑結構設計中直線傾斜下降時間控制在十秒左右。同時在分析該項技術指標時,也要全面結合建筑周圍的實際情況,從而保證評估結果能夠滿足建筑結構合理性的要求;二是風荷載指標:由于復雜高層與超高層建筑主要會受到地震以及風力的影響,因此相關人員還應該遵照當前所提出的風荷載指標對建筑結構設計進行全面評估,從而實現對建筑變形的控制,提高建筑居住的安全性。
3.3根據相關建筑結構設計規范,保證結構設計的抗震性
由于建筑結構直接影響著人們的生命安全,因此在建筑行業快速發展的背景下,國家制定了科學、合理的建筑結構設計規范。針對復雜高層與超高層建筑提出的設計規范,有以下兩種:《高層建筑混凝土結構技術規程》和《高層建筑抗震規程》。要想保證復雜高層與超高層建筑結構設計更加合理,能夠更好的滿足建筑抗震性要求,相關人員在設計復雜高層與超高層建筑時,就要嚴格按照相關建筑結構設計規范進行設計工作。同時也要全面考慮到當前建筑項目所處的外部環境、需求的抗震類別以及施工條件,以保證復雜高層與超高層建筑結構設計抗震能力為建設目標。在按照相關規范設計后,利用相關分析方法對復雜高層與超高層建筑進行結構抗震性的深入分析。
3.4重視后期居住的舒適性,保證建筑結構設計的科學性
在復雜高層與超高層建筑結構設計中,除需要重視上述設計要點外,還需要考慮到后期人們居住的舒適性。一方面,這是當今社會人們生活水平提高后對建筑結構提出的要求,另一方面,也是復雜高層與超高層建筑必須達到的建設目標。由于復雜高層與超高層建筑豎向荷載相對較大,因此在前期施工以及后期居住中,都會出現一定的壓縮變形問題[3]。基于此,為了保證后期人們能夠居住的更加舒適,在進行建筑結構設計及施工過程中,就應該積極采取預變形技術,并通過計算機軟件進行詳細的模擬演練,從而保證建筑結構設計能夠更加科學合理,更好的滿足人們居住要求。
4總結
綜上所述,相關結構設計人員在設計復雜高層與超高層建筑時,要深入分析建筑結構設計指標、相關建筑結構設計規范以及居住的舒適程度,從而保證設計人員能夠設計出結構更加合理、抗震性能更高、科學性更高的復雜高層與超高層建筑結構方案,保證復雜高層與超高層建筑使用壽命與安全性,為人們居住、工作提供更安全的環境。
參考文獻:
[1]劉國榮.試論超高層建筑結構的抗震性設計[J].中國新技術新產品,2015(11):118.
[2]關偉,于連友,賈國熠.關于超高層建筑的相關結構設計討論[J].門窗,2013(2):215~216.
[關鍵詞]大開間;大跨度;多高層建筑;結構設計;問題
中圖分類號:TU208文獻標識碼: A
一、前言
在當前建筑設計過程中,無論是多層建筑還是高層建筑,結構的設計是至關重要的,合理的結構設計對整個建筑工程的質量都有重要的影響。在多高層建筑結構設計的過程中基礎的合理設計、縱橫剛度與主梁受扭問題、桿件軸向變形、次彎矩問題的影響問題都是設計的重點,我們在設計的過程中要根據相關的標準進行設計。
二、高層建筑結構設計原則
1.選擇合理的結構方案
在當前建筑結構設計的過程中,方案的選擇是至關重要的,不同的建筑,在選擇方案時也會有不同,在選擇方案時要遵守經濟合理、安全實用、節能環保等原則。在不同的地域對施工材料、施工工藝、施工技術有著不同的要求這就要求方案的設計者和施工者要對當地的具體施工情況進行詳細的了解,通過論證選擇出最佳的結構設計方案,滿足工程建設的需要。
2.選擇合適的基礎方案
對建筑進行結構設計,要充分考慮建筑所在地的周邊環境,要對工程的地質條件以及周圍建筑的施工及特點做好調研,充分保證后續建筑過程與周邊環境的和諧統一。建筑結構設計中要選擇合適的基礎方案,基礎方案要體現結構設計的方方面面,要盡量顯示建筑的全貌。同時,要考慮建筑的經濟成本和效益,最大限度發揮建筑周邊條件的作用,保證建筑的正常實施。
3.選擇合適的計算簡圖
高層建筑的結構設計要選擇適當的設計簡圖,由此可以防止由于計算簡圖選擇不當,導致建筑安全隱患的發生概率增大。建筑結構計算是以計算簡圖為基礎,所以結構設計中要特別注重計算簡圖選取問題,從而可以保證后續結構計算的準確性和建筑設計的安全性。當然,建筑實際結構與選取的計算簡圖之間允許存在合理誤差,但是要盡量把工程實際控制在計算簡圖精度要求范圍內。
4.分析所得到的計算結果
當下,信息技術飛速發展,由此也帶動了建筑結構設計對計算機軟件的應用。由于不同計算機軟件會產生不同的計算結果,所以要對不同結果進行分析處理。由此,建筑結構設計人員就要具備專業的建筑結構設計理念和知識,更要對計算機軟件有充分詳細地了解,便于對計算機計算結果進行客觀分析。由于操作人員自身的問題或者計算機軟件具有的自身誤差,使得計算結果與實際情況出現一定的差異,這時就要求結構設計人員客觀判斷,并予以糾正。
三、常見的問題分析
1、縱橫剛度與主梁受扭問題
在大跨度多高層建筑結構設計的過程中,要有預應力次梁的設計,一般情況下預應力次梁設計在大跨度方向,主梁設計一般放在開間方向,要根據具體的情況考慮是否在主梁上施加預應力,這樣就將在框架設計過程中的習慣改變,由于設計習慣的影響,總覺得橫向剛度存在一定的問題。但是通過計算能滿足相關標準的要求,在結構設計的過程中只要能滿足相關標準的要求就能滿足設計的要求,在使用的過程中也不會出現文藝問題。
2、次彎矩問題
超靜定結構張拉時,在次反力作用下產生的截面彎矩稱為次彎矩。在靜定構件中,驗算跨中截面抗裂性時,計算混凝土應力只是把混凝土取為脫離體。而計算跨中強度時,是把混凝土和鋼筋共同取為脫離體,計算彎矩就等于荷載彎矩。若左端鉸支不變,右端為兩跨連續梁的中間支座,就成為超靜定結構。兩跨連續梁配筋,張拉鋼筋時梁的變形將受到約束,中間支座處有一個力要把拱起的梁拉回原來的位置。左端支座產生的次應力在跨度各截面上產生次彎矩。在進行跨中截面混凝土抗裂驗算和截面強度計算時,所取的脫離體完全與前述靜定構件相同,只是按連續梁計算的支反力和荷載彎矩值將有所不同。
3、桿件軸向變形的影響問題
施加預應力的桿件要產生軸向變形,其中的徐變收縮變形很難準確計算,差別可能很大,但一般考慮長期變形為短期變形的2倍,人們往往能夠接受。種種條件有利時,長期變形值可以再少取一些。桿件軸向變形引起整個超靜定結構的內力變化,要認真分析。當軸向變形很大時,一般是在施工時采取讓桿件可以自由變形的措施。張拉后,等一段時間再做成整體連接,但這樣處理比較麻煩。
四、高層建筑結構設計問題與策略
1、高層建筑結構設計高度問題及解決。
我國有關部門對于高層建筑結構體系的最大高度問題,出臺了一系列的規章制度,對其進行了嚴格的規定與規范,其中之一便是《高層建筑混凝土結構技術規程》。該《高層建筑混凝土結構技術規程》對于高層建筑結構體系的高度問題規定,主要是從經濟性以及適用性等方面進行規范的。《規程》適宜高度,不僅僅與我國建筑施工技術水平以及建筑水平相關,而且還與我國國民經濟發展水平,與建筑工程規范體系相協調。但是在實際的高層建筑結構設計以及施工中,出現了許多與《高層建筑混凝土結構技術規程》規定相違背的高度。舉例來講,在有些建筑物設計以及施工過程中,甚至出現了高達四百多米的組合機構大廈以及三百多米的混凝土結構體系的廣場。尤其是近幾年來,建筑物的高度不斷增加,建筑物自身的參考系數已經超出了《高層建筑混凝土結構技術規程》的規定,例如在安全指標、荷載取值以及延性要求、材料性能、力學模型選擇等方面。為此,對于這些高層建筑結構設計高度問題,設計單位需要嚴格根據高層建筑混凝土結構技術規程》等有關規定,對設計高度保持科學嚴謹的態度。
2、鋼筋混凝土梁承載力問題及解決。
一般來講,城市高層建筑主要是以寫字樓以及其他辦公場所為主,因此,在實際的高層建筑結構設計過程中,設計單位需要著重考慮到空調、消防等設備。這些設備不同于其他設備,它們往往是布置于樓層的梁底之下的,如果沒有梁底開洞,就沒有辦法進行設備的安裝。因此,在設備安裝之前,設計單位需要對梁的承載力進行分析以及計算,避免出現由于梁底承載力不足而出現安全結構問題。對于梁底開洞之后的承載力,設計單位可以通過孔洞周邊補強筋以及開孔梁撓度、裂縫寬度等數據進行分析。對于鋼筋混凝土梁腹部開孔,國家出臺了有關政策,例如《高層建筑混凝土結構技術規程》《混凝土結構構造手冊》等,對于鋼筋混凝土梁腹部開孔的位置、流程、環節以及大小等進行了科學的規范。設計單位在進行鋼筋混凝土梁承載力計算時,還需要參考不同種類腹部開孔方式,提高鋼筋混凝土梁承載力計算的精確度,這對于提高建筑物的穩定性以及安全性意義重大。除此之外,還可以對鋼筋混凝土梁承載力進行有效地計算。我們在對鋼筋混凝土承載力進行計算的過程中還要對腹部的開孔方式進行考慮,不同的開孔方式對鋼筋混凝土的承載了是不同的,例如,在南京國際會展中心工程設計的過程中,橫向和縱向的長度分別我292米和158米,橫縱向都沒有設置縫,這就不能滿足承載力的需要,在不同的工程建設過程中,我們要根據工程設計的特點和需要對承載力進行計算,可見承載力的計算對建筑結構設計有著十分重要的作用和意義。
五、結束語
在大開閘大跨度多高層建筑結構設計的過程中要根據建筑的實際情況,采取相關的措施,保證建筑的結構設計能符合相關標準的要求,提升建筑結構設計的水平,促進大開閘大跨度多高層建筑結構設計的快速發展。
參考文獻
[1]陰杰,曹京華,陳克勤.高層建筑的結構設計理念[J].山西建筑,2007
關鍵詞:結構設計高層建筑 安全性
中圖分類號:TU208文獻標識碼: A
隨著經濟的快速發展,城市用地日趨緊張,這使得高層建筑成為了目前階段建筑設計的主要形式。高層建筑的廣泛出現,既節約了建筑的占地面積,增加了使用空間,又豐富了城市的景觀。但高層建筑美化城市的同時,也給建筑設計師們在安全設計性方面提供了諸多挑戰。其中,結構安全設計就是一個十分重要的部分。
建筑結構設計是整個建筑的精髓,是整個建筑工程的骨骼,因此對于建筑結構的設計至關重要。其合理的設計是保證建筑質量及安全性的重要方法。高層建筑的結構特點是需同時承受水平和豎向的荷載或間接作用。低層建筑結構通常以抵抗豎向荷載為主,水平荷載和作用的影響較小。如風荷載和地震作用,它們所產生的內力和位移較小,一般可以忽略。因此在低層建筑結構中,豎向荷載往往就是設計的控制因素。但在高層建筑結構中,較大的建筑高度造成了完全不同的受力情況,水平荷載和作用不僅是主要荷載的一種,跟豎向荷載共同起作用,而且往往還成為設計中的控制因素。因此,在水平荷載作用下,若高層建筑結構的抵抗側向變形能力或側向剛度不足,將會產生過大的側向變形,不僅使人產生不舒服的感覺,而且會使結構在豎向荷載作用下產生附加內力,會使填充墻、建筑裝修和電梯軌道等服務設施出現裂縫、變形,甚至會導致結構性的損傷或裂縫,從而危及結構的正常使用和耐久性。因此設計高層建筑結構時,不僅要求結構有足夠的強度,而且要求結構有合理的剛度,使水平荷載所產生的側向變形限制在規定的范圍內。同時,有抗震設防要求的高層建筑還應具有良好的抗震性能,使結構在可能的強震作用下當構件進入屈服階段后,仍具有良好的塑性變形能力,即具有良好的延性性能。綜合高層建筑的上述受力特點可知,與低層結構不同,高層建筑結構在強度、剛度和延性三方面要滿足更多的設計要求??箓攘Y構的設計成為高層建筑結構設計的關鍵。
針對當前復雜高層與超高層建筑結構設計中存在的問題,闡述了建筑結構設計方案的選擇,包括結構方案的選擇和結構類型的選擇,并分析了建筑結構設計要點,以期為復雜高層與超高層建筑的建設提供一定的理論依據。
關鍵詞:
復雜高層建筑;超高層建筑;結構設計;結構類型
隨著我國市場經濟發展進程的不斷加快,復雜高層與超高層建筑工程的項目建設需求越來越大。然而,其建設設計過程的復雜程度也在不斷加深,尤其是結構設計。做好結構設計工作是保障建筑物使用安全性和經濟性的關鍵。對于復雜高層建筑或者是超高層建筑,要根據它們所承受的不同強度來開展抗震設防烈度的設計工作。
1建筑結構設計方案的選擇
1.1結構方案和結構類型的選擇在設計復雜高層與超高層建筑結構的過程中,結構方案選擇的合理性是決定其建設質量的關鍵。對于復雜高層與超高層建筑結構方案的選擇,如果沒有根據實際工程情況進行,就很容易導致建設后期中的調整。這就在一定程度上增加了復雜高層與超高層建筑結構的設計難度,從而為建筑設計單位帶來較大的修改工作量和經濟損失。因而,復雜高層與超高層建筑的設計單位在結構方案的選擇過程中,應充分結合相關的建筑結構專業知識,并將其應用到設計當中。對于結構類型的選擇,設計人員不僅要將工程建設地的巖土工程地質條件考慮在內,還要將抗震設防烈度的要求考慮在內。這樣才能降低工程建設企業復雜高層與超高層建筑工程的造價。由此可以看出,在選擇結構設計類型時,需要認真考慮工程的造價和施工的合理性。
1.2結構方案和結構類型的選擇要點結構方案和結構類型的選擇應注重復雜高層與超高層建筑的概念設計。由大量的設計實踐經驗得出,在復雜高層與超高層建筑的結構設計過程中,要盡可能地提升建筑結構的均勻性和規則性,保證建筑工程結構的傳力途徑直接而清晰,尤其是結構豎向和抗側力的傳力途徑。隨著建筑行業的快速發展和科學技術的不斷進步,如何實現可持續發展的建設目標已經成為研究人員重點關注的問題。
2建筑結構設計要點
2.1抗震設防烈度復雜高層與超高層建筑抗震設防烈度的設計是保證建筑物使用安全的重要設計內容。對于復雜高層與超高層建筑的結構設計要求,設計人員要根據其承受的不同強度來開展抗震設防烈度的設計工作。然而,由于建筑物高度是不同的,這就意味著在進行結構設計時,要依據實際工程情況進行有針對性的設計。一般情況下,復雜高層與超高層建筑高度均超過300m,那么在結構設計時,就不適合將其設計在抗震設防烈度為“八”的區域,而更適合設計在抗震設防烈度為“六”的區域。由此可以看出,在設計復雜高層與超高層建筑結構時,要綜合考慮抗震設防烈度的具體情況。這樣做,不僅可以有效減少建設誤差,還可以保障居民的生命財產安全。此外,提高復雜高層與超高層建筑結構設計中的抗震技術水平,能夠在一定程度上增強建筑物的經濟性和安全性。因此,設計人員應從細節出發,秉承“以人為本”的設計理念。只有這樣,才能有效保障人民群眾的生命財產安全。
2.2結構舒適度確保復雜高層與超高層建筑水平振動舒適度是樹立“以人為本”重要結構設計理念的基礎。從結構設計的一般方法來說,復雜高層與超高層建筑的結構是相對柔軟的。因而,在進行結構設計的過程中,不僅要保證結構設計的安全性,更要滿足建筑物使用人群對舒適度的要求。這就意味著要對高層建筑的高鋼規程和混凝土規程作出明確的設計要求。這一過程是使高層建筑物的結構設計達到順風向和橫風向頂點的最大加速度的重要設計內容。結構舒適度分析是復雜高層與超高層建筑結構設計的重要組成部分。具體內容包括以下兩方面:①對混凝土結構的建筑來說,其設計的阻尼比最好取0.05;②對于鋼結構以及混合結構的建筑來說,其設計的阻尼比要根據工程項目的實際情況控制在0.01~0.02之間。此外,從復雜高層與超高層建筑的建設用途來看,公共建筑的水平振動指標限值與公寓類建筑的指標限制存在較大的差異,因此,設計人員要根據建筑使用功能的不同進行差異性設計,比如可以通過優化TMD技術或TLD技術來實現。這樣一來,就可以在復雜高層與超高層建筑水平振動舒適度不合格的情況下,進一步提升建筑物的舒適度水平。
2.3施工過程可行性是對復雜高層與超高層建筑結構進行設計時必須要考慮的問題,否則,即使設計得再合理、先進技術應用得再多,也無法滿足實際建設要求。因此,設計人員在設計的過程中,要充分考慮鋼材的傳力效果以及復雜節點部位鋼筋的可靠性、施工建設的可操作性。這也是設計人員在對復雜高層與超高層建筑進行結構設計的過程中必將會涉及到的問題。要想解決型鋼與其混凝土梁柱節點處主筋相交的問題,可采用以下四種設計方法對其進行有針對性的設計:①將鋼筋與其表面的加勁板進行焊接處理;②將鋼筋繞過型鋼;③通過在鋼板上開洞的方式來穿鋼筋;④在型鋼與其混凝土梁柱節點表面焊接鋼筋、連接套筒。由于復雜高層與超高層建筑的建設要求越來越高,因此,可以采取一些特殊的施工工藝,這也是保證建筑結構穩定的有效措施。
3結束語
總而言之,復雜高層與超高層建筑的結構設計要點是將結構方案和結構類型、抗震設防烈度、結構舒適度以及施工的具體過程考慮在內,同時,還要將提高建筑構件的材料利用效率和結構設計的可行性作為設計重點。這是因為上述內容是提升復雜高層與超高層建筑質量的重要保障。由此可以看出,復雜高層與超高層建筑結構設計所有過程的實現都離不開設計人員對工程建設項目的全面了解。
參考文獻
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