高层建筑结构优化设计
高层建筑中混凝土结构的优化设计要点
高层建筑中混凝土结构的优化设计要点浅谈摘要:本文主要从高层建筑的特点入手,探讨了高层建筑混凝土结构优化设计的具体方法,进而提出了合理使用高强砼和高强钢筋,注重剪力墙的平面布置,多使用结构简单的独立单元等优化设计等具体方法。
关键词:高层建筑;混凝土结构;优化设计随着高层建筑的迅速发展,对其要求也越来越高,而混凝土施工是高层建筑施工中的一个关键环节,这就需要从混凝土结构方面对高层建筑进行优化设计以达到理想效果。
一、高层建筑结构设计的要求(一)结构设计要考虑侧向力侧向力(风或水平地震作用)成为影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素。
高层建筑和低层建筑一样,承受自重、活载、雪载等垂直荷载和风、地震等水平力。
在低层结构中,水平荷载产生的内力和位移很小,可以忽略不计;在多层结构中,水平荷载的效应(内力和位移)逐渐增大;在高层建筑中,水平荷载和地震力将成为主要的控制因素。
(二)结构应具有适宜刚度随着高度的增加,高层建筑的侧向位移迅速增大。
因此设计高层建筑时不经要求结构有足够的强度,而且要求结构有适宜的刚度,使结构有合理的自振频率等动力特性,并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。
(三)结构应具有良好的延性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。
建筑结构的耐震主要取决于结构的承载力和变形能力两个因素。
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,避免高层建筑在大震下倒塌,必须在满足必要强度的前提下,通过优良的概念设计和合理的构造措施,来提高整个结构、特别是薄弱层(部位)的变形能力,来保证结构具有足够的延性。
因此,在结构设计中应综合考虑这些因素,合理设计,使结构具有足够的强度、适宜的刚度、良好的延性。
二、高层建筑混凝土结构的优化设计的具体方法高层建筑混凝土结构的优化设计首先得适应于高层建筑结构设计,而且要追求接近最优解。
优化设计,关键是要有整体和局部的概念,要从整体入手,落实到局部,整体和局部都要兼顾。
高层建筑结构优化设计案例分析(全文)
高层建筑结构优化设计案例分析(全文)范本一:正文:一:引言高层建筑结构优化设计是现代建筑设计中的重要环节,对于提高建筑的结构安全性、经济性和可持续性具有重要意义。
本文以某高层建筑项目为例,进行了结构优化设计案例分析,旨在探讨高层建筑结构在设计过程中的优化方法和技术。
二:背景该高层建筑项目位于城市中心地带,总高度达到200米,层数共计60层,包含商业、办公和住宅等功能。
项目地处地质条件复杂的地区,同时还需要考虑抗震、防风等因素,在设计过程中面临着诸多挑战。
三:结构设计3.1 结构形式本项目采用框架结构形式,通过立柱和梁的组合形成结构框架,然后再使用混凝土填充实现整体刚度的提升。
这种结构形式具有良好的承载能力和稳定性,能够满足高层建筑的要求。
3.2 结构材料主体结构材料采用高强度混凝土和钢材,其中混凝土强度等级为C50,钢材采用Q345B。
这种结构材料能够有效提高建筑的抗震性能和承载能力。
3.3 结构优化技术在设计过程中,采用了多种结构优化技术,包括有限元分析、参数化设计和多目标优化等。
通过有限元分析,对结构进行了力学计算和模拟,确定了合理的结构形态和尺寸。
参数化设计则通过调整参数来优化结构,使其在满足要求的前提下减少材料使用。
多目标优化则通过考虑多个指标因素来寻找最佳的结构设计方案。
四:设计成果经过优化设计,最终确定了高层建筑的结构方案。
该方案不仅满足了建筑的功能要求,还能够在地震和风载等自然力的作用下保证建筑的稳定性和安全性。
同时,该方案还有效降低了建筑的材料使用量,提高了经济性和可持续性。
五:结论通过本案例分析,我们可以得出结论:在高层建筑结构的优化设计过程中,采用框架结构形式,结合高强度混凝土和钢材等材料,运用有限元分析、参数化设计和多目标优化等技术,能够有效提高建筑的结构安全性、经济性和可持续性。
附件:1. 结构设计图纸2. 有限元分析报告3. 结构参数化设计数据法律名词及注释:1. 结构形式:指高层建筑的整体结构组成形式,如框架结构、剪力墙结构等。
探讨高层建筑混凝土结构的优化设计
探讨高层建筑混凝土结构的优化设计摘要:随着城市化进程的加快,有限的土地资源导致大量高层建筑工程的崛起。
而在高层建筑工程项目中,结构的设计是确保工程质量的关键。
因而本文主要就高层建筑混凝土结构的设计提出了相关优化措施,为高层建筑工程质量奠定坚实的基础。
关键词:高层建筑;混凝土结构;优化设计中图分类号:tu972 文献标识码:a对高层建筑混凝土结构优化设计不仅是提高高层建筑工程质量的重要举措,也是提高企业核心竞争力的必经之路。
那么作为新时期背景下的建筑结构设计人员,在实际工作中应如何确保设计的优越性呢?一、高层建筑混凝土结构设计需要考虑的相关因素浅析安全始终是一切建筑工程建设的根本前提,尤其是高层建筑更是如此。
而对高层建筑混凝土结构进行优化设计就是提高高层建筑工程安全性的重要举措。
因而对高层建筑混凝土结构进行优化具有十分重要的意义。
但在优化设计之前,笔者认为还应考虑以下相关因素,才能更好的确保设计的优越性,达到优化设计的目的[1]。
(一)充分考虑侧向力因素所谓侧向力,就是建成之后的建筑物需要承受的各种外力,如垂直荷载、地震力、风力等外力。
尤其是高层建筑需要承受的侧向力,会随着层数的增加而增大,而且侧向力对高层建筑结构的变形、工程造价以及结构内力等有着重要的影响,因而在高层建筑混凝土结构优化设计时必须考虑侧向力因素。
(二)充分考虑刚度因素从胡克定律分析,相同材料刚度的大小主要取决于剪切模量,建筑塑性刚度取决于建筑的形状、构制。
因而在高层建筑工程项目施工过程中,其高度是导致一切风险因素形成的原因,在包括侧向力因素的同时还包括侧向位移,同样随着层数的增加而增大,若水平力作用在高层建筑上,就应确保其侧向位移始终保持在一定的范围以内,而这就需要高层建筑具有充足的强度,并严格控制自振周期始终处于最佳范围之内。
因而在高层建筑混凝土结构优化设计时必须考虑刚度因素,确保建筑具有合理的刚度。
(三)充分考虑延性因素当不同高度的建筑同时遭受侧向力的作用时,高度越高的建筑越容易变形,而究其根源就是其柔性较大,抗变形能力差。
高层建筑混凝土结构优化设计的
建筑规划与设计2012.07高层建筑混凝土结构优化设计的探讨邵永玻福建省建筑设计研究院摘要:社会在发展,时代在进步,在一座座迅速崛起的城市中,增多的不仅是一幢幢的高层建筑,更是人们对高层建筑的研究,特别是对高层建筑中混凝土结构的研究,对于混凝土结构的设计优化,更是越来越受到人们的关注。
笔者在此对高层建筑中各种混凝土结构的发展以及高层建筑的结构设计特点进行分析和探讨,并据分析和探讨提出了高层建筑中有关混凝土结构优化设计的一些方案。
关键词:高层建筑混凝土结构;侧向力;优化设计;对策近些年来,随着我国社会的不断发展,人们生活水平的不断提高,人们对自己所居住的建筑要求也越来越高,建造的各类高层建筑层出不穷给城市建设带来了新的面貌,日益复杂的使用功能和多样化的建筑特征给高层建筑结构的设计者带来了非常严峻的挑战。
在此笔者结合多年的实践经验,对高层建筑混凝土结构设计如何优化进行分析和探讨,现总结如下。
1高层建筑混凝土结构在高层建筑业的发展中,高层建筑混凝土结构主要分为以下几种:①钢筋混凝土结构;②组合结构;③新型结构;④智能建筑结构。
1.1钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是最早的高层建筑结构,该结构主要由钢筋和混凝土构成,以用钢筋混凝土建造的,包括薄壳结构、大模板现浇结构和使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构作为主要承重要件。
此结构的整体性较能好,且具有耐高温、位移小、维护方便、成本低和刚度大等特点,钢筋混凝土结构的一系列特点,都是钢结构所望尘莫及的。
随着我国混凝土增强材料技术的不断发展,钢管混凝土、钢混凝土和高强混凝土等方面技术的不断成熟。
钢筋混凝土结构已经成为我国大多数高层建筑所采用的结构体系,是目前我国应用最广泛的也是大多数设计者最熟悉的建筑结构型式。
1.2组合结构组合结构主要有钢筋混凝土组合结构和组合切体结构两种类型,其中组合切体结构是一个组合砖砌体构件,主要由砖砌体和钢筋混凝土面层组成,在轴向力偏心距超过0.7y (y 指由截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离),或e 较大,无筋砌体承载力不足,截面尺寸受到限制时比较适用。
高层建筑异性结构体系优化设计
高层建筑异性结构体系优化设计近年来,随着人们城市化进程的加快以及人口的快速增长,高层建筑的需求也逐渐增加。
然而,高层建筑所面临的挑战也越来越多。
其中一个重要挑战就是高层建筑的结构设计。
为了保证高层建筑的安全性和稳定性,工程师们需要研究和优化异性结构体系的设计。
异性结构体系是指高层建筑中使用两种或更多不同材料组成的结构系统。
通常,高层建筑的主体结构是混凝土或钢结构,而外墙幕墙则使用轻质材料,如玻璃等。
这种异性结构体系的设计可以优化高层建筑的各种技术指标,如结构稳定性、承载能力和抗震能力等。
首先,优化高层建筑的结构稳定性是一个重要的设计目标。
由于高层建筑的体量较大,其自重和受力特点不同于传统低层建筑。
因此,异性结构体系可以通过合理选择不同材料和结构形式来增加建筑的稳定性。
例如,在高层建筑的主体结构中采用钢结构,可以提供更好的刚度和抗弯能力,而外墙幕墙则采用轻质材料,可以减轻整体结构的负荷。
其次,高层建筑的承载能力也是需要优化的关键方面。
由于高层建筑受到的外力较大,如风荷载和地震力等,因此异性结构体系的设计需要考虑材料的强度和刚度。
通过合理配置异性结构体系中不同材料的使用比例和组合方式,可以在保证结构安全的前提下提高建筑的承载能力。
例如,可以在高层建筑的主体结构中使用钢筋混凝土,而在外墙幕墙中采用高强度玻璃,以提升建筑的整体承载能力。
最后,抗震能力是高层建筑结构设计中至关重要的一项指标。
由于高层建筑容易受到地震力的影响,因此设计师需要采取一系列措施来保证建筑的抗震性能。
在异性结构体系中,可以使用不同的材料和结构形式来提高建筑的抗震能力。
例如,在高层建筑的主体结构中采用钢结构可以提供更好的变形能力和耐震性能,而外墙幕墙则可以采用高强度玻璃来提高抗震能力。
此外,还可以通过合理配置结构中的剪力墙和支撑系统等来进一步提升建筑的抗震性能。
综上所述,高层建筑异性结构体系的优化设计是一项复杂而重要的任务。
通过选择合适的材料和结构形式,并合理配置各个部分之间的比例和组合方式,可以有效提高建筑的结构稳定性、承载能力和抗震能力。
高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略
高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略随着城市化进程的加快和人口的不断增长,高层民用建筑的建设已经成为了城市发展的重要组成部分。
而在高层建筑的结构设计中,剪力墙结构因其较好的抗震性能和结构稳定性而备受青睐。
本文将从剪力墙结构的设计特点以及优化策略两个方面进行探讨,以期为高层民用建筑的结构设计提供一些参考和指导。
一、剪力墙结构的设计特点1. 抗震性能好剪力墙结构的一个显著特点就是其较好的抗震性能。
剪力墙结构可以有效地抵抗地震引起的水平荷载,从而保障建筑在地震发生时的整体稳定性。
这是因为在地震发生时,建筑结构会受到水平方向的作用力,而剪力墙结构的设置可以在一定程度上减小结构的位移,从而减轻地震对结构的影响,提高建筑的抗震性能。
2. 结构稳定性高剪力墙结构还具有较高的结构稳定性。
在高层建筑中,结构的稳定性是非常重要的,剪力墙结构通过在建筑不同部位设置剪力墙,可以有效地提高建筑的整体结构稳定性,减小结构的变形和振动,保障建筑在使用过程中的安全性和稳定性。
3. 建筑空间利用率高剪力墙结构的设计可以有效地提高建筑的空间利用率。
在建筑结构设计中,通常会考虑到建筑的空间利用率,尤其是在高层建筑中。
而剪力墙结构可以通过在建筑的外围或内部设置剪力墙来实现结构的稳定,而不需要增加大量的柱子或梁,从而提高了建筑的空间利用率。
4. 施工便利剪力墙结构的施工也相对便利。
剪力墙结构相对于其他结构形式来说,其施工过程更加简单,施工难度也较低,从而可以有效地节约施工时间和成本,提高施工效率。
二、剪力墙结构的优化策略1. 合理确定剪力墙布置位置在设计剪力墙结构时,需要合理确定剪力墙的布置位置。
通常剪力墙应该布置在建筑结构的承重墙或外围墙等位置,以确保结构的整体稳定性。
还需要考虑剪力墙的数量和间距,以及结构的布置方式,从而在保证结构稳定性的前提下提高建筑的空间利用率。
2. 采用新型材料和技术在剪力墙结构的设计中,可以考虑采用一些新型材料和技术来进一步优化结构设计。
高层建筑结构抗震分析与优化设计共3篇
高层建筑结构抗震分析与优化设计共3篇高层建筑结构抗震分析与优化设计1高层建筑作为一种高度复杂的建筑结构体系,在地震等极端条件下,其结构稳定性会受到极大的挑战。
为此,在高层建筑结构的抗震设计中,需要对其结构体系进行充分的抗震分析和优化设计,以确保其在地震等极端条件下的结构安全性。
首先,在高层建筑的抗震设计中,需要考虑各种因素对结构稳定性的影响。
这些因素包括建筑结构的高度、结构形式、材料等等。
我们需要采用科学的方法对这些因素进行分析,并找出其对建筑结构抗震性能的主要影响因素。
其次,我们需要针对建筑结构的主要影响因素进行抗震分析。
这种分析方法的核心是对建筑结构体系的动力特性进行研究,以找出其在不同地震条件下的抗震性能表现,并加以评估。
这种方法需要结合计算机模拟等技术手段,对建筑模型进行模拟并进行动力分析,以获取建筑结构的动态响应曲线。
最后,在对建筑结构进行抗震分析和评估之后,我们需要进行相应的优化设计,以提高建筑结构的抗震性能。
这种优化设计可以针对建筑结构的不同部位和因素进行,比如调整结构形式、加强连接构件、使用更耐震性的材料等等。
需要注意的是,在高层建筑的抗震设计中,我们还需要考虑到建筑结构的经济性和可持续性。
因此,在进行抗震分析和优化设计时,我们需要综合各种因素进行评估,以找出最经济、最可行的设计方案。
总之,高层建筑的抗震设计是一项极为复杂和关键的工作,它需要结合多种技术手段和科学方法进行研究和应用,以确保建筑结构在地震等极端情况下的安全和稳定。
高层建筑结构抗震分析与优化设计2高层建筑结构抗震分析与优化设计随着经济的发展和城市化的加速,高层建筑的数量逐年增加。
然而,高层建筑在地震发生时容易受到破坏,不仅影响建筑的使用安全,也会造成严重的人员伤亡和财产损失。
因此,在高层建筑的设计和建设过程中,结构的抗震性能是非常重要的。
本文将从高层建筑结构的抗震分析和优化设计两个方面进行探讨。
一、高层建筑结构的抗震分析高层建筑结构的抗震分析是建筑工程中非常重要的环节之一。
高层建筑结构的抗震性能分析与优化设计
高层建筑结构的抗震性能分析与优化设计随着全球城市化进程的加速,高层建筑的建设成为城市发展的一种趋势。
然而,高层建筑在地震中的安全性一直备受关注。
因此,对高层建筑结构的抗震性能进行分析与优化设计显得尤为重要。
本文将探讨高层建筑结构的抗震性能分析与优化设计的关键要点。
首先,高层建筑结构的抗震性能分析需要从建筑材料的选用开始。
优质的建筑材料能够提高结构的抗震性能。
例如,使用高强度混凝土和钢材作为主要结构材料可以增强结构的刚度和韧性,提高抗震能力。
此外,选用抗震性能好的建筑材料,如抗震剪力墙和抗震隔墙材料,也可以提高结构的抗震性能。
其次,高层建筑结构的抗震性能分析需要对结构的整体稳定性进行研究。
高层建筑的结构设计应满足强度、刚度和稳定性的要求。
在抗震设计中,地震力是结构稳定性的主要考虑因素。
通过对结构进行合理的抗震分析,可以确定结构所需的稳定措施,如加强结构柱、梁和地基,提供充足的抗震支撑和抗震连接等。
此外,还应考虑结构的整体稳定性,如尽量避免破坏性地震力集中在某一局部区域,通过结构布局的合理性和对称性来平衡地震力的分布。
再次,高层建筑结构的抗震性能分析需要考虑结构的动力响应。
在地震发生时,结构会受到地震力的作用,产生振动。
结构的动力响应是评估其抗震性能的重要指标。
对于高层建筑,考虑结构的动力响应包括结构的自振周期、固有频率、刚度和阻尼等。
在设计阶段,可以通过数学模型和计算方法对结构的动力响应进行评估。
例如,利用有限元方法可以对结构进行动力分析,评估结构的刚度和振动特性,从而优化结构设计。
最后,高层建筑结构的抗震性能优化设计需要通过抗震措施来提高结构的抗震能力。
常见的抗震措施包括设置抗震墙、加固柱子和加宽梁等。
抗震墙可以提供结构的纵向和横向刚度,减小结构的振动位移。
加固柱子和加宽梁可以提高结构的刚度,增强结构的整体稳定性。
另外,还可以采用桥墩阻尼器、摆锤阻尼器和防震减隔震器等先进的抗震措施来减小结构的振动响应。
高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计
高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计摘要:在高层建筑中,由于其结构选择与设计管理是一项十分繁杂的工作,因此对其进行研究显得尤为重要。
在进行建筑结构设计时,必须保证设计计划的科学性和合理性,同时,在进行设计时,必须综合考量建设项目的各个建设阶段,从而提高设计计划的品质。
本文针对这一现状,就高层建筑的结构选择和结构的优选等问题作了一些探讨,为今后的工程实践提供了借鉴。
关键词:高层建筑;结构选型;优化设计1高层建筑结构选型分析1.1框架结构该体系由梁、柱和楼板等组成,梁和柱之间的刚接构成主梁,并根据建筑物的用途进行布置,其特点是自重轻,整体性能好,造价低廉,轴网布置灵活,空间利用率高,便于施工。
由于其薄弱环节:其抗侧移刚度较小,地震时水平位移较大,节点处应力集中,易受不均匀地基沉降影响,且建筑高度有限。
从框架结构抗震分析的结果可以看出,随着高度的提高,底层柱子轴力、水平荷载产生的弯矩和侧移会显著提高,而这会造成柱子截面面积和配筋过大,从而对其空间利用率和经济效益产生了不利的影响。
因此,在实际生活中,框架结构在地震作用下,会出现非结构性损坏的情况比较多,因此,适宜应用于10层或以下房屋建筑,如住宅、学校、办公楼等房屋,宜采用钢筋混凝土框架结构,地震设防烈度8度、设计基本地震加速度≥0.30 g、且层数大于5层的房屋,不宜选用钢筋混凝土框架结构。
对于大型公共建筑,多层工业建筑,以及大型商场,体育馆,火车站,剧院,展览厅,飞机库,停车场等一些特别的建筑,建议使用钢架。
1.2框架-剪力墙结构它是将框支和剪力墙两种形式组合起来,并在框支中配有合适的剪力墙。
在整体结构中,剪力墙板承受最多的横向荷载,而垂直荷载则以框架为主,二者在结构中具有明显的分工。
框剪结构通常适用于35层之下的楼房,若设计得适当,还可设得较高。
其中,剪力墙的布置地点通常是在电梯室,它通过核心筒来发挥对水平荷载的承受力,它的优点是:地震性能好,整体结构相对稳定,与框架结构相比,它在水平荷载力和侧向刚度方面都有了一定的提高,它在布置上也比剪力墙结构更加灵活,它更适合于10层至20楼之间的办公楼、教学楼等。
高层建筑剪力墙结构优化设计
对于地基 , 除考虑原设计采用 的荷载值 较新增 吊车后 荷载值 车梁》 标准图集。需特别 指 出 , 在计 算过 程 中未考 虑排 架柱 轴线 大这 个因素外 , 由于此建筑物 已有 5 5年多 的历 史 , 地基 土已完成 的偏差 和牛腿顶 部标 高不一致 的情 况 , 在施工 中需针对 这 两种对 了固结过程 , 其承 载能 力 比原设 计 时 地基 承 载力 可提 高 1 %左 吊车梁受力 不利 的状 况进行消除处理 。 0
一
3 在剪 力墙 的结构 当 中 , 个墙 肢不具 备较 大 的轴压 , ) 各 使得
各个墙肢虽然具有 一定 的承 载能 力 , 是 因为轴 压 的问题 , 但 不能 够正常的发挥 出应有 的性能 。因此 , 设计 当中对于 高层建 筑 的 在
类房间多 的建 筑结 构 当 中 , 墙体 所 采用 的一般 都 为剪 力墙 结
具 备较多 的优点 , 但是从其他方 面考虑 , 也存在较 多的问题 : 1 由于高层建筑 的剪力 墙本 身具有较 大 的抗 侧刚度 , ) 也就使
结构 以及下部结构 当中投入 的资金都会相应 的增加 ; 会浪费材料 , 地震反应也较大 ;
1 在 剪 力墙 结构构 件 当 中对 于 含钢 量的 控制
2 墙体 的浇筑 主要是 混凝 土 , ) 使得 其具 有较 大 的重量 , 不仅 控制 。所 以 , 在对高层建 筑 的剪 力墙结 构进 行 设计 时 , 要从 实 际 出发 , 根据设计要求详细 的进行结构 的分析 , 从而确保在任何种情
载, 由于该结构在横 向的排架 榀数 较多 , 分配 到每 榀柱 的荷 载 右 , 一步增加 了地 基 的安 全储 备 , 以可 以推定 地基 的承 载 能 其 进 所 量值较小 , 排架柱 的 内力 计算 结果 不会 发生 较大 的变化 , 可认 力可 以满足新增 吊车后 的安全性要求 。 故 为以上结论仍然成 立。
高层建筑结构设计存在的问题及优化措施分析
高层建筑结构设计存在的问题及优化措施分析摘要:高层建筑结构设计阶段,在满足安全性、耐久性的前提下,对结构设计的优化,有利于实现建筑结构设计的经济性。
基于此,本文笔者根据多年工作经验对高层建筑结构设计存在的问题及优化措施进行简要分析。
关键词:高层建筑;结构设计;优化;一、高层建筑结构设计中的常见问题1.抗风问题因为高层建筑的楼层较多并且高度较高,所以,相对其他建筑,高层建筑更容易改变风的流动性与空气的动力效应。
由于建筑的刚架结构以及玻璃幕墙等柔性结构的刚度较小,在风荷载较大的情况下,很容易破坏建筑物的墙体、装饰结构及支撑结构,降低建筑物的稳定性。
因此,进行高层建筑结构设计时,需要对结构进行抗风设计,防止建筑物受自然因素的影响而存在隐患[2]。
2.抗震问题高层建筑抗震结构设计一直以来都是建筑结构设计中的一个难点。
因为地震属于自然因素,而每个地区的抗震设防烈度不同,计算得出的数据也并不是所有地区都适用,并且计算地震结构设计数据时,存在许多不确定性因素,加之一些设计人员的灵活性不足,不能很好地完善抗震结构设计。
3.消防问题针对高层建筑结构消防设计,在我国相关规范中有明确规定。
由于高层建筑楼层比较多,发生火灾时,高层建筑难以疏散住户,对控制火势不利,并且排烟系统设计难度大等,都是高层建筑防火结构设计急需攻克的问题[3]。
二、高程建筑结构设计常见问题的优化措施1.科学设计建筑平面针对高层建筑结构中出现的扭转问题,在建筑结构设计中,相关设计人员应以地基具体形状和建筑物功能需要等为依据,科学合理地设计建筑物外形,尽可能采取长方形、圆形等相对常规的建筑平面,提高建筑结构的稳定性。
2.提高建筑抗风荷载作用的能力为了使高层建筑抗风构件与结构设计的牢固性符合要求,对高层建筑结构进行抗风设计时,必须充分做好以下工作:1)优化基础,只有高层建筑的基础部分稳定性较强,才能保证高层建筑上部分结构的稳固性。
因此,明确混凝土的级配标准成为高层建筑基础设计最基本的工作。
高层建筑结构优化设计
浅谈高层建筑结构优化设计摘要:目前,城市建设目新月异,各种高层建筑如雨后春笋。
在高层建筑结构设计中,如何做到结构设计优化,使设计的整体结果分布更均匀、设计更合理是十分重要的课题。
本文是作者结合某高层建筑设计实例,对该工程结构优化设计一些问题进行探讨。
关键字:高层建筑结构设计优化1 工程概况某高层建筑设计使用功能要求集展销、外贸、餐饮、办公、居住和旅游于一体.属综合性公共建筑。
主楼占地面积9483m2,总建筑面积19737m2,主楼高73.6m,地面以上19层、地下1层,主楼建筑面积为12091m2;裙楼高3层。
建筑面积为7646m2。
建筑平面如图l所示。
1.1 结构承重体系设计综合考虑裙楼部分大空间的设计使用要求以及主楼部分的抗侧移设计要求。
裙房结构承重体系采用钢筋混凝土框架结构形式,主楼采用框架—剪力墙承重结构体系。
本建筑结构在主楼抗侧力构件设计中剪力墙主要承担水平作用,框架承担少部分水平荷载作用和大部分竖向荷载作用。
主楼平面形状基本上为正方形楼梯均设置在角部位置,为提高主楼结构的抗扭能力,剪力墙结合楼电梯间设在主楼结构的两个对角位置,具体厚度根据高层建筑结构设计的变形限值,由刚度、承载力和延性三者间的最佳匹配决定。
1.2 建筑缝的处理设计本建筑由主楼和裙房两部分组成。
在二者的连接部位需设置建筑缝。
考虑到主楼部分高度较大、结构有效重量大,裙房部分高度较低.因此二者问需设置防震缝和沉降缝。
对于防震缝。
为避免书楼和裙房间连接部位留出较大的宽缝,给裙房屋顶防水处理带来困难.本建筑采用“抗”的方法在结构分析时.将主楼和裙房视为一个整体进行抗侧力设计计算:对于沉降缝,结合主楼需设一层地下室的建筑要求,设计中将主楼基础设计成桩基础。
而将裙房基础设计成柱下条形基础,通过两类基础的沉降变形计算,相应调整和消除主楼和裙房两部分的不均匀沉降差。
施工时,在主楼和裙房连接部位预留1.5m宽后浇带。
通过施工手段局部调整高低两部分间的沉降差。
高层建筑结构优化设计
浅谈高层建筑结构优化设计摘要:随着社会经济的迅速发展,促使高层建筑得以快速发展,本文主要针对高层建筑结构设计中的几个问题进行了分析,仅供同行参考。
关键词:高层建筑;结构设计;优化设计0引言随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化,城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要,促使高层建筑得以快速发展。
结构工程师在高层设计中如何把握设计要点,直接影响到整体结构的安全性、经济性及合理性。
1高层建筑结构设计的特点多层和高层结构的差别主要是层数和高度。
但是实际上,多层和高层建筑结构没有实质性差别,它们都要抵抗竖向及水平荷载作用,从设计原理及设计方法而言,基本上是相同的。
但是在高层建筑中,要使用更多结构材料来抵抗外荷载,特别是水平荷载,因此抗测力结构成为本工程结构设计的主要问题,设计时要满足更多的要求,尤其自身有别于多层建筑的特殊要求和设计特点。
1.1水平荷载成为控制结构设计的主要因素。
结构内力、位移与高度的关系,除轴向力与高度成正比之外,弯矩和位移随高度都呈指数曲线上升,因此,随着高度的增加,水平荷载将成为控制因素。
水平力作用下结构是否优化,材料用量将有很大差别。
1.2特别是在地震区,随着层数的增加,地震作用对高层建筑危害的可能性也比对多层建筑大,设计建筑结构的抗震设计应受到加倍重视,本工程位于非地震区,无需进行地震作用的计算,仍需要考虑抗震的构造措施。
1.3侧移成为控制指标。
与多层建筑不同,结构侧移已成为设计建筑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移变形迅速增大,因而应将结构在水平荷载作用下的侧移控制在某一限度之内。
1.4轴向变形不容忽视。
高层建筑中竖向荷载数值很大,使得柱产生较大的轴向变形,从而会使得连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大。
轴向变形还会对预制构件的下料长度产生影响,需要根据轴向变形的计算值调整下料长度进行。
另外轴向变形对构件的剪力和侧移产生影响,如不考虑构件竖向变形将会得出偏于不安全的计算结果。
高层建筑结构优化设计分析
高层建筑结构优化设计分析摘要:高层建筑项目建设周期长,投资大,对其进行优化设计可以在很大程度上节省建设投资,节约成本,但是在实际设计和建设过程中,由于约束条件、设计变量以及庞大的数据处理等原因,优化设计很难得到有效的实施。
本文简要的分析了高层建筑结构优化设计中存在的问题,并相应的提出优化设计方案,以供参考。
关键词:高层建筑;结构设计;优化设计一、前言随着社会经济的快速发展和人民生活水平的提高,高层建筑的发展也呈现出欣欣向荣的景象,这也大大促进了城市化的发展,在这个高层建筑快速发展过程中,所起到的关键因素有很多,例如:建筑技术的进步;电气化、机械化、电子计算机在建筑中的发展普及;高强轻质材料的不断创新等。
所有的这一切都为高层建筑的发展提供了结实的物质基础。
在这个前提下,如何利用好各种优势资源,将资源优化组合,发挥其最大的功效,节省建设投资,是建筑设计师们必须认真思考的问题。
所以,在现代城市建设的过程中,高层建筑结构优化设计又被人们重新重视起来。
二、高层建筑结构优化设计中存在的问题现在高层建筑结构优化设计的应用远远脱离了施工实际,理论发展的进度相当缓慢,特别是在土木建筑领域当中,优化设计还没有被得到广泛的认知和关注,出现这种状况的原因有:(一)只重视结构尺寸的优化,而忽视结构整体的优化这种优化形式在给定的集合形状、材料和拓扑的情况下,只需要计算出最优构件界面即可。
但是从理论上和实践应用上,结构的整体优化意义远强于结构尺寸的优化,若仅采用尺寸优化,就不可能得出最优的结果,因此整个设计就不够使人完全满意和令人信服。
这种设计误区的表现形式为,设计人员在设计的过程中,对建筑体的上部结构的优化不够重视。
其认为上部结构对于下部结构(地基部位或地下室)特别是软土地基的意义不大,所以在处理上部结构的数据时,往往只是简单地采用电子计算机软件来进行数据分析,对于构件截面的设计只要求满足规范即可。
因而在设计的过程中,上部结构的截面优化所能达到的经济效应没有被予以足够的重视。
建筑高层结构优化设计研究
建筑高层结构优化设计研究摘要:高层建筑结构设计中的选型与结构的优化关系到整个高层结构的安全,有很多高层结构的设计中带有转换层。
带有转换层的高层建筑结构是一种非常规的复杂高层结构形式,其显著特点是主要抗侧力构件沿结构竖向分布不连续,结构竖向刚度分布不均匀。
在强烈地震作用下结构易产生薄弱层,是一种不利十工程抗震的结构形式,在高烈度地区采用时要注意采取合理的结构措施以保证工程结构的抗震性能要求。
本文就高层体系的选型与优化进行了论述。
关键词:高层建筑;设计;转换层同图分类号:tu2文献标识码:a一、高层建筑结构体系选型的影响因素高层建筑是个单体,可统计性差、影响因素多,并且多个影响因素之间往往相互制约,从信息角度讲:它的不确定以及不确知的信息多,同时其综合性也很强。
高层建筑的结构方案不仅仅取决于力学分析,且应该综合考虑到环境、经济、安全、适用性等综合因素,决策于分复杂。
我们只能考虑其中主要因素,忽略次要因素的影响;注意各影响因素可能具有的层次性,不同因素之间存在的连续性,以及这些影响因素综合起来对整个结构选型有具有一定的模糊性。
对于千差万别的建筑方案除了考虑美学因素以外,影响高层建筑结构选型的主要因素可以简要的归纳为:(一)环境条件:主要包括建筑抗震设防烈度、建设场地类别、基本风压以及基本雪压等自然环境因素。
(二)建筑方案特征:主要包括方案建筑的高度和层数、高宽比、长宽比以及建筑体型。
每一种结构形式都有其各自的特点以及适用性,考虑到经济的原因也就有了各自的适用高度。
我国的《抗震规范》以及《高规》均给出了每一种常见建筑结构体系的适用高度。
(三)建筑功能要求:结构是为建筑服务的,所以结构的布置必须满足建筑功能的要求。
建筑的功能基本上分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼,某种功能的建筑可能只有某几种结构形式与之相配。
例如高层住宅,由于其使用空间较小,分隔墙体较多,目_各层的平面布置基本相同,通常比较适’自{采用剪力墙或框架一剪力墙结构。
高层建筑结构优化设计探讨
高层建筑结构优化设计探讨[摘要]随着我国经济的发展,高层建筑也日益增多。
一般来说,高层建筑的造价较高,但是通过结构优化可以减少工程造价,并能使高层建筑结构更加合理。
本文将分析高层建筑的发展方向以及目前高层建筑优化设计过程中出现的问题,并提出一些建议。
[关键词]高层建筑;结构设计;优化设计随着社会经济的不断发展,城市人口的不多增加以及建设用地的日趋紧张,使得高层建筑如雨后春笋般发展。
从现在的建筑水平来说,高层建筑或高层住宅是今后整个建筑业的重点。
所以高层建筑结构优化设计的重要性就日益凸显出来。
所谓结构优化设计,就是指工程结构在满足约束条件下按照预定目标求出最优方案的设计方法。
1.高层建筑的发展方向1.1新材料的开发和应用随着高性能混凝土的研制和发展,混凝土的强度等级和韧性得到了很大程度的改善,尤其是高强度混凝土的出现,使用高强度混凝土可以减小结构构件尺寸,从而减小结构的自重;高层建筑钢结构中fr钢提高了高温时铁的强度,使钢材的防火保护层厚度减小,从而降低钢结构的造价。
1.2隔震和消能减震设计得到推广目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”,即适当控制结构物的刚度,但容许结构构件在地震时进入非弹性状态,并具有较大的延性,以消耗地震能量,减轻地震反应,使结构物“裂而不倒”。
高层建筑结构的减震是通过在结构中设置被动耗能装置,为结构提供一定的附加刚度或附加阻尼,从而消耗本来由结构构件所需承担的地震能量,以减轻结构的动力反应,从而大大减轻了高层建筑结构的变形和损伤。
1.3智能建筑技术得到发展现代建筑技术和高新技术产业的结合促成了智能建筑的产生,在高层建筑中有更广阔的应用前景。
智能建筑是建筑、装备、服务和经营四要素各自优化、相互联系、全面综合并达到最佳组合,以获得高效率、高功能与高舒适的建筑物。
智能建筑是通过对建筑物的4个基本要素,即结构、系统、服务和管理,以及它们之间的内在联系,以最优化的设计,提供一个投资合理又拥有高效率的幽雅舒适、便利快捷高度安全的环境空间。
高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计
高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计摘要:在建筑行业快速发展的时代背景下,房屋建筑极易出现结构设计不合理、经济效益低、安全性能得不到保障的情况。
以下对建筑结构选型进行了详细的论述,提出了在应用过程中的优化设计策略,以期为进一步提升结构设计的合理性和科学性提供参考和依据。
关键词:高层建筑;结构选型;结构优化;设计1高层建筑结构选型设计1.1高层建筑结构类型分析高层建筑结构的选择决定了高层建筑的整体安全性和可靠性,几种常见的结构类型可分为框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构和筒体结构。
①框架结构主要是由梁柱、楼板等部分组成,根据建筑功能的需求,完成对平面框架的布置。
框架结构造价低,但在水平荷载影响下变形较大,抗震效果不佳;②框架-剪力墙结构,在高层建筑中,剪力墙主要布置在电梯室内,通过核心筒承受水平荷载,抗震能力强,整体稳定性高。
但框架-剪力墙结构容易受平面布置的限制,出现质心和钢心不重合的现象,结构扭转过大,可能会出现的安全隐患;③剪力墙结构具有较强的竖向和水平承载能力,对高层建筑的整体刚到和稳定性具有显著的提升效果,重点在于剪力墙的布置及自重的控制;④筒体结构,在电梯间及建筑外围布置剪力墙,形成筒体,该结构具有更高的刚度。
1.2高层建筑结构选型的影响因素除了建筑需求的影响外,高层建筑结构选型的主要因素可归纳为:①环境条件,主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等;②建筑方案特征,主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比和建筑形状,其中建筑形状包括平面形状和三维形状。
平面形状由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成,立体形状由结构高宽比、立面内收形状、塔楼和层间刚度等组成;③建筑物使用功能要求,一般来说,高层建筑的功能可分为居住建筑、办公建筑、宾馆和综合楼。
具有特定功能的建筑物可能只有几个与其匹配的结构类型。
高层住宅由于其空间较小、隔墙较多、各层布置基本相同,更适合剪力墙或框架-剪力墙结构;④结构抗灾等级及现场施工、后期使用、运行维护等情况。
高层建筑结构优化设计案例分析
的沉降差 。
13 基础设计 .
.
根据 《 工程地 质勘 察报告 》提 供的场地 工程地质条 件 ,并 考虑
(25 ) 2 7 .m 、 5层 (05 ) 9. m 。两 塔楼 于 1 、1 、1 连体 ( 构 上 7 8 9层 结
为两塔楼分别 悬挑 梁处 理 ) 。总 建 筑面 积 50 8 51m ,其 中基 底 面 积
考虑水平地 震作用及风 荷载作 用下产 生的荷 载效 应 的组合 。综合 考
虑裙楼部 分大空 间 的设 计使 用 要 求 以 及 主楼 部 分 的抗 侧 移 设计 要 求 ,裙 房结构承重 体系采用钢 筋混凝 土框 架结 构形 式 ,主 楼采 用框 架 一剪力墙承重结 构体 系。本 建筑 结 构 在主 楼 抗侧 力 构件 设 计 中 , 剪力墙 主要承担水 平作用 ,框 架承担 少部 分水平 荷 载作 用和 大部 分 竖 向荷 载作用 。主楼 平 面形状 基本 上 为正方形 ,因楼梯 、电梯 间 均 设 置在核心筒 内 ,为提 高主楼结构 的抗扭 能力 ,剪 力墙 结合 楼 电梯 间在主楼范 围内采取 了加 强处理 ,具体厚 度根 据 高层建 筑结 构设 计 的变形限值 ,由刚度 、承载力 和延 性三 者问的最 佳匹配 决定 。
计 ,确定 满足荷载 效应水平要 求的各结构 构件 的 几何特 征和配 筋量 的优 化结 果 ,由此 导致原结构 的几何 特征 和荷 载 特征 发生变 化 ,优 3 结语
②灰土挤密桩法适用于处理地下水位 以上的湿陷性黄土、素填
土 和杂 填土等地基 。
地基 基础加 固在我 国正 得到迅速 发展 , 由于该项 工作 属地下 但 工程 ,技 术要求 高 ,施工难度 大 ,且 与地质 条件 结合 密切 ,因此需 的不均匀性特 点 ,主楼 部分 结合 地下室 的设 计采 用深桩筏板基 础 ,以提 高主楼结 构的整 体稳 定性 ,降低 主楼部 分的沉降变形 。 裙房部 分采用柱下 条形基础 ,通过修正 条形 基础 的宽度 来调整 基底反力 ,进一步控制裙 房部分 的基础沉 降 变形 ,使 主楼结 构和裙
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高层建筑结构优化设计
【摘要】我国社会经济不断发展,高层建筑越来越多,人们对其结构设计方面提出了更多、更高的要求。
对高层建筑结构进行优化设计,能够促进投资成本在工程项目的质量安全和环保节能等方面进行合理而均衡的分配,从而使高层建筑项目获得更高的效益,并进一步推动我国经济建设以及城市化步伐的加快。
本文首先简要阐述了高层建筑结构计算中计算软件选用和计算参数取值的优化等方面内容,然后就高层建筑结构设计中梁构造措施、柱构造措施和过渡层设计的优化等方面内容进行了浅要的分析和探讨。
【关键词】高层建筑;结构设计;问题及对策
引言
我国科学技术不断进步,高层建筑结构优化设计是我国高层建筑设计与管理中较为重要的一个环节,其主要的目标就是在于提升高层建筑的结构合理性和经济性。
但是,在我国高层建筑结构设计的优化过程中还存在很多的问题,无论是管理体制方面还是在具体的实施过程中,都存在很多的不足之处,所以我们需要加强高层建筑结构设计的优化工作,保证各个环节都能够做到科学严谨、合理,从而使得高层建筑结构设计的优化能够得到最大程度的保障,为我国的经济发展做出应有的贡献。
1 高层建筑结构设计的重要意义
目前,我国高层建筑结构设计大多数是运用钢筋混凝土作为最基本的材料。
钢筋混凝土具有造价低、来源丰富、形状多样等特点,可以实现结构设计师的各种创意设计,还能有效地节省钢材。
钢筋混凝土结构在耐久性、耐火性以及承载能力方面有着明显的优势,并且通过建筑设计师的巧妙设计,还能实现非常理想的抗震性。
钢筋混凝土结构也有一些缺点,例如:断面大、自重大,而且费模费工。
伴随着社会的进步与发展,人们生活水平不断提高,高层建筑也正在飞速发展,并形成更具有商业化、城市化以及工业化的结果。
科学技术的不断进步,出现的轻质高强的材料,为高层的建筑发展提供了有利的条件。
近些年以来,高层建筑在世界各地不断涌现,因此,对高层建筑的结构设计特点与结构进行全面的了解成了首要的问题,唯有如此,才能达到先进的,安全的并且能保证质量的设计产品,才能真正提高高层建筑结构设计的品质,进而满足人们居住的条件。
社会经济的快速发展,对高层建筑的结构设计来讲起到很大的促进作用,同时,对设计的质量也提出更高的要求,要把高层建筑结构设计的质量提高到更高的档次,就必须提高建筑设计师的设计水平,并且要把握结构设计中的独特的特点,把这些重要的要素结合在一起并进行有效的运用,才能实现高层建筑结构设计的完美品质。
2 高层建筑结构计算中要点和优化策略
2.1 优化高层建筑结构计算中的计算软件选用
在进行高层建筑结构设计时,应该按照实际情况选择适当的计算软件进行处理,在选择三维空间分析软件时不能选取力学模型相同的,特别是在遇到受力比较复杂的情况下,譬如在对框支剪力墙进行分析的过程中,因为其产生了多次的变换,所以选择软件的过程中需要特别注意。
同时在分析局部受力比较繁琐的构件时,还需要根据分析的结果对配筋设计进行改动。
2.2 优化高层建筑结构计算中的计算参数取值
首先,将建筑物的抗震功能考虑到建筑结构设计中时,需要考虑结构的平扭转耦联,将其加到结构计算的过程中,要保证振型数等于或者大于十五,多塔结构的振型数需要大于或者等于九倍的原振型数,同时还需要保证振型参与质量大于等于结构总质量的90%,如果达不到这个要求,就会在后面的计算过程中出现较大的误差,计算结果也不再具有参考意义。
其次,计算高层建筑结构的内力位位移时,如果只考虑梁、柱等关键部位结构构件的刚度,而不计算非承重结构构件的刚度,那么最终测量计算出来的自振周期就会比实际测量的值大,这样最终设计出来的结构受到地震的作用也会相对较小。
特别是在设计框架结构过程时建筑的刚度很大,过多的实心墙体运用会使得整个周期实测值变小;运用剪力墙结构时,较少的砖块使用量能够保证墙体的刚度较小,这样就能够保证测量值和实际计算值之间的差距较小。
因此在对建筑结构进行设计过程中,在考虑建筑结构的抗震性能时需要将非承重结构的刚度等因素考虑进去,使用数据时也需要结合非承重墙相关方面的数据,通过一定的计算进行相应的改动,但是现在很多建筑设计师在对结构设计进行改进时,通常都是利用软件的默认值1.0,这样就会导致很多有其他结构的建筑都会存在很大的安全隐患,抗压抗震能力十分微弱。
3 高层建筑结构设计中的要点与优化策略
3.1 优化高层建筑结构设计中梁柱构造
如果梁的腹板高度hW≥450mm,就应该在梁的两侧分别依照高度来配置纵向安排钢筋,每侧纵向钢筋的截面面积不应该比腹板截面积(bhW)的0.1%还要小,同时间距不应该比200mm大。
在实行抗震设计的过程中,框架柱应该达到剪压比的需要,它的截面关键应该让轴压比来掌控。
不过在结构设计里面常常会产生轴压比μN达上限甚至超限的现象,但箍筋的体积配箍率ρV却无法达到规程需要的状况。
这就违背了框架柱的强剪弱弯准则,同时对柱的延性产生了一定的作用。
3.2 优化高层建筑结构设计中过渡层设计
假使剪力墙结构在转换层或者是过渡层中,例如:底层框架剪力墙结构,这种结构在应对地震时能够展现出最大的抗剪切力合抗倾覆力矩,而且这种结构不利于它在地震中的受力。
而且,因为受到了垂直均匀荷载的作用,转换层或者过渡层在受到剪力墙压剪以及拉剪作用,结构的横向荷载发生作用,会导致转换层或者过渡层剪力墙结构受到的很像承载力减少,同时结构的抗裂性也会降低。
通过实验不难发现,一旦结构中的反复横向荷载和垂直同时作用时,转换层或者过渡层所受到的横向荷载以及承载力就会减少很多。
可是如果按照平常的检验和计算对其进行检验时,如果结构的垂直荷载或者结构高跨比较小时,那么最后估算出来的剪力墙承载力就会比较大,这样会导致整个建筑的安全系数较低,抗震能力较弱。
因此,在设计建筑结构转换层或者过渡层时应该在每个结构部分里加入构造柱和圈梁,这样就能够形成一个类框架系统,整个系统的抗震能力就得到了显著提升,结构过渡层或者转换层传送剪切力更加灵敏,延展性等各方面的性能会大大增强,整个建筑会更加趋于安全。
4 结语
综上所述,我国高层建筑正在不断发展,高层建筑的结构设计正在不断优化,其在高层建筑工程发展中慢慢体现出了极其重要的作用。
在当前国内外经济形势的一片大好的发展背景下,加强高层建筑结构设计的优化管理,有着非同寻常的作用。
与此同时,通过对高层建筑结构设计的科学优化,能够促进投资成本在工程项目的质量安全和环保节能等方面进行合理而均衡的分配,从而使高层建筑项目获得更高的增值,并进一步推动我国经济建设以及城市化步伐的加快。
而负责高层建筑结构设计优化的相关人员,要对这些工作有充足的把握。
在这种情况下,才会完成好高层建筑结构设计的优化等一系列工作,进而保证高层建筑工程项目设计管理的顺利进行。
参考文献:
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