对高层建筑不规则结构概念设计探讨
关于不规则性在高层建筑结构设计中的运用研究
建筑结构
关于不规 则性在高层 建筑结构设计 中的运用研究
中联 西 北 工 程 设 计 研 究 院 7 1 0 0 8 2
摘要 : 如今 具有 设 计感 , 标 新 立异 的建 筑越 来越 多 , 不 规则 性 的结构 设计 在 高层建 筑 中广 泛使 用 , 本 文就 不规 则结 构设 计在 高 层 建 筑 中的运 用进 行分 析 。 关键 词 : 高层建 筑; 不规 则性 结构 建 筑 行业 随着 科学 技术 的发展 也在 不断 进 步 , 人 们对 建 筑设 计有 了更 高 的追求, 不满足于传统单一建筑方法 , 建筑设计师根据灵感创新 , 设计 出独具
经研 究发 现 , 不规 则 性 的建 筑 结 构在 发 生 地震 灾 害 时 , 建 筑 物受 到 的 破 房 屋 。防 震缝 是 为 了在 发生 地 震 时减 轻 相邻 房 屋 的结 构 发 生碰 撞 而设 的间 隙 。防震缝 的设 置有 利 于减少 房 屋扭 转 , 改 善结 构抗 震性 能 。在 实际 中按 标 准 规定 的 防震 缝 宽度 , 仍 可能 在强 烈 地 震 中发 生 碰撞 摩 擦 , 防震 缝 宽 度过 大
难 。在使 用 不规 则结 构设 计 时应 注意 建筑 物整 体结 构 的安 全性 , 要 注重 不 规 动 下保 持在 弹性 状态 。
抗 扭 刚度 是结 构材 料受 到外 力作 用 时抵 抗变 形 , 其 刚 度 南对 其产 生 的外 力 来 衡量 的 , 各项 结 构刚 度取 决于 是否 处在 一个 弹 性 的状 态下 , 与其外 力 、 边 界条 件 、 形 状有 关 。要对 结构 刚度 认 真仔 细 的分析 , 确定 结 构 的应力 和 变形 , 对容 易 变形 的 结构 进行 调 整 , 对 建 筑结 构 刚 度进 行 加 强 , 以防 止在 剧 烈 震 动
不规则高层建筑结构设计及控制措施
试析不规则高层建筑结构设计及控制措施摘要:笔者结合工作实际,简要分析了现阶段不规则高层建筑的发展现状及不规则的结构类型,重点对不规则高层建筑结构设计中应采取的措施进行了详细探讨与研究。
关键词:高层建筑结构设计不规则性偏心距措施前言建筑物的不规则性一般表现在:平面凸凹的不规则、局部楼板的不连续、不规则以及建筑物自身在竖向刚度上的不连续性、不规则等。
实际工程中必须比较准确的判断建筑结构的不规则位置,只有这样才不会影响到对建筑结构的建模、确定建筑结构的一系列布置方案、以及确定建筑物本身比较薄弱的地方,进而在一定程度上提高整个建筑结构的合理性、安全性以及经济性。
不规则的建筑结构会引起结构在水平方向上的偏心侧力,而进一步产生一定的扭转变形,不利于结构的抗侧力,同时也会导致成本的较大增加。
所以设计者需要尽可能的将建筑结构物设计为对称、规则的以便提高建筑物本身的一些结构性能。
1、不规则高层建筑的发展现状随着城市的不断扩建,设计者们为了迎合城市建设的发展需求,他们已经逐步更新了自己以往建筑物必须要对称、规则的观念,他们正试着建造一些标新立异、新颖别致、独树一帜的建筑,如非对称、不规则的建筑结构物。
随着人们观念的转变,现如今大城市中出现了许许多多的复杂体型和不规则结构,这种趋势在某种程度上代表了我国以后建筑的发展方向。
虽然这些不对称、不规则的建筑结构给城市增添不少亮丽的风景,但是它们的设计与建造却给结构设计人员以及施工人员带来了严峻的考验。
2、不规则的结构类型结构类型可以大体的分为两类:(1)平面不规则结构类型其包含的有扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续等;(2)竖向不规则结构类型其包含的有侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续、楼层承载力突变、楼层间质量突变等。
以下是常见判断两种不规则类型标准的具体介绍。
2.1 平面不规则的类型(1)扭转不规则:判断标准是每一楼层自身最大的弹性水平位移大于该楼层两端的弹性水平位移平均值的1.2倍,或者是最大的层间位移大该楼层两端层间位移平均值的1.2倍。
高层建筑结构设计不规则性的研究与应用
位 的楼板不足以视为刚性楼板 ,只 能作 为弹性板计算时 ,则
仍 处 于 凸 凹不 规则 ,不 能 因设 置拉 梁而 作 为楼 板 开 洞 处理 。 对 于 不 落 地 构 件 通 过 次 梁 转换 的 问题 ,应 慎 重 对 待 。 少
建筑结构的平面不规则性 大致 可以分为- -; f @ :一是平面 形状不规则 ,也称为凹凸不规则 ;二是楼板局部不连续 ,连 接较弱 ;三是抗 侧力体 系布置 引起 的扭转不规则。国 内外的
的不确定性和地 震效应计 算的不完整性 ,对结构的不规则性 给出判别的准则。在 这三种 不规则性 中,平面形状不规则和
楼 板 局 部 不 连 续 的 判 别 比较 直 观 。 而扭 转 不 规 则 ,是 结 构 平
防烈度不同 ,上述不规则建筑 方案 的界 限相同 ,但设计要求
有 所 不 同。 烈 度 越 高 ,不仅 仅 是 需要 采 取 的措 施 增 加 ,体 现
高层 建筑结构 不 规 则牲 的研
■ 周瑞 钦
结 构 不 规则 性 的 判断 ,在 设 计 中是 一 个 非 常 重 要 的 设计
环 节。不规则性 的判断结果 ,能直接影响到结构的建模 、结
构布置、薄弱楼层 的判断、位移 比的控制 以及施工图设计 ,
从 而 影 响 到 整个 的结 构 布 置 是 否 合 理 、 安 全 、 经 济 等 。 本 文
变 形 形 态 而 变化 的扭 转效 应 。 例 如 ,结 构 某 一 角 柱 进 入 弹 塑
入破坏状态 ,造成 局部倒塌继而可能 引起整体结构倒塌 ,这 样 的破坏机制难 以实现整体 结构 的延性 ,对结构抗震十分不 利。 因此 ,控制扭转位移 比值是需要我们高度重视的工作之
高层建筑不规则结构设计分析 巨博超
高层建筑不规则结构设计分析巨博超摘要:对高层建筑工程进行分析,总结不规则结构设计的特点。
认识到当前高层建筑不规则结构设计中存在的问题,旨在通过各项影响因素的探究,确定科学化的不规则结构设计方案,以提高高层建筑的整体效果,为建筑行业的稳步发展提供支持。
关键词:高层建筑;不规则结构;设计一、高层建筑不规则结构的设计特点(一)平面不规则结合现代建筑工程的项目特点,在高层建筑的平面不规则结构设计中,其主要体现在以下几个方面:第一,楼板局部不规则。
对于这种现象,主要是楼板尺寸及平面刚度的变化。
第二,建筑外形的不规则问题,对于这种不规则现象,是指高层建筑某一结构出现向下凹陷或是凸起的问题,在具体的设计中,需要针对这种设计结构进行调整,以展现不规则平面结构的设计价值。
第三,扭转不规则的设计,对于这种设计方法而言,主要是在规定的水平作用力下,楼层中的最大弹性水平位移高于两端的弹性水平位移[1]。
(二)竖向不规则根据高层建筑不规则结构的设计状况,竖向不规则特点如下:第一,建筑结构侧向刚度不规则现象。
在高层建筑结构设计中,若高层建筑的某层侧向刚度小于上一层的刚度值,将这一楼层判定为侧向刚度不规则结构。
第二,根据竖向抗侧力构件的工程特点,建筑内力需要在水平向下传递,这种传递方法为竖向不规则传递方式。
第三,结合竖向不规则的结构设计特点,若高层建筑出现承载力变化的问题,可以判定高层建筑呈现出不规则的设计效果。
(三)抗震规范设计通过对高层建筑不规则结构设计特点的分析,按照抗震设计规范标准,可以将高层建筑的不规则结构分为不同类型,第一,一般的不规则设计。
在高层建筑中,这种不规则设计可以按照工程项目标准解决施工中存在的问题。
第二,特殊不规则设计。
对于特殊不规则设计而言,需要在部门讨论结束后制定符合建筑需求的设计方案,并对该建筑结构的抗震性能进行分析,以保证建筑结构施工的稳定性。
第三,严重不规则设计。
在严重不规则设计中,需要设计部门及施工单位按照设计需求,进行建筑方式的修改及调整,以保证各项工序的稳步进行[2]。
高层结构楼板不连续不规则项判别探讨——以某大型商业综合体为例
构件分布情况的特殊性,上述判别条件并不能全方位、无偏差地描述出建筑结构在地震中实际的平面刚度急剧变化程度。
在实际工程实践中,楼板不连续的判断常有很大的分歧,面对同一个项目,不同的结构工程师往往也会有不同的判断结果。
因此,判别标准有必要进一步明确及完善。
文章以福建泉州地区某大型高层商业综合体项目为研究对象,运用相关结构软件比较分析项目中楼板不连续对整体结构的周期、整体侧向位移,以及结构应力的影响,结合相关文献研究成果及个人设计经验体会,提出了楼板不连续不规则项判别的方法建议,为类似项目结构设计更加经济合理提供应用参考。
2项目概况泉州某项目S3#楼位于福建省泉州南安市美林街道洋美村,项目定性为大型商业办公综合楼(见图1),地下3层,地上17层,其中地下1层至地上8层为大商业,地上9~17层为办公楼,房屋高度为87.3 m,建筑面积约为92 346.58 m 2,采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系。
项目结构设计使用年限50年,所在地区的抗震设防烈度为7度(0.10 g ),设计地震分组第三组,建筑场地类别为Ⅱ类,特征周期为0.45 s。
地上8层及以下商业建筑抗震设防类别为重点设防类,结构安全等级为一级;地上9层及以上办公建筑抗震设防类别为标准设防类,结构安全等级为二级。
项目整体计算模型如图2所示,因建筑功能要求,项目地上2~5层商业中庭区域多处设置较大的结构洞口,典型楼层结构开洞位置如图3、图4所示,剪力墙布置较为分散均匀。
根据住房城乡建设部2015年颁布的《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质〔2015〕67号) [2],本工程的不规则情况判断如表1所示,开洞导致第3及第5层Y 向有效楼板宽度比超限。
因此,楼板不连续不规则项判别为本工程结构设计的技术难点之一。
摘要 楼板不连续不规则项判别条件常存在争议。
文章通过具体案例,验证高层结构仅有少量楼层楼板开洞对结构体系影响不大。
结合相关文献研究成果,提出开洞范围薄弱部位楼板应力分析结合开洞侧楼板长宽比数值判断楼板不规则项的思路。
浅析高层建筑结构设计不规则性
1 高层 建筑不规则性 的概念
自2 0 1 2年起 , 我国规定高度大于 2 7 m的住宅建筑 和其他建
绍:
( 1 ) 高层 建 筑 物 中侧 向刚 度 结 构 不 规 则 : 判 断 的依 据 是 本 楼
筑高度大于 2 4 m的非单层建筑为高层建筑 。对称规则的高层建 层 中侧 向 刚度 取 值 是否 小 于 该 楼 层 相 邻 上 层 侧 向 刚 度 平 均 值 的 0 %,或 者 小于 本 楼 层 上 面 相 邻 的 三个 楼 层 该 值 平 均 值 的 8 0 %, 筑 与不规则性 的高层建筑 的形象和全方 位造型 是完全 不同的 。 7 受环 境 、 条件 、 设计等条 件的影 响, 建筑 体不可 能绝 对 的规 则和 除 去 顶 层 不 包 括 在 内 ,楼 层 局 部 收 进 的水 平 方 向数 值 不 小 于 与 5 %。 对 称 的现 象 时 有 发 生 。建 筑 物 的 不 规 则性 一 般 表 现 在 : 平 面 设 计 本 层 相 邻 下 一 层 的 2
介 绍 了高层 建筑 中不规 则建筑的发展现状 , 分析 了高层建 筑中不规 则性结构的类型 , 并详 细阐述 了建筑设计 中不规 则结
构 建 筑应 采 取 的 措 施 。 关键词 : 高层 建 筑 ; 不规则性 ; 偏心距 ; 抗 扭 刚度 比 科 学 技 术 的 发展 , 促进 了人 们 物 质 和 精 神 生 活 水平 的不 断 提 结构类型和平面不规则结构类型 。其 中, 竖直方 向不规则结构类
一
侧( 如客厅 、 储物 室的降板) 尺 寸 大 于 该 楼 板 投 影 方 向上 面 总
( 7 ) 高层 建 筑 物 楼 板 局 部产 生 不 连 续 : 判 断 的依 据 是 本 层 楼
浅述高层建筑不规则结构设计采取的对策
浅述高层建筑不规则结构设计采取的对策随着科学技术的不断发展和人们生活水平的日益提高,人们对物质外观、精神文化的需求也在不断加强,在审美观的全面提升下,当代高层建筑物的结构设计也从以前的规则性、对称性逐步转向不规则性、不对称性。
在高层建筑结构设计中,不规则性可能会影响高层建筑的结构布局、位移比的控制、架空楼层或薄弱楼层设计、施工图的设计等,因此需从经济性、安全性、合理性的角度出发准确判断并分析高层建筑结构设计的不规则性功能和位置,以最大程度的增加建筑物的各种结构性能。
1、我国高层建筑不规则结构的现状经济全球化与科学技术高新化进程在不断加深,我国各行各业也在不断进步与发展,近些年来,我国房地产业、建筑业的发展势头较为迅猛,许多大中小城市都在不断的扩建和改造,而建筑设计者也为了顺应时代的召唤和城市建设的多元化发展,他们渐渐改变了建筑物务必规则与对称的传统观念,更多的尝试去设计一些不规则、不对称的多样化、标新立异结构的建筑物。
现代人们的观念也在逐渐的改变,各大城市中已经出现了很多不规则的复杂结构建筑物,这是我国乃至全球范围内建筑行业今后的发展方向。
另一方面,尽管不规则和不对称结构的建筑物使城市更加美丽和繁华,但其设计和建造无不考验着设计人员和建筑施工人员,这也对他们提出了更高更严的要求。
2、高层建筑不规则结构的分类高层建筑不规则结构主要可以分为两大类:其一是竖直方向建筑物的不规则的结构类型,比如竖向抗侧力部分构件的不连续、侧向刚度结构不规则、楼层架空层使其质量与承载力均发生突变等等;其二是平面方向不规则的结构类型,比如楼板局部由于反梁结构突起出现的不连续、厨房及卫生间降板使楼板凹凸不规则、扭轉导致的不规则等等。
2.1 竖直方向建筑物的不规则2.1.1 竖向抗侧力部分构件的不连续高层建筑物中竖向抗侧力部分构件不连续的判断标准即在竖直方向上的部分抗侧力构件自身的内力借助水平转换构件使之向下传递。
2.1.2侧向刚度结构不规则高层建筑物中侧向刚度结构不规则的判断依据是本楼层中侧向刚度取值是否小于本楼层上面一层该值的百分之七十,或者小于本楼层上面相邻的三个楼层该值平均值的百分之八十,那么除去顶层不计算,则楼层局部收进的水平方向数值不小于与本层相邻下一层的百分之二十五。
对高层建筑结构设计的探讨
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
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
高层建筑错层结构设计的若干思考
高层建筑错层结构设计的若干思考一、错层结构的定义《高规》中针对错层结构有专门章节进行阐述,除对错层部位进行详细规定外,尚对错层结构的最大适用高度加以控制。
但在实际工程中错层类型多,情况复杂,某些错层较小的结构可不视为错层结构。
虽规范无明确说法,根据相关资料可按以下原则把握。
1.错层标高相差不大于普通框架梁的截面高度。
2.错层面积较少,不大于该层面积的30% 。
3.平面規则的剪力墙结构,当纵横墙体能直接传递各错层楼面的楼层剪力(此时整个结构更要力求刚心质心尽量重合)。
以上几种楼板错层不属于错层结构.最大适用高度可以不受《高规》10.l.3 的限制。
但错层部位仍应按规范采取加强措施。
二、错层结构的特点1.错层结构属于坚向布置不规则结构,在错层部位竖向抗侧力构件因计算高度不同而引起刚度突变;剪力墙结构错层后因建筑使用功能原因易形成错洞或叠合错洞剪力墙使洞口布置不规则;框架结构错层后形成长短往混合的不规则结构,更加不利。
2.由于楼板错层,相当于错层楼板开大洞,楼板会受到较大的削弱而形成平面不规则结构。
3.错层附近竖向抗侧力构件受力复杂,易形成许多应力集中部位,且限于目前讨算软件的能力尚无法进行精准计算,应根据结构概念进行构造加强。
三、错层计算要点1.错层结构的模型输入(1)错层高度不大于框架梁梁高时,合并为一个标准层输入。
(2)错层高度大于框架梁梁高的单塔错层结构,分开两个标准层输入,看到什么就输入什么,不要加虚梁等。
(3)错层高度大于框架梁梁高的多塔错层结构,在PMCAD建模时不按错层输入,在SATWE里通过修改层高实现错层计算。
(4)局部楼板错层的,指有夹层的情况。
当夹层很小时不输入,只记夹层荷载;当夹层面积很大时,则以新建标准层输入。
2.错层结构的计算(1)错层结构属于复杂多高层结构,抗震设计时宜计入"双向地震作用",若为高层则应考虑"偶然偏心"的影响,复杂高层结构,双向地震必算。
高层建筑结构设计不规则性研究与应用
高层建筑结构设计不规则性的研究与应用摘要:在建筑设计工作中,不规则的建筑结构给其带来很大的难题。
笔者在文中简述了建筑行业中不规则建筑现状,并对不规则建筑的结构类型进行分析,并基于高层建筑结构不规则性,提出了相应的设计策略。
关键词:不规则性;高层建筑;抗扭刚度比;偏心距中图分类号:tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:在工程设计过程中,由于各种因素的影响造成建筑物无法确保绝对的对称或规则性。
一般来说,不规则建筑物表现大多为不连续的局部楼板、不规则的平面凹凸、建筑物沿竖向刚度上缺乏连续性以及不规则等。
在工程实践中必须从建筑物结构整体着眼,精确判定其不规则区域,从而确保建筑结构在建模环节不受影响,使其一系列布置措施与方案得以确定,并能够将建筑物自身结构的薄弱环节探查明确,使建筑结构整体更趋于合理化,同时还可使建筑物经济性以及安全性能得到不同程度的提升。
不规则的建筑结构会在产生水平方向导致建筑物产生偏心测力,继而导致一定程度的扭转变形,结构抗侧力由此被削弱,同时还可能大幅增加工程造价。
因而针对具有不规则性的建筑物,工程设计人员应采取各种措施对其结构形式加以改善,使其更趋向于规则、对称,从而使建筑物结构性能得到相应的提升。
一、不规则建筑在国内的发展现状随着经济的快速发展,科技水平不断提升,国内建筑行业也取得了丰硕的建设成果。
随着城市化进程的不断加快,城市建设过程中对高层建筑的外在形态以及美观性涌现了各种各样的需求,建筑设计师为满足这样的需求,对传统的建筑物设计理念不再遵循,跳出规则性以及对称性的约束,开始更多地尝试更新、更吸引人观感的高层建筑,此类建筑大多新颖别致、标新立异、独树一帜,其中大多都属于不规则、非对称式的高层建筑物。
随着人们生活方式与生活理念的巨大转变,不规则且复杂的体型结构开始越来越多地出现在各大城市中,这是一种发展方向,预示着国内高层建筑今后的发展趋势。
然而,此类不规则、不对称性高层建筑是城市中一道道引人注目的标志物和美丽风景,但其设计工以及实际建造却远比传统规则性建筑物更为复杂,为设计工作和施工建设带来重重困难。
浅谈高层建筑中平面不规则的结构设计办法
浅谈高层建筑中平面不规则的结构设计办法摘要:社会的发展,经济水平的提高,令人们再也不知足于建筑物的规则性设计。
人们追求不同凡响的不规则性建筑结构设计的原因是,不规则建筑物往往能够达到造型美观的效果,这也是设计者所头疼的问题,对结构设计师而言也是一个庞大挑战。
除此之外,高层建筑平面不规则性设计容易引发一些问题,比如结构在水平方向上的偏心测力,无益于结构的抗侧力。
本文介绍了高层建筑中不规则建筑的发展现状,结合某工程案例对高层建筑中平面不规则的结构设计办法进行了探讨。
关键词:高层建筑;不规则性;结构设计1 高层建筑中不规则建筑的发展现状随着我国科技技术水平的慢慢提升,我国建筑行业也在不断的发展。
随着城市的不断扩建,设计者们为了迎合城市建设的发展需求,他们已经慢慢更新了自己以往建筑物必需要对称、规则的观念,他们正试着建造一些独树一帜、新颖新颖、独树一帜的建筑,如非对称、不规则的建筑结构物。
随着人们的观念的转变,现现在大城市中出现了许许多多复杂体型和不规则的结构,这种趋势在某种程度上代表了我国建筑的发展方向。
2 某工程平面不规则构件设计及其设计办法工程采用框架-剪力墙结构,存在平面不规则、扭转不规则、楼板不持续、竖向体型收进等抗震不利因素,为不规则高层建筑,须进行抗震设防专项审查。
合理布置剪力墙以减弱结构的不规则程度,减缓竖向刚度突变部位和平面薄弱环节在地震作用下应力和变形的集中程度,对薄弱部份进行中震不屈服分析并采取适当的抗震构造办法,提高结构在强烈地震作用下的抗震性能。
结构和构件设计结构形式工程设计利用楼、电梯间设置核心筒,在外围框架柱内嵌入剪力墙形成框架-剪力墙结构,该结构形式在较好地知足下部商场和上部住宅建筑功能的同时,保证了结构竖向抗侧力构件的持续,具有良好的抗侧刚度和抗扭性能。
结构平、立面布置核心筒剪力墙布置时,纵、横向剪力墙力求均匀对称并互为翼墙,并保证筒体角部墙肢的完整性,提高核心筒的抗震性能。
对高层建筑结构概念设计重要性
对高层建筑结构概念设计重要性的探讨摘要:建筑结构设计中,由于计算机结构计算程序的广泛应用与普及,设计人员越来越依赖计算程序,从而导致结构设计人员忽略了在建筑方案阶段的结构概念设计,为保证建筑结构的安全可靠、适用、经济,对结构设计人员强调结构概念设计的重要性是非常必要的。
关键词:概念设计;高层建筑高层建筑结构概念设计是指工程结构设计人员运用所掌握的理论知识和工程经验,在方案阶段及初步设计阶段,从宏观上、总体上和原则上去决策和确定高层建筑结构设计中的一些最基本、最本质也是最关键的问题,主要涉及结构方案的选定和布置、荷载和作用传递路径的设置、关键部位和薄弱环节的判定和加强、结构整体稳定性保证和耗能作用的的发挥以及承载力和结构刚度在平面内和沿高度的均匀分配;结构分析理论的基本假定等等。
概念设计是一种思路,是一种定性的设计,它不以精确的力学分析、生搬硬套的规范条文为依据,而是对工程进行概括性的分析,制定设计目标,采取相应的结构措施。
一、概念设计能帮助建筑师开拓空间形式与功能建筑师与结构工程师为业主服务的目标是一致的,因此,结构工程不仅要成为结构功能要求的实现者,而且要成为建筑功能要求实现的积极参与者,与建筑师一道创造性的作出总体建筑设计。
在建筑方案设计阶段,结构工程师的参与是项目设计所必要的知识投入。
结构项目工程师的首要任务,就是在建筑方案设计阶段,凭借整体概念和判断力,去帮助建筑师开拓或实现业主所想要的空间与功能。
二、高层建筑结构概念设计需重视的几个问题:1、以承载力、刚性、延性为主导的目标:在特定的空间形式、功能和地理环境条件下,以结构工程师自身确定的理想承载力、刚度和延性为主导目标,用整体构思来设计各个部分有机相连的结构体系,并有意识地利用和发挥结构总体系和主要分体系、以及分体系与构件之间的最佳受力特征与协调关系。
从宏观上分析高层建筑的水平力,就是把高层建筑结构模拟成一根“竖向悬臂梁”,由结构静力计算公式,轴力与高度成正比,在水平力作用下高层结构底部的倾覆力矩与其高度的二次方成正比;由《高规》(jgj3—2010)第5.4.1的条文说明公式中,结构顶部侧移与其高度的四次方成正比,因而,随着高度越高,高层建筑结构的抗侧力问题尤为突出。
高层建筑结构设计不规则性的研究
高层建筑结构设计不规则性的研究摘要:随着高层建筑的增多,结构抗震分析和设计已越来越重要。
本文笔者以我国《高层建筑混凝土结构技术规程》、《建筑抗震设计规范》等为基础,对不规则的高层建筑的概念、定义进行阐述,在不规则高层建筑设计中,应如何运用规范措施,此文可供参考。
关键词:高层建筑;结构设计;不规则;规范措施;中图分类号:tu97文献标识码:a文章编号:1、不规则结构建筑设计的要求体型复杂、平直面不规则的建筑,应根据不规则程度、地基基础条件和技术经济等因素的比较分析,确定是否设置防震缝,并分别符合下列要求:1.1当不设置防震缝时,应采用符合实际的计算模型,分析判明其应力集中、变形集中或地震扭转效应等导致的易损部位,采取相应的加强措施。
1.2当在适当部位设置防震缝时,宜形成多个较规则的抗侧力结构单元。
防震缝应根据抗震设防烈度、结构材料种类、结构类型、结构单元的高度和高差以及可能的地震扭转效应的情况,留有足够的宽度,其两侧的上部结构应完全分开。
1.3当设置伸缩缝和沉降缝时,其宽度应符合防震缝的要求。
1.4对建筑结构的扭转效应需从以下两个方面加以限制:1.4.1限制建筑结构平面布置的不规则性,避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。
1.4.2限制建筑结构的扭转刚度不能太弱。
关键是限制扭转为主的第一自振周期tc与平动为主的第一自振周期t1之比。
当两者接近时。
由于振动耦连的影响,结构的扭转效应明显增大。
2、不规则建筑的设计问题国内、国外历次大地震震害表明,平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭转刚度太弱的建筑结构,在地震中受到严重的破坏。
国内一些振动台模型试验结果表明,扭转效应会导致建筑结构的严重破坏。
2.1建筑体型设计问题建筑体型包括建筑的平面形状和主体的空间形状的设计。
震害表明,许多平面形状复杂,如平面上的外凸和凹进、侧翼的过多伸悬、不对称的侧翼布置等在地震中都遭到了不同程度的破坏。
在建筑体型的设计中,应尽可能地使平面和空间的形状简洁、规则;在平面形状上,矩形、圆形、扇形、方形等对抗震来说都是较好的体型。
高层建筑结构设计不规则性分析
高层建筑结构设计不规则性分析摘要:随着社会的快速发展,人民的生活水平不断提高,对居住环境也提出了更高的要求。
基于这种原因,建筑与结构设计师面临着更大的挑战,建筑结构趋于不规则设计已经成为当今时代的潮流,而当不规则设计在建筑工程中出现后,建筑自身的刚度、强度等关键指标将会随着不规则的结构而出现不连续、不规则的现象。
不对称结构、质量不规则结构、斜向抗侧力结构等都属于不规则的结构。
不规则的结构往往会出现一些应力集中的部位,这些部位一旦受到较大的水平力会最先达到屈服,严重时会导致破坏。
另外,不规则的结构还会产生较大的扭矩,对结构是非常不利的,与此同时,还会增加结构耗材成本,这对于建筑工程的顺利进行也是非常不利的。
关键词:高层建筑;结构设计;不规则性;应对措施引言:目前很多高层建筑在结构上表现出不规则的特性,对现代建筑设计技术提出了极为严峻的挑战,进而提高了对结构工程师在结构设计方面的要求。
1、建筑结构中的不规则类型1.1竖向不规则的构造种类判断首先,不规则的侧向刚度。
楼层之间的侧向刚度值确定小于相邻上一楼层的侧向刚度值70%是不规则构造的判断规范,或者小于这楼层连着向上3个楼层平均侧向刚度值的80%,当然顶层不可以依照此方法计算。
同时,楼层一些位置水平收缩的长度大于与之相邻的下一层的25%判为不规则。
其次,考察竖直方向的抗侧力构件是不是通过水平力的转换而持续地向下传递力是不连续的竖向抗侧力构件状况的判断规范。
再次,楼层间的受剪程度小于与之相邻的上一楼层的80%是楼层间的承载力突变的判断规范。
最后,楼层质量大于和其相邻的下一层总质量的1.5倍是楼层间质量突变的判断规范。
1.2平面不规则的构造种类判断首先,扭转构造的不规则判断根据为:每一个楼层的本身最大限度的弹性水平位移尺寸一定要大于相邻跟楼层两个端点的弹性水平位移值的1.2倍,或者是两端层间位移平均值的1.2倍是考察最大的层间位移值。
其次,凹凸构造的不规则判断方法是判断这建筑构造的凹进去一侧的尺寸是不是大于其投影上总尺度的30%。
对高层建筑结构概念设计问题的探讨
对高层建筑结构概念设计问题的探讨摘要:随着高层建筑规模的不断发展和投资力度的不断增加,高层建筑的设计变得越来越重要。
分析了超高层建筑结构概念设计的重要性,并从多个方面加以详细阐述。
关键词:高层结构受力特点概念设计中图分类号:tu97 文献标识码: a 文章编号:1.引言在高层建筑结构设计中, 概念设计与结构措施至关重要。
随着人们对建筑功能要求的全面化, 高层建筑类型多样化, 结构体系复杂化, 出现了各种形式的多塔、错层、带转换层、楼板局部开大洞的结构类型, 其中立面布置也更加错综复杂, 所有这些都对高层建筑的结构提出了更高的要求。
对此我们应该提倡采用概念设计思想来促进结构工程师的创造性, 推动结构设计的发展。
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,对主要结构体系进行有比较地选择,就能创作出一个性能良好、造价经济、令人满意的建筑方案,为后续工作打好基础。
本文试图对高层建筑的结构概念及方案阶段中的结构抗震设计进行探讨。
2.高层结构的受力特点2.1 重力荷载迅速增大随着建筑物高度的不断增加重力荷载呈直线上升,作用在竖向构件柱、墙上的轴压力增加,对基础承载力的要求也更加提高。
2.2 控制建筑物的水平位移成为主要矛盾高层建筑的受力特点不同于低层建筑, 对于同时承受垂直荷载和水平荷载的结构, 从结构内力看, 在低层建筑中, 水平荷载产生的内力较小, 结构以抵抗垂直荷载产生的轴力为主, 弯矩和剪力的影响较小。
随着高度的增加,水平荷载(风载或地震作用) 产生的内力和位移迅速增加。
而高层建筑从本质上讲是一个竖向悬臂结构, 垂直荷载主要使结构产生轴向力与建筑物高度大体为线性关系; 水平荷载使结构产生弯矩。
从受力特性看, 垂直荷载方向不变,随建筑物的增高仅引起量的增加; 而水平荷载可来自任何方向,当为均布荷载时, 弯矩与建筑物高度呈二次方变化。
从侧移特性看, 竖向荷载引起的侧移很小, 而水平荷载当为均布荷载时, 侧移与高度成四次方变化。
论高层建筑平面不规则结构设计
论高层建筑平面不规则结构设计摘要:本文主要指出了不规则结构的特点,分析了不规则结构扭转效应产生的原因,归纳总结了关于结构扭转不规则的讨论及控制指标,以供参考借鉴。
关键词:不规则结构,扭转效应,扭转不规则前言高层建筑结构设计中,平面布置规则性是必须仔细考虑的因素,由于不规则平面布置结构使其平面质量中心同刚度中心不重合,使结构绕刚心发生扭转,导致同层构件同一方向上产生不同位移,严重时导致结构整体破坏,所以在结构设计中,必须对结构平面布置不规则扭转问题提起足够重视。
一、关于平面不规则结构的定义1、若干规范关于平面不规则结构的定义关于结构规则与否的定义及规定,不同国家的标准出发点是不相同的。
欧洲规范比较定量地规定了规则结构的指标,如表1所示[3]。
美国规范和澳大利亚规范却从相反的角度定义了结构的规则性,即不规则结构的量化指标,如表2所示。
类型定义平面规则准则建筑结构在平面内沿两正交方向上侧向刚度和质量分布接近对称平面轮廓简洁紧凑,即无诸如h,l,x等形状,总的凹角或单一方向凹入尺寸不超过对应方向建筑总外部平面尺寸的25%楼板平面内刚度同竖向结构的侧向刚度相比足够大,以致于楼板变形对竖向结构构件间力的分配影响很小在采用基底剪力法给出地震力的情况下,加上偶然偏心,任一楼层沿地震作用方向的位移不超过平均楼层位移的20%表1规则结构的准则2、不对称与不规则之间的关系如前所述,关于不规则结构的定义,目前为止尚无明确严格的定义。
但不对称结构较为严格意义上的定义为,结构自由振动的某一振型同时出现平动与扭转振型,即平动与扭转振型耦联,对应的平动振型方向因子及扭转振型方向因子均不为零时,即为不对称结构。
从结构分析和设计的要求出发,以对称与不对称结构分类,实际的工程意义似乎不大,因为客观上存在的大量不对称但经过结构布置调整的建筑,其振动特性仍与对称结构类似,可以归入规则结构,而其余的则归入不规则结构。
我国规范规定了平面不规则的三种类型,凡符合至少其中任意一条的结构均为不规则结构的范畴。
高层建筑结构设计不规则性的研究和应用 林定睿
高层建筑结构设计不规则性的研究和应用林定睿摘要:现阶段,随着城市化进程的进一步推进,高层建筑尤其是不规则高层建筑大量出现,结构设计中经常出现不规则性质,极大程度上影响了现代高层建筑设计,使得建筑结构时需要具备更高的分析要求和更复杂的分析精度,文本主要分析了发展现状,基本结构,以及实际应用不规则性的情况,为进一步研究和分析高层建筑提供依据和参考。
关键词:高层建筑;结构设计;不规则性;研究与应用在设计高层建筑结构的时候,因为会受到多种因素的影响,导致建筑结构经常出现不规则性,主要就是体现在局部楼板不规则、竖向自身刚度不规则以及凹凸不规则等,所以,在实施设计建筑结构的时候,需要准确判断设计建筑不规则性,保证建筑的安全性和稳定性,高层建筑设计不规则性不但能够提供良好视觉效果,也能影响建筑整体安全性,因此,在设计建筑结构的时候,需要高度重视不规则性,完全设计建筑结构的效果和作用。
1 高层建筑不规则性的发展现状伴随着不断发展科学技术以及国家经济,开始大力发展建筑行业,为了能够满足市场需求以及城市化发展进程,设计人员在设计建筑结构的时候,需要不断更新和改变设计理念,从传统的对称设计规则和理念变为多样、新颖、独特的建筑设计风格,如不对称、不规则高层建筑结构,因为不断改变的思维意识,越来越多出现复杂外形的设计结构,不规则的高层建筑形式,基于此,未来高层建筑发展方向就是不规则设计,虽然不规则设计方式能够极大程度提高建筑美感度,但是会在一定程度上提高建筑强度,怎样在保证稳定、安全的基础上,设计独特的不规则建筑形式,成为建筑行业未来发展的重大问题。
2 划分高层建筑中不规则结构2.1 平面不规则结构种类平面不规则设计结构主要包括扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不规则三种形式,从以上三个角度来着重分析高层建筑平面设计不规则形式。
2.1.1 平面刚度偏心平面刚度偏心包括两种形式,平面外刚度和平面内刚度,平面外刚度就是垂直荷载作用方向的刚度;平面内刚度就是具备一致与荷载作用方向的刚度。
试述不规则性高层建筑的结构设计要点
试述不规则性高层建筑的结构设计要点摘要:在设计高层建筑结构的时候,因为会受到多种因素的影响,导致建筑结构经常出现不规则性,主要就是体现在局部楼板不规则、竖向自身刚度不规则以及凹凸不规则等,所以,在实施设计建筑结构的时候,需要准确判断设计建筑不规则性,保证建筑的安全性和稳定性,高层建筑设计不规则性不但能够提供良好视觉效果,也能影响建筑整体安全性,因此,在设计建筑结构的时候,需要高度重视不规则性,提升建筑结构的设计质量。
关键词:不规则性;高层建筑;结构设计1.高层建筑结构中不规则结构类型1.1平面不规则的类型1.1.1扭转不规则判断标准是每一楼层自身最大的弹性水平位移大于该楼层两端的弹性水平位移平均值的1.2倍,或者是最大的层间位移大该楼层两端层间位移平均值的1.2倍。
1.1.2凹凸不规则判断标准是建筑结构平面凹进一侧的尺寸大于其投影方向上总尺寸的30%。
1.1.3楼板局部的不连续:判断的标准是楼板的尺寸以及平面刚度发生急剧的变化。
1.2竖向不规则的类型1.2.1侧向刚度不规则判断的标准是该楼层的侧向刚度值大小小于与其相邻上一楼层的70%,或者小于该楼层以上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%,排除顶层不算,楼层局部收进的水平向尺寸大于其相邻下一层的25%。
1.2.2竖向抗侧力构件不连续判断标准是竖直方向上的抗侧力构件的内力通过水平转换构件而向下传递。
1.2.3楼层承载力突变判断标准是层间的抗侧力结构的受剪程度小于其上一层的80%。
1.2.4楼层间质量突变判断标准是楼层质量大于相邻下一楼层质量的1.5倍。
2.不规则性高层建筑结构设计方法2.1提高建筑物抗扭构件的抗剪力高层建筑物的抗震设计就是达到建筑物在地震时安然无恙的效果,这单单依靠结构布局的调整是不够的,由于建筑物结构在非弹性时期内,对称、规则的结构会因为双向水平的震动作用产生形态变化进而出现偏心现象,那么考虑结构本身的抗震性能就可以来强化建筑物中受抗扭效应制约的结构的抗剪性能。
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《 四川建材》 0 雒 第. 盱 2 6 j
【 文章编号】 1 2 4 1(07 0 — 05 0 : 7 — 0 120 )6 08 — 3 6
对 高层 建 筑 不 规 则 结构 概 念 设 计 探讨
王 泽 飞
( 中山市 电力 工程有 限公 司)
梁 式 转 换 ,且 为 双 向 梁结 构 布 置形 式 。 结 构 水 平 布 置 在 结 构 设 计 中 处 于 举 足 轻 重 的 地 位 ,它
震计算分析外 ,更 重要 的是结 构的 概念设计 。下 面 ,根据 对某高层公寓设计进行概念设计的探讨。
涉及结 构安 全 、受 力 合 理 ,结 构 经 济 、施 工 方 便 等方 面 。
【 要】 摘 :对平面、竖向不规则高层建筑设计成为结
构 工程 师 必 须 面 对 的 一 个 重要 问题 。 本 文 对 概 念 设 计 在 不
用 的结构 型式 ,利 用楼 梯 间 ,电梯 井 设 置为 一 般剪 力 墙 ,
住宅处设置为同墙 体厚 度 的短肢 剪力墙 ,既满 足 了建 筑要 求结构构件对室 内家居 设施 不产 生干扰 的要求 ,也保 证 了
规 则 高 层 建 筑 中的 应 用进 行 了详 细 分析 和探 讨 。
【 关键词】 :不规则;高层建筑;概念设计 【 中图分类号】 T 9 : U7 【 文献标识码】 :B
现代生活中高层建筑 结构 型式 越来 越复杂 ,就住 宅而
言 ,底 层大开间停 车场 、商场 ,上层 小开 间住 宅 ,竖 向体 型不规则 ;通风朝 向好 ,开 洞面 积大 ,墙 体 凹凸转 折 ,平 面布局 不规 则的结构 型式往 往适应 市场需 求 ,却 难满 足规 范要求 。对 平面、竖向不 规则高 层建 筑设计 成为 结构 工程 师必须面对的一个 重要 问题 。如 何既要 适应 市场需 求 ,又 要满足规范要求 ,使 结构设 计达 到结构 构件 安全 ,使 用功
式 的变换 :上部 为短 肢剪力 墙结 构 ,下部 为框 架一 剪力墙
结构 。其次是柱 网尺 寸 的改变 :上部 为小 开 间小 尺寸 ,下 部为大开 间大尺 寸 ,还有 轴线错 位 ,使 上 、下结 构性 质发 生 了改变 。因此 ,某 高层 公寓结 构体 系采 用 了带一层 转换 层 的短肢剪力墙 结构 体系 ,转 换层结 构类 型为 钢筋 混凝 土
楼 层 结 构 布 置正 确 与 否 或 合 理 与 否 就 成 为 评 价 设 计 者 技 术
1 结构 的概念 设计
《 高层建筑混凝 土结 构技 术 规程 》 和 《 建筑 抗震 设计 规范》 对高层建筑平 面 、立 面有 明确 规定 :平 面形 状宜规 则 、对称 ;立面形状 宜简单 、均匀 ,结 构 的侧 向刚度 和 水 平承载力 沿高 度宜 逐 层减小 变 化 ,避 免 出 现 突变 。然 而 , 现实 的工程设 计 ,由于 使用 功能 的多样化 ,城市 规划 的统
一
水平高 底和衡量 工 程结 构 设计 质 量优 劣 的一 个重 要 标志 。 某 高层公 寓 平 面的 形状 为蝶 形 单元 组 合 ,个单 元 两 端大 , 中间细 ,形 成 一 薄弱部 位 ,甚 至 有 的两 端 大小 也 不 均衡 。 如此不 规则 的平面形 式更 应遵循 :楼层 结构 布置必 须受 力 明确 ,传力 直接 ,有 利于 整体结 构 的刚度均 衡 、稳 定 和构 件受力协调 ;荷 载分布 均衡 、要 分散 而不 宜集 中 ;结 构 自 重要 轻 ;保 证楼面是无 限 刚性 的结 构 原理进行 楼 层结 构布 置 。某高层公寓 针对 其平面 、竖 向不 规则 的特 点 ,在进 行
使得 建筑方案 很难 满足此 要求 。例 某高 层公寓 ,总建筑 面
能要求严格 ,有 一定数 量 的车位和 流畅无 阻 的车道 。其 上 各有 3栋 l 公寓 。公 寓平 面均为 不 同的蝶形 单 元组 成 , 2层 四角开转 角飘 窗。由此形成 了一 种复杂 的结构型式 :平 面 、
即可 ( 满足规范要求 ) 。 ( )短肢墙应尽量均匀 分 布 ,使 其竖 向应 力不 相差悬 2 殊 ,而且也便于支撑 楼盖 。 )对平面蝶形 的细腰部 分 ,设 置为落 地剪 力墙 ,加 强薄弱部位 的刚度 ,尽量减轻削弱程度 。 ( )对蝶形 的两 端 ,在平 面外缘 及 角点处 ,特别是 外 4 凸部分 ,布 置必要 的短 肢墙 。当开转 角窗时 ,在 转 角窗 的 两 端布置短肢墙 ,以加强其整体性和满足平 面刚性 的要求 。
结 构 布 置 时 ,按 下 述 原 则 进 行 : ( ) 短 肢墙 数 量 应 适 中 ,满 足 竖 向 荷 载 和 抗 侧 力 需 要 1
性 ,周 围环境 的局 限性 ,立 面要求 的新颖 奇特 性 ,往 往 积 7 0 80 0m ,高 3 . 5 3m,底部为东 、西两大型停 车场 ,功
能 适 用 ,结 构造 价 适 宜 的设 计 目标 呢 ? 除 了 进 行 必 要 的 抗
结构的受力需要 。下 部大 空间停 车场 采用 了框 架 一剪力墙 结构 ,除楼梯 间 ,电梯 井为一 般剪 力墙外 ,其余 均为 空 间
大 、布置灵活 、使 用方便 的框 架 ,保 证 了车位 、车道 的功 能布置 ,由此形 成 了一种 复杂 的结构 型式 。首 先是结 构型
( ) 对 于 一 端 大 、一 端 小 的 蝶 形 ,在 小 的》强 调,对不规则 高层建 筑 ,应特
别注重结 构的概念 设计 ,不 能 陷入只凭 计算 的误 区。应 注 意结构体系的选择 与结 构平 面 、竖 向布 置 ,注 意细部 设计 与构造措施 ,加强结构分析 ,进 行更细致的抗震验算 。