高层建筑基础结构设计探析

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高层建筑结构设计中的若干问题探析

高层建筑结构设计中的若干问题探析

来越关注的话题。高层建筑中的结构设计需要考虑那些点呢?本文就结构设计 中的相关问题做 了探讨 ! 关键 词 : 高层 建 筑 结构 设 计
1 、 高层 建筑 的 结构 设计 的原 则
( 一) 要 选 用适 当的计 算 简 图
心, 更 不可 认 为是 无关 紧 要 的。
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。
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。
( 三) 要 选择 合 理 的结 构 方案

结构设计时选择合理的结构形式和平面布局, 尽可能地使建筑物做到三心合 在水平荷载作用下 , 高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。 为使楼层


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 水平力作用沿平面分布均匀 , 减轻结构 的扭转振动 , 应使建筑平 面尽可能采 矩形、 圆形 、 正 多 边形 等 简单 平 面形式 。 在 某些 情况 下 , 由 于城市 规 划 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 用 方 形 、 高层 建 筑不 可 能 全部 采 用 简单 平 面 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 街道 景 观 的要 求 以及 建筑 场地 的限制 , 当需 要采 用 不 规 则 L形 、 T形 、 十字 形 等 比较 复杂 的 平 面形 式 时 , 应将 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 形 式 , 同时, 在结构平面 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 凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内 , 布置时, 应 尽可 能使 结 构处 于 对称 状态 。 案, 必要 时应 进 行 多方 案 比较 , 择优选用。

探析现代高层建筑结构设计技术

探析现代高层建筑结构设计技术

1高层建筑结构 的设计技术需求 .
高层建筑结构作为一种特殊 的建筑群体 . 其在舒 适度 、 性能上都 有较高的技术需求 尤其是现代人 的生活观念不断 的转变 . 使得高层 建筑结构 在外观设计上也有了严格 的要求 . 进而最大化地追求结构外
形 的 风格 。
1 结构在设计 中. . 1 需要保障结构 的安全性能 高层 结构作为一种特殊的建筑结构 . 其在结构 的性能上具有严苛 的要求 。 尤其是高层结构 的安全 陛能尤为的重要 。 在结构的设计过程 中, 需要考虑 到地理结构 、 自然灾害可能对高层建筑造成的影响。 这些 性能要求 的元素都要在结构的设计 中体现 出来 而且建筑结 构的受力 结构也得 特别 的考虑 。基于高层建筑 的受力 比较 的复杂 . 因而其在设 计时 . 尤其需要设计好建筑结 构的水平受力结构 . 其关 系到建筑结构 的整体受 力结构 。 在高层建筑的建设过程 中. 会产生较大的横向压力 , 这就需要 建筑结构要有完善的水平 预应力结构 进而才能很好 的保 障 建筑结构 的稳定 和安全性能 1 . 2结构 的设计风格 . 需要满足现代人 的生活理念 随着现代人 的生 活观念不断的转变 .高层建 筑在结构设计 的时 候, 越来越重视建筑物的舒适和风格 的设计 高层建筑的结构在方位 、 采光上都要做严格 的设计 建筑结构尽量为居 民提供 舒适的生活环 境, 同时建筑结构 的设计元素中 , 要最 大化地融人生态 、 环保低碳 的环 保元素 , 这样才可 以提供更加舒适的生活环境 当然 . 在采光 等元素 的 设计时 , 需要对高层建筑的地理环境进行精密测量计算 1 高层建筑 的结构设计 . 于经济 的理念 . 3 要基 高层建 筑作 为一个 大型 的项 目. 在建设 的过程 中. 其 将会 面 l 临 巨大的成本输 出问题 。因此 , 在设计 的过程 中, 要讲究 经济型 的设计 3高层建筑结构的消防安全 结构设计 . 理念 。也 就是说设计 的方案要不 断的优化处 理 . 尽量 避免建 设过程 高层建筑结构在结构的设计 上. 比较 的注重其结构风格 和美 观上 中, 因为结构 的冗 长而造成 巨大 的成本 浪费。所 以 , 构的设计过程 结 进而 , 其楼层结构需要使用 到大量 的高分子 的现代材料 . 尤其 中. 要对结 构进行不 断的优化处 理 . 对一 些关 键 的结构 . 最大 化的控 的设计 。 因此 . 在高层建筑的结构设计过程中 , 制其造价成 本 。这样 不仅保障 了结构的设计 风格 . 同时减少 了建设 是墙体 的装饰物越来越易燃化 。 整体结构 的消 防结构非常的重要 .同时作为建筑结构最基本 的结 构 . 的成本输 出。 其在设计 的过程 中. 就需要充分的考 虑到消 防结构的实用性 2高层建筑的结构布局设计 . 31 .建筑结构的外围墙体 消防结构设计 高层建筑 的结构设计 . 在其结构 的布局上 比较 的关键 。现代 的高 现代 的高层 建筑 . 其在外墙 的装饰设计 的过程 中 . 大量 的采 用了 层 建筑 在规划的规程 中. 各功能 区的设计 . 需要基 于现 代人的生活理 高分子 的易燃材质 . 而且基于大楼 的面积大 所 以其外 围的消 防结 构 念 . 行 合 理 的布 局 进 而且消防设 备需要 大型化 。同时消防用水 的管 道可 21 .高层结构在承受力方 面. 尤其是垂直方 向. 需要承受较大 的压 需要 比较 的紧凑 . 以双管道德设计方法 . 进而起到双保 险的作用 而且在各个易燃点处 . 力 这样可以很好 的减少大楼整体性着火可能 因此 . 高层 建筑的地基设计 时 . 在 首要 的任务就要保 障地基受力 合理 的分置消防设备 . 3 高层建筑的结构内部 消防设计 . 2 结 构的稳 定性设计 于是 . 在地基 的设 计过程 . 地基 的承载力是最大 高层建筑 的内部结构 比较 的复杂 . 进而 . 内部结构 的消 防处理 在 的, 随着楼层 的增加 , 结构的受力逐渐 的减小 这样的设计理念 , 以 可 需要进行系统的消防设计 。在设计的过程 中, ( 需要 下转 第 2 3页) 9 很好 的平衡建筑结构的受力状况 尤其是垂直承受方向 . 固的地基 上 , 坚

高层建筑结构设计探析

高层建筑结构设计探析
32 箱 型 基 础 .
2 结 构设 计特 点
21水平载荷是设计的主要因素 . 高层结构 总是要同时承受竖向载荷和水平载荷作用 。载荷对结构产 生的内力是随着建筑物的高度增加而变化的,随着建筑物高度的增加 , 水平载荷产生的内力和位移迅速增大 。 2. 侧向位移是结构 设计控 制因素 2
设计 到建造盼 一般过 程 。最后简要 阐述高层建筑 的发展趋势 。
关 键词 高层建筑 ;结构设计 ;发 展趋势
中 围分 类号 T I
文 献标 识码 A 文章 编 号 17— 6j ( 1)8— 08O 639 7一2 0 2 03一 1 0 0
随着科学的发 展和时代的进步 ,高层建筑如雨后春笋般 的出现。从 纽约帝 国大厦到世贸大楼 ,从 上 海金茂大厦到 上 海环球金融 中心 ,无一 不透出高层建筑的勃勃生命力。高层建筑的高度在一定程度上反映了一 个 国家的综合 圉力 和科 技水 平 ,世界著名 的建 筑更是 建筑史上 的纪念 碑。但是如果高层建筑因结构设计不清 ,而造成结构布置不合理 , 不仅 会造成大量的浪 费,更重要 的是给高层建筑 留下了结 构质量的安全 隐 患。因此高层建筑的结构设计就显得尤为重要了。
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工 程 科 学
科O l 2 第6 L 0年 期 1
高层建筑 结构设 计探析
顾 斌 ,董 杰
(中国矿业大学环境与测绘学 院 ,江苏徐州 2 11 2 16)
摘 要 高层建 筑是建筑行业 一个 发展方 向 ,它的意义也 非同一般 。从 高层建筑 的结 构设计特点 、布置原则 、基础等方 面介绍 高层建筑从
当地基极软切沉降不均匀十分严重时,采用筏形基础 ,其刚度会显 得 不足 ,在上部结构对基础不均匀沉降敏感时尤其如此 ,在这种情况下 采用箱型基础就较为合理 。 箱型基础是由底板 、顶板 、外围挡土墙以及一定 的内隔墙组成的单 层或多层 混凝 土结构 。箱型基 础剐度大 、整体性好 、传 力均 匀 ;能适 应局部不均匀沉降较大的地基 ,有效地调整基地反力 。由于地基 面积较 大 ,且埋 置深度 也较大 ,挖去 了大量 土方 ,卸除 了原有 的地基 自重应 力 ,地基承载力有所提高 ,建筑物沉降减小。由于埋深较大 ,箱型基础 外壁 与土的摩擦力增大 ,增大了基础周 围土体对结构的阻尼,有利于抗 震 。但是箱形基础的内隔墙较多 , 支模等施工时间较费 ,工期较长 ; 在 使用上也受到隔墙太多的限制 。 33 桩箱和桩筏基础 . 在浅层地基承载力 比较软弱 ,而坚实土层距离地面又较深的时候 , 采用其他类型的基础就不能满足承载力或变形控制的要求 。这是应当考 虑采 用 桩 基础 。 桩基础 由两部分组成 :一是桩基承台,二是桩基本身 。桩承台的作

基于高层建筑结构设计中的基础设计问题探究

基于高层建筑结构设计中的基础设计问题探究

基于高层建筑结构设计中的基础设计问题探究【摘要】随着我国国民经济的飞速发展,人民生活水平与居住水平也相应地得到了提高,使人们对高层建筑条件提出了更高的要求,本文在此提出了自己的一些观点,首先概述了高层建筑结构设计中的基础设计,然后分析了高层建筑结构基础设计中应注意的问题,希望对提高高层建筑结构设计质量有所帮助。

【关键词】高层建筑基础设计;基础刚度;作用理论前言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。

一、高层建筑基础的设计理论分析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。

反之,假设上部结构为绝对柔性,对基础的变形毫无约束作用,于是基础梁在产生局部弯曲的同时,还经受很大的整体弯曲。

于是,两种情况下基础梁的内力(例如弯矩)分布形式与大小产生很大的差别。

实际结构物常介于上述两种情况,其整体刚度的考虑非常困难,只能依靠计算软件分析。

在地基、基础和荷载条件不变的情况下,增加上部结构的刚度会减少基础的相对挠曲和内力,但同时导致上部结构自身内力增加,即是说,上部结构对减少基础内力的贡献是以在自身中产生不容忽视的次应力为代价的。

还应注意的是上部结构的刚度贡献也并不是无限。

2、基础刚度对基底反力分布的影响。

绝对柔性基础当上部结构刚度可以忽略时,对荷载传递无扩散作用,如同荷载直接作用在地基上,反力分布 p(x,y)则与荷载 q(x,y)大小相等、方向相反。

当荷载均匀时,基础呈盆形沉降;如欲使基础沉降均匀,则需使荷载从中部向两端逐渐增大,呈不均匀状。

论高层建筑结构中基础设计

论高层建筑结构中基础设计

论高层建筑结构中的基础设计摘要:高层建筑结构设计中,基础设计方面尤其重要。

所谓“地基不牢地动山摇”,基础如果不打好,那么建筑物就会出现严重问题!轻则建筑出现裂缝,严重可导致整个高层建筑倾塌。

本文依据已有的工程实践,进行了初浅的介绍,以供设计人员参考。

关键词:高层建筑;结构设计;基础;问题中图分类号: tu318 文献标识码: a 文章编号:在经济迅速发展的今天,高层建筑成为城市空间利用的重要角色,同时,迅速发展的高层建筑也给设计师提出了诸多新的挑战。

高层建筑的基础作为高层建筑结构体系的一个非常重要的部分至关重要。

高层建筑基础选型基础工程设计中的关键问题是如何根据各个地区地质条件的差异,来选择安全经济的基础形式。

一般情况下,高层建筑应需考虑以下几种条件:①高层建筑基础应支承在坚固或均匀的地基上,应充分考虑到持力层以及下卧层的稳定性,不宜在同一栋建筑采用多种类型的基础形式;②高层建筑基础应保证基础本身的强度要求,同时,基础上部传递的荷载分布应达到最大的均匀;③高层建筑基础应满足上部结构的正常使用要求;④高层建筑基础应满足相关构造要求,如高层建筑箱基的埋置深度和高度,基底平面形中心应与结构竖向静荷载重心重合,对偏心距的要求、沉降控制等;⑤高层建筑基础一般埋置较深,在施工过程中,为了保证施工过程中的安全和质量,高层建筑的基础应充分考虑到深基坑开挖和地下水抽排对周围建筑物的影响。

高层建筑在设计基础时一般采用筏板基础、桩筏基础、箱形基础等,具体选择哪种基础形式是基础设计考虑的首要问题,设计工作的过程可以遵循以下几步进行。

首先,充分掌握施工场地的岩土勘报告,根据场地的地层分布及各层地基承载力特征值确定明确的持力层;其次根据持力层的位置及建筑专业确定的上部结构类型、层数、地下室层高初步选定基础形式,并核查是否满足该种基础形式的基本要求;最后根据上部结构的荷载及地基承载力特征值进行基础估算,同时要考虑持力层下是否有软弱下卧层、基础施工的工艺方法、邻近建筑物基础的影响等。

高层建筑结构设计与抗震性能分析

高层建筑结构设计与抗震性能分析

高层建筑结构设计与抗震性能分析高层建筑在现代都市中起到了举足轻重的作用,但由于其复杂的结构以及高度,抗震性能成为设计和建造过程中不可忽视的重要因素。

本文将对高层建筑结构设计与抗震性能进行分析,并探讨相关的优化技术。

一、高层建筑结构设计要点高层建筑的结构设计要点包括以下几个方面:1. 基础设计:高层建筑的基础设计应考虑地质条件、土壤承载力以及建筑的荷载等因素。

采用适当的基础形式和深度可以提高建筑的稳定性和抗震性能。

2. 结构体系:高层建筑的结构体系应选用抗震性能良好的方案,如剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒状墙结构等。

这些结构体系具备较好的抗震性能,能够有效吸收和分散地震作用。

3. 材料选择:高层建筑结构的材料选择对于提高抗震性能至关重要。

采用高强度、高韧性的钢材或混凝土材料,可以提高结构的整体强度和延性,从而提高抗震性能。

二、高层建筑抗震性能分析方法高层建筑的抗震性能可以通过以下几种方法进行分析:1. 静力分析:静力分析是一种简化的抗震性能分析方法,通过计算建筑在地震作用下的静力响应来评估其抗震性能。

该方法适用于低层建筑或对于结构刚度较为均匀的高层建筑。

2. 动力分析:动力分析是一种较为准确的抗震性能分析方法,通过计算建筑在地震作用下的动力响应来评估其抗震性能。

该方法适用于高层建筑或对于结构刚度较为不均匀的情况。

3. 数值模拟:数值模拟是一种基于有限元原理的抗震性能分析方法,通过建立结构的数值模型来模拟地震作用下的动力响应。

该方法能够更加准确地评估结构的抗震性能,并可用于优化结构设计。

三、高层建筑抗震性能的优化技术为了进一步提高高层建筑的抗震性能,可以采用以下优化技术:1. 设计合理的剪力墙布置:剪力墙是高层建筑中一种常用的抗震结构形式,其布置合理与否直接关系到结构的抗震性能。

通过优化剪力墙的位置和布置方式,可以提高结构的整体刚度和延性,增强其抗震性能。

2. 采用抗震支撑系统:抗震支撑系统能够在地震发生时提供额外的支撑和稳定性,对高层建筑的抗震性能具有重要影响。

建筑结构设计原理解析从基础到高层

建筑结构设计原理解析从基础到高层

建筑结构设计原理解析从基础到高层建筑结构设计是指在建筑物的整体设计中,针对建筑物的承载力、稳定性和耐久性等方面进行合理的设计和构造。

它是建筑设计中非常重要的一部分,直接关系到建筑物的安全性和使用寿命。

本文将从基础到高层,对建筑结构设计的原理进行解析。

一、基础设计原理建筑的基础是整个建筑的重要支撑部分,承载着整体重量,并将荷载传递到地基上。

基础的设计原理主要包括以下几个方面:1. 基础承载力计算:根据建筑物的类型、结构形式、地质条件等因素,计算基础承载力,以保证建筑物的安全性。

2. 基础形式选择:根据不同的建筑物类型和地质条件,选择合适的基础形式,如浅基础、深基础等。

3. 基础防水设计:在基础设计中考虑防水措施,避免地下水对基础的侵蚀,保证基础的安全性和稳定性。

二、框架结构设计原理框架结构是一种常用的建筑结构形式,主要由柱、梁和面板构成,具有刚性好、稳定性强的特点。

框架结构设计的原理主要包括以下方面:1. 框架构件的选择:根据建筑物的功能和荷载要求,选择合适的框架构件,如钢结构、混凝土结构等。

2. 承载体系的设计:确定框架结构的梁、柱、面板等构件的位置和布置,保证整体结构的稳定性。

3. 钢筋混凝土结构设计:对于混凝土结构,需要考虑钢筋的布置和混凝土的强度设计,以提高结构的承载能力。

三、楼板结构设计原理楼板是建筑物的平面承重构件,负责承载人员活动和荷载的传递。

楼板结构设计的原理主要包括以下几方面:1. 楼板材料的选择:根据建筑物的用途和荷载要求,选择适合的楼板材料,如钢筋混凝土楼板、轻质楼板等。

2. 楼板厚度设计:根据荷载要求和材料性能,确定楼板的厚度,并进行布置和加劲措施,以保证楼板的稳定性。

3. 楼板防火设计:考虑到建筑物的消防安全要求,进行楼板的防火设计,选择合适的防火材料和防火措施。

四、高层建筑结构设计原理高层建筑结构设计是建筑结构设计中的一项重要内容,由于高层建筑的地下室深度、高度等特殊性,需要考虑更多的因素。

高层建筑的结构设计特点及基础结构设计1

高层建筑的结构设计特点及基础结构设计1

高层建筑的结构设计特点及基础结构设计摘要: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。

本文就高层结构设计的特点、设计原则以及基础的结构设计中存在的几个问题进行了探讨。

关键词:高层建筑;结构特点;基础结构设计0.引言高层建筑结构设计越来越成为高层建筑设计工作的难点与重点,给工程设计人员提出了更高的要求。

在高层建筑结构设计中,基础设计极其重要,扎实、适用的基础,是确保高层建筑质量的关键所在。

在进行高层建筑结构设计时,要结合当地情况,考虑好可能存在的一系列影响因素,把基础设计做好。

本文就高层结构设计的特点、设计原则以及基础的结构设计中存在的几个问题进行探讨。

1.高层建筑结构设计特点1.1水平荷载成为决定因素首先,数据显示楼房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,以及由此在竖向构件中引起的轴力与楼房高度的两次方成正比。

因此,水平荷载对高层建筑稳定性的影响作用是很大的。

1.2轴向变形不可忽视高层建筑中,竖向载荷很大,能在柱中引起较大的轴向变形,对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大;此外还会对预测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。

1.3侧移成为控制指标与低层或多层建筑不同,结构侧移已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,与建筑高度H的4次方成正比(△=qH4/8EI)。

另外,高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大,在设计中不仅要求结构具有足够的强度,还要求具有足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内,否则会产生以下情况:(1)因侧移产生较大的附加内力,尤其是竖向构件,当侧向位移增大时,偏心加剧,当产生的附加内力值超过一定数值时,将会导致房屋侧塌。

高层建筑结构设计探析

高层建筑结构设计探析

高层建筑结构设计探析摘要:随着我国经济的发展,越来越多的高层建筑出现在了我国各地。

并且随着建筑功能和类型的多样化、建筑高度的增加以及建筑结构的复杂化,如何解决好城市高层建筑的结构设计就变成了一个摆在全国建筑设计师眼前的重要问题。

本文旨在对我国高层建筑结构设计中所面临的主要问题进行全面探讨,并提出作者自己的想法和建议。

关键词:高层建筑;结构设计;特点;问题中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:1 前言在我国城市化进程不断加快的背景下,城市居住用地在不断缩减,而高层建筑因具有占地小、居住人口多、房价相对较低等特点,而在现代城市建设中占据越来越大的比例。

随着我国高层建筑建设中工艺和技术研究的不断深入,越来越多的新理念、新方法被应用于高层建筑的结构设计中,促进了我国高层建筑工程整体技术力量、质量、安全性的提高。

但是从整体状况而言,国内在高层建筑的结构设计中仍然存在一定的问题,这是必须及时得到处理和解决的。

随着高层建筑结构体系的复杂化,需要设计人员在进行高层建筑结构设计时依靠自己掌握的知识、根据具体情况来分析和解决可能遇到的各种问题。

2 对我国高层建筑结构设计特点的分析通过对我国高层建筑结构设计、多层建筑设计和低层建筑加以比较可以发现,在各专业的重要性当中,结构专业所占比重最大,建筑结构体系的选择,对建筑的施工技术要求、立面体形、平面布置、楼层高度、投资造价、施工周期以及机电管道设置等有着直接的影响。

2.1 对抗震设计方面的要求较高高层建筑的抗震设计是非常重要的,因此,往往在高层建筑设计时,抗震方面的设计有着较高的指标。

除了应当对高层建筑正常使用时的风荷载与竖向荷载进行充分考虑之外,还应当加强建筑结构的抗震性能,切实的做到大震不倒、小震不坏。

2.2 水平荷载成为决定因素一方面,因为高层建筑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变化。

高层建筑筏板基础结构设计要点分析与探讨

高层建筑筏板基础结构设计要点分析与探讨

高层建筑筏板基础结构设计要点分析与探讨发表时间:2018-07-09T14:40:49.737Z 来源:《基层建设》2018年第13期作者:陆咏彬[导读] 摘要:本文通过工程实例对高层建筑筏板基础结构设计要点分析与探析,以供同仁参考。

广东建筑艺术设计院有限公司佛山分公司摘要:本文通过工程实例对高层建筑筏板基础结构设计要点分析与探析,以供同仁参考。

关键词:高层结构;结构选型;筏板基础;设计要点一、前言近年来,随着我国城镇化建设的快速发展,越来越多的高层建筑拔地而起,高层建筑区别于以往传统的建筑形式,具体表现在建筑材料的选择、建筑的结构设计、建筑施工的方案等,所以,在高层建筑前期工作中,加强基础设计环节,明确基础结构设计的要点,对高层建筑结构的各种体系安全才有保障。

某工程为高层商住楼建筑,设二层地下室作为车库(其中地下二层兼为核六级人防地下室),地上三十二层,总建筑面积约57000m²,建筑总高度99.95米。

本工程建筑结构的安全等级为一级,抗震设防烈度为6度,设计地震分组属第一组。

下面就对该高层建筑筏板基础结构设计要点分析与探析,以供同仁参考。

二、建筑基础结构选型本工程地基基础设计等级为甲级。

本工程地下二层,塔楼部分基础底面埋深约10.5米,满足规范对采用天然地基房屋1/15高度的埋深要求。

塔楼基底在绝对标高68.1米左右,持力层为强风化泥岩、粉砂岩⑦层,该持力层土质工程性质较良好,地基承载力较高,地基承载力特征值为300kPa。

经宽、深修正后的地基承载力特征值fa=530kPa,塔楼地上高32层,2层地下室,三层裙楼,标准层荷载按14.5kPa 考虑,其他按18kPa考虑,则塔楼基底平均压力约为14.5×30+18×5+1.8×25=570kPa,塔楼筏板每边悬挑2米可满足承载力要求。

裙楼基底在绝对标高69.6米左右,持力层为圆砾⑥,该持力层土质工程性质较良好,地基承载力较高,地基承载力特征值为350kPa,经宽、深修正后的地基承载力特征值fa=580kPa。

高层建筑的结构设计特点及基础结构设计

高层建筑的结构设计特点及基础结构设计

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。

高层建筑结构设计特点探析

高层建筑结构设计特点探析

高层建筑结构设计特点探析一.高层建筑结构设计特点(一)水平荷载的作用首先说明,因为楼面荷载以及建筑自身的重量在构件上的弯矩、轴力,与建筑物的高的一次方是成正比的,同时,因为水平荷载对竖构建的轴力以及水平荷载自身产生的力矩,与建筑物高的二次方是成正比;其次要说明的是,当建筑物高度达到一定程度,竖方向的荷载就会维持基本不变,对于水平荷载,地震作用和风荷载的值不是恒定不变的,会因为不同的结构而产生很大程度的变化。

(二)重视轴向变形高层建筑物的竖向的荷载会给支撑柱产生一定的压力,会引起轴向变形,而且也会改变连续梁的弯矩,从而制作的负弯矩也就会降低,也会对准备安置构建的长度产生影响;另外也会影响构建侧移和构建剪力,如果这种和竖方向的变形相比,结果显然是偏于不安全的。

(三)侧移和结构延性跟多层建筑相比,高层建筑对于设计结构中的结构侧移非常重视,楼的层数越多,高度越高,相应的水平荷载产生的构建侧移也就越大,所以,我们控制数值在一定的合格的范围。

如果产生地震,高层建筑的变形也就更大,所以,我们要做到保证建筑物在经过了塑性变形之后没有完全丧失变形能力,从而来防止发生倒塌,所以就应该尽量对结构的延性进行提升。

二.高层建筑的结构分析(一)弹性假定高层建筑物经常用到的方法其中就有弹性计算法。

因为建筑物本身收到了风力和垂直荷载的作用,就会使得结构处于一种弹性工作状态,实际情况基本与这种情况类似。

一旦出现大风或者出现大震就会导致高层建筑物位移量增大,有可能导致建筑物本身出现裂缝,处于一种弹塑性工作状态,这种情况计算位移就不能运用弹性计算法,不然误差很大,这种情况,计算就需要运用弹塑性动力法,这样的计算结果才更接近结构的真实状态。

(二)小变形假定一般的计算方法经常采用这种假定,不过在计算的时候要考虑一下几何非线性问题的研究。

很多人认为,当顶点水平为何与楼房本身的高度比例一旦大于1/500,就要重视两者之间产生的影响。

(三)刚性楼板假定在进行高层建筑物的分析计算中,一般不考虑平面外的刚度,一般情况都是对平面内的楼板刚度假设很大。

高层建筑结构设计的要点探析

高层建筑结构设计的要点探析
要的作 用 , 也是高层建筑结构设计 中所 主要 考虑 的因素。在高层 3 高层建筑 的结构 分析 建筑中 , 由于 竖 向荷载 所 引起 的轴力 与建 筑 高度 的一 次方 成正 3 . 1 高层建 筑结构 分析 的基 本假 定 比, 而水平荷载所 引起 的倾覆力矩及竖 向构 件的轴力与 建筑高度 在进行高层建筑结构分析基本假 定的时候 , 结构分析人 员通 的二次方成正 比。 由此 可见 , 随着 高层建筑 高度 的不 断增加 , 这 过采用 弹性假定 的方法来进行 。 目前 , 弹性 的计 算方法 已经成为 个值也会随之逐渐增大 , 对建筑结构 的影响也必然会越来越 大。
2 ) 框架一剪力墙 体系 。由于剪 力墙本 身具有较 好 的强度 和
因此 , 在框架体 系的强度 和刚度达 不到建筑 使用需 求 的时 越来越复杂 , 结构体 系更是 多种 多样 , 高层建筑 结构设 计也 成为 刚度 , 往往会 采取 安装剪力 墙的方法来 代替 部分框架 , 二 者所 形成 了工程设计师所面临的一项重大课题 。因此 , 为了能够 满足建筑 候 , 的功能需求 , 在对 结构进 行设计 之前 , 对其 中所涉及 的要 点进行 的体系就是框架一剪力墙体系。其 中, 框架所 承受的 主要 是垂直
剪力墙 所承受 的是水平剪 力。剪力墙 的设 置不仅能 探讨和分析是必不 可少 的 , 只有 在充分 掌握设 计要点 的基 础上 , 荷载的力量 ,
才 能够设计 出符合建筑功能要求的整体结构。
够在很 大程度上 增强建筑 的侧 向刚度 , 使其水 平位移 变小 , 而且 还能够使框 架所 受的力实现均匀分布。
构件被破坏 。
构 的工作状态 , 因此 , 必须 要采用 弹塑性 动力 的分析方法 进行 分 3 ) 轴 向变形也 同样很重 要。轴 向变形在 结构 设计 中也是 不 析 。此外 , 刚性楼板假定也是高层建筑 结构分析基 本假定 的内容

高层建筑结构概念设计探析

高层建筑结构概念设计探析
建 j I I 筑 工 程


筑的设计手 法一直是建筑师与工程 师关注的热点问题 。高层建筑的结构概念设 计是将 建筑师的造型创意形象化和具象化的重 要桥 梁, 结构概念设计的创新不断推动建筑造型艺术的发展 。分析 了高层建筑的平面形式设计并重点对高层 建筑的剖面设计进行 了探讨。 关键词 : 高层 建 筑 ; 构 ; 念 设 计 结 概 在进行高层建筑 造型创作构思 时, 习惯 于 从一个整体建筑体系的思维角度去形成初步的 建筑意象并展开设计 ,而这个整体的建 筑体 系 则是 由相互联系形成空间的结构体系组成。不 仅高层建筑的功能和建筑的艺术表现力要通 过 结构体所支撑的建筑物表现出来 ,建筑 师更应 该将结构概念设计的思维贯穿于高层建 筑的创 作过程之 中,理解结构概念的设计要 素是如何 影响建筑的创作构思以及如何辅助甚 至催发 优 化高层建筑的造型设计创意 ,并有机地 将结 构 构思与 高层建筑 的造 型创作手法结 合起来 , 完 美地展现建筑师的设计理念。 因此 , 结构体系的 构思是贯穿于高层建筑方案的构思之中,是建 筑方案构思最基本的内容和对象 , 同时, 高层建 筑 的多方面使用需求给结构体系的确定 划定 了
作 者 简 介 : 荣 书( 9 9 , , 东省 揭 王 17 ~) 男 广
阳市 人 , 事 建 筑设 计 工作 多年 。 从

2 — 41
减少 1% 。 9
23高层 建筑剖面设计要与其造 型手法创 .
新结 合 当代高 层建筑 造型设计 手法 的一个重 要
内容就 是关 于中庭 的设计 ,中庭可以看作是楼 层 与楼层之 间的透 明性 的叠加。 通过 中庭原理 , 可以实 现 自然 采光 与 自然通风 ,创造出通透的 视觉感受 。现 今所提倡和流行的生态摩天楼的 创作理念 ,就合理 的将 中庭元素纳 人到设计的 手段之 中,建筑师可 以通过将高层 建筑的核心 筒分散 和分离 ,摆脱传统的核心筒 布置于高层 建筑平 面中央的手法 ,改变高层建 筑的空间构 成模式 ,在高层办公建筑内部插入 一个或在不 同区域插入多个封 闭或开敞的中庭 空间 ,以达 到建筑 内部 自然通风 以及具有 良好 的景观视野 的建筑 目的。 除此 之外 , 高层建筑也越来越多地在立 面 上或 内部空 间中运用 凹凸 、 旋转 、 动的造 型手 错 法, 如生态摩天楼建筑师杨经文 , 将建 筑立面上 开口、 凹槽作为高层建筑引入 自然风的“ 通道 ” , 或者切 削、 挖除一部分建筑体量 , 在建 筑立面上 再挑 出富有韵 律的阳台、 露台 , 形成 既能遮 荫避 阳又 富有韵律节奏 的建筑立面 ,而所有这些 手 法的运用通过建筑师对建筑进行剖 面设计 的构 思而得 以深入 和完善 ,并且剖面设计也 清楚 的 让建筑师 明白 ,应该在怎样的部位 以及采用 怎 样 的结构形式来形 成这些挑出 、 空 、 动 , 挖 错 当 然 悬 挑 结 构 等 运 用 是 再 平 常 不 过 的 。 建 筑立 面 “ 剖 面化 ” 出现 在 OMA和 MV D 也 R V所 设 计 的 现 代高层建筑创作 中, 在这些建筑作 品中 , 楼板 或 是被卷起 、 隆起甚至是叠摞起来 , 或者是将不 同 的空 间作为单元结构插入到竖向支撑 的结构体 系中。建筑师对于空 间形态的创造 与建筑形 式 的造 型都可 以在剖 面设计中显露出来 ,通 过对 建筑支撑结构 的剖 面分析 ,建筑师 可以选择 利 用现代 主义 的经典语言——悬 挑结 构 ,结合 混 凝土的 良好可 塑性 ,充分发挥结构 的力学性 能 来创造 出给人新奇体验的高层建筑 。

论高层建筑结构中的基础设计

论高层建筑结构中的基础设计

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。

基于高层建筑结构设计中的基础设计问题探究

基于高层建筑结构设计中的基础设计问题探究
展 。人 民生 活 水 平 与 居 住 水 平也 相 应 地 得 到 处于线性变形阶段,则基底反力 图多为马鞍 结构与基础作为一个整体来考虑 ,箱形基础
形 ;当地基 土比较 坚硬 时,反力最大值的位 置更接近于边缘 。 2 、 砂土地基上的小型基础, 埋深较 浅或荷载较大,临近基础边缘 的塑性 区逐渐扩 大,这部分地基土所卸除的荷载必 然转 移给 基底中部的土体,导致 中部基底反 力增大 ,最 后呈抛 物线 形。 3 、当荷载非常 【 关键 词 】 高层建筑基础设计 ;基础 刚 大 ,以致地 基接近 整体破坏时 ,反力更加 向 度 : 作 用 理 论 中部集 中而 呈钟 形,当两端存在非常大的地 面堆 载或相邻 建筑的影响时,也可能 出现钟 了 提 高, 使人 们对 高层 建筑条件提 出了更 高 的要 求 ,本文在此提 出了 自已的一 些观 点, 首先 概述 了高层 建筑 结构设 计 中的基 础设 计 ,然后分析 了高层建筑 结构基础设计 中应 注意的 问题 ,希望对提 高高层建 筑结构设 计 质量 有所帮助。 .


绝对刚性基础对荷 载传递起 着“ 架越 作用” 。 由于基础为绝对刚性 ,迫使地基均 匀沉 降。 由于土中塑性区的开展, 反力将 发生重分布 。 塑性区最先在边缘处 出现 ,反力将减小,并 向中部转移 ,形成 马鞍形 分布。理论分析与 试验研究表 明,基底 反力 的分布 除与基 础刚 度密切相关外 ,还涉 及到土的类 别与变形特 性、 荷载大小 与分布 、 土的固结与蠕 变特性, 以及基础 的埋深和 形状等多种因素。基底反 力分布大致分为三种类型 : 1 、 如果基底面积
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基于高层建筑结构设计中的基础设计问题探究
黄沛均 ( 广州大 学建筑设计研 究院东莞分 院,广东 ,东莞 ,5 2 3 0 0 0 )

浅析高层建筑的结构设计

浅析高层建筑的结构设计
的融 ^ 到—起, 使得两者和谐共存。在基础方案的设计中, 要把所有的相 范 。 关因素全部的包括在内, 综合各方面的因素 , 再考虑经济 陛对工程进行整 3 3嵌 固端 的 置问题 体 的评估, 然后对方案进行正式的审核, 最后施工 , 一切立足 由可持续发 高层建鳓 百 常都带有地下室和人防,嵌固端的设置可能设置在地下 室或 者是 人防顶 . 嫂 , 所以在 蒯 十中, 往往忽视嵌 固端位置设 置而带 展的观念趟 访 缸 , 工程的质量一定会得以保: 障。 来的一系列问题。比如 说嵌 固端 E 下抗震等级的—致性 1 3选择合理的结构方案 由_ l } 【 河 甘 ,导致 高层建筑作为近几年刚刚兴起的一门学科 , 具有很复杂的结构牦 , 计与 嵌固端位置 的仂调 问题 等 , 在施工的过程中要考虑的方面很多, 像是供水问题、 线路等各方面都是我 安全隐患的产生。 们要考虑的。结构没汁方案中重要的有以下几点: 材料的要求 、 施工的环 结束 语 建筑行业在今天的历史形式下取得了很大的成绩,对于今天来说建 境、 还要充分的考虑抗击 自 然灾害的能力。 我f f 碍 各 的遵循平面和竖直 的话 r 原则。结构方案不仅仅是施工单位—方的事 晴, 施工单位与使用方 筑行业越来越重要 , 人们的生活生产都离不开建筑行业, 例如我们居住的 工厂生产用的厂房等, 建筑产品的好坏直接的影响着人』 门 的生命 要达成—致, 在设计方面以及今后的发展方向要进行详细的展望, 为了所 居民楼, 财产的安全。我们要不断的提升 自己, 主要从以下几方面, 技术领域来 1 . 4准确分析计算结果 口 , 最大限度的达到预期的目的。 说不断的学习先进的技术, 运用科学的手段 , 对于员工鼓励创新, 提倡技 术方面的改进; 在设备方面加大投 ^ 力度尽最大的可能与世界接轨 , 新 的 当下, 在高层建筑的结构设计中普遍应用计算机技术 , 那么不同计算 棚款f 牛 的计赁 间很可能出瑚煸 差,所以需要叉 于 计算 机. 软件计算 的结 设备投 入 使用时一定要严格按照产品的说明书进行使用,这样能够更好 大大的提高使用寿命; 此外对于基层员工的专业 果进行准确分析和把握 。这就需要建筑结构设计 人员具有充分的结构设 的在磨合期更好的运转, 计方面的技能, 同时要对计算机款件有充分的了解, 从而才能客观准确的 培训要严格自 g 进行, 使员工更好的了解 自身的工作I 顷, 施工的过程中认 由于计算柳彩 的缺陷, 会使计算结构 识到 自身的责任。 只有这样我们才会更好的壮大自己, 不断地完善工程中 { 到自 身的不 与实际隋况之间存在偏差 ,这就需要结构设汁 人员对计算结构进行判断 的不足 ,任何的工程与项 目想要做好的前捌 温 充分的 } 足, 然后不断地完善改进优化, 这样我们才会不断的发展。相信未来的路 并 殴 计中做出调整, 以便瞪 应结构 拘 要求。 定会很 旷 。 2高层建筑结构设计特点 参考 文献 2 1结构设计中要考虑水平教荷作 用 在低层建筑中通常是 以重力为代表 的竖向载荷绂拍; 作用,而在高层 【 1 】 胡巍破 高层建筑结构设计口 l 中国住宅设方 包 1 2 0 1 1 , 0 3 ' . 6 3 - - 6 4 . 0 伟琼. 关于高层建筑结构设计探析 中国新技术新产品2 0 1 1 , 0 3 " 9 7 0 . 建筑中, 竖向载荷虽发挥作用 , 但是水平载荷发挥着控制作用 , 所以在高 克勤. 关于高层建筑结构设计的探讨 中华民居- 2 0 1 1 9 3 矗 层建霸 井 十 中就要充分考虑水平载荷的作用,从而保证 没计的 合理陛。水平敷荷 之所 以发挥如. 此重要 的作用 是因为在高层建 [ 设计中 f 4 1 王续晶高层建筑结构设计问题探讨切. 价值工程2 0 1 1 , 0 9 : 1 1 8 . 酣 国月 伟. 浅谈对高层建筑结构设计的几点认识 中小企业管理与科技 要充 名信抗 f 贝 J 『 力, 而水平敷荷可以起到平篌 胙 用。 ( 下旬刊) 2 0 1 1 , 0 4 91 " 2 - 2 1 3 . 2 2结构设计中要考虑侧移的控制作用 在高层建筑的结构{ 殳i 十 中, 要充分考虑结构侧移这一关键要素, 这是

超高层建筑结构设计难题探析

超高层建筑结构设计难题探析

超高层建筑结构设计难题探析摘要:超高层建筑在结构设计中涉及到较多的难题,结合某工程的结构设计,对基础设计、风洞试验、上部结构设计及结构设计的重点等进行了探析。

关键词:基础设计结构设计风洞试验1 工程概况该工程由一幢50层的超高层塔楼和相邻的五层裙房组成,总建筑面积约12.8万m2, 塔楼大屋面标181.650m,总高度196m ,属b 级高度高层建筑,建筑结构安全等级为二级,设计使用年限为50年。

塔楼部分为钢筋混凝土框架- 核心筒结构体系;裙楼高26m,为钢筋混凝土框架- 剪力墙结构。

2 基础设计根据地质勘察报告,综合考虑场地环境因素,桩基类型选用钻孔灌注桩。

塔楼基础底板厚度根据冲切计算厚度取为3.1m, 轴力最大的两根柱下底板局部加厚至3.6m。

裙楼底板厚度1m ,局部加厚至1.7m。

经分析,塔楼基础底板较大拉应力多分布于柱墙下周边的板底区域内,故板面和板底的跨中区域,在满足内力计算和构造要求的前提下,双向一般均只布设两层钢筋,而在柱墙芯筒下拉应力较大的板底区域及个别板面区域,根据计算另加一至三层钢筋,从而使基础底板的用钢量得到较大幅度的减小。

塔楼基础底板总混凝土方量约13000立方,由于底板平面呈三角形,如设置施工后浇带,1~2条无法均匀分割底板,如设置条数过多,既会给施工带来困难,又会增大底板因混凝土分多次浇捣而产生质量问题的可能性。

故对底板一次性连续浇捣,不设施工后浇带。

为确保基础底板施工质量,采取了以下措施:(1)底板厚度范围内设置两层(沿厚度方向每米一层)<14@300双向抗裂钢筋,板面设置<8@150双向抗裂钢筋;(2)基础底板混凝土强度等级采用60天,后期强度以降低水化热;(3)浇捣采用“分段定点、一个坡度、薄层浇捣、循序推进、一次到顶”的方法;(4)保温养护方面在底板面以“一层薄膜+两层草包+一层薄膜”为一个单元保温层;(5)加强监控,在基础底板每250~300 平方米设置1个测温点,每个点位在底板不同深度埋设3~5个热敏测点,并与电脑连网,一旦底板内外温差超过25℃即报警,同时采取措施加强保温。

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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。

地基和基础的交界面处常常会出现摩擦的痕迹。

因为土壤的强度是有限的,所以造成的摩擦力也是有限的,一般不会大于土壤的抗剪力。

如果孔隙水的压力改变,摩擦力的分布和大小可能随之发生变化。

另外,基础的柔度、土壤的蠕变和外荷载的性质与分布等均会对界面条件产生重要影响。

所以必须从完全粘着与完全光滑之间对界面摩擦影响进行估计。

(二)上部结构对基础的影响
如果上部结构是绝对刚性的,若地基变形,所有竖向构件便会均匀地下沉;若忽视了竖向构件抵抗转动的能力,那么可以把竖向构件的支座看作基础梁的不转动铰支座,也就是基础梁好像颠倒放置的连续梁,不发生整体弯曲,而是把基底分布反力作为外荷载,进
行出现局部的弯曲。

反之,如果上部结构是绝对柔性的,不约束基础的变形,那么基础梁发生局部弯曲的时候,还会遭受极大的整体弯曲。

因此对于这两种情况,基础梁在内力分布形式和大小上会有很大的不同。

实际中的结构物往往介于以上两种情况之间,很难考虑其整体刚度,一般只能通过计算机软件进行分析。

当基础、荷载及地基不变时,使上部结构刚度增大,就能使基础的内力与相对挠曲减少,不过这样也会增加上部结构内力,亦即当上部结构对基础内力的减少做出贡献时,其自身同时会产生很大的次应力。

最后必须指出上部结构刚度的贡献也是有限的。

(三)三者的共同作用
基础、上部结构及地基一个不可分割的整体,各部分的工作状况均是其它部分同自身一起作用的结果。

将地基、基础及上部视为一个彼此紧密联系,协调工作的统一体,在接触点与连接点上满足在变形协调的情况下求解系统的内力和变形,这便是共同作用分析。

进行共同作用分析时,基础及上部结构一般是由板和梁构成的,于是利用解析方法、有限条法或是有限单元法可以构建出基础与上部结构的刚度矩阵,并通过变形协调条件和地基刚度矩阵进行耦合。

首先地基应该确定出合适的地基模型,例如弹塑地基模型、线或非线弹性地基模型。

接下来需要构建地基刚度矩阵,可以选用解析法、有限单元法或是有限差分法等方法来构建矩阵。

然而通常会利用结构力学法对各个地基模型柔度矩阵进行构建,再通过求逆获得其刚度矩阵,最后同基础与上部结构刚度矩阵进行耦合,进而求解出地
基的沉降及反力。

二、高层建筑结构的设计方法
(一)制定并筛选基础设计方案
一般情况下,对高层建筑进行基础设计时,需要对上部结构的类型、建筑工程的地质条件、施工条件、相邻建筑物之间的相互影响及荷载分布等各个因素进行分析,制定并筛选出与社会经济原则想适应的基础设计方案。

对建筑物的基础进行设计时,必须形成信息完整的勘察资料,如果某些建筑物没有相应的地质报告,仍要进工程实施现场进行勘察与查看,同时需要参照周围建筑物的有关材料。

(二)确定既合适又合理的结构方案。

高层建筑的设计必须选择最合适,经济最合理的结构设计方案,亦即应该选择最实用的、最可行的结构体系和结构形式。

于是,必须对建筑工程的材料选用与供应、施工状况和设计要求等进行综合分析,并且同水、电、暖等相关部门进行协商,在这些工作的基础上对结构进行选型,从而选出既合适又合理的结构方案。

(三)选用合理的计算简图
结构的计算通常是以计算简图为基础进行的,在实践中常常因为选择的计算简图不太合理而导致结构危险,从而出现结构不安全的问题,因此只有选用合理的简图,才能保证建筑物的结构安全,而计算简图也需要一定的构造对其进行保障。

即使在实际中,结构节点不可能是单纯的刚结,可是在计算简图误差时,要将误差控制在
一定的允许范围之内。

(四)认真分析计算结果
现如今,计算机技术被广泛应用于高层建筑的结构设计当中,然而由于现有软件的种类非常多,不同的软件计算出的结果往往不同,并且每种软件的计算结果均会产生一些不可避免的错误,因此这就要求工程师对获得的最后结果进行精确的分析和认真的校对,从而做出最正确最合理的判断。

(五)采用正确的构造方法
应该考虑各个构件的延续性,加强其中比较薄弱的位置,并且考虑钢筋锚固的长度,注意到温度应力的作用。

另外,还需要考虑按照规范、均匀和对称的要求,分别为立面和平面进行合理布置,且尽力避免薄弱位置的出现,而且如果想采用极限状态来验算,也应该把设计视为指导。

三、注意事项
(一)减少不均匀的沉降
基础结构位于地基及上部结构之间,它的平面分布和刚度大小,对挠曲的减少和不均匀沉降的调整有重要影响。

例如,若当只有基础具备足够的刚度才能满足建筑物的要求,来调节不均匀地沉降时,可以利用筏型基础。

(二)注重考虑共同作用
地基、基础结构及上部结构的共同作用是必然存在,不可忽视的。

在进行工程设计时,一般不可能全部做到,尤其是选取地基模型和
其参数时,会在很大程度上影响共同作用结果;然而在构造和配筋上考虑共同作用,是绝对有必要和可能的。

四、结语
总之,高层建筑的基础设计是一个复杂而耗时的过程,还是建筑师进行设计工作时的难点和重点。

高层建筑的地基、基础与上部结构成了一个整体,三者共同作用。

在进行高层建筑的基础设计时,必须考虑地基对基础受力的重要影响,对基础形式进行合理选择,并有效地利用上部结构的刚度,依据共同作用理论对基础与地基进行合理设计,从而使基础的内力与沉降减少,并使基础造价大大降低。

参考文献:
[1]林衍.浅析高层建筑结构设计中的基础设计[j].中国新技术
新产品,2012(09)
[2]温洪光.高层建筑结构设计分析之我见[j].建材与装饰,2012(04)
[3]黄志军.高层建筑结构设计问题分析[j].江西建材,2012(02)
[4]钟晓波.某复杂高层建筑结构设计分析[j].四川建材,2008(03)。

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