高层建筑结构选型设计问题
高层建筑结构设计及结构选型探讨
高层建筑结构设计及结构选型探讨摘要:在高层建筑的结构工程设计中,设计人员往往忙于应付大量具体工作,不够重视结构经济性问题,导致同一工程经不同人员设计,工建造价差别极大,浪费现象严重.如今我国房地产业正在经历着蓬勃发展,房价高起关键时刻,通过对高层住宅的结构优化设计进行探讨,降低高层建筑的造价成本,有着非常重要的现实意义.关键词:高层建筑结构设计结构选型【中图分类号】[tu355]1高层建筑结构特点及类型1.1高层建筑结构特点高层建筑结构要同时承受垂直荷载和风产生水平荷载,还要具有抵抗地震作用的能力.低层结构水平荷载对结构影响通常较小,但在高层建筑中水平荷载和地震作用将成为控制因素.高层建筑随着高度增加,位移增加很快.过大侧移会使人感觉不舒服影响使用,造成非结构构件和结构构件损坏.必须将结构侧移控制在一定范围内,抗侧力结构设计成为高层建筑设计关键.1.2高层建筑结构类型钢结构特点是强度高,韧性大易于加工.高层建筑钢结构具有结构断面小,自重轻,抗震性能好,施工工期短,施工方便等特点.高层建筑结构随着用钢量增大,工程造价随之提高.在发达国家高层建筑采用钢结构设计,在我国随着建筑物高度增加也有采用钢结构高层建筑.由于钢筋混凝土和钢结构均各有所长,又各有所短,合理结构是同时采用钢和钢筋混凝土材料组合结构,可以使两种材料互相取长补短取得经济合理、技术性能优良效果.2高层建筑结构分析与设计2.1水平荷载成为决定因素任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生水平荷载,还要具有抵抗地震作用能力.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.随着高层建筑层数增多,水平荷载成为结构设计中控制因素.楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中产生作用,水平荷载对结构产生倾覆作用,并由此产生高层建筑在竖构件中作用力;对高层建筑来说竖向荷载和地震作用随建筑结构动力特性而发生大幅度变化.2.2侧移成为控制指标结构侧移已成为高层建筑结构设计中关键因素.随着楼层增加,水平荷载作用下高层结构侧向变形迅速增大.设计高层结构时不仅要求结构具有足够强度,能够可靠地承受风荷载作用产生内力;要求具有足够刚度使结构在水平荷载下产生侧移被控制在限度内.高楼使用功能和安全与结构侧移大小密切相关.2.3结构延性成为重要设计指标高层建筑结构更柔和,在地震作用下变形度大.为确保高层建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强变形能力避免倒塌,设计人员特别需要在建筑结构设计上采取恰当措施保证高层建筑结构具有足够延性.3高层建筑结构选型在传统结构设计中将注意力集中于建筑结构力学分析、结构设计和施工,而忽视设计阶段前重要问题.根据高层建筑结构受力特点,对高层建筑结构在概念阶段设计尤为重要,设计优缺点直接影响建筑工程整体经济性.3.1高层建筑结构体系选型与建筑施工关系高层建筑施工工艺不同会影响到材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标,影响到建筑结构受力状态,抗震性能等.在高层建筑结构体系选型时就要对施工工艺连同其它因素加以权衡,综合考虑.现浇钢筋混凝土高层建筑结构造价主要包括材料、模板及施工三部分.在造价中模板费用是最主要、最易变化部分,占总造价33%,模板体系选择是否合理,不仅影响主体结构造价而且与施工速度及劳动力消耗有着密切关系.3.2高层建筑结构抗震体系选定原则明确计算简图和合理地震力传递路线:具备多道抗震防线,不会因部分结构或构件失效导致整个体系丧失抗侧力或承受重力荷载能力;具有必要承载力、良好延性和较多耗能使结构体系遭遇地震时具有足够防倒塌能力;沿水平和竖向结构刚度和强度分布均匀,或按需要合理分布避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节防止地震时出现过大应力集中或塑性变形集中危险.在确定高层建筑方案同时综合考虑房屋重要性、设防烈度、场地类别、房屋高度、地基基础及材料供应和施工条件并结合结构体系经济、技术指标,选择最合适结构体系.4结语结构设计是一项集结构分析、数学优化方法以及计算机技术于一体综合性技术工作,是一门实用性很强工作.针对目前设计人员按传统设计造成财产大量浪费现状,推行能实现资源合理分配利用,节约建筑造价结构优化设计方法势在必行,一个结构工程师主要任务就是在特定建筑空间中用整体概念来完成结构总体方案设计并能有意识地处理构件与结构、结构与结构关系.参考文献:[1]刘夏石.工程结构优化设计[m].北京:科学出版社,2008:14-19.[2]张相庭.高层建筑抗风抗震设计计算[m].北京:中国建筑工业出版社,2007:30-33.[3]李波.高层建筑侧向位移限制的研究[m].北京:中国工业出版社,2008:100-103.。
超高层建筑结构设计中的问题
(1) 超 高 层 建 筑 高度 大 、层 数 多 、 结 构 体 系 复 杂 ,
公 ,装修 吊顶 后净高不小于2 . 7 0 m,结构梁高高度 受限 , 无法按普通梁板体 系来 设计 。因此优先选用现浇 空心楼盖
方案。
积为 1 1 4 7 1 4 1 m ,地 上 6 0 层 ,地 下2 层 。 主 要 功 能 :层
的最大 配筋率2 5 %。但核 心筒 周边 1 5 0 0 mm范围 内均 为
实心板 ,如果按 1 2 0 0X4 0 0 梁来计 算 ,配筋率为1 4 6 %, 满足最 大配筋率 的要求。 采 用 有 限元 方法 对 空 心楼 盖 挠 度 裂 缝进 行计 算 ,手 工
O . 9 k N / m ,地面粗糙 度类别为C类 ,场地类别 为 I l 类。抗 震设防烈度7 度 ,o c ma x =0 . 0 9 ,设计地震分组为第一组 , 特征周期为0 . 3 8 s( 安评值 ),抗震设防类别为丙类。 主楼基础 采用桩基+ 板 筏 基 础 ,工 程 桩 采 用 中3 2 0 0 、 3 O 0 0、 中2 8 0 0、 2 6 0 0 人 工 挖 孔 桩 ,桩 顶 相 对 标
架抗 震等级一级 ( 底部加强 区柱 为特一级 ) ,剪力墙抗 震
等级为特一级。
度 ,借 以降低密肋梁的配筋率 并提 高安全度。
三 、 结 论
该项 目在 总高度 受限制的情况下 ,为了争取 更多的建 筑面积 ,建筑 方案 设计楼 层层高均较小 ,办公层层 高仅 为
3 . 4 0 m ,公 寓层 层 高 仅 为3 . 2 0 m。 该 项 目办 公 层 为 一 类办
方 法 复核 。 有 限 元 计 算 时 将 空 心板 等 代 为 实 心板 ,楼 板 的 变形和 内力采用设计 软件S AF E 分析 。最大长 期变形 ( 考
我国高层建筑结构设计与选型问题论文
浅谈我国高层建筑结构设计与选型问题【摘要】随着建筑业的发展和人们对于城市住房的需求的不断增加,近些年来高层建筑的工程越来越多,我们作为建筑工作者要明确的是,做好高层建筑的施工的前提是做好高层建筑结构的设计与选型,所以,笔者针对这一问题,展开论述。
【关键词】高层建筑;结构选型;结构设计随着高层建筑的发展,高层建筑的可行性方案越来越多,这就给高层建筑的机构设计和户型的选择带来了很大的困难,因为可供选择的方案的多样化,虽然使得高层建筑更加趋于个性化,但是却使得建筑设计阶段的工作量和任务难度有所增加。
因此,设计师在对高层建筑的结构进行设计时,要更多的考量建筑的用途和功能,将高层建筑的结构尽可能的优化,以适应用户对高层建筑的多样化需求。
1 高层住宅的结构体系1.1 剪力墙承重体系剪力墙可以代替承重墙的部分功能,所以剪力墙的使用会一定程度上减少承重墙的设置,并且因为剪力墙的刚度较大,多被用为隔断墙。
所以,剪力墙的优点是使用和设计较为灵活,但是缺点是会使得高层建筑结构较为复杂,不适合应用在公共高层建筑中,多应用在高层住宅建筑的设计中。
1.2 剪力墙结构体系所谓剪力墙体系,就是应用一系列的剪力墙来作为建筑的主要墙体支撑,这种体系需要设计师对剪力墙的性能和特点完全掌握,并能合理的利用不同的剪力墙结构组成不同的墙体承重力的布局,这种体系的优点仍然是比较灵活,缺点是墙体样式单一,不利于住宅用户的多样化选择。
1.3 筒形结构体系凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系,包括单筒体、筒体一框架、筒中筒、多束筒等多种型式。
筒体是一种空间受力构件,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,各构件受力比较合理,抗风、抗震力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑筒形结构与剪力墙体系结构的最大区别就是筒形结构比较适合大规模的大空间的建筑需要,一般的像商场或者企业需要一定的大房间的卖场和会议室,这种情况下,高层建筑选择筒形结构就是比较合理的,而不是剪力墙结构。
建筑结构选型高层建筑结构
建筑结构选型高层建筑结构高层建筑结构的选型是建筑设计中非常重要的一环。
正确选择适合的结构类型,不仅可以保证建筑的稳定性和安全性,还可以提高建筑的经济性和可持续性。
1.钢筋混凝土框架结构:钢筋混凝土框架结构是高层建筑最常见的结构类型之一、其主要由钢筋混凝土柱、梁和楼板组成,具有高强度、刚性好、施工速度快等优点。
钢筋混凝土框架结构可以分为剪力墙结构、框架-筒体结构和框架-剪力墙结构等不同的变种。
根据具体的建筑设计要求和地震设计要求,可以选择不同形式的钢筋混凝土框架结构。
2.钢结构:钢结构是另一种常见的高层建筑结构类型。
相比于钢筋混凝土框架结构,钢结构具有自重轻、强度高、变形小等优点。
钢结构可以采用梁柱框架结构、桁架结构和框架-剪力墙结构等形式。
在大跨度和复杂形状的高层建筑中,常常选择钢结构。
3.预应力混凝土结构:预应力混凝土结构是一种通过在混凝土构件内引入预应力拉索或钢束,在无外力作用下使混凝土构件受到的预压力,从而提高了构件的承载能力和抗震能力的结构类型。
预应力混凝土结构可以分为预应力混凝土梁柱结构、预应力混凝土框架结构和预应力混凝土框体结构等。
预应力混凝土结构可以提高建筑的整体刚度和稳定性。
4.综合结构:综合结构是多种结构形式组合而成的一种建筑结构类型。
常见的综合结构形式包括筒体-框架结构、筒体-钢结构和筒体-预应力混凝土结构等。
综合结构可以根据不同的构件组合和分布,提供更多的设计灵活性,以适应不同的功能和形态要求。
在选择高层建筑结构类型时,需要综合考虑以下几个因素:1.抗震性能:高层建筑特别需要考虑抗震性能,选用能够满足地震设计要求的结构类型。
2.经济性:高层建筑结构对建筑成本有很大影响,需要选用经济性较好的结构类型。
3.施工性:结构类型要有良好的施工性能,能够适应现场施工的要求。
4.可持续性:结构类型要注重节能和环保,有利于提高建筑的可持续性。
5.功能性:结构类型要满足建筑的功能需求,如大跨度空间、开放式设计等。
高层住宅建筑结构设计的问题及解决办法
高层住宅建筑结构设计的问题及解决办法1. 建筑设计不合理:可能存在结构分布不均匀、楼板大小不一致等问题,导致整体结构不稳定。
解决办法是通过合理的结构设计,确保结构的均匀性和稳定性,比如采用对称结构和等跨结构等。
2. 抗震设计不完善:高层住宅建筑在地震等自然灾害面前容易受到严重破坏。
解决办法是加强抗震设计,采用抗震墙、剪力墙等结构措施,增加结构的抗震能力。
3. 竖向承载能力不足:高层住宅建筑存在较大的自重荷载和使用荷载,需要具备足够的承载能力。
解决办法是合理设置柱网和采用高强度的材料,确保结构的承载能力,并进行承载能力计算和验证。
4. 梁柱布局不合理:梁柱布局对结构的稳定性和承载能力有重要影响。
解决办法是根据实际情况设计合理的梁柱布局,避免悬挑、短柱等设计缺陷。
5. 高层结构的温度变化影响:高层住宅建筑由于高度较大,会受到温度变化的影响,导致结构产生应力、变形等问题。
解决办法是通过合理的温度控制措施,如设置伸缩缝、使用隔热材料等,减小温度变化对结构的影响。
6. 施工技术问题:高层住宅建筑的施工存在一定的困难性,施工技术要求较高。
解决办法是采用先进的施工技术和设备,进行施工质量的控制和监督,确保结构的稳定和安全。
7. 管道布置和预留不合理:高层住宅建筑的水、电、气等管道布置不合理或者预留不当,会影响结构的稳定性和实用性。
解决办法是在设计阶段充分考虑管道布置和预留要求,合理安排管道的走向和通道的位置,确保结构和管道的协调。
在解决这些问题时,需要工程师和设计师充分考虑建筑的结构特点、使用功能和环境条件,并依据相关的建筑设计规范和技术标准确定解决方案,以确保高层住宅建筑的结构安全和稳定性。
010高层结构选型
高层结构体系和选型1.高层民用建筑钢结构应根据房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别和施工技术条件等因素考虑其适宜的钢结构体系高层民用建筑钢结构采用的结构体系有:框架、框架-支撑体系、框架-延性墙板体系、筒体和巨型框架体系。
这里所说的框架是具有抗弯能力的钢框架;框架-支撑体系中的支撑在设计中可采用中心支撑、偏心支撑和屈曲约束支撑;框架-延性墙板体系中的延性墙板主要指钢板剪力墙、无粘结内藏钢板支撑剪力墙板和内嵌竖缝混凝土剪力墙板等。
筒体体系包括框筒、筒中筒、桁架筒、束筒,这些筒体采用钢结构容易实现。
巨型框架主要是由巨型柱和巨型梁(桁架)组成的结构。
2.将框架-偏心支撑(延性墙板)单列,有利于促进它的推广应用。
筒体和巨型框架以及框架-偏心支撑的适用最大高度,与国内现有建筑已达到的高度相比是保守的。
AISC 抗震规程对C抗震等级(大致相当于我国0.10g以下)的结构,不要求执行规定的抗震构造措施,明显放宽。
据此,有必要对7度按设计加速度划分。
对8度也按设计加速度作了划分。
对框架柱在附注中列明为全钢柱和钢管混凝土柱两种,以适合钢结构设计的需要。
3.高层民用建筑的高宽比,是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制;在结构设计满足本规程规定的承载力、稳定、抗倾覆、变形和舒适度等基本要求后,仅从结构安全角度讲高宽比限值不是必须满足的,主要影响结构设计的经济性98规程建议的高宽比限值参考了20世纪国外主要超高层建筑,本次根据发展情况作了相应修订。
同时为方便大底盘高层民用建筑钢结构高宽比的计算,规定了底部有大底盘的房屋高度取法。
设计人员可根据大底盘的实际情况合理确定。
4.本条按房屋高度和设防烈度给出了高层民用建筑钢结构房屋的结构选型要求。
本次修订又增加了高层民用建筑钢结构不应采用单跨框架结构的要求。
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。
关于高层建筑结构选型设计初步
关于高层建筑结构选型设计的初步探讨摘要:高层建筑结构选型设计除了关系到高层建筑的结构安全外,还会对高层建筑的美观适用产生影响。
所以,我们要重视高层建筑结构选型设计。
本文论述了高层建筑的选型问题,高层建筑结构设计的特点以及如何优化高层建筑结构设计,仅供大家参考。
关键词:高层建筑、结构选型、设计中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:一、前言随着国民经济快速的发展,建筑行业的要求与高度也不断增加,建筑造型随之变得多样化,致使结构体系也越来越复杂。
高层建筑结构选型设计是结构设计工作者的主要重点和难点。
做好建筑结构设计是一项关系到建筑经济、居住安全的重要工作。
同时,也是一项需要每个建筑结构工作者全心全力为之付出的工作,因此,建筑结构设计工作者应注意存在工作中的问题。
二、结构的选型问题在建筑结构的方案设计阶段,要针对特定的建筑方案选用结构设计方案。
在考虑结构设计方案时其关键的问题是结构的选型。
在建筑结构的方案阶段,结构选型是重点,结构设计人员必须和建筑方案设计人员相互配合,选用合理、安全、经济的结构体系,满足使用和安全功能要求,降低工程造价。
结构工程师要重视工程设计的结构选型阶段的问题:1、结构的超高在抗震规范与高规中,对结构的总高度都有严格的限制,特别是新规范中针对以前的超高问题,除了将原来的限制高度设定为a 级高度的建筑外,增加了b级高度的建筑,因此,必须对其重视,一旦结构为b级高度建筑甚或超过了b级高度,其设计方法和处理措施将有较大的变化。
2、结构的规则性新旧规范在这方面的内容产生了很大变动,在这方面新规范增添了很多的限制条件,如:嵌固端上下层刚度比信息、平面规则性信息等,此外,新规范采用强制性条文对“建筑不应采用严重不规则的设计方案”进行了明确规定。
因此,结构工程师在遵循新规范过程中必须要严格注意这些限制条件,防止后期施工图设计阶段工作陷于被动。
3、短肢剪力墙的设置在新规范中,短肢剪力墙定义为对墙肢截面高厚比为5~8的墙,且通过实际经验和实验数据,对在高层建筑中的应用短肢剪力墙增加了很多限制,因此要最大程度避免采用短肢剪力墙。
高层建筑结构设计中几个问题
高层建筑结构设计中的几个问题摘要:随着我国综合国力的迅速提高,房地产业的迅猛发展,整个大城市中,高层建筑的数量的与日剧增,大大推动了城市化的进程。
下面笔者就对高层建筑结构设计中的几个问题进行简单的探讨。
关键词:高层建筑;结构设计;问题分析;中图分类号:tu318文献标识码: a 文章编号:引言由于城市人口的不断增多和城市规划的需要及建设用地日趋紧张,促使高层建筑得以快速发展。
加之新的施工技术和设备的不断涌现,计算机的普及和结构分析手段的不断提高,为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。
为了建筑立面美观和艺术上创新,使得建筑平面形状和立体空间形状复杂不规则,建筑体型日趋多样化。
结合多年的建筑结构设计经验,对高层建筑结构几个问题进行了分析。
1 高层建筑结构受力方面对于一个建筑物最初的方案设计,建筑师考虑更多的是它的空间组成特点,而不是详细地确定它的具体结构。
建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的,由于建筑物是由一些大而重的构件所组成,因此结构必须能将它本身的重量传至地面,结构的荷载总是向下作用于地面的,而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系,所以,在建筑设计的方案阶段,就必须对主要的承重柱承重墙的数量和分布作出总体设想。
对于低层、多层和高层建筑,竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的,但是,随着高度的不断增加。
竖向结构体系成为设计的控制因素,其原因有两个:其一,较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或者井筒;其二,侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。
与竖向荷载相比,侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的,而随建筑高度的增高迅速增大。
例如,在所有条件相同时,在风荷载作用下,建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比,而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比,地震的作用效应更加明显。
在高层建筑中,问题不仅仅是抗剪,而更重要的是整体抗弯和抵抗变形,可见,高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。
高层建筑结构设计问题分析及对策
高层建筑结构设计问题分析及对策摘要: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。
本文对高层建筑结构设计中的几个问题进行探讨。
关键词:高层建筑;高层建筑结构设计;问题1高层建筑结构设计的意义及依据1.1概念设计的意义高层建筑能做到结构功能与外部条件一致,充分展现先进的设计,发挥结构的功能并取得与经济性的协调,更好地解决构造处理,用概念设计来判断计算设计的合理性。
1.2概念设计的依据高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质,设计和构造处理原则,计算程序的力学模型和功能,吸取或不断积累的实践经验。
2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;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。
高层建筑结构设计中常见问题分析
高层建筑结构设计中常见问题分析摘要;城市高层建筑不断增加,其结构的变化也越来越复杂,本文就结构设计中常见的问题进行分析,以供同行参考。
关键词;建筑结构设计方案选型基础承重梁柱中图分类号:tu3文献标识码: a 文章编号:随着高层建筑的结构体系的形式多样化,设计部门所面临压力和挑战也越来越大。
结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。
本文从事多年结构设计工作,发现在建筑结构设计过程中,会出现一些常见问题,影响了日后的施工和使用,为了避免结构设计过程中的错误,现将这些常常出现的问题分析总结如下:1. 结构选型对于高层结构选型问题,结构设计师应该注意以下几点:1.1 设计者要注意结构的规则性问题新规范在这方面的规定较之旧规范增加了许多的限制条件,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。
”因而设计中的选型问题,一定要遵循新规范的上述规定。
避免后期施工图设计阶段的变更。
1.2 结构设计的超高问题结构的超高问题,是建筑设计的敏感问题。
在抗震规范与高规中,严格限制了建筑结构的总高度,在规范中把建筑高度划定为a、b 两级,因此,设计中应该严格控制结构的高度,如果结构为b 级高度建筑甚或超过了b 级高度,对于设计方案的影响是很大的。
如果考虑不到,在实际工程设计中会出现施工图审查时的麻烦,导致不通过设计方案的后果,影响工程工期、造价等。
1.3 嵌固端的设置问题现代都市的高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防工程,在这种情况下,嵌固端的设计有两种选择,一种是设置在地下室顶板,一种是设置在人防顶板,有一部分设计师往往忽视了由嵌固端的设置而发生的变化,如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题,任何一个因素考虑不周,都会给后期工作带来麻烦,甚至是质量事故。
1.4 短肢剪力墙的设置问题规范对墙肢截面高厚比为5-8 的墙定义为短肢剪力墙,根据以往的实际情况,规范重新更正了对短肢剪力墙在高层建筑中的应用,所以结构工程师在结构设计中应尽可能少采用或不用短肢剪力墙,避免不必要的麻烦。
高层建筑结构设计的问题及方法分析
高层建筑结构设计的问题及方法分析在现代城市建设中,高层建筑的建设已经成为一个不可或缺的部分。
然而,由于高层建筑的高度和复杂性,其结构设计存在着很多问题。
本文将对这些问题及其解决方法进行分析。
问题一:地震和风的影响。
高层建筑所处的地理环境对其结构设计产生了深远的影响。
地震和风是两个最主要的因素。
地震时,建筑物所遭受的地震力和地震波的影响对其结构设计提出了更高的要求。
设计者必须根据该地区的地震参数进行考虑和计算,并对振动、位移和基础进行加固,以确保建筑物的稳定性和安全性。
在风影响下,设计者应准确预测建筑物的抗风性能,计算风荷载和排风风口的数量、位置和大小。
问题二:重量和压力的考虑。
由于高层建筑的高度和质量,设计者必须重视建筑物的自重。
过度的自重将会导致建筑物的结构失衡和崩塌。
另外,由于建筑物上部的质量和压力,也会给基础设计带来极大的挑战。
设计者必须正确估算和确定建筑物质量和压力的大小和分布,并采取科学的结构设计和加强措施,以确保基础的稳定性和安全性。
问题三:创新设计与经济实现之间的平衡。
高层建筑的设计越来越需要创新和个性化,但是,与此同时,高层建筑的建设成本也越来越高。
设计者必须找到一种平衡方法,既可以实现创新的设计,又能保证设计的经济性和可行性。
解决方案:首先,对于地震和风的影响,设计者需要使用相关的软件和计算方法来考虑这些因素,并给出高层建筑的抗震和抗风性。
其次,为了解决重量和压力的问题,建筑物的设计应该遵循所处的环境和地理条件,并通过对建筑物结构的分析和计算,确保重量和压力的均衡分布。
最后,创新设计和经济实现的平衡需要设计者从需求和成本两个方面进行考虑,充分研究和利用新型材料和技术,以降低成本。
总之,高层建筑的结构设计需要设计者对建筑物的质量、稳定性和创新性有深入的理解和把握,充分考虑地震和风的影响,并采取科学的结构设计和加固措施,平衡创新性和经济实现。
只有在这些问题的综合考虑下,高层建筑的结构才能够真正符合安全、可信、高效等标准,展现出其灵动的魅力。
高层建筑结构设计问题分析
高层建筑结构设计问题分析【摘要】随着城市建设的迅速发展,高层建筑在城市中应运而生并变的异常普遍。
特别是在我国的城市发展中,超高层建筑有时也成为反应城市经济繁荣和社会进步的标志。
本文对高层建筑结构设计的特点进行论述,并对结构设计中的相关问题进行深入的分析研究,为相关工程提供参考与借鉴。
【关键词】高层建筑;结构设计;特点;问题前言高层建筑存在诸多问题,高难度,高技术,高风险都需要大量技术工作人员去解决,高层建筑结构设计是一个复杂、长期、循环往复的过程,结构设计工程师在设计的过程不仅要严格执行新规范中相应的构造要求,还要结合实际情况,进行结构分析并且制定多种方案进行比较分析,只有这样才能从根本上消除设计质量的隐患。
一、高层建筑结构设计的特点分析研究1、水平荷载成为决定因素。
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,与楼房高度的两次方成正比,高层建筑楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值,仅与建筑高度的一次方成正比。
对某一定高度楼房来说,它的竖向荷载大体上是定值,但是其水平荷载却不是定值,它随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。
2、结构延性是重要设计指标。
与低层建筑相比,在地震作用下高层建筑的结构的变形会更大一些。
为了避免高层建筑倒塌,使其具有较强的变形能力,特别需要在其构造设计上采取一定的措施,来保证结构具有足够的延性。
3、轴向变形不容忽视。
在高层建筑中,因为其竖向荷载很大,所以它能够在柱中引起较大的轴向变形,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;此外它还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。
4、侧移成为控制指标。
与低层建筑不同,结构侧移是高层建筑结构设计中的关键因素。
水平荷载下结构的侧移变形随着建筑高度的增加而增大,与建筑高度的四次方成正比。
因此,在水平荷载作用下,应将结构的侧移控制在一定的限度范围内。
二、高层建筑结构体系的特点分析研究1、框架结构体系。
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。
论高层建筑结构选型的要点
论高层建筑结构选型的要点随着城市化进程的加快,高层建筑越来越成为城市建设的重点。
高层建筑的结构选型直接关系到建筑的安全性和可持续性,因此在高层建筑设计中,结构选型是非常重要的一步。
本文将从以下几个方面讨论高层建筑结构选型的要点。
一、建筑地基及基础建筑地基及基础是支撑建筑物的基础,其必须满足强度和稳定性要求。
因此,为确保高层建筑的安全性,必须对该建筑所处的地质条件进行详细考察,并根据具体情况选用适当的基础形式。
当然,在选用基础形式的同时还需要考虑到施工和维护的方便性,以及对周边环境的影响等问题。
二、选用合适的材料高层建筑所选用的材料必须符合强度、耐久性、耐腐蚀性等要求,同时也要考虑到建筑的造价和可持续性。
在大多数情况下,高层建筑所使用的主要材料是钢筋混凝土、钢结构和玻璃幕墙等,但随着科技的不断发展,新型的建筑材料也在逐渐被引入。
三、考虑抗震和风荷载抗震和风荷载是影响高层建筑结构选型的两个重要因素。
在地震和飓风等自然灾害发生时,建筑物所承受的力量将极大地增强。
因此,设计者必须在建筑的结构设计中充分考虑抗震和风荷载的因素,以确保建筑物能够在强烈的地震和飓风中保持稳定的结构和建筑安全。
四、灵活性和可扩展性随着城市化的加剧,高层建筑的使用需求也在日益增加。
因此,在结构设计中考虑到灵活性和可扩展性需求会对建筑物的使用具有极大的帮助。
在设计高层建筑时,应考虑到其未来的扩展和改造需求,以减少成本和时间成本,最大化利用建筑物的使用价值。
五、环保和可持续性随着全球环保问题的不断升级,高层建筑的可持续性也成为大家关注的焦点。
因此,在结构选型过程中,应充分考虑到环保和可持续性的因素。
例如,选择可再生材料来构建建筑物,以及在施工和使用过程中节约能源、减少二氧化碳排放等措施都是可以采取的。
以上是论高层建筑结构选型的要点,结构选型是高层建筑设计中很重要的一步,建筑设计者需要全面考虑建筑的强度、安全性、维护性、环保性和可持续性等因素。
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。
高层住宅建筑结构设计需关注的几个问题
高层 住宅建筑
结构设计 抗震
由于 以下两个原因 ,竖向结构体 系成 为设计的控制因素 :一 高度之 比曼 或 剪跨 k_ ,那 么该柱 为短柱 。短柱 在地震作 4 g2 < 个是较大的竖向和要求有较 大的柱 墙和井筒 ;另一个更重
要 的原 因是 ,侧 向力所产生 的倾覆 力矩 和剪切 变形要大得
环节 ,它与规划 、建筑 、设备和施工等专业紧密相联 。同时 面面积的充分利用 ,还注重三维空间的挖掘。
4高层住宅建筑结构关键设计
41 .框架结构
411基 础系梁 的设 置问题 。如 果基础埋 置深 度较深 需 要 ,促 使 高 层住 .
1高层建筑结构体系 .
高层建筑结构 的结构型式繁多 ,框架 ,剪力墙 .框架一
2 . 高层住宅建筑结构设计的特点
水平荷载起控制作用 , 侧面位移必须加以限制 ,轴向变
考虑这几个特点。对于低层 多层 或高层建筑 其竖向和水 平结构体 系设计的基本原理是相 同的。但 随着高度的增加,
【 关键词】
形在侧移 中占有很大的份 额 ,所以在结构体系选型时应充分 基础埋 置深 度。当无法避免出现薄 弱层时 ,在结构计算和 出
主要是做好建筑地的防震措施 。
34空间整体性原则 . 建筑结构系统是一个 由多个子结构及其若干组成构件组 成的空间结构体系。一个结构的抗 震能力不仅取决于各子结 构及相应构件强度 刚度 延件及其受力状态 ,而更主要地 取决于保证这些子结构、构 件能协 同工作的能力或空间整体
性。
时 ,可 以用基础系梁减少底层柱的计算长度 ,在 ± . 以下 宅 建 筑 得以 快 速发 O0 0
设置系梁 。此时系梁 宜按一层框架梁进行设计 ,同时系梁以 下的柱 应按短柱 处理 。如 不设置基础 系梁 ,填充 墙可 以采 展 。文 章结 合 笔者
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。
关于高层建筑结构设计存在的问题分析及对策探讨
能发生的轴 向变形 因素 、剪力 因素 、侧移 因素。 3 .结构延展性较大 建筑 物设计时不仅需要考虑 其强度特性 ,以保
障使用 作用,还需考虑其变形相 关的延展性 ,尤其
是对 于 高 层 建 筑 而 言 ,高 层环 境 相 对 地 面 复 杂 , 为
者超 高层建筑,可 以采用减隔震 设计 ,在 建筑结构
的基 础 设 置 减 隔 震 支 座 , 或者 设 置黏 滞 阻 尼 器 ,增 加 结 构 的 横 向抗 震 性 能 , 提高 结 构 的 自振 周 期 ,避
性能方 面存 在隐患 。或者是结构抗风 性能验算时, 取值 不合理 ,建筑上下部采用 同一风速 ,无法准确 的模拟 结构 受到强风 的作用 效果。 三、 高层建筑结构 设计中常见影响 用户人身财产安全 的重要 因素,可从 以下几个方面 进行考虑:( 1 )设计 合适 的防火 间距 ,防火 间距过 长导致 防火效果差 ,应 急处理不能及时完成 ;防火 间距过小造成 费用 的浪费及防火器材利用率低 下问 题 。针对不 同形 式的高层建筑 国家有相应 的国定标 准 ,需严格执行 。( 2)安全疏散通道 的设计 ,安全 通道 的设计应科 学合理,在空间允许 的情况 下尤 其 是水平 线性较 长的高层建筑应设计两条 ,利 于灾情
定 建 筑 基 础 的 稳 定 性 ,避 免 高层 建 筑 基础 后 期 出现
素较多 ,常 因设计疏忽,导致高层建筑 结构设计存在一定 的隐患 ,降低结 构的使用功能 、结构稳 定性、安全性 。本 文主要针对 高层 建筑结构设计过程 中存 在的一些设计 问题
和解决对策做了简要 的分析 。
计 中 , 忽视 强 风 对 结 构 水 平 作 用 , 导致 结 构 在 抗 风
高层住宅建筑结构设计的问题及解决办法
高层住宅建筑结构设计的问题及解决办法随着城市化进程的加速,高层住宅成为了城市建设的重要组成部分。
高层建筑的结构设计是整个建筑设计的核心之一。
因为高层建筑往往高大,体量较大,加上层数多,对于结构设计的要求也更高。
那么,高层住宅建筑结构设计的问题及解决办法有哪些呢?本文就从以下几方面进行分析。
一、地基与基础对于高层建筑的结构设计而言,地基和基础问题是首要考虑的问题之一。
因为高层建筑的体量较大,对地基和基础的承载能力要求更高。
如果地基和基础承载不住,将会对整个建筑结构的稳定性产生很大的危害。
为了减少地基沉降造成的影响,可以选用承台、搭桥或人工加固等方式进行地基加固。
二、楼板结构高层建筑楼板结构的设计问题也是需要注意的。
楼板负责承载住宅的荷载和地震荷载,因此需要考虑楼板的刚度、强度和抗震能力。
在设计楼板结构时,可以采用钢筋混凝土结构和预制板等方式进行加固加强。
三、结构材料的选择在高层建筑结构设计中,结构材料的选择是一个非常关键的问题。
一般来说,混凝土和钢材是主要结构材料。
对于混凝土结构,需要考虑水泥的强度和抗压能力,以保证建筑物具有更好的抗震性能。
对于钢材结构,需要考虑钢材的强度和耐久性,并在设计中加强横向和纵向支撑。
四、施工质量除了以上几个方面,施工质量也是高层住宅建筑结构设计需要重视的问题之一。
特别是在高层建筑的施工中,需要考虑到施工的安全和可靠性。
因此,需要合理规划施工进度,统一规范验收等,以确保高层住宅建筑结构设计和施工质量的有效实施。
综上所述,高层住宅建筑结构设计需要考虑到很多问题,如地基和基础问题、楼板结构、结构材料的选择以及施工质量等。
因此,在设计过程中需要全面考虑,灵活运用各种技术手段,以保证高层住宅建筑结构安全可靠,能承受住各种荷载和建筑物自身的重量。
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高层建筑结构选型及设计问题研究摘要:本文针对日益复杂的高层建筑结构设计和选型问题进行了分析。
关键词:高层建筑;结构选型;结构设计
abstract: this article in view of the increasingly complex high-rise building structural design and selection problems are analyzed.
keywords: high building; the structural type; structure design
中图分类号:[tu208.3]文献标识码:a 文章编号:
随着高层建筑高度、规模、投资与复杂性等逐步增大,结构选型所面临的对象及其所处环境、需考虑解决的问题及所用的知识日趋复杂,结构选型的难度与重要性增大、时间增长,耗费的人力、财力、物力增加。
高层建筑结构体系的选型通常要遵循一定的原则,它不仅要考虑到建筑设计、结构设计、建筑施工的要求,而且要从建筑设备安装、结构选材方面进行考虑。
最后还需考虑各种结构体系的综合经济指标。
选型不当带来的后果严重且难以修复,选型风险增大,传统的结构选型设计思想与方法将面临新的困难和挑战。
因此,分析现代高层建筑发展给结构选型带来的新困难与新要求,重新认识结构选型设计问题的本质与规律,进一步明确结构选型的必要性与复杂性特征,既是现代高层建筑建设实践的要求,也是全
面认识结构选型问题的需要。
一、高层住宅的结构体系
1、剪力墙承重体系
剪力墙是高层住宅最常用的结构体系,采用剪力墙结构可以减少非承重隔墙数量,一般用钢量比框剪结构少,而且室内无外露梁柱,用户比较喜欢。
剪力墙结构体系是以一系列剪力墙纵横相交,既作为承重结构又作为分间隔断墙。
墙体具有较大刚度。
同时又由于墙体纵横交错.比框架结构中的刚度大得多。
这是抵抗高层建筑风荷载及地震力水平荷载的有利条件,缺点是由于剪力墙组成许多小开间,虽然结构的整体性较强,但平面布局受到了严格的约束。
如能使用大跨度楼板,则可使用轻质的灵活隔断,比较自由地组织内部空间。
2、剪力墙结构体系
当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,往往需要在建筑平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直荷载,剪力墙主要承受水平剪力。
剪力墙的设置,增大了结构的侧向刚度,使建筑物的水平位移减小,同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀。
3、筒形结构体系
凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系,包括单
筒体、筒体一框架、筒中筒、多束筒等多种型式。
筒体是一种空间受力构件,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,各构件受力比较合理,抗风、抗震力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
4、其他结构体系
高层住宅的新结构体系大部分是探索性的,如筒中筒结构的发展、或者束状筒的组合,外筒桁架交错,以中心并筒悬挂式结构以及很高的桁架梁的体系等。
二、高层建筑结构选型与建筑设计
在结构的功能要求被确定以后,即可根据功能要求进行结构的选型。
例如对于高层建筑,在选型上可以考虑框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框筒结构以及筒中筒结构等,在用材上可考虑钢结构、钢筋混凝土结构、组合结构等。
对于大多数建筑物,工程造价中约有50%-70%用于结构工程,而且结构工程的施工工期也约占建筑物施工总工期的50%-70%。
因此搞好结构工程对于建筑工程建设的质量控制、投资控制和进度控制有十分重要的作用。
搞好结构工程的关键在于结构选型,如果选型不当,即使结构计算很精确,也有可能给结构的安全使用及耐久性带来无法弥补的缺陷,所以结构选型对于结构的全寿命优化有着举足轻重的作用。
在非地震区的高层建筑,水平荷载以风荷载为主。
所以非地震区高层
建筑选型宜选用有利于抗风作用的建筑体型,也就是宜选用风压体型系数较小的建筑体型,比如圆形、椭圆形等。
流线型的建筑体型以及由下往上逐渐变小的截锥形体型的体型系数相对较小,有利于抗风。
在进行结构平面布置时,宜使用结构平面形状和刚度分布尽量均匀对称,以减轻风荷载作用下扭转效应对结构内力和变形的影响,并应限制结构高宽比,防止倾覆和失稳。
地震区高层建筑的体系选型,实际上属于抗震概念设计范畴,它是在总结震害规律及工程经验的基础上,以宏观概念为指导,正确地解决高层建筑的总体方案,选择合理的结构体系,以达到合理抗震。
通常应选择对抗震有利的地段,选用整体性较好的基础,立体结构应具有合理的地震作用传递途径,拥有多道抗震防线,具有必要的刚度和强度,具有合理的刚度和强度分布,避免竖面侧移刚度的突变。
另外亦宜选择风压体型系数较小的形状并限制高宽比。
对于低层、多层或高层建筑,其竖向和水平结构体系设计的基本原理是相同的。
但随着高度的增加,由于以下两个原因,竖向结构体系成为设计的控制因素:较大的竖向荷载要求有较大的柱、墙和井筒;更重要的是,侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多,必须精心设计。
三、高层建筑结构设计中应注意的问题
1、高度
《高层建筑混凝土结构技术规程》规定了各种常见结构体系的最大适用高度。
随着建筑物高度的增加,许多影响因素将发生质变,即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围,因此对于超高限建筑
物,应当采取科学谨慎的态度。
2、材料的选用
在地震多发区,采用何种建筑材料或结构体系较为合理是工程技术人员非常重视的问题。
在结构体系或柱距变化时。
需要设置加强层及转换层,要慎重选择其结构模式,尽量降低其本身刚度,以减少不利影响。
在高层建筑中,建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构或钢结构,以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。
综上所述,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且多元化。
为了革新高层建筑,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。
参考文献:
[1]张连生.刘德龙.高层建筑混凝土剪力墙设计要点[j]吉林勘查设计2007(1)
[2]胡文湛.浅谈高层建筑结构分析与设计[j]江西建材2006(1)。