高层建筑基础结构设计探讨
关于高层建筑结构设计一些问题的探讨
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目前 国家强调水的循 环再用, 要从“ 污染控制 ” 水生态修 向“ 复和恢复 ’ , , 此 污 水 厂尾 水 排 放 以就 近 向 内河 排 放 做 景 观 转变 因 用水为宜 。 而环境影响评价常以事故排放为 由, 建议尾水 向外江 江心排放 , 矛盾如何协调值得进一步讨论。 两
3 结 语
232 污水 厂 尾 水 去路 ..
应加大水厂供水规模 。 因此在 这背景下, 城市供水系数应考虑设 置对置水塔或高位水池的方式来 降低 日变化系数 ,同时也提 升
供 水 安 全 度 。 时给 水 系 统 规划 设 计 应 充 分 考 虑 近 远 期 结 合 , 同 为
未来 留下发展空间 , 譬如道路管线综合 时给水管位的预留 , 水 给 管径合理确定等等 , 免重复投 资, 避 争取效 益最大化 。
及建筑 师 的创新 艺术使得 钢筋混 凝土 高层建筑 发 展被广 泛应 用。 高层建筑 结构设计给 工程 设计人员提 出了更高 的要求 , 下面
就 结 构 设 计 中 的 问题 进 行 探 讨 。
1 嵌 固端 的设 置 问题 . 3
由于 高 层 建 筑 一 般 都 带 有 两 层 或 两 层 以上 的 地 下 室 和 人
防, 嵌固端有可 能设置在地下室顶板 , 也有 可能设置在人防顶板 等位置 , 因此 , 在这个 问题上, 结构设计工程师往 往忽视 了由嵌 固端 的设置带来的一系列需要注 意的方面 :抗 震设计的多高层
建筑 , 当地 下 室 顶 层 作 为 上 部 结 构 的 嵌 固 端 时 , 下 一层 的抗 震 地
11 合 理 选择 结构 体 系 .
高层 建筑 结构平面 布置应力求 简单 、 规则 、 对称 , 免应力 避 集 中的凹角和狭长 的缩颈部位 ;避免在 凹角和端部设置楼 电梯 间; 避免楼 电梯问位置偏置, 以免产生扭转的影响。
对高层建筑结构设计
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对高层建筑结构设计的探讨摘要:由于高层建筑越来越多,类型和功能也越来越复杂,使得高层建筑的结构设计也越来越复杂,本文就结构设计中结构选型、结构计算与分析几方面简要总结了一些在结构设计过程要注意的问题。
关键词:高层建筑结构设计结构体系剪力墙前言近年来,高层建筑越来越多,越来越多的人在设计中遇到高层建筑。
掌握高层设计的要点是我们每个结构设计人员所必须的。
经过笔者这些多年来的设计实践,发现在高层建筑结构设计过程中经常出现一些遗漏或错误。
为了避免在钢筋混凝土高层结构设计过程中少犯或不犯这些错误,现将这些常常出现的问题总结如下:1 高层建筑结构设计1.1 水平荷裁成为决定因素。
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。
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,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大。
1.3 侧移成为控制指标。
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翩在某一限度之内。
2 剪力墙设计2.1钢筋混凝土抗震墙的延性和破坏形态与墙体的高宽比和超静定次数密切相关。
2.1.1为了提高抗震墙的变形能力,避免发生剪切破坏.对于一道截面较长的抗震墙,应该利用洞口没置弱连粱,使墙体分为小开口墙、多肢墙或单肢墙,并使每个墙段的高宽比不小于2。
所谓弱连粱,是指在地震作用下各层连粱的总约束弯矩不大于陔墙段总地震弯矩的20%;连梁不能太强,以免水平地震作用f某个墙肢出现全截面受拉,这是比较危险的。
但是,考虑到耗能.连粱又不能太弱、连梁弱到成为一般小粱时,墙肢就变成单肢墙,而单肢墙的延性很差.仅为多肢墙的一半,且单肢墙仅具有一道抗震防线,超静定次数少.在地震作用下是很不利的。
高层建筑基础结构设计探析
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高层建筑基础结构设计探析【摘要】近年来,我国经济得到飞速发展,各种高层建筑纷纷涌现,拔地而起。
如今高层建筑已经成为建筑工程行业内的主流趋势,基础结构设计是它的关键环节,因为一项工程如果在基础设计上出现了差错,不但会使建筑物的质量和安全受到影响,而且会使它的稳定发展受到严重干扰。
因此本文在阐述高层建筑设计理论与设计方法的基础上,探讨了对高层建筑进行基础结构的设计时应注意的问题,为以后的工程实践提供了一定的参考依据。
【关键词】高层建筑;结构设计;设计理论;方法目前,高层建筑的结构类型渐渐趋向于复杂化,这使高层建筑的楼层越来越多、高度越来越高且施工作业面越来越小。
因此在工程实施过程中,由于建筑高度不断增加,致使地面的压力负荷也不断提高。
为了使高层建筑的施工得到保障,避免地面发生塌陷、建筑结构出现沉降不均匀等问题,工程师需要严格审查地面的基础设计,严格监督和控制建筑施工。
基础工程设计同地质条件、建筑方案和工期等密切相关,其设计与施工对周围环境和高层建筑自身具有重要影响,工期和造价对高层建筑的总工期及整体造价起着举足轻重的作用。
一、设计理论高层建筑地基与上部结构及基础结构相互作用构成了一个共同的体系。
然而多年以来,因为计算方法的不足和人们在思想认识上的限制,在进行结构设计时,这三部分之间的关系经常被人为地切割,将基础结构与上部结构看作是独立的,对其分开考虑,这样会忽略了地基基础和上部结构的共同作用,也会忽视了基础结构和上部结构间的约束作用。
这可能导致的结果是:基础设计过于保守,并且由于低估了上部结构对某些部位的内力,致使对这些部位计算出的结果不太安全。
(一)地基对基础的影响基础的受力情况还由地基土的刚度和分布均匀性来决定。
如果地基土刚性比较强,不可压缩,那么基础结构既不会出现整体弯曲,也不会产生太大的局部弯曲,而且上部结构还不会发生次应力。
在实际中,出现最多是地基土比较软,可压缩,而且不均匀地分布,那么在这种情况下,基础弯矩的分布便会有很大不同。
高层建筑结构设计的实践探讨
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高层建筑结构设计的实践探讨摘要随着经济的快速发展和城市化进程的加快,高层建筑大量涌现并从单一用途向多用途、多功能发展,从而给高层建筑结构设计带来新的课题。
本文在分析高层建筑结构形式特点的基础上对高层建筑结构设计中存在的几个问题及解决方法进行了探讨,并总结了应注意的事项。
关键词高层建筑;结构设计;实践探讨中图分类号tu972 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)22-0044-02随着经济的发展,我国高层建筑特别是超高层建筑的发展非常迅速,其规模、形式日益丰富。
高层建筑形式的这一变化使得结构形式也发生了很大的变化,传统的设计方法遇到了挑战和瓶颈,为了确保高层建筑结构设计的安全和合理,开展高层建筑结构设计的实践探讨非常必要。
1 高层建筑结构设计特点1.1 水平荷载成为决定因素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,与楼房高度的1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,与楼房高度的2次方成正比。
对于一定高度的楼房来讲,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,则随着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的竖向荷载很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,会对连续梁弯矩产生影响,导致连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩值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。
针对以上问题要求根据轴向变形计算值对下料长度进行调整。
1.3 侧移成为控制指标与较低的楼房不同,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,水平荷载下的结构侧移变形迅速增大,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。
1.4 结构延性是重要的设计指标相对于较低的楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。
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,避免倒塌,尤其需要在构造上采取恰当的措施,以保证结构具有足够的延性。
对高层建筑结构设计的分析
![对高层建筑结构设计的分析](https://img.taocdn.com/s3/m/7b807f0e90c69ec3d5bb754c.png)
对高层建筑结构设计的分析摘要:随着现代建筑技术进步,高层建筑已得到广泛运用,并且仍在不断发展。
由于建筑高度过高,结构设计成为了高层建筑建设中的一大难题。
本文介绍了高层建筑结构设计的特点,分析了高层建筑的结构体系,探讨了高层建筑结构设计的常见问题。
关键词:高层建筑建构设计问题一、高层建筑结构设计的特点相比普通建筑结构设计,高层建筑结构设计更加重视结果体系的选择。
通常,高层建筑结构设计需要着重考虑水平载荷、轴向变形、侧向位移以及结构延性等4大问题,下面进行具体介绍。
1、水平荷载对高层建筑结构设计的影响相比于建筑自重在竖直方向产生的轴向应力与弯矩,建筑水平载荷引起的倾覆力矩和其对竖向构件的轴向应力,随着建筑高度增加而产生的增长值更大。
此外,高层建筑的竖直轴向应力为定值,水平载荷则常常会受风力作用和地震作用影响而产生大幅度波动。
因此,高层建筑结构设计需要加强对水平载荷的重视程度,一方面要确保应力值不超过建筑材料所能承受的最大值,另一方面也要对可能的载荷波动做好充分准备。
2、轴向变形对高层建筑结构设计的影响由于高层建筑高度极高,其竖直应力往往过大,常会导致柱体轴向变形过于明显,从而对建筑梁弯矩造成不利影响。
此外,预制构件的下料长度、构件剪力和侧移大小等关键设计环节也会受到轴向变形的影响。
因此,只有准确估计高层建筑的轴向变形情况,才能保证建筑结构设计的合理性与安全性。
3、侧向位移对高层建筑结构设计的影响因为高层建筑水平载荷会随建筑高度增加而迅速增大,所以高层建筑高度增加也必然会导致建筑侧向位移急剧增大。
因此,进行高层建筑结构设计时,应对建筑侧向位移值作出明确限制,避免侧向位移过大而对建筑结构产生损坏[1]。
4、结构延性对高层建筑结构设计的影响与普通建筑相比,高层建筑的抗震性能要求往往较高,这就要求高层建筑应具有更大的结构延性,使其能在地震发生时产生更大变形。
因此,合理设计施工,保证结构延性也是高层建筑结构设计的基本要求。
高层建筑结构设计难点分析
![高层建筑结构设计难点分析](https://img.taocdn.com/s3/m/7a5e342e571252d380eb6294dd88d0d233d43cad.png)
高层建筑结构设计难点分析高层建筑作为城市的地标和象征,其结构设计一直是建筑领域的一个重要课题。
随着城市化进程的不断加快,高层建筑的数量和高度也在不断增加,因此高层建筑结构设计的难点也逐渐凸显出来。
本文将对高层建筑结构设计的难点进行分析,并探讨如何克服这些难点。
一、受力分析复杂高层建筑由于其高度较大,受力分析通常会比较复杂。
在高层建筑的结构设计中,受力分析是基础和关键,只有深入研究高层建筑所承受的荷载和受力状况,才能有效地解决高层建筑结构设计中的难题。
在受力分析方面,高层建筑在不同楼层和不同构件上所受的荷载和力的分布都会有所不同,需要对整个建筑结构进行全方位的受力分析,确保每一个构件都能满足受力要求。
高层建筑的结构设计还需要考虑各种不同作用下的受力情况,包括静载荷、动载荷、风荷载等,这些都增加了受力分析的复杂性。
针对受力分析复杂的难点,结构设计师需要运用先进的受力分析方法和工具,如有限元分析、结构动力学分析等,对高层建筑的受力状况进行准确的模拟和计算,为结构设计提供科学的依据。
二、抗震设计要求高高层建筑所处的地理位置和环境不同,其抗震设计要求也会有所不同。
一般来说,地震是高层建筑面临的最大威胁之一,因此抗震设计是高层建筑结构设计中的一个重要难点。
高层建筑的抗震设计要求通常比较严格,需要考虑地震波的作用、建筑结构的受力状态、结构的位移要求等多个方面。
抗震设计需要考虑建筑结构在地震作用下的变形和破坏情况,要求建筑结构在地震发生时能够安全稳定地承受地震力的作用,减小地震对建筑结构的影响。
对于高层建筑抗震设计的难点,结构设计师需要根据建筑所处地区的地震烈度和其他地质条件,结合抗震设计规范,进行合理的抗震设计方案设计和结构计算。
还需要采用高性能材料和先进技术,提高建筑结构的抗震能力,确保建筑在地震发生时能够安全稳定地运行。
三、构造系统选择和优化高层建筑的构造系统选择和优化也是结构设计的难点之一。
构造系统的选择直接影响到建筑的结构性能和经济性,因此需要根据建筑的形式、功能和受力特点,合理选择和优化构造系统。
高层建筑结构设计问题探讨
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高层 建筑 结构设 计 问题 探讨
王伟光 李振 国 ( 黑龙江省西埃迪建筑设计 院, 黑龙 江 哈 尔滨 10 0 ) 50 0
摘 要: 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 杂多元 , 了革新 高层 建筑 , 为 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。 关键词 : 高层 ; 筑 ; 建 结构 ; 设计
2 . 3简体体系
参 考 文 献
Байду номын сангаас
1杨斌, 张红英. 关于建筑结构设 计 中若干 问题 的研 究[ . J 工程 地球 J 凡采用简体为抗侧 力构件 的结构 体系统称为筒体体系, 包括单 [】 2 72  ̄ ) 6 6 0 0 5 筒体 、 简体 一框架 、 筒中筒 、 多束筒等多种型式。简体是一种 空间受 物理 学报 , 0 ,4 6:9 — 0 . 2夏卓文. 高层建筑结构设计特点 住宅科技,0 7 1 2:9 3 . 20, ( )  ̄2 20 2 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 [1 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,
另一方面 由于轻质 高强材料的开发及新 的设计计算理论 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 快速发展 。 抗风和抗震理论的不断完善, 加之新的施工技术和设 备的不 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 的发展, 特别是计算机 的普及和应 用以及结构分析手段 的不断提 高, 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 断涌现, 为迅速发展高层建筑提供了必要 的技术条件 。 直荷载, 剪力墙主要承受水平剪力。
高层建筑结构设计探讨
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o o o i o
高层建筑结构设计探讨
摘要: 在现今社会 , 建筑高度越来越高 , 功能越来越多样化, 相对 的其结构设计也越来越复杂。随着高层建筑的类型、 数量的不 断增多, 高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计的难点。笔者结合自身多年的实际工作经验, 通过对高层建筑结构 设计特点及结构体系的分析, 并将高层建筑结构设计 中的参数确定进行 了探究。 关键词: 高层建筑; 结构设计; 结构体系
按《 建筑抗震设计规范} ( G B 5 0 0 1 1 - 2 0 1 0 ) 的规定划分 , 场区属中软土类 因本 场地 等 效 剪 切 波速 V s e = 1 5 6 . 2 —1 7 8 m , s , 9 . 8 m < 覆 盖层 厚 < 3 3 . 8 m, 故 建 随着我国经济的快速发展, 高层建筑如雨后春笋 , 一栋栋拔地而起。 建筑 型 , 的高层 化 和 多样 化发 展 , 使 得建 筑 结构 设 计方 面 的 变化 越来 越 多 。 面对 建 筑 筑场地类别 为Ⅱ类 。场地抗震设防烈度为6 度, 设计基本地震加速度为0 . 0 5 g , 类型 、 功能 、 数量的不断增加, 高层建筑结构体系的多样化 , 高层建筑结构设 设 计 地震 分组 为第 一 组 , 设 计特 征周 期 为0 . 3 5 s 。 计迎来 了新新的机遇与挑战。 作者通过实践、 总结 , 对高层建筑结构设计及结 构体系, 作出以下分析 :
3 . 3设计 荷 载取 值 ( 可 变荷 载标 准值 )
0 前言
3 . 2 抗 震 等级
①楼 、 地面主要使用荷载 根据《 建筑结构荷载规范 } G B 5 0 0 9 - - 2 0 0 1 ( 2 0 0 6 年版) 及业主提出楼面荷 载要求 , 楼面屋面均布主要荷载标准值( K N / n f ) 按不同使用要求确定( 表2 ) 。
对高层建筑结构设计的探讨
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对高层建筑结构设计的探讨摘要:结构设计是一项综合性技术工作,也是一项对国家建设有重大意义的工作。
只有把握建筑结构设计要点,对计算结果作出正确的分析和判断,采取相应处理方法进行必要的调整完善,才能设计出高质量、高品质的工程,本文就高层建筑结构设计做一阐述。
关键词:高层建筑结构设计建筑的结构设计的任务复杂繁重,设计人员应当认真学习规范,努力提高理论知识,依据工程的实际情况,结合自己的实践经验,把握工程设计要点,提高对结构设计问题的防治能力,使结构设计工作做行更安全、更合理,下面就高层建筑结构设计中值得注意的几个问题进行探讨。
1、高层建筑基础的选型问题。
高层建筑应选用整体性好、能满足地基承载力和建筑物允许变形要求、并能调节不均匀沉降的基础形式,达到安全实用和经济合理的目的。
一般有筏板基础、箱形基础、条形交叉梁基础等。
应根据上部结构类型、层数、荷载及地基承载力选用合理的基础形式。
筏形基础有梁板式和平板式,当建筑物层数较多,地下室柱距较大、基底反力很大时,宜优先选用平板式。
采用梁板式筏基时,基础梁截面大必然增加基础埋置深度,当水位高时更为不利,梁板的混凝土需分层浇筑,梁支模费事,因而增长工期,综合经济效益反而比平板式差。
筏形基础的双向底板的厚度,除满足正截面承载力外,主要由冲切、剪切承载力确定。
高层建筑应尽量采用规则的平面布置和立面造型。
在建筑方案设计阶段,应提倡平、立面简单对称。
震害表明,简单、对称的结构体形在地震时较不容易破坏。
简单、对称的结构容易估计其他震时的反应,容易采取抗震构造措施和进行细部处理。
在方案设计时,首先应符合抗震概念设计,宜采用规则的建筑设计方案,避免采用不规则的设计方案。
在体型上简单、抗侧力体系的刚度和承载力上下变化应连续。
在平面、竖向没有明显的、突出的突变,并应尽量避免整体扭转不均匀的现象出现,使质量中心和刚度中心基本相重合。
2、地基与基础设计。
地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面,同时,也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素。
对高层建筑结构设计探讨
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念设计 做得好 的结 构工程 师, 随着他 的不 懈追求 , 结构概 念将 随他 的 其
由于 高层 建 筑具 有 上 述 的受 力 特点 , 设计 过 程 中, 满足 建 因此 在
选择 使 年 龄与实践 的增长 而越来 越 丰 富, 计成果 也越 来越 创新 、完善 。遗 筑功 能要 求 和抗 震 性 能 的前 提 下, 切 实 可行 的结 构类 型 , 之在 设
2认识高层建筑 受力特点 , 择 合理结构 类型 . 选
建筑设计 l
C S R T ON l 0N T UC I
对高层建筑结构设 计探讨
何 兆 文
江苏省都市建筑设计研究院有限公 司 江苏 宿迁 2 3 0 2 80
摘要 : 随着城 市经济 的快速发展, 筑结构越 来越 高, 建 建筑结构 的形式也越来越 复杂, 文着重阐述 了概念设计在 高层建筑结构的重要性 。 本
关 键 词 :高层 建 筑 :结构 设 计 :概 念 设 计
1概念设 计 的重要性 .
影 响要远 远大 于垂直 荷 载的影 响, 水平荷 载是 结构设计 的控制 因素, 结
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 构抵抗 水 平荷 载产 生 的弯 矩 、剪 力 以及拉 应力 和压 应力应 有较 大 的
同时要 求结 构要有 足够 的 刚度, 随着 高度增加 所引起 的侧 向 使 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 强 度外。 计, 能有意识地 处理 构件与 结构 、结构 与结 构 的关 系 。一般认 为, 并 概 变形 限制 在结构 允许 范 围内 。
论存在 许多缺 陷或不 可计算性 , 对混 凝土结 构设 计, 比如 内力计算 是基 控制塑性 变形 的 刚性方 案结 构 。其 突 出缺点是 结构 自重大 , 塑性 抵抗
试论高层建筑结构设计有关问题探讨
![试论高层建筑结构设计有关问题探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/8d40ef1459eef8c75fbfb329.png)
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”。
高层建筑的结构设计特点及基础结构设计
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Building Technology88《华东科技》高层建筑的结构设计特点及基础结构设计孙夏兰(同圆设计集团有限公司安徽分公司,安徽 合肥 230000)摘要:我国建筑行业随着经济的不断发展快速成长,在高层建筑方面取得优异成绩,建筑规模正在逐渐扩大,高层建筑的结构设计受到设计人员的广泛关注。
高质量的结构设计,才能保障建筑的安全性及稳定性,本文从工程举例分析高层建筑结构设计特点及基础设计方面展开分析,以期帮助设计人员能够做出质量高的设计和规划,提出参考意见。
关键词:高层建筑;设计特点;基础结构设计近年来,高层建筑不断快速发展,越来越引起相关设计人员的高度重视。
高层建筑的结构设计是一项比较复杂的工程,且综合性较强。
而在高层建筑结构设计中,基础设计是核心部分,是保障建筑安全性及稳定性的基础,同时也具有一定难度,这对结构设计人员的专业要求也越来越高。
在高层建筑设计中需结合当地实际情况,做出相应设计方案,及时发现问题并解决,根据这些影响因素提出可行的设计方案,因此,了解高层建筑的特点、原则及基础的结构设计对结构设计人员十分重要。
1 工程概况 工程名称:某办公楼大厦。
建筑面积为25000m 2,层数为地上26层,地下2 层,层高为3.3m,结构高度为92.4 m,平面整体为井字型建筑,详见图1。
图1 工程平面图2 结构平面布置2.1 框架-核心筒结构体系根据建筑的平面布置要求,本工程为综合办公大楼,需要有较大的办公空间和会议室,整个工程呈现核心筒结构体系,其主要特点为降低偏心影响,可最大程度承受水平负荷力,对其抗侧刚度具有一定提升,保证高层建筑物的稳定性。
在计算各振型地震对其结构影响程度,应考虑非承重墙体的刚度影响予以折减,根据规范要求框架-核心筒结构可取0.8-0.9。
设计时核心筒宜贯通建筑物全高。
抗震设计时核心筒为框架-核心筒结构的主要抗侧力构件,因此比一般的剪力墙结构要求更高。
在这类结构中要特别注意其质心和刚心的偏心距,尽量使二者重合,才能控制结构的扭转效应。
关于建筑基础结构设计的探讨
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关于建筑基础结构设计的探讨摘要:下面本文将以高层建筑结构设计中的基础设计问题为重点,进行简单的论述,以供参考。
关键词:建筑;基础;结构设计中图分类号:tu318文献标识码:a文章编号:高层建筑的上部结构,基础及地基组成了一个共同作用的体系,在高层建筑基础设计中,要有效利用上部结构刚度,充分考虑地基条件对基础受力的影响,合理选择基础形式,运用共同作用的理论设计地基和基础,达到减少基础内力与沉降、降低基础造价的目的。
高层建筑具有楼层多、高度高、施工作业面较小的特点,所以其在建设施工过程中会随着施工高度的不断增加,促使上层建筑对地面的荷载承受压力不断提高。
因此,为保证高层建筑在施工过程中不出现地面塌陷、建筑结构不均匀沉降的问题,就必须对其地面基础设计和施工进行严格控制。
基础工程设计施工与上层建筑的设计建设方案、工期要求、地质条件、基础结构等因素息息相关。
基础工程的设计和施工对高层建筑本身及其周围环境的至关重要,其造价与工期对高层建筑总造价与总工期有举足轻重的影响。
1 高层建筑基础的设计理论高层建筑的上部结构具有很大的刚度,它和基础结构及地基三者实际上构成了一个共同作用的体系。
然而长期以来,由于人们认识上的局限性以及计算手段的缺乏,在设计计算中往往人为地切割了各部分之间的联系,而把上部结构和基础结构作为两个独立的单元分别进行考虑,亦即首先把基础结构作为上部结构的固定支座,求得上部结构在荷载作用下的内力和基础结构固定处的反力,然后把该反力作用于弹性地基的基础上计算基础的内力。
这种方法没有考虑上部结构与地基基础的共同作用,忽略了上部结构对基础的约束(亦即上部结构刚度的贡献)作用。
它所导致的结果:一是基础弯矩和纵向弯曲过大,基础设计偏于保守;二是没有考虑基础实际存在的差异沉降对上部结构引起的次应力,在某些部位低估了上部结构的内力,从而使这些部位计算结果偏于不安全。
1.1 上部结构的刚度对基础受力状况的影响假设上部结构为绝对刚性,当地基变形时,各竖向构件只能均匀下沉;如忽略竖向构件端部的抗转动能力,则竖向构件支座可视为基础梁的不动铰支座,亦即基础梁犹如倒置的连续梁,不产生整体弯曲,却以基底分布反力为外荷载,产生局部弯曲。
关于高层建筑结构设计问题探讨
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关于高层建筑结构设计问题探讨摘要: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;结构设计一、高层建筑结构设计方面的原则1、选用适当的计算简结构计算式在计算简图的基础上进行的,计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生,所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。
计算简图还应有相应的构造措施来保证。
实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点,但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。
2、选择合适的基础方案:基础设计应根据工程地质条件,上部结构类型与载荷分布,相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析,选择经济合理的基础方案,设计时宜最大限度地发挥地基的潜力,必要时应进行地基变形验算。
基础设计应有详尽的地质勘察报告,对一些缺少地质报告的建筑应进行现场查看和参考临近建筑资料。
通常情况下,同一结构单元不宜用两种不同的类型。
3、合理选择构方案:一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案,也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。
结构体系应受力明确,传力简捷。
同一结构单元不宜混用不同结构体系,地震区应力求平面和竖向规则。
总而言之,必须对工程的设计要求、材料供应、地理环境、施工条件等情况进行综合分析,并与建筑、电、水、暖等专业充分协商,在此基础上进行结构选型,确定结构方案,必要时应进行多方案比较,择优选用。
4、正确分析计算结果:在结构设计中普遍采用计算机技术,但是由于目前软件种类繁多,不同软件往往会导致不同的计算结果。
因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。
在计算机辅助设计时,由于结构实际情况与程序不相符合,或人工输入有误,或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果,因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析,慎重校核,做出合理判断。
高层建筑结构设计难点分析
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高层建筑结构设计难点分析
高层建筑是如今城市中常见的建筑形式,其不仅可以提供更多的空间,同时也是城市
发展的标志。
由于高层建筑的结构设计需要考虑的因素较多,所以其设计难度也相对较大。
本文将从地基承载、风荷载、地震作用等方面分析高层建筑结构设计的难点。
一、地基承载
地基承载是高层建筑结构设计中的一大难点。
在选择地基承载方式时,需要考虑建筑
物的自重、荷载、地基土壤的承载力等因素。
地基土壤的承载力对地基承载能力起着至关
重要的作用。
不同地基土壤的承载力不同,所以需要根据实际情况进行地基土壤勘察,以
确定地基承载方式和地基基础结构。
高层建筑地基承载还需要考虑地铁、地下管线等因素
的影响,这些都会对地基承载产生一定的影响,需要结构设计师进行合理的考虑和设计。
二、风荷载
风荷载是高层建筑结构设计中的另一大难点。
由于高层建筑受到风力的作用,所以需
要考虑风荷载对建筑物的影响。
通常情况下,高层建筑结构设计中会对建筑物采取一些措
施来减小风荷载的影响,比如采用空气动力学设计、采用减震措施等。
高层建筑结构设计
中还会考虑到建筑的稳定性和抗风性能,这些也是结构设计中需要进行综合考虑的因素。
所以,在高层建筑结构设计中,风荷载是需要进行综合分析和设计的一大难点。
地基承载、风荷载、地震作用等因素都是高层建筑结构设计中的难点。
尽管如此,随
着科技的发展和建筑技术的不断进步,相信这些难点在未来会得到更好的解决。
相信在不
久的将来,高层建筑的结构设计将更加完善,也将为城市的发展和规划带来更多的可能。
高层建筑结构分析与设计探讨
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高层建筑结构的 内力与位移按弹性方法计算 。在竖向荷载
和 一般风荷载作用下 , 结构应保持正 常使 用状态 , 结构通 常处于
工 的周期 长、 投入 资金多 , 与传统低层 小建筑相 比 , 建筑结 构 的 分析 与设 计显得 尤为重要 。 如果在高层建筑建设过程 中, 其结构 设计 与分析不正 确 , 将给施工带来 严重影响 , 最终也会影响到建 筑本 身的使用寿命和 建筑 的安全性 ,给广大人民 的生命 财产 安 全埋 下重 大隐患 。 因此 , 增强城 市高 层建筑结构 的设计 与分析已 经成 为我 国建筑行业 快速发展的必然。
结 构的 自由度 ,也可 以简化结构设计 中的计算方 法,省时又省 力 。但是 , 这种假定方法也是具 有相 对性 的 , 一般在框架体 系和 剪力体系 中完全可以采用 ,但是在 高层建筑纵向 刚度 有突变的
市建设规模越来越大 , 城市 用地 越来越 紧张 , 高层建筑 的发展缓
解 了这一 矛盾。 在 现阶段 的城 市建筑 建设 过程 中 , 对建 筑的高度
3 . 2 高层 建 筑 结构 应 考 虑 整 体共 同工 作
高层 建筑 结构在 风力和地 震作 用下 ,楼 层的总水 平力是 已 知 的,但 这水平力如何分 配到各片框架 、各 片剪力墙 却是未知
的。 由于各片抗 侧力结构 的刚度 、 形状不同 , 变形特征也不相同 ,
研 究表 明 , 我们现阶 段的高层建筑 主要 是框 架结构 , 所 以, 设计与分析工作 中坚持的原则具体表现在以下三个方面。
和规模要求不断增多 , 而随着城市建筑高 度的现象。
3 高 层 建 筑 结 构 简 化 计算 原 则
3 . 1 弹性 _ r - 作 状 态
论高层建筑结构中的基础设计
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论高层建筑结构中的基础设计摘要:基础在高层建筑结构中是重要的组成部分,不仅建筑物的安全性方面起到至关重要的作用,在造价和施工工期上也起到非常大的影响。
所以设计者在设计过程中,要根据地地质资料、荷载、结构类型、施工条件、施工材料等等因素做到全方位的考虑,使设计的基础即安全实用,又经济合理,同时也能方便施工。
文章主要是从基础设计的合理性,分析方法,适用类型,部分优化来进行论述。
关键词:高层建筑;基础结构;设计与优化中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:一高层建筑基础设计的现实意义1.1安全性地基和基础位于地面以下,系隐蔽工程。
它的勘察、设计和施工质量,直接影响建筑物的安全。
设计时保证与之上部结构相适应的基础选型是影响结构安全的重要因素。
如果建筑在基础选型设计上与上部结构不相适应、与所处的地基条件不协调、与上部结构不能在整体上协同受力等,有可能造成建筑物的不均匀沉降、建筑物开裂或倾斜甚至倒塌等严重后果。
一旦发生质量事故,补救和处理往往很困难,甚至是不可能的。
所以,高层建筑基础设计的现实意义。
1.2经济性基础形式设计合理有利于工程造价的降低。
地基基础工程的造价和施工工期在建筑总造价中所占的比例与多种因素有关,在建筑工程造价中基础工程占有的比重可达到25%左右,有时由于地质、结构的复杂性、施工条件等,则基础造价更高。
保证结构安全性前提下,合理的基础选型,尽量降低工程造价。
1.3时间性基础形式的合理有利于缩短施工工期。
据相关统计,基础工程的施工工期可占到土建工程总工期的约30%左右,因此,在当今经济飞速发展的大时代背景下,基础形式的合理选择对缩短施工工期具有重大意义。
二勘察成果在高层建筑基础设计中的影响及采取的措施上部结构与地基、基础按整体共同作用的分析方法是目前最理想的。
在上部结构与地基、基础之间可对满足接触点的静力平衡和接触点的变形协调同时满足,即将把其看成彼此协调的整体来进行分析。
高层住宅基础设计选型分析
![高层住宅基础设计选型分析](https://img.taocdn.com/s3/m/a9d8ee04302b3169a45177232f60ddccda38e63b.png)
高层住宅基础设计选型分析随着城市化进程的加速,高层住宅在城市中如雨后春笋般涌现。
而基础作为高层住宅的重要组成部分,其设计选型直接关系到建筑物的安全性、稳定性和经济性。
本文将对高层住宅基础设计选型进行详细分析。
一、高层住宅基础设计的重要性基础是建筑物的根基,承载着整个建筑物的重量,并将其传递到地基中。
对于高层住宅来说,由于其高度较高、自重较大、水平荷载作用明显,对基础的要求更为严格。
一个合理的基础设计选型能够确保建筑物在使用过程中不发生不均匀沉降、倾斜甚至倒塌等问题,同时也能够降低工程造价,提高建筑物的使用性能。
二、影响高层住宅基础选型的因素1、地质条件地质条件是基础选型的首要考虑因素。
不同的地质条件,如土层的性质、承载力、压缩性等,会直接影响基础的形式和尺寸。
例如,在坚硬的岩层上,可以采用独立基础或桩基础;而在软弱土层上,则可能需要采用筏板基础或箱型基础等。
2、建筑物的高度和荷载高层住宅的高度和荷载大小对基础的选型有着重要影响。
高度越高,建筑物的自重和水平荷载越大,需要基础具有更强的承载能力和抗倾覆能力。
通常情况下,高层住宅会采用深基础,如桩基础或地下连续墙等。
3、相邻建筑物的影响如果高层住宅周边存在已有建筑物,其基础形式和施工过程可能会对相邻建筑物产生影响。
在选型时,需要考虑相邻建筑物的基础类型、间距以及地基的变形情况,避免施工过程中对相邻建筑物造成损害。
4、施工条件施工条件包括施工场地的大小、周边环境、施工技术水平和设备等。
例如,在场地狭窄的情况下,可能不适合采用大型的筏板基础;而在地下水位较高的地区,施工降水的难度和成本也会影响基础选型。
5、经济性基础工程在整个建筑物造价中所占比例较大,因此在满足安全性和使用要求的前提下,应尽量选择经济合理的基础形式。
通过对不同基础方案进行技术经济比较,综合考虑材料、施工、维护等方面的成本,选择最优方案。
三、高层住宅常见的基础类型1、独立基础独立基础适用于地质条件较好、荷载较小的情况。
高层建筑结构设计中地基基础方案选型探讨
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高层建筑结构设计中地基基础方案选型探讨摘要:本文主要针对高层建筑结构设计中地基基础方案的选型展开了探讨,通过结合具体的工程实例,对基础形式方案作了详细的阐述,并分别对比了三种基础方案,以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词:高层建筑;结构设计;地基基础;方案选型0 引言地基基础设计是建筑工程结构设计的关键组成部分,要做好地基基础的设计,就必须依照上部结构条件和工程地质条件,结合工期、施工条件、造价等方面的要求合理选择方案,因地制宜,以确保建筑物的安全和正常使用。
基于此,本文就高层建筑结构设计中地基基础方案的选型进行了探讨,相信对有关方面的需要能有一定帮助。
1 工程概况某办公楼地上14层,地下2层,标准层层高为4.2m,建筑总高度67m。
根据建筑使用功能要求,本工程主体结构采用框-剪结构体系,地震设防烈度是7度,制定地震基本加速度是0.1g,地震分组为第三组,建筑抗震设防类别为乙类,抗震等级为框架二级,剪力墙二级,场地类别为Ⅱ类,基本风压为0.7kN/m2。
2 工程地质情况2.1 场地岩土层分布情况根据本工程钻探揭露,本场地内地层结构自上而下依次为:①粉质粘土:灰褐色,湿,呈软塑-可塑状态,层厚2.00~3.00m;②淤泥:深灰色,饱和,呈流塑状态,层厚3.10~7.80m;③卵石:灰黄色,饱和,呈稍密-密实状态,层厚6.30~8.20m;④凝灰熔岩残积砂质粘性土:灰黄色、黄白色,湿,呈可塑-硬塑状态,层厚2.20~12.70m;⑤全风化凝灰熔岩:灰黄、灰白色,凝灰质结构,散体状构造,层厚8.00~14.30m;⑥-1砂土状强风凝灰熔岩:褐黄色,凝灰质结构,散体状构造,层厚4.70~10.10m;⑥-2碎块状强风化凝灰熔岩:褐黄色,凝灰质结构,碎裂状构造,层厚2.60~13.10m。
2.2 水文地质条件根据本工程勘察期间所进行的地下位测量,场地内地下水的初见水位埋深为0.52-1.52m,地下水混合稳定水位埋深在0.19~1.39m,高程在4.28-4.74m,场地内地下水主要赋存于③卵石、④凝灰熔岩残积砂质粘性土、⑤全风化凝灰熔岩、⑥-1砂土状强风凝灰熔岩、⑥-2碎块状强风化凝灰熔岩的孔隙裂隙水,各土层地下水水力联系较密切,地下水类型为承压水,其补给来源主要为大气降水、地表水的垂向渗透补给及相邻含水层侧向径流补给。
对高层建筑结构设计探讨
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郭英伟 ( 北百川建筑 河 设计有限 ) 公司
摘要 : 随着我国经济 的快速发展, 国大 中城市高层建筑迅速增多 , 全 高层 4 结 构 计 算 与数 据 分 析 建 筑结 构 设 计 已成 为建 筑 结 构 设 计人 员 的重 要 工 作 内 容。 高层 建 筑 层 数 和 高 41 整 体 结 构计 算数 据 分 析 。 由于 本 工 程 A, . B两 塔 对 称 , A 仅 度 都逐 渐 增 加 , 构形 式 更 是 多样 化 、 杂 化 。 了使 设计 者对 高层 建 筑 的 设 塔进行计 算f 算未考虑 中间地 下室相连)计算时取 2 结 复 为们 就 以 杭 州某 工 程 为 例 , 绍高 层 建 筑 的 结 构 设计 方案 , 考 虑 平 动和 耦 连 两 种 情 况 ,由 于 A, 我 介 B两 塔 涉 及 的 内容 基 本 一 致 , 仅 本文对该方案的计算模型、 转换层 的设计和构造及 内力分析做 了简要介绍。 分析 A塔 的计算数据 由 S T v A V E软件计算结果可 以看出 , 结构基本 关键词: 高层建筑 转换层 总结
周期 T 1在 ( 0 5~00 5N( 为 层 数 ) 间 , 于 合 理 范 围 , 明结 0 6 7 ) N 之 属 说 构 总 刚 度 合 适 : 重 比 在 2 左 右 符 合 抗 震 规 范 525条 要 求 , 换 剪 % .. 转 近 年 来 , 代 建筑 越 来 越 向 多 功 能 、 合 用 途 发 展 , 同一 竖 直 层 上 下 刚 度 比 小 于 13 符 合 高 规 要 求 , 换 层 过 渡 平 稳 , 构 竖 向 现 综 在 ., 转 结 线 上 , 部楼 层 与 下 部楼 层 用 途 不 同 , 同的楼 层 需 要 大 小 不 同 的 空 布 置 及 刚 度 变 化 相 对 合 理 , 支 柱 轴 压 比控 制 在 O5 顶 不 框 .5以 内 , 柱 轴 角 间尺 寸 , 用 不 同 的结 构 形式 。 从 建筑 功 能 上 讲 , 部 需 要 小开 间 的 压 比控 制 在 05 采 上 .O以 内。 一 扭 转 周 期 与第 一 平 动 周期 r4 于 O9 振 第 ;  ̄ ., k 轴线布置 , 需要较多的墙体 以满足旅馆和住宅的要求, 下部共用部分 型参 与 质 量 达 到 总质 量 的 9 % 。 8 则 希 望 有尽 可 能 大 的 自由 灵 活 空 间 , 网要 求 大 , 体 要 尽 量 少 , 柱 墙 由 42动 力时程分析。 . 根据场地地质情况 , 地震所提供 了 6条可能 于 高层 结 构 下部 楼 层 受 力 很 大 , 上部 结 构 受 力相 对较 小 , 常布 置 应 出现 的地震波 ,选用 了其中比较符合实际情 况的两条和~组人工模 正 该 下 部 刚度 大 ( 多 , 网 密)到 上 部 刚 度 较 小( 少 , 网稀 疏 )但 拟地 震 波 进 行动 力时 程 分 析 ,弹性 时 程 分析 的计 算 结 果 与振 型 分 解 墙 柱 , 墙 柱 , 为 了满 足 建筑 功 能 的 要 求 , 我们 必须 以跟 常 规相 反 的 方 式进 行布 置 , 反应谱法的结果基本一致 ,每条时程曲线计算所得的结构底部剪 力 即上部布置小空间 , 下部布置大空间 , 上部布 置刚度大的剪力墙 , 下 不 小 于 振 型 分解 反 应 谱 法 求得 的底 部 剪 力 的 6 % , 5 多条 时 程 曲 线计 部 布 置 刚度 较 小 的框 架柱 ,为 了实 现 这一 布 置 就 必须 在 结 构 转换 的 算 所 得 的 结构 底 部 剪 力 的平 均 值 不 小于 振 型 分 解 反 应谱 法 求 得 的底 楼 层 设 置 转换 层 。 部 剪 力 的 8 %。 0 2 工 程概 况 5 转换 层 的构 造 与设 计 就 以杭 州 某 工程 为例 。 本 工程 位 于 杭 州 某 地 区 ,该 工 程 是集 商 51加强转换结构 的整体性和 刚度 加 强转换 层及上下层楼板 . 场 、 公 、 宅 为一 体 的综 合 性 高 层 建筑 , 下 2层 为 停 车 库 及 设 备 的 厚 度 及 配 筋 , 转 换 层 楼 板 厚 度 h 2 0 办 住 地 = 5 mm , 上 下 两 层 均 取 房 ,地上 2 9层 ,分 A, B两栋 塔 楼 ,塔楼 均 为住 宅 ,主 楼 主体 h 2 0 = O mm。框 支 梁 是 转换 层 结 构 中最 重要 的受 力 构 件之 一 , 过 它 通 9 . 0 由于 该 建筑 功 能 的 要 求 , 工程 结构 采 用 底部 大空 间转 换 将 上 部 墙 体 的荷 载传 递 给 下部 框 支 柱 , 受力 相 当复 杂 。 05 m。 0 本 其 在本 工 程 中 剪力墙结构 , 转换层在第 5层 顶面 , 属高位转换结构 , 该地区地震设 存在 “ ” Z 型墙 , 需要考虑上部墙体竖向力对框支梁产 生的扭矩 。 防 烈 度 为 6度 , 计 地 震 分 组 为 第 一 组 , 计 基 本 地 震 加 速 度 值 为 设 设 ①将两片错开 的墙体假定 为在 同一平面内进行平面有限元分析 00 g 拟建场地 为 Ⅲ类场地土 。结构抗 震等级 : .5 , 转换层 下剪力墙 二 其 内力 , 图形类似于 大开 口框支剪力墙 ; ②根据整体计算结果中上部 级 , 支柱 二 级 , 础采 用桩 筏 。 了满 足 建筑 功 能 , 框 基 为 结构 必须 处 理好 墙体的竖向力手算框支梁的抗扭钢筋 ;③将有 限元计算结果与手算 以下几个问题 : ①转换层转换结构 方式的选择 : 转换层楼层结构计 抗扭配筋叠加 , ② 由于梁宽 比较大( 这是 由上部墙体 的位置决定的)计 , 算层高的确定 ; ⑧二级转换梁的处理。 算抗扭钢筋 为构造要求。 其他转换 梁上墙体进行有限元分析 , 其正截 3 概念 设 计 与 结构 布 置 面 配 筋结 果 小 于 整体 结构 分 析 结 果 ,在 实 际 工 程 中偏 安 全地 采 用 了 31 结 构 计 算 单 元 的 确 定 。 由于 本 工 程 主 体 分 为 A, . B两 栋 塔 整体 结构 , 算 的结 构 进 行 转换 大 梁 的 截面 和 配 筋 设计 。 计 楼 , 栋 塔 楼 之 间 为 商业 用房 , 与 主 楼 之 间设 置 了伸 缩 缝 , 虑 地 两 但 考 转换 层 中柱 的延 性 极 为 重 要 , 了提 高柱 的延 性 , 取 了控 制 轴 为 采 下 室 墙 体 较 多 , 下 室顶 板 (0 mm) 度较 厚 , 体 刚度 较 大 , 划 压 比 、 箍 率 、 向 配筋 率 以及 混凝 土 强度 等 级 等措 施 。 转换 梁 柱 配 地 20 厚 整 计 配 纵 分成 两 个 单塔 模 型 。 筋较 多, 别是节点处配筋相交情况更为复杂 , 特 实际钢筋很难准确到 32 转换结构 的选 型及布置 。 . 由于 带转换层 的高层建筑结构有 位 , 在设计 中尽量选用了大直径、 高强度钢筋 , 以减 少钢筋根数, 配筋 其 自身的结构弱点 , 因此《 建筑 抗震设计规范》 G 5 0 — 0 8) 应 有足够的余量 。 ( B 0 1 2 0 和 1 同时转换梁板在施工中需考虑支撑方案。 支撑层所 《 高层建筑 混凝土结构技术规程》 J J — 0 2 1 6 2 0 ( G 3 2 0 J 8 — 0 2)都对 其 受的梁板荷 载, 施工荷载等应在设计中考虑 , 以转换层 以下梁板截 所 做 了严 格 的 规 定 , 别 是 对 高 位 转换 的 结 构 做 了 更 为 严 格 的 规 定 , 面 ,配筋均应适 当加强。另外转换梁混凝 土的施工过程 中应采取措 特 由 于 总体 结 构 竖 向传 力构 件 的 不 连 续 ,造 成 结 构 上 荷 载 不 能 传 递 施 , 防止 在 浇 筑过 程 中及 混 凝 土 浇筑 初 期 产 生 裂缝 。 以 给 下部 对 应 的 结 构 构 件 , 是 通 过 转 换 结 构 的 内 力 重 分 配 , 向 下 而 再 ① 严 格 控 制 混凝 土 的 配 合 比 , 制 混凝 土 的 水灰 比 、 泥 用 量 、 控 水 传 递 给 下部 结构 的 竖 向构 件 , 因 此 转 换 构 件 相 当 重 要 而 且 受 力 非 砂 率 及坍 落度 不 要 太 大 , 量采 用 高标 号 及低 水 化 热 水 泥 , 尽 降低 水泥 常 复 杂 , 证 转 换 结 构 正 常 地 、 靠 地 、 效 地 工 作 是 结 构 设 计 的 用 量 : 加 一 定 量 缓 期 凝 型 减 水 剂 和 微 膨 胀 剂 , 低 水 灰 比 , 满足 保 可 有 掺 降 在 重 点 。 结 合 本工 程 建 筑 方 案 的要 求 , 多 方 案 的 比较 , 工 程 采 用 泵送混凝土 的前提下 , 经 本 尽量选 用粒径大且级配良好 的粗 集料 , 禁采 严 梁 式 转 换 ( 梁式 转换 的设 计 较 其他 转 换 而 言 受 力 明确 , 力简 洁 , 用粉砂 , 因 传 严格控 制砂石的含泥量。 梁板混凝土 中应掺加聚丙烯抗裂 ② 计算模型简单容易符合实 际情 况) ,同时增 加转换层板厚 (5 mm) 纤 维 ( 径 小 于 2 m,长 度 不 小 于 1 20 直 4 mm) ,混 凝 土 中掺 量 不 少于 并双层双向配筋 , 以符 合 刚性 楼 板 的假 定 。由于 转换 层 上 下 存 在 不 08 gm。同时 现 浇 板 混 凝 土 中应 掺 1 % ( 泥 重 量 ) U A 1 .K / , 水 O 的 E 2V膨 同 的 结 构 形 式 , 结 构 刚 度 在 转换 层 上 下 出现 刚 度 突 变 , 结 构 的 胀剂 ( 代水 泥 用 量 ) 使 对 替 。 抗震性能极为不利 , 为此本工程 采取 了以下措施 进行处理 : 尽量 ① 52 框支梁以上剪力墙 采取 的构造措施。① 尽量减少墙肢 的长
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高层建筑基础结构设计探讨
发表时间:2018-04-18T15:19:14.887Z 来源:《建筑学研究前沿》2017年第32期作者:刘少龙[导读] 对于高层建筑来讲,其主要由上部结构、基础和地基等三部分构建成为一个完整的体系。
摘要:高层基础在结构体系中是非常关键的组成部分,由于建筑自身高度较大及层数较多,竖向荷载很大,这些都会导致在风荷载及地震荷载作用下的高层建设倾覆力矩会成倍增长,因此,基础结构设计要科学合理,才能为建筑提供更好的竖直和水平承载力。
本文主要对高层建筑基础结构设计选型及要点进行探讨,供同行借鉴参考。
关键词:高层建筑;基础结构;设计;结构选型;要点
前言
对于高层建筑来讲,其主要由上部结构、基础和地基等三部分构建成为一个完整的体系,而且三个部分相互依托,相互作用。
因此在高层建筑基础结构设计过程中,要对上部结构刚度、地基条件和基础受力等所带来的影响进行充分考虑,并在此基础上来选择适宜的基础结构形式,依托于相关理论来完成地基和基础的设计,尽可能的减少基础内力和沉降,确保基础结构具有较好的经济性,这对于整个工程项目的顺利实施具有极为重要的意义。
一、高层建筑基础结构设计理论
(一)上部结构的刚度对基础受力状况的影响上部结构的刚度关系到基础受力状况,假设上部结构为绝对刚度情况下时,当地基出现变形现象时,其各竖向构件会出现下沉现象,下沉时具有较好的均匀性。
针对于这种情况下,在具体设计过程中,如果忽略竖向构件抗转运能力,基础梁的不动铰支座的作用可以由竖向构件支座来替代,将二者等同,这样基础梁则等同于倒置的连续梁,出现整体弯曲的可能性几乎没有,但会有局部弯曲现象产生。
假设上部结构为绝对柔性,在这种情况下上部结构没有约束力作用于基础,一旦基础梁出现局部弯曲,势必会导致整体弯曲情况发生。
对于上部绝对刚性或是上部绝对柔性情况下,基础梁无论是在内力大小或者是在内力分布方面都会存在一定的差异。
在实践损伤过程中,结构物多处于这两种情况之间,具体需要依靠计算软件来对其整体刚度进行分析。
因此在具体高层建筑基础结构设计过程中,可以适当地增加上部结构的刚度,但这需要在地基、基础和荷载等条件不变的情况下进行,这样基础的相对挠曲和内力则会相应减少,上部结构自身内力得以增加。
(二)地基条件对基础受力状况的影响基础受力状况还会受到地基条件的影响,这种影响多来自于地基土的压缩性和分布的均匀性。
当地基土质较好,不具有可压缩性时,基础结构整体弯曲现象也不会发生,即使发生局部弯曲,但这种情况出现的机率也不大,这种情况下下部结构也不会有次应力产生。
但在实际高层建筑建设过程中,地基土完全处于不可压缩状态的情况几乎不存在,地基土多少会存在可压缩性,并存在分布不均匀性,因此基础弯矩的分布也存在较大的差异。
这种情况下,基础与地基界面处会产生不同程度的摩擦,但基于土自身的强度来讲,基础与地基界面之间摩擦时产生的摩擦力较小,这种摩擦力会处于土的抗剪强度以下。
在地基土孔隙水压力出现变化时,必然也会导致压缩时摩擦力的大小和分布情况的改变。
而且界面并不简单的受来自于基础的影响,外荷载、基础柔度和土蠕变也会对界面情况带来一定的影响,在估计对界面摩擦影响情况时,需要针对完全光滑至完全粘着这两种极端情况来进行考虑。
(三)上部结构与基础和地基共同作用的概念及分析方法在高层建筑基础结构设计过程中,要明确上部结构、地基和基础三者之间的不可分性,这三者作为一个整体,其连接点和接触点都需要满足变形协调的条件,这样才能更准确的对整个系统的变形和内力进行求解。
在高层建筑中,由于上部结构和基础多是由梁和板共同组成,因此要想建立上部结构和基础的刚度矩阵,则能够采取的分析方法较多,如有限单元法、有限条法、有限差分法和解析方法等,同时还要依托于变形协调条件,将其与地基的刚度矩阵有效的耦合起来。
当前地基可以根据实际情况来选择具体的地基模型,并建立地基刚度矩阵。
二、高层建筑基础选型工作
(一)高层建筑基础选型的影响因素在进行高层建筑基础选型过程中,其影响主要来自于高层建筑上部结构、地质条件、周围环境及高基础桩种类等几个方面。
对于高层建筑基础结构来讲,上部结构直接影响到高层建筑基础的类型、深度和浮力等参数,不同的上部结构会对高层建筑基础荷载的大小和分布带来不同的影响,在具体设计时需要设计人员要给予充分的重视。
而且在具体设计过程中,当高层建筑上部结构及地下室种类和形状不同时,其所产生的沉降幅度和变形幅度也会存在差异,进而对高层建筑的基础选型带来较大的影响。
对于地质条件对高层建筑基础选型所带来的影响,可以从两方面入手分析。
其一,考虑来自于地基持力层所带来的影响,由于持力层需要承担高层建筑的基础荷载,因此在高层建筑基础选型时需要以持力层承载能力大小和压缩变化幅度为依据。
其二要考虑穿越土层的基本状况,即所选的高层建筑基础类型来综合考虑土层中地下水和桩基穿越能力的实际情况,这样才能选择出适宜的基础类型。
高层建筑基础类型还会受到来自于施工中空间因素的影响,因此在具体选型时要选择利于施工及具有较好稳定性的基础类型。
由于高层建筑基础桩基的入土和挤土过程中会产生挤土效益,并对周边建筑和地下管网带来较大的影响,因此在选型时尽量选择挤土效应最小的桩基形式。
而且基础桩种类不同时,其尺寸也会存在差异,因此基础桩的类型和规格要根据持力层特性、安全性要求及高层建筑负荷等方面进行具体的考虑。
另外,还要考虑施工工期这一因素,需要在保证高层建筑基础施工速度、施工质量和施工效益的基础上来选择适宜的基础类型,以此来确保高层建筑基础的持续性、稳定性和安全性,全面兼顾到高层建筑的总体价值。
(二)高层建筑基础选型的基本原则在进行高层建筑基础选型过程中,需要遵循多样性、经济性和总体优化等原则。
即在高层建筑基础选型过程中,要求设计人员要对各种高层建筑基础类型进行掌握,并从中选择具有较高社会和综合价值的基础类型。
在具体基础选型过程中还要考虑到成本和施工进度,以此来确保达到最佳的经济效益。
三、做好高层建筑基础设计工作的要点分析
(一)框架结构基础设计的要点
在设计高层建筑框架结构基础过程中,基础尽可能的以柔为主,但当地基土处于高压缩性情况下时,基础在偏向于刚。
当采用桩基时,可以采用变刚度布桩的方式,以此来对地基或是桩基的竖向支承刚度进行调整,尽可能的降低产生的差异沉降,确保基础或是承台内力的减小。
(二)箱(筏)基础设计的要点
在高层建设箱基础设计过程中,需要针对于上部结构参与工作时箱基整体弯曲应力的降低,具体设计时宜采用共同作用分析法来进行具体的计算,确保计算出来的整体弯曲箱基底板钢筋应力与实际情况具有较好的相符性。
特别是在共同作用下,上部结构下面几层边柱会出现较大的内力,因此在设计时要注意边柱边墙内力的提高。
(三)桩箱(筏)基础设计的要点
荷载多会分布在高层建筑桩箱基础上,因此在具体设计时宜采用变刚度布桩的方式,以此来对桩基竖向支承刚度进行调整,实现对桩顶反力分布的调整。
同时还要重视箱底桩间土的承载力,通过适当增加基础中部桩的间距,利用桩间土来适当的分担一部分上部荷载。
对于上部结构采用剪力墙的情况,要沿剪力墙進行柱布置,以此来尽可能地减小底板的厚度。
四、对高层建筑结构基础设计的建议
在高层建筑整体设计过程中,基础设计作为其中非常关键的一个组成部分,在具体设计过程中要依托于整体建筑,对基础结构与上部关系进行充分考虑,并通过各种假定条件,综合考虑基础设计过程中相关的影响因素,并采取有效的措施来提高基础设计的质量,尽可能的减少设计中的误差,全面提升高层建筑结构基础设计的质量。
在具体进行高层建筑结构基础设计过程中,需要基于结构力学和弹性力学来开展设计,重点对基础的柔性和刚度进行考虑,以此来减少沉降发生,提高高层建筑基础的稳定性和可靠性,从而达到较好的设计效果。
参考文献
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