浅谈高层建筑结构设计及应用
浅谈高层建筑结构转换层的设计应用
浅谈高层建筑结构转换层的设计应用高层建筑结构转换层是高层建筑中的一个重要设计应用,它在高层建筑的结构设计中起到了至关重要的作用。
本文将从以下几个方面进行讨论:高层建筑结构转换层的定义和作用、设计原则和方法以及常见问题和解决方案。
一、高层建筑结构转换层的定义和作用高层建筑结构转换层是指在高层建筑中出现的由于功能的转换而产生的水平平台,用来将上下两个功能区域连接起来。
它通常位于建筑物的中部,是上下功能区域之间的过渡区域。
高层建筑结构转换层的作用主要有以下几个方面:1. 功能转换:高层建筑内部通常由不同功能的空间组成,通过转换层可以将不同功能的空间连接起来,实现功能的转换。
例如将商业区域与办公区域连接起来,实现商务与办公的无缝衔接。
2. 空间过渡:高层建筑由于高度的限制,不同功能区域之间需要通过转换层进行过渡。
转换层在空间布局上可以更加自由,使得不同功能区域之间的过渡更加平缓和自然。
3. 视觉效果:转换层可以起到提供观景平台的作用,使得居住在高层建筑的居民可以欣赏到周围的美景。
4. 结构承载:转换层在高层建筑的结构中起到承载作用,通过将上下不同功能区域的结构进行连接,增加整个建筑的结构稳定性。
二、设计原则和方法1. 功能需求:转换层的设计应根据具体的功能需求来确定,包括功能布局、通行方式、空间要求等。
例如商业区域需要考虑商业品牌展示、空间开放性等;办公区域需要考虑工作效率、隔音要求等。
2. 空间布局:转换层的空间布局应符合人流线和空间使用的便利性,尽量减少空间的浪费。
不同功能区域之间的转换要求过渡平缓,避免产生空间的断裂感。
3. 结构设计:转换层在结构设计中需要考虑承载功能区域的结构,包括承载力、刚度和稳定性等。
一般情况下,转换层的结构形式可以采用悬挑结构、框架结构或者板结构。
4. 空调与采光:转换层需要考虑空调和采光系统的设计,确保转换层内部的空气流通和自然光的进入。
同时要注意防止冷热桥效应的产生,保证室内的舒适度。
浅谈高层建筑结构分析与设计
浅谈高层建筑结构分析与设计摘要: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。
为实际高层建筑结构分析与设计提供一定参考。
关键词:高层建筑结构结构体系剪力墙1 引言自1885年美国兴建第一幢高层建筑——芝加哥保险公司大楼(10层,55m)以来,高层建筑的发展很快,从20世纪初至1979年,全世界建成200m以上的高层建筑有50幢以上,其中大部分建筑在美国。
其中著名的有1972年建造的纽约世界贸易中心大厦(110层,417m,415m),1974年建造的美国芝加哥西尔斯大厦(Sears Tower,110层,443m)。
在我国,目前高度在104m以上的高层建筑超过100幢,分布在上海、广州、北京、深圳等20个大城市,其中以上海为最多。
1998年建成的金茂大厦(88层,420.5m),是世界第三高楼。
2 高层建筑的结构体系(1)框架-剪力墙体系。
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。
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。
(2)剪力墙体系。
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时,即形成剪力墙体系。
在剪力墙体系中,单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。
剪力墙体系属刚性结构,其位移曲线呈弯曲型。
剪力墙体系的强度和刚度都比较高,有一定的延性,传力直接均匀,整体性好,抗倒塌能力强,是一种良好的结构体系,能建高度大于框架或框架-剪力墙体系。
(3)筒体体系。
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-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。
高层建筑结构设计的实践应用
2019年9月高层建筑结构设计的实践应用王文华(江西省城建设计研究院有限公司,江西南昌,332000){摘要:文章概述了高层建筑结构的情况;分析了高层建筑结构设计的基本原则,包括弹性原则、整体 性原则、安全性原则;说明了高层建筑结构设计的注意事项;介绍了某高层建筑结构设计概况。
关键词:高层建筑;结构设计;抗震性能中图分类号:TU 973 文献标志码:A 文章编号:1671-9344(2019)02-0060-01建》规籾与S W 近年来,随着社会的快速发展,在城市建设中出现越来越 多的高层建筑。
城市建设与土地资源的矛盾日益加剧,导致高 层建筑设计面临着挑战,也承担着风险。
1高层建筑结构概述高层建筑结构同时承受垂直方向和水平方向的荷载,容易受到地震等自然灾害的影响。
随着高度的增加,其承受的荷 载越大,也越容易受地震作用的影响,造成位移过大,引发安 全问题,威胁人们的生命和财产安全。
2高层建筑结构设计的基本原则(1) 弹性原则。
如果高层建筑结构的刚度过大,在遇到不可抗拒的自然力时,会发生脆性破坏;如果刚度过小,则会影响建筑的稳定性。
因此,在进行高层建筑结构设计时,要根据实际情况,保障高层建筑结构具有合适的弹性%(2) 整体性原则。
在高层建筑结构设计中,应考虑建筑物各部分的受力情况,明确各部分之间的关系,尽量减少外力对建筑物产生的影响。
通过科学的应力分析,使建筑物保持完整性。
(3) 安全性原则。
为保证髙层建筑结构的安全,避免安全 事故的发生,在建筑结构设计中应综合采用多种防护结构,以 达到更加安全保险的效果。
3高层建筑结构设计的注意事项3.1结合工程实际在高层建筑结构设计中,要结合实际情况,确保施工方案的可行性、安全性和经济性。
比如,当楼层高度有限并且不能 降低净高时,结构要采用宽扁梁或造价较高的无梁楼层方案; 当施工方案不能兼顾建筑的立面效应和内部效应时,设计人 员应对方案利弊进行分析,给出最佳的处理。
浅谈某高层建筑的结构设计
・ 9 4 ・Βιβλιοθήκη 园 林 、 筑 、 划 与 结构 设 计 建 规
建 材 发展 导 向 2 1 0 0年 0 9月
根据 《 建筑 工程 抗震 设 防分类 标 准》( B 0 2 — 0 8 第 G 5 2 3 20 ) 6 .1条规定,高层建筑 中,当结构单元 内经常使 用人数超过 .1 0
( 作者单位 : 广东省建筑设计研究 院)
屋 面 由三个非连 续的不 同尺度 的穹顶 网壳结构连接 而成 , 穹顶 结构 引进 了斗拱 的概念 , 强调水平环的作用, 改变 穹顶 结构 是拱 的旋转体这种考虑方法而成为水平环的集 结体。 穹顶 的上半部 为压缩环 , 下部 为张力环 , 水平环采 用 H 型 钢组成的空间三角形钢桁架, 该桁架通过层 间立柱和外斜杆 , 逐 层叠 加形成一 个牢 固的穹项 。层 问立柱 由 H型钢 和 圆钢 管组
层 , 上 2 4层 地  ̄
穹顶网壳结构模 型
() 0 7年度广东省优秀工程勘察设计一等奖。 12 0 () 2 第六届 MD V中央空调设计应用 大赛 , 年度设计大奖。 () 0 8年度全 国工程勘察 设计行 业优 秀工程勘察设计行 320 业 奖二等奖 参考 文献
【潘伟江. 山岭南 明珠体育馆. 1 ] 佛 建筑学报 ,07 20. 5
梁 上 ,避 免 了二 次 转 换 。 结构 平 面 布 置 时 尽 量 使 刚 心 和质 心重 合 , 以避 免 或 减 小 在 风荷 载 或 地 震 作 用 下 产 生 的 扭转 效应 及 其
防类别 应为标准设防 ( 类, 震作用和抗震措施均应 符合本 丙) 地
地 区抗 震 设 防 烈 度 ( 即按 Ⅵ 度 区) 的要 求 。
结构丧 失承受重力荷载、 风荷载和地震作用 的能力 , 对可 能出现
浅谈高层建筑的结构设计的研究
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。
浅谈对高层建筑结构设计的几点认识
12 侧 移 成 为 设 计 的 控 制 指 标 _ 与低 层 或 多层 建 筑 不 同 ,结 构 侧 移 成 为 高 层 结 构 设 计 中的 关 键 因素 。 随着 建 筑 高 度 的增 加 , 水平 荷 载 下 结 构 的 侧 向 变形 迅 速 增 大 ,
进 、 济 合 理 、 保 质 量 的基 本 原 则 。 经 确 1 高 层 建 筑 结构 设计 的特 点
浅 谈 对 高 层 建 筑 结构 设 计 的几 点 认 识
赵 国 周伟 ( 大连市建筑设计研究院 有限公司)
摘 要 : 合 本 人 在 实 际 建 筑 结 构 设计 中 对 高 层 建 筑 结 构 的 运 用 、 解 和 方 面 , 一 定 高 度 建 筑 来 说 , 向 荷 载 大 体 上 是 定 值 , 作 为水 平 荷 结 理 对 竖 而
不 断 的学 习 , 谈 了高 层 建 筑 结 构 的几 个 主 要 特 点 , 用 的框 架 结 构 , 力墙 载 的 风 荷 载 和 地 震作 用 ,其 数值 是 随着 结构 动 力 性 的 不 同而 有 较 大 浅 常 剪 结构及框架一剪力墙结构三种结构体系的主要特点 , 以供 在 高 层 建 筑 结 构 设 的 变 化 。 计 中做 一 参 考 。 关键词 : 高层建筑结构设计特点 框架结构 剪力墙结构 框架一剪 力 墙 结 构
( 接 第 2 1页 ) 上 1
边 跨 现 浇 段 施 工 流 程 如 下 :地 基 处 理 一 搭 设 支 架 一 铺 设 底 模 的 畅 通 。 其 余 预 应 力 束 及 管 道 安 装 同 箱 梁 悬 灌 梁段 。 板 一 加 载 预 压一 安 装 侧 模一 绑 扎 底 、 腹 板 钢 筋 及 安 装 预 应 力 筋一 装 243 合 拢锁定 合拢前 使悬臂 端与边跨 等高度 现浇段 临时连 .. 端 模 和 内板 模一 绑 扎 顶 钢 筋 及 安 装 预 应 力 筋一 浇 筑 砼一 养 生 凿 毛 。 接 , 可 能 保持 相 对 固定 , 尽 以防 止 合 拢 段 混凝 土 在 浇注 及 早 期硬 化 过 上 部 结 构 模 板 架 立 、 筋 绑 扎 、 道 预 留 、 应 力钢 筋 张 拉 、 钢 管 预 混凝 程 中发 生 明 显 的 体 积 改 变 , 定 时 间按 合 拢 段 锁 定 设 计 执 行 。 撑 劲 锁 支 土 施 工 的施 工 细 节 与 O 样块 施 工 细 节 相 同。 性 骨 架 采 用 “ 埋 槽 钢 +连 接 槽 钢 +预 埋 槽 钢 ” 段 式 结 构 , 断面 预 三 其 24 合 拢段 施 工 合 拢 的顺 序 是 先合 拢 两 边 孔 ,合 拢 完 毕 后 进 行 面 积 及 支 承 位 置 根 据 锁 定 设计 确 定 , 拢 时 , . 合 在两 预 埋 槽 钢 之 间设 置 主 墩 处 临 时 墩 梁 固 结 解 除 , 后 合 拢 主 孔 , 而 完成 主桥 的 合 拢 和 程 连 接 槽 钢 , 由联 结 钢 板 将 连 接 槽 钢 与 预 埋 槽 钢 焊 接 成 整 体 , 时注 然 从 并 同 序 转换 。除 中间合 拢 段 外 , 余 合拢 段 在 浇 筑 混凝 土 的过 程 中均 需 要 意 焊 缝 应 设 在 不 同截 面 处 。 时预 应 力 束按 设 计 布 置 , 拉 锚 固后 不 其 临 张 加 平衡 重 。 因边 跨现 浇 段搭 设长 度 已考虑 边 跨 合 拢 段 支 架 , 跨 合 拢 压 浆 , 拢 完 毕 后 拆 除。 边 合 段 直 接在 支 架 上 现 浇施 工 。 拢 前; 备 工 作 主 要包 括 安 装 钢筋 及 预 应 合 隹 244 浇 注 合 拢 段 混凝 土 合 拢 段 混凝 土 浇 注 过 程 中 , 新 浇 注 .. 按 力 管道 和 合 拢 段施 工 测 量 观 测。 清 除 箱梁 上 的不 必 要 的 施 工荷 载 , 其 混 凝 土 的 重 量 分 级 卸 去 平 衡 重 ( 分级 放 水 )保 证 平 衡 施 工 。 即 , 他 施 工荷 载 移 至 O #块 , T构上 的施 工荷 载 处 于平 衡 状 态 。 使 同时 要 对 245 预 应 力 施 工 合 拢 段 永 久 束 张 拉 前 , 取 覆 盖 箱 梁 悬 臂 并 .. 采 全 桥 的 桥 面 标 高 和桥 轴 线 进 行 联 测 ,观 测气 温 变 化 对 梁体 相 对标 高 洒 水 降 温 以减 小 箱 梁 悬 臂 的 日照 温 差 。 底板 预 应 力 束 管道 安 装 时要 ( 平及竖向 ) 水 的关 系 , 测 合 龙段 的长度 随温 度 变 化 而 变化 的情 况 。 采 取 措 施 保 证 管 道 畅 通 ,待 合 拢段 混凝 土达 到设 计 规 定 强 度 和 相 应 观
浅谈高层建筑结构的概念设计
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。
浅谈高层建筑结构转换层的设计应用
浅谈高层建筑结构转换层的设计应用高层建筑结构转换层是指地上高度不小于24米的建筑,为保证其结构抗震性能和舒适性,一般在建筑高度的1/3处设置一个转换层,其功能是将楼层从低层转移至高层。
在结构设计上,高层建筑结构转换层的应用越来越重要,本文将对其设计应用进行进一步探讨。
1. 转换层的基本概念和作用转换层是高层建筑中承受各种静、动力荷载的重要结构部位。
它位于地上高度的1/3处,通常为一个空心的框架结构,前端连接上部结构,后端连接普通层结构。
转换层在高层建筑中的作用如下:(1)抗震性能:转换层能够将上部结构所受的地震力传递到下部结构中,承担大部分水平荷载,有效提高高层建筑的结构稳定性。
(2)舒适性:高层建筑所面临的风振问题对居住者的舒适度造成了很大的影响。
设置转换层可在一定程度上减小风振效应,提高居住舒适度。
(3)灯光和空调:在高层建筑中,照明和空调是非常重要的,转换层可以为高层建筑上下部提供控制空调和灯光的分线器,不仅方便,也节能。
2. 转换层的设计原则转换层的设计需要考虑多个方面的因素。
以下是一些基本的设计原则:(1)刚度:转换层的刚度应较高,以便承担大部分地震荷载。
(2)强度:转换层的强度应符合高层建筑的要求,尤其是在风荷载和重量荷载方面。
(3)稳定性:转换层的稳定性也很重要,设计人员需要考虑转换层的自身稳定性以及与周围结构的稳定性。
(4)空间和功能性:转换层的设计也需要满足合理的空间布局和功能性。
3. 转换层的结构类型转换层的结构类型大致可以分为以下三种:(1)框架式结构:框架式结构实用性较强,可以灵活地组装各种形态的楼层间隔,同时坚固耐用,抗震性能也比较好。
(2)筒体式结构:筒体式结构设计相对复杂,但可有效地减小转换层的应力集中,减少应力峰值的产生。
(3)剪力墙:剪力墙式结构通常采用相对均匀的布置方式,使得结构的刚度和稳定性均得到充分的保证。
4. 转换层的实际应用转换层在现实生活中的应用非常广泛,比如上海环球金融中心、北京国贸大厦、广州中信广场等高端商务楼都采用了转换层结构。
浅谈我国高层建筑结构设计
浅谈我国高层建筑结构设计摘要:伴随着我国社会的飞速发展和我国科技的不断更新进步,我国高层建筑物是我国城市建设中的一颗新起之星。
在我国高层建筑结构的设计方面,同时也出现了很多新的变化与发展。
我国高层建筑的结构设计,已成为我国高层建筑设计非常重点的内容,所以,在研究我国高层建筑结构设计的问题上,是具有十分重要意义的。
本文将介绍我国高层建筑结构设计的特征,并分析我国高层建筑结构设计的原则问题,将具体的阐述我国高层建筑结构设计体系有关选型的问题,并且重点的进行了分析我国高层建筑的结构设计问题以及相应的对策。
关键词: 高层建筑;结构;设计;对策abstract:with the rapid development of our society and our country the constant innovation of science and technology progress, china’s high buildings in our country is in the construction of a new up stars. in our country the structural design of the high-rise building, there was also a lot of new change and development. our country the structure of the high-rise building design has become china’s high-rise building design is very key content, so, in china’s high building structural design, have very important sense is. this paper willintroduce our country high-rise building structural design features, and analyses the principle of high building structure design, the specific expounding china’s high-rise building structural design system on the selection of the problem, and the key is analyzed in our country and the problem of structure design of high-rise building and the corresponding countermeasures.keywords: high building; structure; design; countermeasures中图分类号:tu97文献标识码: a 文章编号:引言:基于我国当今高层建筑基本面呈立体几何级且飞速地增长形式,我国高层建筑的功能和类型也就随之变得复杂多样化,而且其体系结构也都变得越来越多样复杂。
浅谈对高层建筑结构的认识
浅谈对高层建筑结构的认识浅谈对高层建筑结构的认识高层建筑是现代城市发展的重要组成部分,其结构设计对于建筑的安全性和稳定性至关重要。
本文将从多个方面对高层建筑结构的认识进行详细论述。
一、高层建筑的概念及发展1.1 高层建筑的定义高层建筑是指高度超过一定限制的建筑物,通常对于高于60米的建筑会被称为高层建筑。
1.2 高层建筑的发展历程从人类文明发展的角度看,高层建筑的发展经历了多个阶段,从传统的木结构建筑发展到现代的钢结构、混凝土结构和复合材料结构。
二、高层建筑结构设计原则2.1 承载力原则高层建筑结构设计的首要原则是保证其承载力,通过合理的结构布局和材料选择来满足建筑物的强度和刚度需求。
2.2 抗震设计原则由于地震活动的存在,高层建筑结构设计必须考虑抗震能力,采取适当的抗震措施,如增加结构的刚度和采用阻尼器等。
2.3 稳定性原则在高层建筑结构设计中,稳定性是考虑的重要因素,通过合理设计建筑的重心位置和采取适当的支撑措施来提高建筑的稳定性。
三、高层建筑的常用结构形式3.1 钢框架结构钢框架结构是一种常见的高层建筑结构形式,通过钢材的高强度和抗拉性能来满足建筑物的承载和刚度需求。
3.2 钢混凝土结构钢混凝土结构是将钢筋混凝土两种材料组合使用的结构形式,钢筋提供了一定的拉力强度,而混凝土提供了压力强度,使结构更加稳定。
3.3 玻璃幕墙结构玻璃幕墙结构是一种常见的高层建筑外立面形式,通过玻璃和铝材的组合搭建,提供了良好的视觉效果和采光条件。
四、高层建筑结构设计中的挑战与创新4.1 超高层建筑的设计挑战超高层建筑因其高度的特殊性,会面临更加复杂的设计挑战,如风荷载、地震荷载等,需要采用更加创新的结构设计方法。
4.2 可持续性设计的创新随着环保意识的增强,高层建筑结构设计也需要考虑可持续性发展,包括能源利用、生态设计等,以减少对环境的影响。
五、本文档所涉及附件如下:附件1:高层建筑结构设计规范附件2:高层建筑结构案例分析报告六、本文档所涉及的法律名词及注释:1. 承载力:指结构在预定工作条件下能够承担的荷载。
超高层建筑结构设计关键技术应用与分析
超高层建筑结构设计关键技术应用与分析发布时间:2022-08-24T01:35:52.512Z 来源:《建筑创作》2022年1月1期作者:杨臻[导读] 伴随着高层建筑的发展,超高层建筑渐渐备受人们的关注,已不再是大都市的唯一标志。
充分运用有限杨臻中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州 310000摘要:伴随着高层建筑的发展,超高层建筑渐渐备受人们的关注,已不再是大都市的唯一标志。
充分运用有限的土地资源,充分发挥建筑的纵向作用,提升城市规划建设水平。
超高层建筑结构设计已变成一个具体的研究领域。
超高层建筑结构设计需要使用各类专业的知识和技术,设计者需要有专业的设计理念和扎实的理论基础。
设计者需要充分考虑安全问题和实用价值。
其具体功能为商务宾馆、企业办公、餐饮业、旅游行业等,人员流动相对密集,需要选用合理的设计方法,确保超高层建筑的正常使用。
关键词:超高层建筑;结构设计;关键问题超高层建筑的施工要求越来越高,而超高层施工难度又在不断增加,下文针对超高层结构设计中技术要点进行探讨,以降低因结构设计问题带来的建筑物安全风险性。
对于高耸的建筑物,必须根据其所能承受的不同强度来设计结构。
1超高层建筑结构设计的主要特点超高层建筑整体结构设计的特点主要体现在:与高层建筑相比,水平荷载较大,会产生相应的竖向轴向应力,水平面受自然、风向、风向等因素的影响。
因此,超高层建筑的整体结构设计时,不但要考虑到建筑物的垂直荷载,还需要考虑水平荷载,超高层建筑的垂直压力也特别大。
工程竣工交付使用时,会发生垂直轴向变形,并对结构梁弯矩形成影响。
怎样保证超高层建筑的安全在结构设计中需要考虑到梁的弯矩,超高层建筑结构设计应注重结构延性,以保证超高层建筑抗地震灾害的水平,保证人们的生命和财产安全。
2超高层建筑结构与结构体系类别2.1超高层建筑结构设计特性由于超高层建筑的高度远远高于传统的建筑,设计时需要考虑到承载力、抗震水平和稳定性能,保证建筑物不但能承受水平方向的荷载,并且能承受垂直方向的荷载。
浅谈高层建筑的结构设计分析
1 高层 建 筑 结构 设计 高 层建筑 结 构 设计 是为了满足 人们越 来 越 多的建 筑功 能 需 求为 基本 目 标 的。 因此 , 在 进行 高层建 筑 的结 构 设 计 时, 要 充分 考虑 到当 地的经济状况与和人民的生活水平以及施工条件的限制等因素。另 外, 高 层建筑 结 构并 不是低 层建 筑结 构 的叠加 , 其对 于 建筑 结构 的力 学性 质、 设 计构 造原 理 的要求更加 严格 规范 。 现 代高 层建筑 结构 的形 式具 备 多样 化 、 复杂化 的特 点, 除 了原有 的几种 基 本结 构 形式 , 如 框 架 结构 、 剪力墙结 构 以及简 体 结构 等 , 还 需 要根 据 不 同建 筑 的功 能 需 求而 增加 其 他 的结 构 , 同时这 也使 得建 筑 中节点 的连接 形式 更加 复杂 , 不 同的构 件连 接需 要利用 不同 的节点 类型, 这是关系着高层建筑结构安全稳定的重要因素。 另外, 高层建 筑 在增 大基层 载荷 的同时也 为竖 向结 构带 来了更 多的载荷 , 对 墙体 、 柱 体的结 构 强度和 支撑 能 力要 求更高 。 高层 建 筑的 结 构 设计 是 一 项涉 及知 识 面较 广' 考虑 因素较 多 的 现 代化建 筑设 计方 式 , 在设 计 中除了要发挥 设 计的 先进 性 , 使建 筑功 能 得 到很好 的体 现 , 还要 做 好与经济性 的协 调工作 。 2 . 高 层 建筑 结 构设 计 特点 高层建筑相较于 低层建筑 来讲, 其结构设计需要更加严谨 科 学。 笔者通过对现有的高层建筑结构进行深入的研究与分析, 结合自 身对 建筑 结 构 设 计 的理 解 , 提 出了高层 建 筑结 构 设 计不 同干其 他 建 筑结构设计 的几个特点, 主要表现在水平荷载、 轴向变形、 侧移 以及 结构 延性这 几 方面 。 2 . 1 水 平荷 载 成 为 决定 因素 。 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 ; 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, 是与楼房高度的两次方成正比; 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 。 2 . 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 , 跨中正弯矩之和端支座负弯矩值 增大; 还 会对 预 制构件 的下 料长 度产生 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 。 2 . 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 限度 之内 。 2 . 4 结 构 延性 是 重要 设计 指 标 。 一 般在 建 筑 施工设 计 中, 在保证 建 筑物 应有 的强度 的同时 , 要需 要保证 建 筑物 具 有一定 的廷性 。 这是 为了使 建筑 物具 有一 定的变 形能 力, 以 适应 因 自 然 环 境或 人为 因素而
浅谈高层建筑结构转换层的设计应用
浅谈高层建筑结构转换层的设计应用高层建筑是现代都市的标志,也是城市发展的重要组成部分。
在高层建筑的设计中,转换层是其中一个非常重要的结构,它既能够起到连接不同功能部分的作用,又能够提供更好的空间利用效率和结构稳定性。
本文将对高层建筑转换层的设计应用进行浅谈,探讨其在建筑设计中的重要性以及一些设计应用的具体案例。
一、高层建筑转换层的设计概述转换层是指建筑物内部结构在高度上的变化。
一般来说,高层建筑多层高于一定的高度会采用转换层结构来满足建筑物功能和结构的需要。
转换层通常在高度变化、功能变化和结构变化处设置。
在高层建筑中,转换层的设置对整体结构的稳定性、空间利用和功能分区有着非常重要的作用。
在高层建筑的设计中,转换层一般分为技术转换层、功能转换层和结构转换层。
技术转换层是建筑物内部设备和管线的集散和转移区域。
功能转换层是建筑物内部功能分区的划分和过渡区域。
结构转换层则是建筑物结构体系的过渡和变化区域。
这些转换层的设置可以帮助高层建筑更合理地配置内部功能和结构,提高建筑物的使用效率和稳定性。
1. 结构转换层的设计应用在高层建筑中,结构转换层的设计是非常关键的一部分。
结构转换层的设置能够有效地转移上部结构的荷载到下部结构,减小整体结构体系的变形和挠度,提高建筑的抗震性和稳定性。
结构转换层的设置也可以为上部建筑提供更多的使用空间,减少结构柱和墙体对使用空间的影响。
在实际的设计中,结构转换层的形式多样,可以是楼板、横梁、墙体等结构形式的变化或过渡。
一些高层建筑在设置结构转换层时会采用斜面墙或悬挑结构来实现结构形式的转换,从而提高结构的稳定性。
一些高层建筑在设置结构转换层时还会采用空心柱、钢筋混凝土墙和核心筒等新型的结构形式,更好地满足了高层建筑的结构需求。
一些高层建筑在设计时会将技术转换层设置在建筑物的顶部或底部,减少设备和管线的穿越跨层,从而提高建筑物内部空间的利用效率。
一些高层建筑还会在技术转换层的设计中加入楼梯和通道,方便维护人员和设备的进出。
浅谈某高层建筑的结构设计
浅谈某高层建筑的结构设计陈雪亮(广西中盛建筑设计有限公司,广西南宁530022)睛耍】本文简要介绍了—例带转换层的多塔楼复杂高层建筑的结构设计过程及设计体会。
[关键词]转换层;多塔楼;概念设计;结构布置1工程概况本工程为广西钦州某高层住宅小区的~栋商住楼,建筑面积为37827m2,地下一层为车库,地上1—3层为小型商场,4~33层为三个塔式单元住宅,单塔之间设不小于300m m宽的抗震缝彼此脱开。
地下一层层高为4.5m,商场层高为4.2m,住宅层高为2.9m,总高度为99.9m m。
本工程设计合理使用年限为50年,结构设计基准周期为50年,基本风压取值为090kN/m2,按6度抗震设防,设计基本地震加速度值为0.059,设计地震分组为第一组。
建筑场地为Il类,地基基础设计等级为甲级。
主要结构材料混凝土强度等级:剪力墙、框架柱一1—6层为C50,7—11层为C45,12—15层为C40,16—19层为C35,20层以上为C30;梁、板、楼梯均为C30。
2概念设计高层建筑结构设计中应注重概念设计,重视结构的选型和平、立面布置的规则性,择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系,加强构造措施。
在抗震设计中,应保证结构的整体抗震性能,使整个结构具有必要的承载能力、刚度和延性。
高层建筑不应采用严重不规则的结构体系,并应具有必要的承载能力、刚度和变形能力,避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力,对可能出现的薄弱部位,应采取有效措施予以加强。
高层建筑结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位,结构体系宜具有多道抗震防线。
2l抗震设防类别根据健筑工程抗震设防分类标准>(G B50223_呓008)第60.11条规定,高层建筑中,当结构单元内经常使用人数超过8000人时,抗震设防类别宜划为重点设防类。
第60_12条规定,居住建筑的抗震设防类别不应低于标准设防类。
浅谈高层建筑结构转换层的设计应用
浅谈高层建筑结构转换层的设计应用【摘要】高层建筑结构转换层是指连接不同结构系统的层,具有承载和转换荷载的功能。
设计合理的结构转换层能够提高高层建筑的整体稳定性和安全性,减小结构振动,提升建筑的抗震性能。
在设计过程中,需要考虑转换层的功能和作用,遵循设计原则,采用合适的设计方法。
目前,结构转换层在高层建筑中得到了广泛应用,但设计过程中仍需注意细节,确保结构转换层的稳定性和安全性。
高层建筑结构转换层的设计至关重要,未来有望在高层建筑建设中发挥更大作用,设计趋势将更加注重精细化和智能化。
高层建筑结构转换层的设计应用呈现出越来越重要的发展前景,设计者需要不断学习和研究,以适应未来高层建筑设计的发展需求。
【关键词】关键词:高层建筑、结构转换层、设计、功能、作用、原则、方法、应用、注意事项、重要性、前景、发展趋势。
1. 引言1.1 高层建筑结构转换层的定义高层建筑结构转换层是指在高层建筑结构中起到连接或转换作用的一种构件或空间。
它通常位于建筑物的一定高度处,用来连接不同结构体系或转换结构形式,以实现对建筑物整体稳定性和结构性能的要求。
结构转换层在高层建筑中扮演着至关重要的角色,能够有效地应对风荷载、地震作用和温度变化等外部力的影响,保障建筑物的安全性和稳定性。
高层建筑结构转换层的设计需要考虑建筑物的整体结构体系、荷载传递途径、变形控制等因素,同时还要兼顾建筑功能、美观性和施工便利性。
设计转换层需要综合考虑多种因素,精心设计其结构形式和布置位置,确保其能够有效地起到连接和转换作用,提升整体结构的抗震性能和稳定性。
高层建筑结构转换层是高层建筑中不可或缺的重要构件,其设计应注重结构的合理性和高效性,确保建筑物在各种外部力的作用下能够安全稳定地运行。
结构转换层的合理设计不仅能够提升建筑物的结构性能,还能够为高层建筑的发展提供更多的可能性和保障。
1.2 高层建筑结构转换层的重要性高层建筑结构转换层是连接高层建筑不同功能层间的重要构件,承担着转换结构体系、分担荷载、传递力学作用等多重功能。
高层建筑结构体系设计的特点及应用方案
高层建筑结构体系设计的特点及应用方案摘要:随着科学技术的发展,高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等,为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。
高层建筑结构是形成高层建筑功能和高层建筑质量的重要结构基础,特别是在高层建筑出现高大化和复杂化的今天,更应该做好对建筑结构的控制工作。
本文就高层建筑结构体系设计的特点及应用方案进行分析研究,以供参考。
关键词:高层建筑;结构体系;应用1、高层建筑结构设计的特点1.1水平荷载在高层建筑结构设计中水平作用是决定因素,因为高层建筑相对于普通建筑而言,需要更强的技术性和专业性。
因为高层建筑需要考虑的因素较普通建筑多,如需要考虑建筑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,它仅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、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。
从另一方面考虑,通常情况下,高层建筑的竖向荷载是定值而水平荷载会随建筑结构而有所不同。
所以,水平荷载是高层建筑结构设计的决定因素。
1.2结构延伸在高层建筑的结构选择和设计过程中,要在保证高层建筑的足够承载力的基础上,注重刚度的加强,以抵抗侧向力。
因为随着建筑层级的增多,每一层建筑都会在水平力作用下产生的一定的侧向力,从而发生侧向位移。
此外也要注重通过各种措施减轻建筑自重。
因为减轻自重不仅可以更好的做到建筑防震,还能够减轻对地基和桩基的压力,通常情况下采用高强度材料可以有效的实现高层建筑的自重的减轻。
所以,结构延伸是高层建筑结构设计的重要指标。
1.3侧向位移伴随楼层设计的越来越高,同时水平载荷作用下产生的结构侧移会随之不断增加,最终结构定点处的侧移正比于建筑物高度的四次方。
因此为了保障建筑物的安全性,必须做好结构侧移的控制。
1.4轴向变形随着建筑物高度的增加,竖向载荷也会不断加大,这就可能使柱中产生很大的轴向变形,进而对连续梁弯矩造成不良影响,连续梁中间支座处的负弯矩会因此变小,跨中部分的正弯矩值和端支座处的负弯矩值会受影响而变大,因此,下料的实际长度要将轴向变形的具体数值考虑在内。
对高层建筑结构设计浅谈论文
对高层建筑结构设计浅谈(浙江高专建筑设计研究院有限公司,浙江,宁波,315016)【摘要】高层建筑已成为我国楼房建筑中的主流,随着人们生活水平的提高,人们对楼房的要求也越来越高,高层建筑不仅要舒适,还要具有安全性、经济性等,本文就针对高层建筑结构设计进行简单的探讨。
【关键词】高层建筑;结构设计随着社会的发展,我国城市的用地面积越来越少,城市的建筑也越来越趋于向高层建筑发展,现在大部分楼层都在十几层以上,三四十层高的楼也已经不少见。
建筑的体型和功能越来越复杂,结构体系及结构材料也更为多样化,这样的高层建筑,其结构设计也就成为结构工程师的难点和重点。
1 高层建筑结构设计的概念及内容高层建筑结构设计是指根据高层建筑特性的建筑结构设计,在满足适用、安全、经济、耐久和施工可行的前提下,按有关的设计标准规定,对建筑结构进行技术经济分析、总体布置、计算、构造及制图工作,并寻求优化的过程。
简单来说,就是用结构语言表达出工程师们想表达的东西。
在建筑结构设计中,就是把建筑物或者建筑结构体系中的墙、柱子、楼梯、梁等用图纸中的结构元素来表示出来,同时还要计算出它的抗力及承重等能力。
在结构设计中主要包括结构方案、结构计算及施工图设计三个阶段,每个阶段对于结构设计来说都是很重要的。
2 高层建筑结构设计的特点2.1 水平力成为结构设计的主要因素当建筑物高度增加时,水平荷载(风荷载及地震作用)对结构起的作用将愈来愈大。
除了结构内力将明显加大外,结构侧向位移增加更快。
我们知道:建筑物楼面的使用荷载和自重在竖向构件产生的弯矩和轴力与其高度的一次方成正比,水平荷载产生的弯矩及轴力与建筑物高度的二次方成正比,水平荷载产生的结构侧向位移与建筑高度的四次方成正比。
因此,在高层建筑中,结构要使用更多材料来抵抗水平力,另一方面,对一定高度建筑来说,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,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化,所以结构的抗侧力设计成为高层建筑结构设计的主要因素。
浅谈高层建筑结构设计
浅谈高层建筑结构设计摘要:本文作者结合实际工程经验,从高层住宅结构设计时剪力墙布置、结构计算、风荷载的体型系数及干扰系数取值、连梁设计等几方面展开分析,提出了剪力墙结构设计的几点意见。
关键词: 高层建筑;结构设计abstract: combined the author’s practical engineering experience, this paper analyzes high residence structural design from the shear walls distribution, structure calculation, wind load shape coefficient and interference coefficient, coupling beam design aspects, and puts forward several opinions of the shear wall structure design.key words: high-rise building; structure design中图分类号:tu355文献标识码:a 文章编号:2095-2104(2012)人们对高层建筑的空间要求越来越高。
普通剪力墙的设计出现居多弊端,故结构设计问题受到众多工程设计人员的重视。
1 对结构扭转影响的处理《高规》4.3.5 条规定:“结构平面布置应减少扭转的影响。
在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移,a 级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2 倍,不应大于该楼层平均值的 1.5 倍;b 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第 10 章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的 1.2 倍,不应大于该楼层平均值的 1.4倍。
结构扭转为主的第一自振周期 t1 与平动为主的第一自振周期 t1 之比,a 级高度高层建筑不应大于 0.9,b 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第 10 章所指的复杂高层建筑不应大于 0.85。
浅谈高层建筑的结构设计
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”。
浅谈高层建筑结构设计
浅谈高层建筑结构设计作者:欧阳鸿飞来源:《城市建设理论研究》2012年第30期摘要:高层建筑结构设计是一项复杂的工作,本文就房屋建筑结构设计进行论述,为推进设计工作提供实践与研究的方向。
关键词:高层建筑结构设计中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:1.注意构件的混凝土等级对构件的混凝土等级,要注意:抗震设计时,一级抗震等级框架梁、柱及其节点的混凝土强度等级不应低于C30;筒体结构的混凝土强度等级不宜低于C30;作为上部结构嵌固部位的地下室楼盖的混凝土强度等级不宜低于C30;转换层楼板、转换梁、转换柱、箱形转换结构及转换厚板的混凝土强度等级均不应低于C30;预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40、不应低于C30型钢混凝土,梁、柱的混凝土强度等级不宜低于C30;现浇非预应力混凝土楼盖结构的混凝土强度等级不宜高于C40,抗震设计时,框架柱的混凝土强度等级,9度时不宜高于C60, 8度时不宜高于C70;剪力墙的混凝土强度等级不宜高于C60。
2.高层建筑设计需注意的问题2.1结构平面布置应减少扭转的影响在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;B 级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)(以下简称规程)第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
结构扭转为主的第一自振周期T1与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9, B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85(注:当楼层的最大层间位移角不大于规程第3.7.3条规定的限值的40%时)。
该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松,但不应大于1.6。
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浅谈高层建筑结构设计及应用
摘要:城市建筑及建筑产业的发展越来越迅速,而高层建筑的功能、结构也呈现出越来越多样化的特点,各种结构的创新技术层出不穷,丰富了高层建筑的结构形式,相应的结构设计也由传统单一的设计指标向着多元化的以性能为基础的方向发展。
本文就针对高层建筑的结构设计与应用展开讨论。
关键词:高层建筑;结构设计;应用
一、结构设计的涵义与特点
(一)结构设计涵义
建筑设计过程中,结构设计是其中一个重要的因素。
而建筑结构设计发展到现在,与传统的结构支撑早已不可同日而语,结构形态的表现性受到越来越多设计师的重视。
在建筑创作中,进行形态构思最重要的方法之一即为结构表现,其对于建筑结构中艺术因素的发掘更为注重,通过这种方法找出结构与艺术的结合点,将抽象的结构概念变为生动的建筑语言。
(二)高层建筑结构设计的主要特点
与低层、多层建筑结构相比,高层建筑结构设计在各种专业设计中的地位更加重要,作用更加突出。
结构体系选择不同,会对建筑平面的布置、楼层高度、立面体形以及施工技术、工期长短和造价水平等产生直接的影响。
高层建筑结构设计的主要特点体现在以下几个方面:
1、水平力设计是主要因素
与低层、多层建筑结构设计中竖向荷载对结构设计起着决定性作用不同,高层建筑中竖向荷载虽然对结构设计仍然有着重要的影响,但是起着决定作用的却是水平荷载。
由于建筑自重与楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴和与弯矩数值,只是和建筑高度的一次方成正比;而水平荷载会对结构产生倾覆力矩,并且由此在竖向构件中还会引起轴力作用,其与建筑高度的两次方成正比。
此外,如果建筑的高度达到一定水平,竖向荷载大多数为定值,而风荷载与地震作用均为水平荷载,结构动力性不同会对其数值产生较大的影响。
2、侧移为控制指标
与低层楼房不同,结构侧移是高楼结构设计中至为关键的因素。
楼房的高度越大,其受到水平荷载作用时,结构的侧移变形会快速增加,所以结构在受到水平荷载的作用时,其侧移量要被控制在一定的限度内。
3、抗震设计要求更高
在进行高层建筑的抗震设计时,不仅要将正常使用过程中的竖向荷载、风荷载等因素考虑进来,而且还要保证结构良好的抗震性能,尽量做到小震不坏、大震不倒的要求。
4、轴向变形
在高层建筑设计中,竖向荷载比较大,足以在柱中引起比较大的轴向变形,从而连续染弯矩会受到其作用,导致连续梁中支座处的负弯矩值变小,而跨中正弯矩的和——端支座负弯矩值会增大;而且预制构件的下料长度也会受到其影响,要按照轴向变形计算值调整下料的长度;此外,构件的侧移与剪力均会产生影响,相比构件竖向变形来说,其结果为偏于不安垒。
5、结构延性为重要的设计指标
与低层楼房相比。
高楼的结构相对更“柔”一些,在受到地震的作用时,其变形幅度会更大。
为了保证结构在进入塑性变形范围后其变形能力仍有较强的水平,防止倒塌,就要在构造上采取相应的措施,以保证结构较好的延性。
二、高层建筑结构设计的主要步骤
(一)确定合理的基础设计方案
在进行高层建筑的基础设计过程中,要结合当地的地质条件、荷载的具体分布、上部的结构类型以及相邻建筑的影响和施工条件等各项因素进行分析,选择合理性、经济性的基础方案。
在设计过程中,地基的潜力要充分发掘,如有必要要对地基的变形进行计算。
在基础设计过程中,地质勘察材料就已经完整的形成,如果建筑缺乏相应的地质报告,则要到现场查看,邻近的建筑物资料也可作为参考。
(二)确定最佳结构方案
一个成功的建筑结构设计,一定是最经济、最合理的方案。
结构体系的设计不但要明确其受力,还要便于传力,不同的结构体系不可混用于相同的结构单元。
所以在进行结构设讲地,工程的设计要求、施工情况以及材料供应等均要作用综合分析的因素,与水、电、暖等同时进行协商,以此为基础进行结构的选型,最终确定出最佳方案。
(三)确定适用的计算简图
结构计算是以计算简图为基础的,而实际结构设计中因为计算简图的不合理而导致结构不安全的问题时有发生,因此,计算简图的适用性、合量性也是保证结构安全的重要因素之一。
由于实际结构的节点不是单纯的刚结,因此计算简图要有相应的构造来保证,不过其误差不可超出相关标准规定的范围。
(四)分析计算结果
现在计算机技术在高层建筑的结构设计中得到了广泛的应用,但是由于其软件种类众多,不同类型的软件由于其算法不同,有可以得出不同的计算结果。
因此设计人员在利用计算时,如果发现程序和某个结构的实际情况不符,或者存在人工输入的错误,甚至软件自身的缺陷等都要及时查找原因并纠正,以保证计算结果的准确性。
(五)采用合理的构造方法
高层建筑结构设计的过程中,要对构件的延性尤为注意,对其薄弱位置更加关注。
钢筋锚固的长度要注意,尤其是钢筋直线段的锚固长度,而且温度应力对其所造成的影响也要考虑进去。
此外,平面、立面的布置要遵循对称、均匀、规范的原则,尽量不要出现薄弱部分,并且要通过极限状态做验算。
三、高层建筑结构的选型设计
高层建筑结构的选型设计主要做好以下三点:
(一)结构的规则性
因为新旧规范在规则性方面所做的规定有较大的变化,新规范中限制因素更多,比如平面规则性方面的信息、嵌固端上下层间的刚度比信息等等。
而且新规范中对建筑物不可例用严重不规则的设计方案做了强制性的规定,因此设计人员要对这些限制条件特别注意。
(二)结构的超高性
在针对超高问题时,新规范不仅将原有的限制高度设为A级高度,而且还增加了B级高度建筑。
因此高层建筑的结构设计中,要特别注意这一控制因素。
如果结构高度为B级,或者大于B级,相应的其设计方法、处理方法的变化幅度将会比较大。
在实际的工程设计中,曾经出现由于结构类型变更对该问题有所忽略的现象,导致施工图审图未通过,需重新设计,这对于工程的工期及投资成本均有较大影响。
(三)嵌固端的设置
由于高层建筑通常均附带二层或者以上的人防工程和地下室,嵌固端往往被设置于地下室的顶板之上,或者被设置于人防顶板上。
因此针对该问题设计人员要特别注意,比如对嵌固端楼板的设计、限制嵌固端上下层的刚度比、进行结构整体运算的过程中做好嵌固端的设置等等。
如果其中任意条件被忽略,均有可能造成工程的安全隐患。
四、高层建筑的抗震设计
高层建筑不仅要承担必要的建筑垂直荷载,而且还要承受侧向风荷载以及地震的冲击。
高层建筑结构中,在高度方向上的每一层其抗侧力刚度均有所不同,因此在建筑物多层之间,往往会有一些层面抗侧力相对薄弱,这些部分也是侧向变形和应力的集中处。
所以在建筑结构设计过程中,要尽量避免这种问题。
此外,建筑各相邻层面间的刚度偏心矩会发生变化,在设计过程中要尽量减少这种变化。
比如我国现行的抗震设计规范对建筑物的抗震能车就提出了设防要求以及两阶段的设计方式,其中第一阶段的设计要采用第一水准烈度的地震动参数,在建筑结构处于弹性状态时,将其地震效应、构件截面准确的计算出来。
在第二阶段时,要应用第三水准烈度的地震参数核算出结构的薄弱层,或者对部分薄弱环节进行侧向位移或者转角,以保证设计值在规范要求的限值范围内。
参考文献:
[1]廉晓飞.高层建筑结构[D].哈尔滨:哈尔滨建筑大学,2008
[2]吴景祥.高层建筑设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2007
[3]抱世华,方鄂华.高层结构设计[M].北京:北京清华大学出版社,2007
[4]赵西安.钢筋混凝土高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2009。