谈高层建筑结构设计的探讨
对高层建筑结构设计
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。
对高层建筑结构设计中几个问题的探讨
对高层建筑结构设计中几个问题的探讨摘要:适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则,只有在结构设计中努力追求这五个方面的平衡,才能设计出符合使用者需求的建筑,才能在建筑建设中体现出最佳的经济效益和社会效益。
本文从高层建筑角度对结构设计的几个问题进行探讨。
关键词:高层建筑结构设计设计要点需注意问题结构设计通常在建筑设计之后,其应满足、实现建筑设计的各种要求,而不能破坏建筑设计的整体性。
当然,结构设计对建筑设计的满足不能超自身能力的范围,以避免建造的建筑不安全、经济、合理。
可以说,建筑设计能否实现结构设计起到一定的决定作用,从这个角度来说,建筑结构设计的重要性是不言而喻的。
下面就高层建筑结构设计几个常见问题加以探讨。
1、对高层建筑结构设计要点的分析高层建筑结构受风和地震影响较大,这两种荷载都是随机振动,具有很强的复杂性和不确定性。
因此,在进行高层建筑结构设计时,除了通过数学、力学等的分析外,还应考虑概念设计。
结构的概念设计就是从结构的宏观整体出发,着眼于结构的整体反应,运用对建筑结构已有的知识去处理结构设计中遇到的问题,即注意总体布置上的大原则,又考虑关键部位的细节设计,从而达到设计的合理。
具体可以从以下几点出发:1.1 平面设计应简单、规则平面形状简单、规则的凸平面的建筑,其风载体型系数较小,能有效减小高层建筑的风压,有利于抗风;平面简单、规则、对称、长宽比较小的建筑,抗震性能较好。
建筑平面简单、规则、对称均匀易实现有利于抗震的结构平面布置。
若平面形状不对称均匀时,应设置剪力墙进行调整。
1.2 竖向体型设计高层建筑结构的竖向体型应采用对侧向力不太敏感的形状,应使结构具有抵抗外荷载作用的能力,同还应考虑经济合理性。
1.3 竖向传力体系设计传力体系直接反映结构沿竖荷载传递路径和建筑的使用性能。
在设计时应控制建筑的高宽比、抗侧刚度均匀无突变、锚固深度等。
1.4 整体性原则高层建筑结构设计时,应确保结构连续性和构件连续可靠,做到构件节点的承载力不低于其连接构件的承载力,满足地震作用下的强度要求和大变形延性要求,是整体建筑结构始终保持其整体性。
关于高层建筑结构设计的探讨
关于高层建筑结构设计的探讨摘要:随着城市化发展以及建筑用地的紧张,高层建筑将日益增多。
高层建筑的结构设计不仅应保证高层建筑具有足够的安全性,还应保证结构的经济性、合理性。
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。
关键词:高层建筑结构设计探讨中图分类号:tu318文献标识码: a 文章编号:1高层建筑结构设计的概念高层建筑结构设计是针对高层建筑特性的建筑结构设计:在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下,按有关设计标准的规定,对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作,并寻求优化的过程。
2高层建筑结构设计的特点2.1水平力是设计主要因素在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。
而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。
因为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,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。
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。
2.2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一限度之内。
2.3抗震设计要求更高有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。
2.4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,会得出偏于不安垒的结果。
高层建筑钢筋混凝土的结构设计分析
高层建筑钢筋混凝土的结构设计分析随着城市化进程的不断加快,高层建筑已经成为城市发展的重要标志和特色之一。
高层建筑的结构设计不仅影响建筑的稳定性和安全性,还直接关系到建筑的经济性和实用性。
在高层建筑的结构设计中,钢筋混凝土结构因其优良的性能和适应性,已经成为了主流选择。
本文将就高层建筑钢筋混凝土的结构设计进行分析,并探讨其设计要点和特点。
一、高层建筑的结构特点1.1. 高层建筑的承载力要求高高层建筑一般具有较大的自重和风荷载,同时还需要承受地震和动荷载等多种外部力的作用。
高层建筑的结构设计要求具有较高的承载能力和抗震性能。
1.2. 高层建筑的结构形式多样为了满足不同的使用需求和设计要求,高层建筑的结构形式多样,包括框架结构、筒体结构、框筒结构、悬挑结构等。
不同的结构形式对于结构设计和构件设计都有不同的要求。
1.3. 高层建筑的变形和挠度要求严格高层建筑的变形和挠度控制直接关系到建筑的使用性能和外观效果。
结构设计需要根据建筑的使用功能和外观要求合理控制建筑的变形和挠度。
1.4. 高层建筑的材料和施工要求高高层建筑的结构设计对材料和施工质量有较高的要求,需要选择具有高强度和耐久性的材料,并严格控制施工工艺和质量。
二、钢筋混凝土结构设计要点2.1. 结构稳定性钢筋混凝土结构的稳定性是结构设计的首要考虑因素。
在高层建筑的结构设计中,需要采用适当的结构形式和构件布局,合理分配荷载,确保结构的稳定性和可靠性。
2.2. 抗震性能高层建筑通常处于地震频繁的地区,因此抗震性能是结构设计的重要考虑因素。
钢筋混凝土结构在设计中需要采用合理的抗震措施,包括设置剪力墙、增加节点刚度和采用横向抗力系统等,提高建筑的抗震性能。
3.1. 结构形式选择在高层建筑的结构设计中,需要根据建筑的使用功能和周边环境选择合适的结构形式。
一般情况下,高层建筑常采用框架结构或筒体结构,以满足较高的承载能力和抗震性能要求。
3.2. 支撑系统设计高层建筑的支撑系统设计是结构设计中的关键环节。
高层结构设计中存在的问题及设计方法
高层结构设计中存在的问题及设计方法高层结构设计在建筑工程中起着至关重要的作用,它不仅承载着建筑物的重量,还要考虑到风荷载、地震作用等外部力的影响。
在高层结构设计过程中,常常会出现一些问题,例如结构稳定性、梁柱连接、横纵向约束等方面的设计不足,导致结构安全隐患的存在。
本文将就高层结构设计中存在的问题及设计方法进行探讨。
1. 结构稳定性不足高层建筑结构的稳定性是设计的重中之重,但是很多设计中存在着不足之处。
一些设计在结构稳定性方面未考虑周全,导致在自重、风荷载或地震等外部力作用下,结构容易发生倾斜、位移等问题,从而造成安全隐患。
2. 梁柱连接设计不合理梁柱连接设计不合理会导致整体结构的稳定性受到影响,甚至可能发生结构破坏。
在高层结构设计中,梁柱连接的设计需要考虑到承载能力、适应性等因素,因此设计不合理将会对结构的安全性产生负面影响。
3. 横纵向约束设计不足高层建筑结构的横纵向约束是确保结构整体稳定的重要因素,但在设计中常常存在疏漏。
横纵向约束设计不足将导致结构承受外部力作用时产生严重的变形和位移,进而威胁到结构的安全性。
二、高层结构设计方法在高层结构设计过程中,需要对结构的整体稳定性进行充分的分析。
这包括对结构的受力情况、承载能力、变形情况等进行详尽的计算和分析,从而确保结构在受到外部力作用时能够保持稳定。
在高层结构设计中,需要对梁柱连接进行合理的设计优化。
这包括选择合适的连接形式、材料和工艺,确保连接的承载能力和适应性达到设计要求,从而有效地提高结构的安全性和稳定性。
为了确保高层结构的整体稳定,需要加强横纵向约束的设计。
这包括增加结构的横向约束形式、增加约束构件的数量和强度等措施,从而有效地减少结构的变形和位移,确保结构整体的稳定性。
4. 应用新型结构材料在高层结构设计中,可以考虑采用一些新型的结构材料,如钢筋混凝土、钢结构、复合材料等。
这些新型材料具有较高的抗压、抗拉、抗弯等性能,能够有效提高结构的承载能力和稳定性,从而提高结构的安全性。
高层建筑结构设计难点分析
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
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
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 ) 。
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。
关于高层建筑底层穿层柱结构设计探讨
关于高层建筑底层穿层柱结构设计探讨高层建筑作为城市建设的重要组成部分,其设计和结构的稳固性对于整个建筑的安全性和使用效果至关重要。
底层穿层柱作为高层建筑结构设计中的重要部分,其设计和布置对于建筑结构的承载能力和整体稳定性起着至关重要的作用。
本文将就高层建筑底层穿层柱结构设计进行一些探讨。
一、底层穿层柱结构的作用底层穿层柱是指在建筑底层的楼层中,穿过多层楼板而直接连到地基的柱子,其作用主要有以下几点:1. 承重支撑:底层穿层柱在建筑底层承担着整个建筑结构的重要承重任务,其稳固性和承载能力对于整个建筑的安全性至关重要。
2. 风力剪力传递:高层建筑在面对风力作用时,底层穿层柱可以有效地传递风力剪力,减少建筑结构的振动和位移,保证建筑整体的稳定性。
3. 地震作用承受:在地震作用下,底层穿层柱可以有效地承受地震作用而保护建筑结构和居民的安全。
底层穿层柱的合理设计对于建筑结构的稳定性和安全性有着非常重要的作用。
1. 结构布置底层穿层柱的布置应该考虑到整个建筑结构的承载情况和受力情况,一般来说,底层穿层柱的布置应该尽量均匀分布在建筑的底层平面中,以保证整个底层楼板的受力均匀。
在实际设计中,还应该考虑到底层穿层柱与其他结构元件(如墙体、楼板等)的连接问题,以保证底层穿层柱与其他结构的协同工作。
2. 材料选择底层穿层柱一般采用钢筋混凝土结构,钢筋混凝土具有良好的抗震性能和承载能力,可以满足底层穿层柱的设计要求。
在实际设计中,还需要考虑到材料的品质和施工工艺,以保证底层穿层柱的质量和稳定性。
3. 组合形式底层穿层柱的组合形式可以根据具体的建筑结构和使用需求进行设计,一般来说,可以采用方柱或者圆柱的形式,同时可以结合其他结构元件,如构造柱、外墙柱等,形成整体结构。
在组合形式设计中,需要注意底层穿层柱与其他结构的衔接和协同工作,以保证整体结构的稳定性。
4. 设计要点在底层穿层柱的设计过程中,需要注意以下几个关键要点:(1)整体稳定性:底层穿层柱的设计应该考虑到整个建筑的受力情况和承载要求,以保证整体结构的稳定性。
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
高层住宅结构设计
高层住宅结构设计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。
高层住宅的结构设计不仅关系到建筑物的安全性和稳定性,还影响着居住的舒适性和经济性。
本文将对高层住宅结构设计的相关内容进行探讨。
一、高层住宅结构设计的特点高层住宅由于其高度较高,竖向荷载和水平荷载都较大。
竖向荷载包括自重、活荷载等,水平荷载主要有风荷载和地震作用。
在设计时,需要充分考虑这些荷载的影响,确保结构具有足够的承载能力和抗侧移能力。
此外,高层住宅的结构体系较为复杂,常见的有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。
不同的结构体系在受力性能、建筑布局适应性、工程造价等方面各有优劣,需要根据具体项目的要求进行合理选择。
二、高层住宅结构设计的基本要求1、安全性安全性是高层住宅结构设计的首要原则。
结构应能够承受在正常使用期间可能出现的各种荷载,并在遇到极端情况(如强烈地震、大风等)时保持稳定,不发生倒塌或严重破坏,以保障居民的生命财产安全。
2、适用性高层住宅应满足居民在使用过程中的各种需求,如空间布局合理、采光通风良好、隔音隔热效果好等。
同时,结构的变形应控制在规范允许的范围内,避免出现过大的裂缝和不均匀沉降,影响建筑物的正常使用。
3、耐久性结构应具有足够的耐久性,能够在设计使用年限内保持其性能。
这需要合理选择结构材料,采取有效的防护措施,防止钢筋锈蚀、混凝土碳化等问题的发生。
三、高层住宅结构体系的选择1、框架结构框架结构由梁和柱组成框架共同抵抗水平和竖向荷载。
其优点是建筑平面布置灵活,可提供较大的室内空间;缺点是侧向刚度较小,在水平荷载作用下侧移较大,适用于层数较少的高层住宅。
2、剪力墙结构剪力墙结构通过钢筋混凝土墙体承受水平和竖向荷载。
其优点是侧向刚度大,侧移小,抗震性能好;缺点是建筑平面布置受到一定限制。
适用于对侧向刚度要求较高的高层住宅。
3、框架剪力墙结构框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点,通过框架和剪力墙共同抵抗水平和竖向荷载。
探讨我国高层建筑的结构设计
探讨我国高层建筑的结构设计摘要:高层建筑建设当中,其建筑的结构设计是非常重要的一个环节,建筑结构设计是和规划、设备与施工等专业密切联系的。
本文针对高层建筑结构设计过程中所需要关注的几个点,提出相关意见和建议,为促进高层建筑建设结构设计的优化做出贡献。
关键词:高层建筑;结构设计;1结构设计优化的重要性高层建筑模式能够有效地解决城市用地紧张的问题,只有增加高层建筑的广泛应用,才能够满足目前的社会经济发展需求,通过合理的房屋结构设计,并且在一定程度上满足人们对房屋建筑的相关要求,因此房屋建筑的结构设计是否合理已成为不可置否的重要因素。
建筑开发商如何实现对房屋结构设计的规范设计,首先在于对参与设计的工作人员展开工程的建筑核心探讨分析,将建筑工程的质量安全作为设计的基础,完成初期的设计方案,然后对设计方案的重点部分进行点对点的分析,同时展开深入的研究工作,而且需要按照现代建筑要求将目前最先进的建筑设计理念融入该建筑结构设计方向中。
通过合理的将建筑的未来经济效益与先进的施工技术融入到一体作为设计的方向,实现建筑设计方案的合理、科学化。
促进建筑企业的经济效益发展。
2高层建筑结构的相关体系2.1剪力墙具体结构分析高层建筑剪力墙结构是使用钢筋混凝土墙板来代替框架中的梁柱,作为竖向承重与抵抗墙侧力的结构,这种使用能够钢筋混凝土墙板来承受水平力的结构被称之为高层建筑剪力墙结构。
剪力墙结构通常是使用平面布置的形式来完成的,剪力墙所应用的是双向或者是多向的结构布置。
其刚度是比框架结构剪力墙更为结实,时常运用在30层建筑以下的高层建筑。
剪力墙结构的高度和宽度比不宜大于5,其墙体高度在建设过程中必须要充分考虑到抗震的需求。
2.2框架剪力墙结构分析框架剪力墙的结构主要是由框架与剪力墙所组成的结构体系,其中剪力墙墙所承受了大多数的水平荷载力度,框架所承受到的力度是竖向荷载,这两者之间是共同合作的,分工较为合理。
因为框架剪力墙结主要是以框架结构为主的,剪力墙为辅助墙,所以框架剪力墙结构体系主要是运用在25层建筑以下,其运用最多不高于30层。
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”。
关于对高层建筑结构设计几点认识的探讨
关于对高层建筑结构设计几点认识的探讨摘要:高层建筑的结构设计是一个复杂的、整体的、系统化的设计过程,需要对多个专业的整体配合,进行提高建筑的整体稳定性和有效性,文章分析高层建筑结构设计的相关专业之间的协调和应该注意的问题。
关键词:高层建筑;结构设计;应力中图分类号: tu97 文献标识码: a 文章编号:高层建筑能够容纳更多的人居住,也能解决土地的利用效率,在现代化的建筑设计中得到了广泛的应用,这就需要建筑设计人员能够有效的对高层建筑结构进行全面的理解它的建筑结构体系,对相关各个专业进行协调设计,保证高层建筑的安全性和稳定性。
一、高层建筑结构设计的相关专业的协调高层建筑设计是多个相关专业共同合作与努力的结果,基本的要涉及建筑、结构和设备三个基本的单位进行施工和管理,如果每个专业进行单独的设计高层建筑,都是不能够居住的要求的,它们是三个相互制约、相互合作的有机组成部分,在施工的过程中,也是三个专业相互完善、相互协调的过程。
1、高层建筑结构设计与建筑专业的合作高层建筑结构设计能够保证建筑的美观和空间布置,满足现代审美的要求,它主要是对空间结构进行设计,而建筑专业要与建筑的平面结构设计相配合,对建筑的受力进行分析,使高层建筑能够满足施工方便,造价比较合理,二者的结合能够有效的从空间和平面上体现建筑结构的效果。
(1)建筑的柱网和剪刀墙的设计,要能够满足建筑物的受力和空间的功能的要求。
(2)建筑平面设计的开间进深能够体现出设计的美观性,做到设计的统一性,与建筑结构设计的结构构件标准化相统一。
(3)建筑体系变化不宜复杂。
柱子剪刀墙不能错位,其截面不能明显缩小或取消,同一楼层楼面标高要尽量一致,不宜设计错层和局部夹层,防止短柱及剪力集中。
(4)楼梯间、电梯间的设计的区域不能设置在受力承载大的建筑部位,如必须要设计在这些地方,建筑的结构必须要采取加强施工的措施。
(5)对于建筑平面的设计要合理,做到对称,保证建筑物的平面质心、刚心一致,满足建筑物的抗震的要求。
关于高层建筑底层穿层柱结构设计探讨
关于高层建筑底层穿层柱结构设计探讨【摘要】底层穿层柱结构是高层建筑设计中的重要组成部分,对于建筑的整体结构和稳定性起着关键作用。
本文从底层穿层柱结构的设计原则、设计方法、应用案例、常见问题和未来发展方向等方面展开探讨。
通过对这些内容的分析和研究,可以为高层建筑设计提供启示,同时也能够揭示底层穿层柱结构设计的重要性。
未来在底层穿层柱结构设计中,需要解决一些常见问题,并不断优化设计方法,以适应建筑工程的发展和需求。
最终结论将总结关于底层穿层柱结构设计的重要性,探讨对高层建筑设计的启示,并展望其未来发展方向。
通过该研究,可以为高层建筑设计提供更加全面和系统的设计思路。
【关键词】底层穿层柱结构设计、高层建筑、结构设计原则、设计方法、应用案例、常见问题、未来发展方向、重要性、设计启示、总结展望1. 引言1.1 研究背景底层穿层柱结构作为高层建筑结构设计中的重要组成部分,其设计对于整个建筑的安全性和稳定性具有至关重要的作用。
在高层建筑中,底层承载了整个建筑的重量,承受着来自上部荷载的压力和力学作用,因此其结构设计必须经过严谨的考虑和分析。
随着建筑技术的不断发展和建筑形式的多样化,底层穿层柱结构的设计也变得愈发复杂和多样化。
在过去的建筑实践中,底层穿层柱结构设计常常受到传统设计理念的限制,导致设计方案缺乏创新性和灵活性。
对底层穿层柱结构设计进行深入研究和探讨,对于提高建筑结构的安全性和稳定性,推动建筑设计的创新和发展具有重要意义。
通过对底层穿层柱结构设计的研究,可以更好地了解其在高层建筑中的应用和作用,探讨其设计原则和方法,以及面临的常见问题和未来发展方向。
只有深入探讨和研究底层穿层柱结构设计,才能更好地指导高层建筑的设计实践,实现建筑结构的优化和创新。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨高层建筑底层穿层柱结构设计的相关问题,解决目前在建筑工程领域中存在的底层穿层柱结构设计不足或存在的不合理之处。
通过研究底层穿层柱结构设计原则和方法,提高底层穿层柱结构在高层建筑中的稳定性和安全性,为建筑行业的发展做出贡献。
高层建筑结构设计的研究与探索
高层建筑结构设计的研究与探索近年来,随着城市的发展和人口数量的增长,高层建筑在城市景观中扮演着越来越重要的角色。
高层建筑的设计不仅要满足建筑的功能需求,还要考虑到建筑的安全性和可持续性。
因此,高层建筑结构设计的研究与探索变得至关重要。
首先,高层建筑结构设计的研究需要考虑到建筑的抗风性。
由于高层建筑的高度较大,容易受到强风的影响。
因此,设计师们需要研究不同风载下的建筑结构承载能力,并采用合适的防风措施,如增加建筑的抗风柱、加固结构连接等手段,以确保高层建筑的稳定性和安全性。
其次,高层建筑结构设计的研究还需要关注地震安全性。
地震是一种常见的自然灾害,对高层建筑的安全性构成威胁。
设计师们需要研究地震力对建筑结构的影响,并采取合适的减震措施,如设置减振器、采用柔性结构等,以提高高层建筑的地震安全性。
另外,高层建筑结构设计的研究还要考虑到建筑的自重和承载能力。
高层建筑的自重往往较大,并且建筑内部需要承载大量的设备和人流。
因此,设计师们需要研究高层建筑材料的力学性能,并采用适当的结构形式,如钢结构、框架结构等,以确保建筑的自重和承载能力。
此外,高层建筑结构设计的研究还需要考虑到建筑的可持续性。
随着环保和可持续发展的要求日益增加,设计师们需要研究使用可再生材料和节能技术的可能性。
例如,可以采用太阳能发电系统、雨水收集系统等,以减少建筑对能源资源的依赖,实现可持续发展。
在高层建筑结构设计的研究与探索中,现代技术的应用也起到了重要的作用。
例如,计算机模拟技术可以对建筑结构进行精确的分析与设计,快速优化结构方案。
3D打印技术可以制造出复杂形状和高精度的建筑构件,提高建筑的施工效率和质量。
此外,大数据和人工智能技术可以收集和分析大量的结构监测数据,提前发现并修复潜在的结构问题,提高高层建筑的安全性和可靠性。
总之,高层建筑结构设计的研究与探索是一个综合性的课题,需要考虑到建筑的抗风性、地震安全性、自重和承载能力、可持续性等多个方面。
探讨高层建筑结构设计探析
高层建筑结构的创新设计思路
高层建筑结构的创新设计思路近年来,随着城市化进程的加快和人口的增长,高层建筑的需求逐渐增加。
作为城市的地标和象征,高层建筑的结构设计越来越重要。
本文将探讨高层建筑结构的创新设计思路,以满足城市建设的需要。
1. 整体结构的优化高层建筑的整体结构是确保建筑稳定性的重要因素。
在设计阶段,需结合建筑的用途、形态和荷载情况来进行结构设计。
常见的创新设计包括采用新型结构模型,如网壳结构、空心结构等,以提高建筑的整体刚度和稳定性。
2. 材料的创新应用材料是高层建筑结构设计中的关键因素。
传统的钢筋混凝土和钢结构在高层建筑中广泛应用,但也存在耗材和能源高、施工周期长等问题。
因此,通过引入创新材料,如高性能钢材、碳纤维复合材料等,可以达到减轻结构自重、提高整体刚度和抗震性能等效果。
3. 多功能设计的应用高层建筑融合了居住、商业、办公等多种功能,在结构设计上也应做到多功能。
一方面,可以在建筑中加入多种设备和系统,如高速电梯、智能楼宇管理系统等,以提升建筑的舒适性和便捷性;另一方面,可以采用模块化或可拆卸结构设计,以便未来灵活改变建筑的功能。
4. 绿色建筑的概念融入随着人们环保意识的提高,绿色建筑已经成为当前的设计趋势。
在高层建筑结构设计中,可以考虑引入绿色建筑的概念,如在建筑中设置华盖层或垂直绿化,以吸收空气中的污染物和增加建筑的自然通风效果。
此外,通过合理的能源利用和再生能源的应用,也能有效减少建筑的能耗和对环境的影响。
5. 公共空间的创新设计高层建筑不仅仅是建筑物本身,还包括了公共空间的设计。
在结构设计中,可以考虑将顶层设计为空中花园或观景平台,为居民和游客提供开放的休闲空间。
此外,还可以在建筑底部创造一个开放的空间,供人们休憩、交流和进行各种活动。
综上所述,高层建筑结构的创新设计思路包括整体结构的优化、材料的创新应用、多功能设计的应用、绿色建筑的概念融入以及公共空间的创新设计。
通过这些创新思路的应用,可以满足城市高层建筑的需求,提升建筑的稳定性、舒适性和环境友好性。
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谈高层建筑结构设计的探讨
摘要:随着我国国民经济不断发展和人民生活的迅速提高。
业主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,各方面需要注意的问题都应考虑到。
本文高层建筑结构设计分别从结构设计的特点、结构优化设计的方法与提高高层抗震性能的措施进行探讨。
关键词:高层建筑;结构设计;优化措施
abstract: with the rapid increase of china’s national economic development and people’s life. the owner and architect’s innovative art of the reinforced concrete high-rise building development is widely used. structure design of high-rise buildings put forward higher requirements for the engineering design, the problems that need attention should be given to the. in this paper, structure design of high-rise building from the method of optimum design, structural design features of the structure and improve the seismic performance of high-rise measures are discussed. key words: high-rise building; structure design; optimization measures
中图分类号:tu3
一、高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置。
不同结构
体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。
其主要特点有:
1、水平力是设计主要因素。
在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。
而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。
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,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;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。
2、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一限度之内。
3、抗震设计要求更高。
有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。
4、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,会得出偏于不安垒的结果。
5、结构延性是重要设计指标。
相对于较低楼房而言,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,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
二、建筑结构优化设计的方法赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。
建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果,而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理,成为实际意义上的”经济适用”房。
从建筑上分析结构设计优化方法,它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。
房屋工程分部结构优化设计包括:基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。
对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容,在实施过程中,还应该按照一切从实际出发的原则,结合具体工程的实际情况,围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。
进行结构设计时,应在满足设计意图后,尽量使平面布置规则,缩小刚度和质量中心的差异,这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。
竖直方向上应避开使用转换层,减少应力集中现象。
1、结构优化设计模型。
结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数,并建立函数模型,运用科学合理的方法得出最优解。
结构总体的优化建立模型的大致步骤如下:一是设计变量的合理选择。
通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数,将所涉及的参数按照各自的重要性区分,将对变化影响不大的参数定为预定参数,通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。
二、目标函数的确定。
使用函数找出满足既定条件的最优解。
最后,约束条件的确定。
房屋结构可靠度优化设计的约束条件,包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。
设计中,要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
2、结构优化计算方案。
结构设计优化设计多个变量、多个约束条件,属于一个非线性的优化问题,设定计算方案时,常将有约束条件转变为无约束条件来计算。
常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、powell等。
完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。
三、高层建筑提高结构设计抗震性能的措施有抗震设防要求的高层建筑除应满足强度、刚度要求外,还要满足延性的要求。
钢筋混凝土材料本身自重较大,所以对于高层建筑的底层柱,随着建筑物高度的增加,其所承担的轴力不断增加,而抗震设计对结构构件有明确的延性要求,在层高一定的情况下,提高延性就要将轴压比控制在一定的范围内而不能过大,这样则必然导致柱截面的增大,从
而形成短柱,甚至成为剪跨比小于1.5的超短柱。
众所周知,短柱的延性很差,尤其是超短柱几乎没有延性,在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时,很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。
混凝土短柱的延性主要受轴压比的影响,同时配箍率、箍筋的形式对混凝土短柱的影响也很大。
高层混凝土结构短柱,特别是结构低层的混凝土短柱,其轴压比很大,破坏时呈脆性破坏,其塑性变形能力很小。
提高混凝土短柱的抗震性能,主要也就是提高混凝土短柱的延性。
因此,可以从以下几方面着手,采取措施提高混凝土的抗震性能。
1、提高短柱的受压承载力。
提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比,从而改善整个结构的抗震性能。
减小柱截面和提高剪跨比,最直接的方法就是提高混凝土的强度等级,即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力,降低其轴压比;但由于高强混凝土材料本身的延性较差,采用时须慎重或与其他措施配合使用。
此外,可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。
2、采用钢管混凝土柱。
钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式,由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。
由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束,使得混凝土处于三向受压状态,从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高,混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。
同时,钢管既是纵筋,又是横向箍筋,其管径与管壁厚度的比值至少都在90以下,相当于配筋率2至少都在4.6%。
当选用了高强混凝土和合适的套箍指标
后,柱子的承载力可大幅度提高,通常柱截面可比普通钢筋混凝土柱减小一半以上,消除了短柱并具有良好的抗震性能。
3、采用分体柱。
由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多,在地震作用下往往是因剪坏而失效,其抗弯强度不能完全发挥。
因此,可人为地削弱短柱的抗弯强度,使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度,这样,在地震作用下,柱子将首先达到抗弯强度,从而呈现出延性的破坏状态。
分体柱方法已在实际工程中得到应用。
人为削弱抗弯强度的方法,可以在柱中沿竖向设缝将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱,分体柱的各柱肢分开配筋。
在组成分体柱的柱肢之间可以设置一些连接键,以增强它的初期刚度和后期耗能能力。
一般,连接键有通缝、预制分隔板、预应力摩擦阻尼器、素砼连接键等形式。
四、结束语
近些年来,我国的高层建筑建设发展迅速。
但从设计质量方面来看,并不理想。
在高层建筑结构设计中,结构工程师不能仅仅重视结构计算的准确性而忽略结构方案的具体实际情况,应作出合理的结构方案选择。
高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。