高层住宅建筑结构设计探讨
高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析
高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析在现代城市的建设中,高层住宅建筑如雨后春笋般涌现。
剪力墙结构作为高层住宅建筑中一种常见且重要的结构形式,其设计的合理性和科学性直接关系到建筑物的安全性、稳定性以及使用功能的实现。
本文将对高层住宅建筑剪力墙结构的设计进行详细的探讨与分析。
一、剪力墙结构的基本概念与特点剪力墙结构是由一系列纵向和横向的钢筋混凝土墙体组成,这些墙体不仅承担着竖向荷载,还能有效地抵抗水平荷载,如风荷载和地震作用。
其主要特点包括:具有良好的抗侧刚度,能够有效控制建筑物在水平荷载下的变形;结构整体性强,空间整体性好,能够提供较为规则的建筑平面布局;墙体自身的承载能力较高,能够承受较大的竖向和水平荷载。
二、高层住宅建筑中剪力墙结构的设计要点1、结构布置在设计过程中,剪力墙的布置应遵循均匀、对称、周边化的原则。
均匀布置可以使结构在各个方向上的刚度相近,减少扭转效应;对称布置有助于减小水平荷载作用下的偏心影响;周边化布置则能增强结构的抗扭性能,提高结构的整体稳定性。
同时,要注意避免出现短肢剪力墙,因为短肢剪力墙的抗震性能相对较弱。
对于较长的剪力墙,应设置洞口将其分成若干墙段,以避免墙段过长而导致脆性破坏。
2、墙体厚度剪力墙的厚度应根据建筑物的高度、抗震等级以及墙体所承担的荷载等因素来确定。
一般来说,底层剪力墙的厚度较大,随着楼层的增加逐渐减小。
在满足结构要求的前提下,应尽量减小墙体厚度,以增加建筑的使用面积。
3、混凝土强度等级混凝土的强度等级应根据结构的受力情况、耐久性要求以及施工条件等综合确定。
高强度等级的混凝土可以减小墙体的截面尺寸,但过高的强度等级可能会导致混凝土的脆性增加,不利于结构的抗震性能。
4、配筋设计剪力墙的配筋包括竖向分布钢筋和水平分布钢筋。
竖向分布钢筋主要承受墙体的竖向荷载,水平分布钢筋则主要用于抵抗水平荷载产生的剪力。
配筋量应根据计算结果和规范要求进行确定,同时要注意钢筋的间距和锚固长度等构造要求。
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.。
高层住宅小区建筑设计构思及方法
高层住宅小区建筑设计构思及方法随着城市化进程的加快,人口不断向城市集聚,高层住宅成为城市居民最为常见的居住形式之一。
高层住宅小区建筑设计是城市建设中的重要组成部分,其合理的设计构思和实施方法对于提高城市居住环境质量、节约土地资源、提升城市形象具有重要意义。
本文将围绕高层住宅小区建筑设计的构思及方法进行深入探讨。
一、构思与设计理念1.1人性化设计高层住宅小区建筑设计应以人为本,充分考虑居民的实际需求和生活习惯,以创造舒适、便利的生活环境为设计理念。
在空间布局上,应尽量避免单调、拥挤的户型,注重设计居住空间的通透性和采光性,使居住环境明亮舒适。
应合理规划公共设施和休闲娱乐场所,满足居民对于生活品质的需求。
1.2环保节能设计在高层住宅小区建筑设计过程中,应注重环保和节能理念的引入。
通过合理的建筑立面设计、太阳能利用、雨水收集等措施,最大限度地减少能源的消耗,并且通过科学的空气对流设计、自然采光等手段,提高建筑的舒适度,降低室内外温差,提高建筑的节能性。
高层住宅小区建筑设计应充分考虑社区的互动性和共享性,创造一个和谐、亲密的社区环境。
社区内部的公共设施、绿化景观、活动场所等应该被合理规划和设计,使得居民能够进行更多的社交活动,增进互相之间的了解和融洽关系。
高层住宅小区建筑设计应该注重建筑艺术的表现,体现建筑的美学价值。
通过建筑外观设计、景观雕塑、园林绿化、文化墙体等,提升小区的艺术品位,打造具有地域特色和文化品味的建筑作品。
二、方法与实施2.1合理规划空间格局在高层住宅小区建筑设计中,应该合理规划小区内部的道路、人行系统和景观绿化,以保证整个小区的流畅性、美观性和舒适性。
在空间格局上,可以采用组团式布局、自然分区和合理分区设计,以满足不同居民的需求,提高居住环境舒适度。
2.2灵活设计户型结构高层住宅小区建筑设计中,户型设计是至关重要的一环。
应该尽量采用灵活的设计手法,满足不同人群的居住需求。
在户型结构上,可以尝试开放式布局、loft格局、多功能空间设计等方式,增加居住空间的多样性和利用率。
2024年超高层住宅建筑结构设计经验总结
2024年超高层住宅建筑结构设计经验总结一、引言随着城市化进程的不断加快,超高层住宅建筑在城市中逐渐兴起。
超高层住宅建筑具有独特的建筑结构设计要求,需要满足抗震、抗风等多重工程技术要求,以确保建筑的安全性和可靠性。
本文就2024年超高层住宅建筑结构设计的经验进行总结,并对未来的发展进行展望。
二、经验总结1. 抗震设计超高层住宅建筑处于地震作用较大的区域,抗震设计是保证建筑安全的重要因素。
2024年超高层住宅建筑结构设计加强了抗震设计的力度,采用了更高的设防烈度、更大的基本减震系数,提高了建筑的抗震能力。
2. 抗风设计超高层住宅建筑容易受到风力的影响,所以在结构设计中加强了抗风设计。
采用了更大的基本风速、更严格的风振系数,通过合理的结构布局和剪力墙等措施来增加建筑的抗风能力。
3. 结构优化超高层住宅建筑的结构设计需要在保证安全的前提下,尽可能减少材料的使用,提高建筑的可持续性。
通过结构优化的方法,合理分配结构材料,控制材料的使用量,降低建筑成本,提高建筑的经济效益。
4. 刚度控制超高层住宅建筑的刚度控制是保证建筑安全性和人们舒适性的关键。
在2024年的超高层住宅建筑结构设计中,采用了多种刚度控制措施,如采用钢筋混凝土核心筒结构、设置剪力墙等,来增加建筑的整体刚度,减小变形。
5. 构件材料选择超高层住宅建筑的构件材料选择对于保证建筑的安全和可靠性至关重要。
在2024年的超高层住宅建筑结构设计中,选择了新型高强度材料,如高性能混凝土、高强度钢材等,以提高建筑的抗震性能和抗风性能。
三、未来展望随着技术的不断进步和建筑理念的不断更新,未来超高层住宅建筑的结构设计将会呈现以下特点:1. 系统集成化设计未来超高层住宅建筑结构设计将趋向于系统集成化设计,将建筑结构与其他系统(如机电设备、管道等)进行有机结合,实现资源共享和优化配置,提高建筑整体性能。
2. BIM技术应用建筑信息模型(BIM)技术将广泛应用于超高层住宅建筑结构设计中,通过数字化的建模和仿真,可以更加准确地分析建筑结构的受力状况,提前发现并解决存在的问题,提高设计效率和质量。
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。
2024年超高层住宅建筑结构设计经验总结
2024年超高层住宅建筑结构设计经验总结随着城市化的进程和人口的不断增加,超高层住宅建筑在当今社会中越来越常见。
这些高层建筑不仅为人们提供了宜居的居住环境,还成为了城市的地标和风景线。
然而,超高层建筑的结构设计面临着更高的要求和挑战。
在过去的几年里,我参与了多个超高层住宅建筑项目的结构设计工作,并积累了一些经验和教训。
下面是我的结构设计经验总结。
首先,超高层住宅建筑的结构设计首要考虑的是安全性。
由于超高层建筑的高度和体量巨大,其结构必须能够承受来自地震、风力和其他外部荷载的作用。
因此,在结构设计中必须采用足够的强度和刚度来保证建筑的整体稳定性。
在具体实施中,可以采用钢筋混凝土结构、钢结构或混凝土核心筒结构等灵活的结构形式来满足这些要求。
其次,超高层住宅建筑结构设计要注重抗震性。
地震是超高层建筑结构设计中最主要的考虑因素之一。
在设计中,必须考虑到地震荷载的大小、方向和频率,采用相应的抗震措施来确保建筑的稳定性和安全性。
常见的抗震设计措施包括采用悬臂柱、增加结构节点的刚度、设置防震墙等。
此外,还可以采用减震器、阻尼器等辅助设备来进一步提高建筑的抗震性能。
第三,超高层住宅建筑结构设计要考虑风力效应。
由于超高层建筑的高度较大,所受风力荷载也相应增大。
在设计中,必须充分考虑到风的方向、速度和荷载分布,对建筑进行风洞试验和风力计算,选择合适的结构形式和材料,增加建筑的整体稳定性。
同时还可以采用空气动力设计和阻尼器等手段来减小风力荷载对建筑的影响。
第四,超高层住宅建筑结构设计要注重节能与环保。
随着全球能源危机和环境问题的日益突出,建筑节能已经成为重要的设计要求。
在超高层建筑结构设计中,可以采用合理的立面设计和绝热材料,减少能量的消耗和热量的传递。
此外,还可以选择高效的建筑设备和系统,如节能灯具、空调系统等,以减少能源的使用。
同时,还可以考虑采用可再生能源或绿色能源来满足建筑的能源需求。
第五,超高层住宅建筑结构设计要注重经济效益。
高层住宅结构设计论文
高层住宅结构设计论文随着城市化进程的加速,高层住宅在城市中越来越常见。
高层住宅不仅能够有效地解决城市人口密集的居住问题,还能在一定程度上提高土地的利用率。
然而,高层住宅的结构设计是一项复杂而关键的工作,需要综合考虑多种因素,以确保建筑的安全性、稳定性和舒适性。
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。
竖向荷载主要包括自重、活荷载等,水平荷载则主要有风荷载和地震作用。
在结构设计中,水平荷载往往成为控制因素,因为随着建筑高度的增加,水平荷载对结构的影响愈发显著。
此外,高层住宅的结构体系通常较为复杂,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、抗震性能、经济性等方面各有优缺点,需要根据具体的建筑功能、地理环境和建设要求等进行合理选择。
二、高层住宅结构设计的主要内容1、结构选型结构选型是高层住宅结构设计的首要任务。
需要综合考虑建筑的高度、使用功能、抗震要求、经济指标等因素,选择合适的结构体系。
例如,框架结构适用于层数较低、空间布局灵活的建筑;剪力墙结构适用于住宅中对房间分隔要求较高的情况;框架剪力墙结构则兼具框架结构的灵活性和剪力墙结构的抗侧力性能,适用于大多数高层住宅。
2、计算分析在确定结构体系后,需要进行详细的计算分析。
包括对竖向荷载和水平荷载的计算,以及结构的内力分析、位移计算等。
计算分析通常借助专业的结构设计软件进行,但设计师需要对计算结果进行判断和校核,确保其准确性和合理性。
3、构件设计根据计算结果,对结构中的各类构件进行设计。
包括梁、柱、墙等构件的截面尺寸、配筋等。
构件设计需要满足强度、刚度、稳定性等要求,同时还要考虑施工的可行性和经济性。
4、抗震设计地震是对高层住宅结构安全的重大威胁,因此抗震设计至关重要。
需要根据建筑所在地区的抗震设防烈度,确定结构的抗震等级,并采取相应的抗震措施,如设置抗震缝、加强节点连接等。
三、高层住宅结构设计中的关键问题1、风荷载的影响高层住宅受到的风荷载较大,可能导致结构的振动和变形。
高层建筑结构设计心得
高层建筑结构设计心得在建筑领域,高层建筑结构设计是一项极具挑战性和复杂性的工作。
作为一名从事高层建筑结构设计多年的工程师,我积累了一些宝贵的经验和心得,在此与大家分享。
高层建筑的出现,是为了满足城市人口增长和土地资源有限的需求。
然而,与低层建筑相比,高层建筑在结构设计方面面临着更多的难题和挑战。
首先,高层建筑需要承受更大的竖向荷载和水平荷载,如风荷载和地震作用。
其次,由于高度的增加,结构的稳定性和变形控制变得至关重要。
此外,高层建筑的施工难度大,对材料和施工技术的要求也更高。
在进行高层建筑结构设计时,首要任务是选择合适的结构体系。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
每种结构体系都有其特点和适用范围,需要根据建筑的功能、高度、抗震要求等因素进行综合考虑。
例如,框架结构适用于多层建筑和小高层建筑,具有布置灵活、空间利用率高的优点;剪力墙结构则适用于高层住宅,能够提供较好的抗侧力性能;框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点,适用于综合性的高层建筑;筒体结构则适用于超高层建筑,具有很强的抗风抗震能力。
在确定结构体系后,需要对结构进行详细的计算分析。
这包括计算结构的内力、位移、周期等参数,以评估结构的安全性和稳定性。
计算分析通常采用计算机软件进行,但工程师需要对计算结果进行仔细的判断和校核,确保其准确性和可靠性。
在计算过程中,需要合理地确定计算模型和参数,如梁柱的截面尺寸、材料强度、荷载取值等。
同时,还需要考虑结构的非线性特性,如混凝土的开裂、钢筋的屈服等,以更真实地反映结构的受力情况。
高层建筑的基础设计也是至关重要的。
基础是结构的根基,它需要承受上部结构传来的巨大荷载,并将其均匀地传递到地基中。
常见的基础形式包括独立基础、条形基础、筏板基础、桩基础等。
选择合适的基础形式需要考虑地质条件、建筑物的荷载、施工条件等因素。
在软弱地基上,通常需要采用桩基础或筏板基础,以提高基础的承载能力和减少不均匀沉降。
高层住宅建筑结构设计的关键技术研究
高层住宅建筑结构设计的关键技术研究摘要:近年来,随着我国经济的快速发展,社会水平不断提升,进一步推进了我国城市化发展进程,城市人口大量增加,现有的土地资源无法满足城市人口的需求,因而就需要推动城市建筑高层化发展,在高层建筑中结构复杂,为了进一步保证居住安全,提高城市经济的发展速度,需要对当前高层住宅建筑结构设计的关键技术进行科学探讨研究,从而来提升住宅结构的稳定性和安全性。
本文主要讨论高层住宅建筑结构设计的特点及关键技术应用要点,以供参考。
关键词:高层住宅建筑;结构设计;关键技术1高层住宅建筑结构设计特点在高层住宅建筑中,主要采用框架结构、剪力墙结构和框剪结构。
其中,框架结构由杆件刚性连接构成,能够灵活进行空间布置。
但梁柱截面较小,使得结构刚度小,侧移大,抵抗力较差,不适用于地震区。
剪力墙结构则是首选结构形式,能够利用钢筋混凝土墙体对水平力、竖向力进行承载,利用剪力墙对墙体和楼板进行较好连接。
该种结构刚度较大,具有较强抗震能力。
框剪结构是利用大剪力墙对部分框架结构进行替代,利用楼板和连梁构成结构体系,使结构整体刚度得到提升,受水平荷载作用可以产生较高承载力。
实际在高层住宅建筑结构设计中,需要考虑结构延性,确保结构进入塑性阶段依然维持较强变形能力,以免建筑发生坍塌问题。
结构侧移需要控制在一定限度范围内,避免水平荷载作用下结构发生过大侧移变形。
由于竖向荷载基本为确定数值,风荷载、地震作用等将有所变化,水平荷载变化幅度较大,设计时应确保引发的轴力、弯矩能够与楼房高度成正比,以免结构受到过大影响。
而在竖向荷载过大时,结构柱将发生较大轴向变形,导致连续梁中间支座位置负弯矩变小,跨中正弯矩与端支座弯矩加大,影响结构安全性。
此外,高层住宅建筑需要加强结构抗震设计,保证建筑做到小震不坏、大震不倒。
2高层住宅建筑结构设计的关键技术应用分析2.1结构分析技术结构模型分析是高层建筑设计中至关重要的一部分,它通过对结构受力、变形等进行科学分析,为设计师提供了合理的设计数据,确保结构安全、稳定和经济。
高层剪力墙住宅结构优化设计
高层剪力墙住宅结构优化设计1. 引言随着我国城市化进程的不断推进,高层住宅建筑已经成为城市居住的主要形式之一。
剪力墙结构作为高层住宅建筑中常用的一种结构形式,其设计合理性对建筑的安全性、稳定性和经济性具有重要影响。
本文将探讨如何对高层剪力墙住宅结构进行优化设计,以提高其性能和效益。
2. 剪力墙结构特点及优化目标剪力墙结构具有较高的抗侧刚度、良好的抗震性能和较大的使用空间,但其自重较大,材料消耗较多,且墙体较为厚重,影响室内采光和通风。
因此,剪力墙结构的优化应围绕提高结构性能、降低成本、改善室内环境等方面展开。
3. 结构优化设计方法3.1 合理布置剪力墙1.根据建筑平面布局和功能需求,合理划分剪力墙的位置和尺寸,使墙体既能够满足结构受力需求,又能够兼顾室内空间使用。
2.在保证结构安全的前提下,适当减小墙体厚度,以降低自重和提高空间利用率。
3.2 采用新型材料及构件1.采用高强度钢材、高性能混凝土等新型材料,以提高剪力墙的承载能力和降低自重。
2.引入钢框架、空腹墙等新型构件,以提高结构的抗震性能和减小墙体厚度。
3.3 优化结构体系1.采用框架-剪力墙结构,使剪力墙与框架共同承担水平力,提高结构的整体稳定性。
2.考虑采用多重剪力墙体系,通过设置多道墙体,提高结构的抗侧刚度和抗震性能。
3.4 合理设置连梁1.合理设置连梁的截面尺寸和连接方式,以提高剪力墙之间的协同工作性能。
2.考虑连梁的屈服强度和极限强度,以保证结构在地震作用下的安全性。
4. 结构优化设计实例以一栋18 层的高层剪力墙住宅为例,采用上述优化方法进行设计。
经过优化,该结构在满足安全性的前提下,自重降低约 10%,墙体厚度减小约 20%,且室内空间利用率得到提高。
5. 结语高层剪力墙住宅结构优化设计应注重合理布置剪力墙、采用新型材料及构件、优化结构体系和合理设置连梁等方面。
通过这些方法,可以提高结构的性能和效益,满足现代城市居住的需求。
6. 结构优化设计软件应用在实际设计过程中,为了更好地实现结构优化,可以借助结构优化设计软件进行模拟和分析。
超高层住宅建筑结构设计经验总结
超高层住宅建筑结构设计经验总结超高层住宅建筑是指建筑高度超过300米以上的住宅建筑,其结构设计具有很高的技术难度和复杂性。
在长期的实践中,我积累了一些经验和教训,总结如下:1. 综合考虑建筑高度和地震设计要求超高层建筑由于其高度较大,受到地震力的影响更为显著。
在结构设计上,需要充分考虑地震设计要求,并合理选择建筑材料和结构形式。
同时,还需要进行地震效应的动力分析,评估结构的抗震性能。
2. 合理选择结构形式超高层住宅建筑的结构形式多种多样,如框架结构、剪力墙结构、桁架结构等。
在选择结构形式时,需要根据建筑的功能要求、高度、地质条件等多种因素进行综合考虑,确保结构的安全性和经济性。
3. 加强结构的抗风性能超高层建筑容易受到风力的影响,尤其是顶部和侧面的风荷载较大。
为了保证建筑的稳定性,需要进行风荷载分析,并采取相应的措施,如增加弯曲刚度、设置风致振动减震装置等,以提高结构的抗风性能。
4. 加强结构的抗火性能超高层住宅建筑的抗火性能直接关系到人员的生命安全。
在结构设计中,需要合理选择防火材料和控制结构的燃烧扩散速度,以确保在火灾发生时,结构能够保持稳定,为人员的疏散提供时间。
5. 合理布置消防设施和疏散通道超高层建筑应配备完善的消防设施和疏散通道,以保证人员在火灾发生时的安全疏散。
在结构设计中,需要考虑消防设施的布置和疏散通道的设置,并确保其通畅和安全。
6. 加强结构的耐久性设计超高层建筑的建设周期很长,因此在结构设计时需要考虑结构的耐久性。
合理选择材料、设计保护层和注意防水、防腐措施等,以延长结构的使用寿命。
7. 强化结构监测和维护超高层建筑的结构形式和高度都有一定的特殊性,因此需要建立健全的结构监测和维护制度。
及时监测结构的变形和裂缝,并采取相应的维护措施,以保证结构的安全运行。
总之,超高层住宅建筑结构设计具有极高的专业性和复杂性。
在实践中,需要充分考虑地震、风荷载等特殊情况,并通过合理选择结构形式、材料和加强抗灾性能等措施,确保结构的安全性、稳定性和耐久性。
浅谈未来高层住宅结构形式
浅谈未来高层住宅结构形式随着城市化进程的不断加快,人口的持续增长,高层住宅在城市中如雨后春笋般涌现。
高层住宅不仅有效地解决了城市土地资源紧张的问题,还为人们提供了相对舒适的居住环境。
然而,随着时间的推移和科技的进步,未来高层住宅的结构形式也将面临新的挑战和变革。
当前,常见的高层住宅结构形式主要包括框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构等。
框架结构由梁和柱组成,具有较好的空间灵活性,但侧向刚度相对较小。
剪力墙结构则主要依靠墙体来抵抗水平荷载,侧向刚度较大,但空间布局相对受限。
框架剪力墙结构结合了两者的优点,在一定程度上兼顾了空间灵活性和结构稳定性。
在未来,高层住宅结构形式可能会朝着更加智能化、绿色化和多样化的方向发展。
智能化将成为未来高层住宅结构设计的重要趋势。
随着传感器技术、物联网技术和智能控制技术的不断发展,未来的高层住宅结构可能会具备自我监测、自我诊断和自我修复的能力。
例如,通过在结构中嵌入各种传感器,可以实时监测结构的应力、应变和位移等参数,一旦发现异常,能够及时发出警报并采取相应的措施。
此外,智能材料的应用也将为高层住宅结构带来新的变革。
比如形状记忆合金和电致流变材料等,它们能够根据外界环境的变化自动调整自身的性能,从而提高结构的抗震性能和抗风性能。
绿色化也是未来高层住宅结构发展的必然要求。
为了减少建筑对环境的影响,实现可持续发展,未来的高层住宅结构将更加注重节能减排和资源的循环利用。
在结构设计方面,可能会采用更加轻量化的材料,以减少材料的消耗和运输过程中的碳排放。
同时,通过优化结构形式,提高能源利用效率,如利用自然采光和通风,减少对人工照明和空调的依赖。
此外,在建筑拆除时,结构材料的可回收和再利用也将成为重要的考虑因素。
多样化将是未来高层住宅结构形式的另一个显著特点。
随着人们生活需求的不断变化和个性化追求的增加,高层住宅的结构形式将不再局限于传统的几种类型。
例如,模块化结构可能会得到更广泛的应用。
高层住宅设计要点
高层住宅设计要点随着城市化进程的加速,高层住宅在城市中越来越常见。
高层住宅的设计不仅要满足居民的生活需求,还要考虑到建筑的安全性、舒适性、经济性和美观性等多个方面。
下面我们就来详细探讨一下高层住宅设计的要点。
一、建筑结构设计1、抗震设计高层住宅由于高度较高,在地震作用下的影响更为显著。
因此,抗震设计是至关重要的。
在设计过程中,需要根据当地的地震烈度和地质条件,合理确定结构体系和抗震等级。
通常采用的结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。
同时,要加强结构的整体性和延性,设置合理的抗震防线,确保在地震发生时建筑物的安全。
2、风荷载设计高层住宅受到的风荷载较大,风荷载对建筑物的水平位移和舒适度有较大影响。
在设计时,需要通过风洞试验或数值模拟等方法准确确定风荷载的大小和分布,合理设计结构的抗侧力体系,确保建筑物在风荷载作用下的稳定性和安全性。
3、基础设计高层住宅的基础设计要考虑到建筑物的重量、地质条件和地下水位等因素。
通常采用桩基础、筏板基础或箱型基础等形式。
在设计过程中,要进行详细的地质勘察,确定地基的承载力和变形特性,选择合适的基础形式和尺寸,确保基础的稳定性和不均匀沉降在允许范围内。
二、交通组织设计1、垂直交通高层住宅的垂直交通主要依靠电梯。
电梯的数量和速度要根据建筑物的层数、户数和人流量等因素进行合理配置,以满足居民的日常出行需求。
一般来说,每部电梯服务的户数不宜过多,电梯的等候时间不宜过长。
同时,要设置消防电梯,以满足消防疏散的要求。
2、水平交通高层住宅的水平交通主要包括走廊和楼梯。
走廊的宽度要满足人员通行和消防疏散的要求,一般不宜小于 12 米。
楼梯的设置要符合防火规范的要求,楼梯的宽度和踏步尺寸要适宜,以保证人员疏散的安全和顺畅。
3、停车设计随着私家车的普及,高层住宅的停车问题日益突出。
在设计时,要充分考虑停车位的数量和布局。
可以采用地下停车场、地面停车场或立体停车场等形式。
停车位的尺寸要符合国家标准,同时要设置合理的车行通道和出入口,以保证车辆的进出方便和安全。
2024年超高层住宅建筑结构设计经验总结
2024年超高层住宅建筑结构设计经验总结随着城市化进程的不断加速,人们对城市住宅的需求也越来越高。
超高层住宅作为解决城市土地供应紧张的重要途径,其结构设计显得尤为关键。
在过去几年中,我有幸参与了多个超高层住宅的结构设计项目,并从中积累了一定的经验。
在本文中,我将对2024年超高层住宅结构设计的经验进行总结,以期为未来的项目提供参考。
首先,超高层住宅的结构设计需要考虑抗震性能。
地震是造成建筑物倒塌和人员伤亡的主要原因之一,因此抗震设计是超高层住宅结构设计的首要任务。
在2024年的建筑设计中,我们采用了新的抗震设计理念和技术手段,包括基于性能的设计方法、钢筋混凝土剪力墙结构、防震减震装置等。
这些措施在一定程度上提高了超高层住宅的抗震性能,降低了地震对建筑物的破坏性。
其次,超高层住宅的结构设计需要考虑风力荷载。
除了地震,风也是超高层建筑面临的主要自然灾害之一。
在过去的设计中,我们采用了如风洞试验、抗风设计等手段来减小风力荷载对超高层住宅的影响。
在2024年的设计中,我们进一步改进了风力荷载计算方法,考虑了建筑物的尺寸、形状、高度、建筑物周围环境等因素,使超高层住宅能够更好地抵御风力荷载。
此外,超高层住宅的结构设计还需要考虑建筑物的承重结构和施工工艺。
超高层住宅的高度和体量十分庞大,因此在结构设计中需要合理布局承重结构,确保建筑物的稳定性和安全性。
在施工工艺方面,我们采用了模块化、预制和现场拼装等先进技术,提高了施工效率和质量,并减少了对城市环境的影响。
最后,超高层住宅的结构设计需要注重可持续性。
在2024年的设计中,我们更加注重了建筑物的环保性能和能耗控制。
例如,我们使用了高效节能的建筑外墙材料、绿色屋顶和太阳能设备,降低了建筑物的能耗和对环境的影响。
同时,我们还注重了建筑物的回收利用和循环利用,使超高层住宅成为可持续发展的一部分。
综上所述,2024年超高层住宅的结构设计经验总结如下:抗震设计是首要任务,需要采用新的设计理念和技术手段;风力荷载和建筑物的承重结构也需要充分考虑;施工工艺要先进,注重模块化、预制和现场拼装;同时,还要注重建筑物的可持续性,降低能耗和环境影响。
探讨高层住宅楼结构设计
2 基 础 设计
基础设 计 依据 地 质勘察 报 告及 上部 结 构荷 载 , A 主 楼 下采 用 1 0 0 0 m m厚平 板 式 桩筏 基 础 , 选 用 直 径 为6 0 0 mm的P H C 管桩, 桩长4 6 m, 单桩 抗 压 承 载力 设 计 值 为3 3 0 0 k N, 桩端 进 入持力 层 约 l m一 3 m; 由于 场地 地 下水 位较 高 , 考 虑 主楼 相 连 一层 裙 房部 分 有局 部 抗 浮稳 定 问 题 ,故 裙 房部 分 地 下 室 基础 采 用桩 承
个, 且两 者 的质量 参与 系数均 满足 《 高规 》 要 求的9 0 %以上 。可 以看 出P MS A I  ̄ t 算 的前一 二阶周 期非 常接 近 ,设 计过 程 中发现 其平 动方 向与 S A T WE 结果 并不
一
致, 通 过将 原来 的计算 振型数 l 8 增加 至2 4 后, 两者 的平动 方 向获得 了一致 。
4 . 2多遇 地震 反应 谱 结果 分析
采 用两 种 计算 程 序 分别 进 行 地震 反 应 谱 分析 , 计算结果表明: 结 构 的动
计算 结果 真 实可 靠 , 各 项 指标 满 足规 范要 求 。 市 现行 规 范 、 规 程设 计 , 抗 震 设 防烈 度 为7 度, 基本 地 震加 速 度 为0 . 1 g , 建 筑 场 力特 征 基本 接 近 , 4 3薄弱 楼板 平 面应 力分 析 地类 别 为I V 类, 设 计地 震分 组 为第 一组 , 特征 周期 为0 . 9 0 s , 抗 震设 防 类 别为 丙 本 工程 2 层 楼 板开 有大 洞 口, 形 成薄 弱楼 板 , 为保 证 地震 作 用 下水 平 力 的 类 。建筑 高 度属 于 A 级 高层 建 筑 ; 取1 0 0 年 一 遇基 本 风压 0 . 6 0 k N / r f, 地 面粗 糙 度取 C 类; 结 构设计 使 用年 限 为5 0 年, 结构 安 全等 级为 二级 。 有效 传 递 , 利 用P MS A P 程 序将 该层 全 层设 弹性 膜 , 进 行 其平 面应 力细 化分 析 ; 并控 制 多遇 地 震 作用 下 , 板 内主 拉应 力 不 大 于混 凝 土 抗 拉 强度 标 准 值 ; 双层 双 向钢 筋满 足3 倍 的 主拉应 力 , 保 证 钢筋 在 中震 时不 屈服 。计算 结果 显 示x向 多 遇地 震 楼 板 主 拉 应 力S I = 0 . 6 5 MP a , Y向多 遇 地 震 下 主拉 应 力s 1 = O . 5 2 M P a ,
高层住宅建筑结构设计优化
高层住宅建筑结构设计优化随着城市化进程的加速,高层住宅建筑在城市中如雨后春笋般涌现。
高层住宅建筑不仅能够有效地利用土地资源,还能满足人们日益增长的居住需求。
然而,在高层住宅建筑的设计过程中,结构设计优化是至关重要的环节,它直接关系到建筑的安全性、经济性和使用性。
一、高层住宅建筑结构设计优化的重要性1、提高建筑安全性合理的结构设计优化能够确保高层住宅在各种荷载作用下(如风荷载、地震荷载等)保持稳定,减少结构的变形和损坏,从而提高建筑的安全性,保障居民的生命财产安全。
2、降低建筑成本通过优化结构设计,可以减少材料的使用量,降低工程造价。
例如,在满足结构强度和稳定性的前提下,合理选择结构体系和构件尺寸,能够避免不必要的浪费。
3、增加使用空间优化结构布局可以减少结构构件对使用空间的影响,使室内空间更加开阔和灵活,提高居住的舒适度。
4、缩短建设周期简洁高效的结构设计能够加快施工进度,减少施工过程中的变更和调整,从而缩短建设周期,使项目尽快投入使用。
二、高层住宅建筑结构设计优化的要点1、结构体系的选择常见的高层住宅结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。
在选择结构体系时,需要综合考虑建筑的高度、使用功能、抗震要求以及经济因素等。
例如,对于高度较低、房间分隔灵活的住宅,框架结构可能较为合适;而对于高度较高、抗震要求较高的住宅,剪力墙结构或框架剪力墙结构则更为常见。
2、基础设计基础是建筑物的根基,其设计的合理性直接影响到建筑的稳定性和安全性。
在高层住宅建筑中,由于上部荷载较大,通常需要采用桩基础、筏板基础等形式。
在基础设计中,要充分考虑地质条件、地下水位等因素,确保基础能够均匀承载上部荷载,同时避免不均匀沉降的发生。
3、构件尺寸的优化构件尺寸的优化包括梁、柱、墙等的截面尺寸。
在满足结构强度和变形要求的前提下,通过合理调整构件尺寸,可以减少材料用量。
例如,对于梁的设计,可以通过优化梁高和梁宽的比例,提高梁的承载能力;对于柱的设计,可以根据轴压比的要求,选择合适的截面尺寸。
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快,高层住宅建筑在城市中的比重越来越高。
高层住宅建筑的设计结构直接影响着建筑的安全性、舒适性和经济性。
在实际的建设过程中,高层住宅建筑结构设计面临着诸多的问题,如何解决这些问题,提高高层住宅建筑的结构安全性,成为了建筑结构设计领域亟待解决的难题。
1. 抗震设计问题高层住宅建筑由于结构高度、地基条件等因素,容易受到地震的影响。
抗震设计成为了高层住宅建筑结构设计中的重要问题。
在地震作用下,高层住宅建筑结构需要能够充分吸收和分散地震力,保证建筑能够安全稳定地承受地震作用。
2. 风荷载设计问题高层住宅建筑常常面临着较大的风荷载,特别是在高楼层部分。
高楼层处的风荷载对建筑结构产生的影响较大,需要进行合理的风荷载设计,以确保建筑在强风天气下的安全性。
3. 结构稳定性问题高层住宅建筑由于自身高度较大,对建筑结构的稳定性要求较高。
在设计过程中,需要充分考虑结构的稳定性问题,避免出现倒塌等安全隐患。
4. 建筑振动问题建筑振动是指建筑在受到外部作用力或内部激励下产生的振动现象。
高层住宅建筑在使用过程中,可能会受到人员活动、风荷载、设备运行等因素的影响,产生不同程度的振动。
合理的建筑结构设计可以降低建筑振动对居民生活的影响。
5. 特殊结构材料应用问题在高层住宅建筑的结构设计中,常常需要考虑到特殊结构材料的应用,如钢结构、混凝土预应力结构等。
这些特殊结构材料的应用需要充分考虑其在高层住宅建筑结构中的适用性和安全性。
1. 抗震设计解决办法在高层住宅建筑的抗震设计中,可以通过增设剪力墙、加强节点连接、采用防护层等措施来提高建筑结构的抗震能力。
可以利用一些新型材料和技术,如钢纤维混凝土、碳纤维等,来提高建筑结构的抗震性能。
2. 风荷载设计解决办法在高层住宅建筑的风荷载设计中,可以采用设置风柱、增加建筑内部刚性框架、合理设计建筑外形等方法,来降低风荷载对建筑结构的影响。
可以利用风洞模型试验和数值模拟等手段,对建筑结构在强风荷载下的响应进行详细研究,为风荷载设计提供科学依据。
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。
高层住宅建筑设计及结构方式分析
高层住宅建筑设计及结构方式分析随着城市化进程的加速,高层住宅建筑的需求日益增长。
设计师和建筑师在提高房屋的稳定性、安全性和舒适度方面面临着越来越大的挑战。
本文将分析高层住宅建筑的设计及结构方式,以期为人们更好地理解高层住宅建筑的特点,为建筑师提供建议和指导。
设计分析高层住宅建筑的外形设计要以美观大方、线条简洁为主,整体结构要紧密、精细、适应高空强风与地震扰动,同时要尽可能地减小对下方街道和其他建筑的阴影和噪音影响。
高层住宅建筑的设计面临许多挑战,如楼层高度、建筑外形、开窗面积、玻璃幕墙、阳台设计等,需要考虑安全、适用性以及舒适性等因素。
借助现代化技术,建筑师和设计师可以采用多样化的建筑材料和新型结构系统,如钢结构、混凝土钢筋等来提高建筑的抗震能力和防火性,同时可以减轻建筑自身重量,使建筑更加坚固耐用,提高建筑的可持续性。
结构分析高层住宅建筑物结构通常采用框架剪力墙结构,其主要特点是在地震和台风等自然灾害中表现出较高的抗震性能,保证了建筑物的安全性。
另一种结构方式是框架-筒体混合结构,它可结合框架在剪力墙中加入抗震筒体以减少单元震动,达到平衡整个建筑的受力状况。
高层住宅建筑物的结构设计应该借鉴先进技术,优化设计,让建筑物的结构更加合理,让整个建筑物在承受自身重量、外力作用等方面都能表现出较高的稳定性和耐久性。
在结构设计中,需要考虑建筑物的基础、柱子、地板、墙面等重点部分的设计和材料选用,力求达到符合建筑物使用要求的结构效果。
总的来说,高层住宅建筑的设计和结构方式相辅相成,建筑师和设计师需要综合考虑建筑的使用功能、安全性、舒适性、美观度和结构稳定性等因素,才能创造出安全、健康、舒适的居住环境。
我们希望更多建筑师和设计师在探索的道路上不断创新、开拓进取、为城市的发展和住宅的建设做出更多有价值的贡献。
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高层住宅建筑结构设计探讨
【摘要】随着我国经济高速发展,城市高层建筑逐渐增多,其结构设计也越来越成为高层建筑工程设计工作的难点与重点。
本文就某高层建筑结构设计的各个方面进行一些简单的分析,并总结了一些设计体会,以供类似工程设计参考。
【关键词】高层建筑;剪力墙;结构设计;设计体会
近年来,中国高层建筑发展取得了举世瞩目的成果,这与特定社会、经济、文化背景密不可分,它是根植于中国现实而产生的特定社会现象。
随着城市人口基数的逐渐加大、人们生活水平的提高,住宅的需求亦随之大量增加,高层住宅建筑越来越多地被采用。
这种结构不同于高层和多层,有其自身的特点。
在设计中,要正确利用它的特点。
本文结合某商业住宅小区,对该结构形式的设计经验进行总结,以期参考交流。
1、上部结构合理配置剪力墙是控制此类建筑侧向刚度的关键
高层建筑一般利用窗间墙和纵横墙布置钢筋混凝土小墙肢,这样可以不占用室内空间,小墙肢间通过连梁和现浇混凝土楼屋面板相连,形成小墙肢-连梁承重体系。
小墙肢剪力墙布置应按照抗震设计要求,结合各建筑房型的窗间﹑楼梯间﹑电梯间及房间四周的内外墙等情况,小墙肢剪一般有一字形﹑l形﹑t 形﹑十字形等墙段,在平面中各个主轴方向均匀对称布置,尽量做到刚心与质心重合,以减小结构的扭转。
各墙肢肢长不宜相差太大,使各个墙肢刚度接近,保证在地震作用下,水
平力均匀地分配给各墙肢,避免因个别墙肢过长,刚度过大产生很大的地震水平力而出现超筋。
在竖向墙肢上下对齐﹑连续,根据建筑底的层高及上部的变化通过墙肢的厚度和混凝土强度的变化,使竖向刚度从下至上逐渐变小,并使任何上下层刚度变化不大于70%。
墙肢间净距不大于5米,连梁高度宜小于400,并尽可能地布置与两房间之间,使住宅空间得以充分利用。
墙肢的多少决定了结构的抗侧向刚度。
墙肢的过多,则结构的抗侧向刚度偏大,地震反应大,构件内力大,配筋也增大甚至超筋,造成浪费;墙肢的过少,则结构的抗侧向刚度偏小,水平地震作用下位移过大,不能满足正常使用。
调整墙肢的数量及大小,使结构的抗侧向刚度能满足水平位移要求,又不引起过大的内力。
2、采用合理的计算模型,从电算上进行加强
本楼位于所在地区抗震设防烈度7度(0.10g),设计地震分组第一组,场地建筑场地类别:ⅱ类,房屋总高度小于80m,采用剪力墙结构,查《建筑抗震设计规范》(gb50011-2010)、《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2010)结构的抗震等级为三级。
但由于上述的原因,地震作用通过楼板传给剪力墙的路径不直接,导致受力复杂,因此将缺失楼板区域的中部墙体的抗震等级提高一级,按照抗震等级为二级的剪力墙进行电算分析。
对于一般的高层住宅,楼板的刚度很大,其基本符合刚性楼板的假定。
本楼楼板缺失,使得刚性楼板假定不再完全适用,在内力分析时应考虑楼板弹性变形的影响。
而satwe提供了三种弹性楼板单元,分别为考虑楼板面
内、面外刚度的弹性板6,仅考虑面外刚度的弹性板3以及只考虑楼板面内刚度的弹性膜,分析时在特殊构件定义里面将楼板缺失区域存在的楼板定义为弹性楼板6。
本栋建筑的计算基本信息如表一、二、三所示。
表一结构自振周期
振型周期转角(度)平动系数
1 2.1495 129.67 0.99
2 2.0982 41.02 0.95
3 1.9150 13.41 0.06
4 0.6334 173.7
5 0.97
5 0.5518 82.89 0.99
表二结构在风荷载和地震作用下的弹性位移角
风荷载作用下的弹性位移角地震作用下的弹性位移角地
震作用下楼层最大位移/楼层平均位移
x方向y方向规范限值
1/1000 x方向y方向规范限值
1/1000 x方向y方向
1/6049 1/1957 1/1925 1/1894 1.07 1.06 表三结构底部地震剪力、地震倾覆力矩和地震剪力系数
底部地震剪力(kn)底部地震倾覆力矩(kn-m)底部地震剪力系数有效质量系数
x方向y方向x方向y方向x方向y方向限值x方向y方向
限值
4901 5255 215830 214737 1.57% 1.68% 1.60% 0.99
0.99 0.90
3、采用合理的配筋,从构造上进行加强
(1)本楼标准层楼板缺失面积较多,为合理传递水平地震作用,楼板构造应加强。
设计时除悬挑走廊外,楼板厚度均为120mm,楼电梯间板厚加强为150mm,配筋双层双向贯通设置,不采用普通楼板的分离式配筋。
(2)针对局部缺失区域中间部位的剪力墙,按照高规10.4节错层结构的墙体构造要求进行设计,墙体构造按照抗震二级墙体采用,水平和竖向分布钢筋配筋率按照0.5%设置,在底部加强区及以上一层墙设置约束边缘构件,上部区域按照错层结构的墙体构造边缘构件要求设计。
4、局部设计的几点考虑
4.1 本建筑的外框架与内筒间距较大,框架梁端在内筒处负弯矩较大,按常规做法此梁在筒内宜贯通,以平衡梁端的负弯矩,但建筑设在筒内的楼电梯间以及通风和水专业的管道井均使框架梁
不能正常贯通,这样在筒体剪力墙上产生较大的平面外弯矩,为此采取以下措施:
(1)加大设于筒体墙内楼层处暗梁截面及配筋,形成加强环梁,通过此环梁,将作用于x向墙体上的平面外弯矩分别传递到y向各墙上;
(2)与框架梁相交的墙体节点处均设置暗柱,并通过计算配置暗柱内的纵筋和箍筋;
(3)因剪力墙较厚,增加梁端凸出部分,以便提高梁端在抗震时的锚固。
4.2 为减小框架梁的荷载以便减小梁的截面高度,本建筑的次梁均沿y向布置,这样就加大了次梁的跨度,为控制次梁的挠度和裂缝,在结构布置时尽量将次梁在筒体内贯通,形成三跨连续梁,并通过计算配置梁下部纵筋,满足正常使用的要求。
4.3 在设计计算过程中发现,x向轴,轴与剪力墙相交的框架梁,因在同一平面内的剪力墙刚度相对很大,在地震力作用下,与剪力墙相交部位的梁端配筋均超筋,为解决此问题,设计中采取两条途径分别计算:
①在不考虑地震作用时,梁与剪力墙相交处按固结考虑,计算后按结果配置梁端负筋;
②在考虑地震作用时,假设梁与剪力墙相交处出现塑性铰,计算后按结果配置梁跨中正筋。
这样既能满足正常使用时的强度要求,又能保证地震作用下的安全。
5、关于设计的几点体会
(1)按规范要求,框架剪力墙结构的筒体宜设边框梁与边框柱,框架梁在筒内宜贯通,以便加强整体刚度,承受平面外弯矩。
本建筑由于方案是香港的建筑事务所设计,港方坚持不设边框梁与边框柱和框架梁在筒体内不贯通的方案。
为保证结构安全,特别是在地
震作用下,建筑结构具备必要的抗震承载能力,良好的变形能力,对可能出现的薄弱部位,在设计中采取了一些有利的措施,从而弥补了方案的缺陷。
(2)本建筑的次梁均沿y向布置,且梁高受到限制,经计算,为达到规范要求的挠度和裂缝要求,须配置一定数量的纵筋,以便提高梁的刚度,这样做不仅增加造价,而且要求梁上不宜再有较大的集中荷载。
所以在今后的设计中,若楼层允许的情况下,用横向框架方案,次梁沿x向布置综合考虑更合适。
(3)设计本楼时为了满足嵌固要求,地下室中上部落下的墙体变厚加长,并增加了相当数量的墙体,虽然对于本栋建筑这些是有利的加强措施,但如果对于一般的建筑也要求采取这样的措施,似乎过于严格,经济性上也差了很多。
6、结论
随着人们生活的越来越好和城市化现象的突出,城市建筑越来越高,而高层建筑由于其对结构刚度等各方面要求都很高,所以其设计比一般建筑要复杂。
本文以某地区的某高层建筑为例,对高层建筑结构的设计以及出现的问题进行了分析,并提出相应的解决方案,以便相关设计人士提供参考依据。