探讨建筑结构设计
建筑结构设计的重要性及其对项目成功的影响
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建筑结构设计的重要性及其对项目成功的影响建筑结构设计在建筑项目中扮演着至关重要的角色。
它不仅决定了建筑物的稳定性和安全性,还影响着建筑物的使用寿命、功能性和美观性等方面。
一个好的建筑结构设计不仅能够保证建筑物的稳定,还能够提升整个项目的成功度。
本文将详细探讨建筑结构设计的重要性以及它对项目成功的影响。
一、建筑结构设计的重要性1.1 提供稳定的建筑物建筑结构设计作为建筑项目中最核心的部分之一,其首要任务就是确保建筑物的稳定性。
通过合理的结构布局、坚固的材料选用和稳定的施工工艺,建筑结构设计能够有效地抵御地震、风力等外部力的影响,保障建筑物的不倒塌、不倒塌变形。
1.2 增强建筑物的安全性建筑结构设计的合理性直接关系到建筑物的安全性。
合理选用材料、建立合适的荷载计算模型以及科学准确的结构分析能够降低建筑物在自然灾害或突发事件中的安全风险,保障建筑物的人员安全。
1.3 提升建筑物的使用寿命一个好的建筑结构设计可以有效地延长建筑物的使用寿命。
通过考虑材料的耐久性、结构的变形和老化等因素,合理设计建筑物的结构体系,可以减少建筑物在使用过程中的损耗和磨损,从而提高其整体的耐久性和使用寿命。
1.4 保证建筑物的功能性建筑结构设计还需要与建筑物的功能需求相匹配,确保建筑物能够满足使用者的功能需求。
在设计过程中,需要充分考虑不同空间的承载能力要求、结构形式的选择以及对功能空间的合理布局,以实现建筑物的功能性和实用性的最大化。
二、建筑结构设计对项目成功的影响2.1 降低建筑物的建造成本一个好的建筑结构设计能够在尽可能降低建筑物的建造成本的基础上,实现结构的高效合理。
通过合理的材料选用和经济性分析,可以优化结构形式,最大限度地减少结构材料的使用量,从而减少了整体的建筑造价。
2.2 提高项目的工期效益建筑结构设计的合理性和高效性能够大大减少建筑施工的时间。
通过考虑施工工艺和结构连接的简化,以及通过预制构件的使用等方式,可以提高施工效率,缩短项目的工期,从而提高了项目的工期效益。
建筑结构设计探讨
![建筑结构设计探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/e43abf28dd36a32d7375818b.png)
建筑结构设计探讨【摘要】建筑结构设计是一项系统的、全面的工作,在设计中存在的问题是多种多样的,需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。
本文结合笔者多年来在这方面的工作经验,就房屋建筑结构的设计作了简要的分析。
【关键词】建筑结构;设计;常见问题;探讨1房屋建筑结构设计的基本方法1.1结构平面图在绘制结构平面布置图前有个问题需要说明一下,就是要不要输入结构软件进行建模的问题。
当建筑地处抗震设防烈度为6度区时(建造于ⅳ类场地上较高的高层建筑除外),根据建筑抗震设计规范,是可以不用进行截面抗震验算但应符合有关的抗震措施要求。
那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的,直接设计即可,但要注意受压和局部受压的问题。
必要时进行人工复核。
对于局部受压的防御措施是要按规定对梁下设梁垫以及设置构造柱等措施。
如果时间不是很紧张的话建议还是输入建模较好,有一个便利就是可以利用软件来进行荷载导算。
另外当建筑地处抗震设防烈度为7度及以上时我的观点是必须要输入软件建模计算的,绘制结构平面图时如果没有建模的话就可以直接在建筑的条件图上来绘制结构图了,这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分,简单快捷的方法是利用软件的图层功能,直接冻结相关的层。
然后再建立新的结构图层:圈梁层,构造柱层、梁层、文字层、板钢筋层等等。
这样做的目的是提高绘图效率,方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。
1.2屋顶(面)结构图当建筑是坡屋面时,结构的处理方式有梁板式及折板式两种。
梁板式适用于建筑平面不规整,板跨度较大,屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。
折板式适用于相反的条件。
两种形式的板均为偏心受拉构件。
板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。
板厚基于构造需要一般不宜小于120厚。
此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。
至于坡屋面板的平面画法,通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法,这样更便于施工人员正确理解图纸。
研究房屋建筑结构设计中常见的问题
![研究房屋建筑结构设计中常见的问题](https://img.taocdn.com/s3/m/f5b58a652e60ddccda38376baf1ffc4fff47e27a.png)
研究房屋建筑结构设计中常见的问题房屋建筑结构设计是房屋建筑工程中至关重要的一环,它关乎到房屋的安全性、稳定性和建筑质量。
在房屋建筑结构设计过程中,常会遇到一些常见的问题,这些问题可能会对房屋的建造和使用产生负面影响。
本文将就房屋建筑结构设计中常见的问题进行探讨和分析。
1. 地基基础问题房屋建筑结构设计的第一步是地基基础的设计,地基基础对房屋的稳定性和安全性起着决定性的作用。
在地基基础设计中,常见的问题包括地基承载力不足、地基沉降过大、地基土质不良等。
地基承载力不足会导致房屋的基础支撑不足,影响房屋的稳定性;地基沉降过大会导致房屋的变形和损坏;地基土质不良会导致地基的不稳定和变形,进而影响房屋的使用寿命。
在地基基础设计中,需要对地基的承载力和土质进行详细的勘察和分析,以确保地基基础的牢固和稳定。
2. 结构材料选择问题在房屋建筑结构设计中,结构材料的选择是一个重要的问题。
常见的结构材料包括钢筋混凝土、钢结构、木结构等。
在选择结构材料时,需要考虑其强度、耐久性、抗震性等因素。
如果选择的结构材料强度不足或者耐久性不佳,容易导致房屋结构的损坏和影响房屋的使用寿命。
在结构材料选择中,需要根据实际情况和要求进行综合考虑,确保选择的结构材料符合房屋的设计要求。
3. 结构设计不合理问题房屋建筑结构设计不合理是房屋建筑结构设计中常见的问题之一。
不合理的结构设计可能导致房屋结构不稳定、荷载分配不均、抗震性能较差等问题。
在房屋建筑结构设计中,需要充分考虑房屋的使用功能、建筑形式、结构体系等因素,确保结构设计符合实际情况,并且能够满足建筑的使用要求。
还需要注意结构设计的合理性和节约性,避免过度设计和浪费,确保房屋的建造成本和材料消耗合理。
4. 环境影响问题在房屋建筑结构设计中,需要考虑到环境因素对房屋结构的影响。
环境因素包括气候条件、地质条件、地震影响等。
不同的环境因素对房屋结构的影响不同,如果没有充分考虑到环境因素的影响,容易导致房屋结构的不稳定和安全隐患。
建筑结构设计基本方法及发展趋势的探讨
![建筑结构设计基本方法及发展趋势的探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/c066c0bf8662caaedd3383c4bb4cf7ec4bfeb679.png)
建筑结构设计基本方法及发展趋势的探讨建筑结构设计是指通过对建筑物的内部和外部力学特性进行研究和计算,确定合理的结构形式和构造,保证建筑物的稳定性、安全性和经济性。
本文主要探讨建筑结构设计的基本方法和发展趋势。
建筑结构设计的基本方法主要包括以下几个方面:1.力学模型的建立:建筑结构设计需要建立合理的力学模型,对建筑物的受力特性进行分析和计算。
常用的力学模型有梁、柱、板等,可以根据具体情况选择合适的模型。
2.荷载分析:荷载分析是建筑结构设计的关键环节,需要确定建筑物所承受的各种荷载类型和大小。
常见的荷载有自重荷载、活载(人员和设备)、风荷载、地震荷载等,设计师需要根据规范和经验对这些荷载进行合理的估计和分析。
3.静力分析:静力分析是建筑结构设计的基础,通过平衡力的大小和方向,确定建筑物内部各个构件的受力状态。
静力分析主要包括等效静力法、刚度法等,可以通过手算或者借助计算机软件进行计算。
4.协调性分析:协调性分析是指在结构设计过程中要考虑到建筑物的整体性和协调性,保证各个构件之间的统一和协调。
柱子和梁子之间的连接,柱子和地基之间的连接,都需要考虑到协调性的要求。
5.结构优化设计:结构优化设计是指在满足建筑物稳定性和安全性的前提下,追求结构的最优解。
通过改变结构形式、构造设计、材料选择等方面的参数,使结构在材料消耗和自重负荷方面达到最优。
1.智能化设计:随着计算机技术的不断发展,建筑结构设计也呈现出智能化的趋势。
智能化设计可以通过建模、分析和优化软件实现,可以提高设计效率和精度,减少人为错误。
2.高效节能设计:在建筑结构设计中,节能已经成为一项重要的要求。
建筑物的结构设计要考虑到其保温隔热性能,减少能源消耗。
可以采用节能材料、隔热材料,合理设置窗户和门窗等。
3.可持续发展设计:可持续发展设计是指将环境保护、资源节约和社会经济发展有机结合在一起的设计。
在建筑结构设计中,应该考虑到建筑物的可持续性和生态环境的保护。
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](https://img.taocdn.com/s3/m/38431dc95fbfc77da269b1b9.png)
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。
建筑结构设计的重要性
![建筑结构设计的重要性](https://img.taocdn.com/s3/m/f9d81d7f326c1eb91a37f111f18583d049640fb8.png)
建筑结构设计的重要性建筑结构设计是建筑工程中至关重要的一个环节。
它涉及到建筑物的安全性、稳定性和可持续性等方面,对于保障人们的生命财产安全以及提供一个良好的居住和工作环境起着重要的作用。
本文将探讨建筑结构设计的重要性,从不同的角度来分析其影响因素和必要性。
一、保障建筑物的安全性建筑物的安全性是建筑结构设计的首要考虑因素。
良好的结构设计可以确保建筑物在自然灾害如地震、风暴等极端天气条件下仍能保持稳定。
合理的结构设计可以分散重力和荷载,降低结构的应力集中,从而提高建筑物的抗震、抗风能力。
此外,优秀的结构设计还能确保建筑物在使用过程中不会出现重大的结构性损坏或崩塌等情况,保护人们的生命财产安全。
二、提升建筑物的功能性建筑结构设计还能够提升建筑物的功能性。
合理的结构设计可以优化空间布局,在不增加建筑体量的情况下扩大建筑内部可用空间;在不影响视野的情况下提供更大的采光面积。
此外,充分考虑使用者的需求和功能需求,通过结构设计的灵活性和创新性,可以实现更多的功能需求,如大跨度悬挑结构的建筑物可以提供更广泛的使用空间,满足人们不同的需求。
三、确保建筑物的可持续性随着社会的发展和环境问题的日益突出,建筑结构设计也需要更多的关注可持续性。
可持续的结构设计可以减少对资源的浪费和对环境的污染,降低建筑物的能耗和碳排放。
通过合理选择建筑材料、优化结构形式和运用节能技术等手段,可以降低建筑物的能源消耗,提高整体的节能性能。
此外,可持续性的结构设计还可以减少建筑物的维修和维护成本,提高建筑物的使用寿命。
综上所述,建筑结构设计在建筑工程中扮演着重要角色。
它不仅关乎建筑物的安全性、稳定性和可持续性,还能够提升建筑物的功能性,为人们提供一个良好的生活和工作环境。
因此,在进行建筑设计时,必须充分考虑结构设计的重要性,并委托给经验丰富的工程师或专业设计机构进行合理、科学的结构设计,以确保建筑物的安全与稳定。
只有如此,我们才能建造出更加坚固、美观且环境友好的建筑物,为人们创造更加宜居的城市环境。
建筑结构设计中的设计理念与审美趋势
![建筑结构设计中的设计理念与审美趋势](https://img.taocdn.com/s3/m/ff1783e25122aaea998fcc22bcd126fff7055db4.png)
建筑结构设计中的设计理念与审美趋势建筑结构设计作为建筑设计的重要组成部分,对建筑物的稳定性、安全性和美观性起着至关重要的作用。
在现代建筑设计中,设计师们不仅注重结构的功能性,还追求独特的设计理念和符合时代审美趋势的造型。
本文将探讨建筑结构设计中的设计理念和审美趋势。
一、设计理念1.1 结构与功能的一体化在建筑结构设计中,现代设计理念倡导结构与功能的一体化。
设计师们注重通过结构形式的创新和优化,实现建筑空间更好的适应多样化的功能需要。
例如,大跨度结构和空间桁架结构的应用,可以实现更大的自由度和灵活性,为建筑赋予更多的功能性,适应多样的空间需求。
1.2 可持续性设计可持续性设计是建筑结构设计中的一个重要理念。
设计师们通过优化结构材料的选择、建筑布局的合理化等手段,追求在建筑使用阶段和整个生命周期中减少对环境的负面影响。
例如,采用可再生材料、减少能源消耗的结构形式和设计策略等,以实现能源节约和减少碳排放。
1.3 人性化设计人性化设计是建筑结构设计中一个重要的设计理念。
结合人体工程学和人们的行为习惯,设计师们通过考虑用户的体验和需求,创造出更加人性化、舒适、安全的空间。
例如,在设计大型公共建筑时,合理的空间分隔、优化的结构布局和贴近人体的尺度感,可以使用户在其中获得更好的使用体验。
二、审美趋势2.1 简洁和谐的设计现代建筑结构设计倡导简洁和谐的设计风格。
通过减少繁杂的结构形式和装饰元素,强调结构的线条和比例感,使建筑物在整体上显得清晰、简洁而有序。
这种审美趋势的背后,体现了对建筑美学的追求和对结构形式的简化,使建筑更加具有现代感和独特性。
2.2 融入自然元素的设计自然元素的融入是建筑结构设计的一个重要审美趋势。
设计师们注重通过结构的外形和材料的运用,与周围自然环境进行有机的融合。
例如,采用曲线形的结构和外墙材料的选择,使建筑物与周围的景观相呼应,形成一种与自然和谐共生的感觉。
2.3 技术与艺术的结合在现代建筑结构设计中,技术和艺术的结合成为一种审美趋势。
建筑的结构设计及其特点
![建筑的结构设计及其特点](https://img.taocdn.com/s3/m/83f6a33b1611cc7931b765ce0508763230127473.png)
建筑的结构设计及其特点建筑的结构设计是指建筑物在满足使用功能和美学要求的同时,通过合理的结构安排和材料运用,使建筑物能够安全、稳定地承受各种力的作用,并达到持久耐久的目的。
本文将探讨建筑的结构设计及其特点。
1. 基本概念建筑的结构设计是建筑学中的重要组成部分。
它涉及建筑物的骨架、承重墙、地基、屋顶和横梁等各个方面。
一个好的结构设计不仅要考虑建筑物的外观,还要充分考虑力学、材料学和工程技术等方面的知识。
2. 结构设计原理在建筑物的结构设计中,有一些基本原理需要遵循。
首先是力的平衡原理。
建筑物在承受各种外力作用时,必须能够保持力的平衡,才能确保其稳定性。
其次是最佳性原理,即在满足强度和稳定性的前提下,设计结构应尽量节约材料和减少结构的自重。
此外,还要考虑材料的可行性、施工的可操作性等因素。
3. 结构设计方法在实际的结构设计中,可以采用多种方法来满足建筑物的需求。
常见的结构设计方法有框架结构、桁架结构、拱结构、悬索结构等。
不同的结构设计方法适用于不同的建筑类型和功能需求。
例如,大跨度建筑通常采用悬索结构或拱结构,而多层建筑可采用框架结构。
4. 结构设计的特点(1)稳定性:结构设计的首要目标是确保建筑物的稳定性。
结构设计师需要计算建筑物所受到的各种力,并通过合理的结构安排来平衡这些力,使建筑物能够稳定地承受外力的作用。
(2)可靠性:结构设计需要保证建筑物能够在设计寿命内始终保持其功能和安全性。
设计师需要考虑各种外界因素对建筑物的影响,如地震、风力等,以确保建筑物在各种条件下都能安全可靠地使用。
(3)经济性:结构设计不仅要满足功能和安全要求,还需要尽可能减少材料和施工成本。
结构设计师需要在保证结构强度的前提下,找到材料使用的最佳方案,以降低建设成本。
(4)美观性:结构设计也要考虑建筑物的外观美观性。
通过合理的结构设计和材料运用,可以打造出独特而美观的建筑形态,使建筑物融入周围环境并具有艺术感。
总结:建筑的结构设计在建筑学中具有重要地位。
建筑结构设计方法及其发展趋势探讨
![建筑结构设计方法及其发展趋势探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/8e0266a1534de518964bcf84b9d528ea80c72f4a.png)
建筑结构设计方法及其发展趋势探讨随着科学技术的不断发展和人们对建筑质量、安全性要求的提高,建筑结构设计方法也在不断创新和进步。
本文将探讨建筑结构设计方法的发展趋势,分析当前常用的设计方法,并展望未来的发展方向。
一、建筑结构设计方法的发展历程建筑结构设计方法的发展可以追溯到古代的建筑工程实践。
在古代,人们主要依靠经验和观察,通过简单的试错方法进行建筑结构设计。
随着现代科学技术的进步,各种理论分析和计算方法逐渐应用到建筑结构设计中,使得建筑结构设计方法得以科学化和系统化。
20世纪,工程力学、结构分析等理论不断提升,有限元法、有限差分法等数值分析方法的应用使得建筑结构设计方法的精度和效率有了显著提高。
计算机技术的发展也为建筑结构设计方法的不断创新提供了有力的支持。
传统的结构设计方法开始向数字化、自动化和智能化方向发展。
1. 传统的经验设计方法传统的经验设计方法是指建筑工程师依靠自身经验和观察,进行大量的试验和验收,逐步积累出符合实际工程需要的设计方案。
这种方法在实际工程中仍然有一定的应用。
但由于其局限性较大,无法满足当今建筑工程的要求,因此已被逐渐淘汰。
2. 理论分析方法理论分析方法是指建筑工程师通过对结构受力、变形、稳定性等问题进行理论分析和计算,得出合理的结构设计方案。
这种方法在现代建筑工程中占据着重要地位,许多经典的结构设计均是依靠理论分析方法得出的。
它具有科学性强、精度高等优点,但也存在着计算量大、难以验证等缺点。
3. 数值分析方法数值分析方法是指建筑工程师通过有限元法、有限差分法等数学计算方法,模拟结构的受力情况,得出结构设计方案。
这种方法在计算机技术的支持下得到了广泛应用,具有高精度、高效率等优点,但也需要较强的计算机技术支持,且对初始条件和材料参数的准确性要求较高。
4. 优化设计方法优化设计方法是指建筑工程师通过对结构设计方案进行参数优化,得出最优的设计方案。
这种方法结合了理论分析和数值分析方法,可以在保证结构安全性的前提下,减少结构材料的使用量,提高结构设计的经济性。
探讨建筑结构设计中存在的问题
![探讨建筑结构设计中存在的问题](https://img.taocdn.com/s3/m/ef7ef0bc65ce050876321317.png)
探讨建筑结构设计中存在的问题摘要:首先阐述了建筑设计的类型和建筑结构设计的基本内容,归纳和列举了部分带有普遍性的常见问题并进行了探讨,旨在使结构设计人员能从中得到借鉴,以确保建筑物结构设计质量能进一步提高。
关键词:建筑结构;设计;问题abstract: firstly expounds the basic content types and structural design of architectural design, lists some common problems with universal induction and are discussed, in order to make structural designers can learn from, in order to ensure the quality of building structure design can further improve.key words: building; design; problem中图分类号:tu31 引言结构设计大体可以分为三个阶段,结构方案阶段,结构计算阶段和施工图设计阶段。
本文结合笔者多年来施工图设计和审查的实践经验,对结构设计特别是建筑结构设计的相关问题进行了阐述,以确保建筑物结构设计质量能上一个新的台阶。
2 建筑结构设计的概论2.1建筑结构的类型建筑物有各种不同的使用功能要求,因此有许多类型及分类方法。
根据建筑物的用途,可以分为工业建筑与民用建筑。
根据建筑物的层数,可以分为单层、多层、高层和超高层建筑。
建筑物根据所使用的结构材料可以分为:木结构、砌体结构、混凝土结构、钢结构和混合结构等。
建筑物根据其结构形式,可以分为排架结构、框架结构、剪力墙结构、筒体结构和大路结构等。
2.2 建筑结构设计的基本内容(1)结构设计的程序。
建筑物的设计包括建筑设计、结构设计、给排水设计、暖气通风设计和电气设计。
关于建筑工程中结构设计的探讨
![关于建筑工程中结构设计的探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/757e54573b3567ec102d8a45.png)
关于建筑工程中结构设计的探讨摘要:建筑表面和形式上的华丽和其结构布局的合理同等重要,实用性是大部分建筑工程的灵魂。
主要对建筑进行结构设计时要注意的事项进行阐述。
关键词:建筑工程;结构设计;问题;对策中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:现代建筑要配合城市规划、景观效果等诸多因素,故形式越来越多样化,这对建筑工程结构设计提出了很高的要求。
建筑行业关乎民生,我国对建筑行业的研究重点一向偏重于施工,对结构设计的研究有所欠缺。
本文从建筑结构设计的原则处入手,将其过程中需注意的一系列要点进行了探讨,仅供同行借鉴。
一、建筑结构设计原则1、抓大放小“强剪弱弯”、“强柱弱梁”等都是建筑结构设计中重要的方法。
平均用力可能会“玉石俱粉”。
建筑结构中,柱倒梁则倒,而梁倒柱不一定倒。
可见柱承担的责任比梁大,柱不能先倒。
虽然结构整个体系是由各构件协调组成,但各构件担任角色不同。
按其重要性也就有轻重之分,从而达到不同设防水准的要求。
2、层层防设安全结构体系层层设防,灾难来临时,所有抵抗外力结构都在通力合作前仆后继。
如果只寄望某个单一构件是非常危险的。
多肢墙比单片墙好、框架剪力墙比纯框架好等,这些都体现了层层防线的设计思路。
3、刚柔相济建筑结构体系如果合理,则应是刚柔相济。
结构太刚则变形能力差,强大的破坏力瞬间袭来,需承受力很大,容易造成局部受限最后全毁;而结构太柔虽可消减外力,但易造成变形过大而无法使用甚至全体倾倒。
二、结构设计过程结构设计可分三个阶段:结构方案阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段。
方案阶段:从建筑重要性出发,结合建筑所在地抗震设防烈度、工程地质勘查报告、建筑场地类别及建筑高度和层数来确定建筑结构形式(如砖混结构、框剪结构、框架结构、筒体结构、剪力墙结构、混合结构及由这些结构组合而成的结构)。
结构形式确定后就要根据不同结构形式特点和要求布置结构承重体系和受力构件。
结构计算阶段:首先是计算荷载。
荷载有外部荷载(如风荷载、施工荷载、雪荷载、地震荷载、地下水的荷载、人防荷载等)和内部荷载(如结构自重荷载、装修荷载、使用荷载等) ,计算荷载要根据荷载规范和规定采用不同组合值系数和准永久值系数来进行不同工况下的组合计算。
探究建筑结构设计的优化方法及应用
![探究建筑结构设计的优化方法及应用](https://img.taocdn.com/s3/m/a85123550a4e767f5acfa1c7aa00b52acfc79c0e.png)
探究建筑结构设计的优化方法及应用建筑结构设计是建筑行业中至关重要的一环,它关乎到建筑的稳固性、安全性和美观性。
为了提高建筑结构的质量和效益,探究建筑结构设计的优化方法及应用至关重要。
本文将重点探讨建筑结构设计的优化方法以及这些方法的应用。
一、建筑结构设计的优化方法1. 结构参数优化结构参数优化是指通过对建筑结构的参数进行调整,来实现结构体系更合理、构件尺寸更经济、材料使用更有效等方面的优化。
在进行结构参数优化时,可以采用传统的试验法或数值模拟法。
传统的试验法主要是对结构的物理实体进行试验,观察结构在承载能力、变形、振动等方面的表现,然后通过试验结果来进行优化设计。
而数值模拟法则是利用计算机软件对结构进行数值模拟分析,通过模拟分析得到结构的工况、应力情况等数据,然后再对结构进行优化设计。
2. 材料选择优化材料选择是影响建筑结构性能的重要因素之一,合理选择材料可以使结构更加稳固、抗震、耐久、节能等。
在材料选择上,需要考虑材料的强度、韧性、稳定性以及成本等因素,结合建筑结构的具体要求来选择最适合的材料。
在材料的使用上还需要注意材料的搭配和组合,以达到最佳的结构设计效果。
3. 结构形式优化结构形式是指建筑结构的布局、形式和构造等方面的设计。
通过对结构形式的优化,可以实现结构更加优美、稳定、经济、高效等目的。
在进行结构形式优化时,可以借鉴传统的结构形式,也可以进行创新设计。
在结构形式的选择上还需要考虑结构的适用性、可行性、可维护性以及对环境的影响等因素。
4. 结构分析优化结构分析是对结构在不同工况下的受力、变形、振动等性能进行分析,通过结构分析可以发现结构存在的问题,并进行相应的优化设计。
在进行结构分析优化时,需要使用先进的分析方法和工具,如有限元分析、模态分析、动力响应分析等。
通过精确的分析可以更准确地找出结构的瓶颈,从而进行有针对性的优化设计。
1. 在建筑结构设计中应用结构参数优化方法通过对建筑结构的参数进行优化设计,可以使结构更加合理、经济、稳定。
建筑结构设计的可行性与优化研究
![建筑结构设计的可行性与优化研究](https://img.taocdn.com/s3/m/3592f95b974bcf84b9d528ea81c758f5f71f2973.png)
建筑结构设计的可行性与优化研究随着城市的不断发展和建设,建筑结构设计成为一个重要的环节。
建筑结构设计的可行性与优化研究在确保建筑结构稳定和安全的基础上,还要兼顾建筑效益和可持续发展。
本文将探讨建筑结构设计的可行性和优化研究的相关内容。
首先,建筑结构设计的可行性研究是保证建筑物正确执行和实施的前提。
可行性研究应从合理性、经济性、技术性等多个方面进行考虑。
合理性指的是建筑结构设计是否符合相关法规和标准。
例如,在建筑物设计过程中,必须遵守相关建筑法规和标准,以确保建筑物在使用过程中的安全性和可靠性。
经济性是指建筑结构设计在成本、资源利用和效益等方面的合理考量。
在建筑物的设计过程中,需要充分考虑施工成本、材料选择和节能性等因素,以达到经济效益的最大化。
技术性要求建筑结构设计要考虑结构的可施工性、可维护性、可操作性等方面,在保证结构性能的同时,为建筑物的使用和维护提供便利。
其次,在建筑结构设计过程中,优化研究起着重要的作用。
优化研究是指通过合理的设计方法,对建筑结构进行全面、系统和科学的优化,以提高结构的效能和效益。
优化研究主要包括结构形式的选择、材料的选择和结构系统的优化等。
在结构形式的选择上,需要根据建筑物的用途和功能,选择合适的结构形式。
例如,在高层建筑设计中,可以选择框架结构、空心板结构或者悬挑结构等。
在材料的选择上,需要综合考虑材料的强度、刚度、耐久性以及可再利用性等因素,选择与建筑物相适应的结构材料。
在结构系统的优化上,可以利用先进的计算机模拟和分析方法,通过数值模拟和结构优化算法,寻求最佳的结构设计方案。
可行性和优化研究在建筑结构设计中是相互关联和相辅相成的。
可行性研究提供基本的限制条件和约束,确保建筑结构的稳定性和安全性。
同时,可行性研究也提供了优化研究的依据和前提。
优化研究则在可行性研究的基础上,进一步对建筑结构进行改进和提升。
通过合理的优化方法,可以降低建造成本,提高建筑物的使用效益和舒适性,并在最大限度上减少资源的消耗和环境的污染。
L形建筑的结构设计探讨
![L形建筑的结构设计探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/29fb2e58ce84b9d528ea81c758f5f61fb73628a6.png)
L形建筑的结构设计探讨摘要:在当前建筑结构设计方面,L形建筑结构的优势非常明显,在实际应用过程中获得了广泛的好评。
在设计方面需要重视与实际情况相结合,严格依照规范要求,加强各参数的合理设计。
基于此,本文就L形建筑的结构设计进行简要探讨。
关键词:L形建筑;剪力墙;结构设计;1 L形建筑的结构设计概述在对不同类型的建筑进行设计时,需综合衡量地基、功能、结构、施工原料及配置的设备等条件,科学的进行结构选型及布置,加强内力计算和内力组合的分析,进一步提高建筑结构设计水平。
一般设计材料为钢筋混凝土,抗震墙根据结构需要可设计为两种类型:平面和筒体剪力墙,其中平面剪力墙多设计在钢筋混凝土框架结构、升板结构以及无梁楼盖体系中,如果需要加强建筑结构的强度、刚度、强度以及抗倒塌性能,可在建筑结构的某个受力位置设置现浇剪力墙,或者通过预制装配的方式设计钢筋混凝土剪力墙;而对于筒体类型的剪力墙,通常设计应用在高层建筑、高耸以及悬吊式建筑结构中,通常设计在建筑中的电梯、楼梯、以及辅助房间中,L形剪力墙将以间隔围墙的形式进行设计,此类L形剪力墙通常设计为现浇钢筋混凝土墙体,其墙体自身的刚度和强度的水平荷载力均强于平面剪力墙。
2工程概况本工程为某城市的L形建筑,用地面积 10.6 万 m2,总建筑面积 31.66 万m2。
其中:商业 2.64 万 m2(地上 2.3 万 m2,地下车库 0.33 万 m2),住宅29.02 万 m2(楼栋 23.16 万 m2,地下车库 5.86 万 m2)。
具体分析该建筑的层数,了解该L形建筑的具体结构特点和相关要求,主要使用剪力墙结构,通过集中布设等方式构建完善的核心筒,这样才能将剪力墙结构的优势充分发挥出来,在布局方面核心筒使用平均布局的方式,连梁的高度适中,与两方向墙的高度相同。
3主体结构设计3.1 结构选型主楼标准层平面接近 L 形,南北方向的总长度约为 60m,东西方向的总长度约为 41m。
建筑结构设计的作用探讨
![建筑结构设计的作用探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/08434fdeb4daa58da1114a54.png)
建筑结构设计的作用探讨前言:建筑结构设计在整个建筑工程中所起的作用非常大,因此如何提高建筑结构设计质量是每一位建筑结构工程师及相关工作者重点研究的课题。
项目特殊的要求、设计工作人员的水平和不同施工的环境等都会对结构的设计质量带来影响。
因此为了提高建筑结构设计质量就必须做好管理工作。
1.高层建筑结构设计特点1.1水平作用是决定因素首先,因为结构自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力及弯矩的数值,仅仅和建筑高度的一次方成正比,但是水平作用对结构产生的倾覆力矩和在竖向构件中引起的轴力,与建筑高度的两次方成正比;另外,对一些一定高度的建筑来说,竖向荷载基本上是固定值,但作为水平作用的地震作用和风荷载却是不确定的。
1.2侧移是控制指标与多层建筑有所不同,高层建筑结构设计中的结构侧移十分重要的因素。
随着建筑高度的增加,使得水平作用下结构的侧移变形增加,建筑高度的四次方与结构顶点侧移呈正比关系。
在而结构在水平荷载作用下的侧移必须要控制在一定的范围以内。
1.3结构延性是重要设计指标延性指的是结构与构件屈服以后,在不降低承载能力不降低的情况下,具有足够塑性变形能力的一种性能,一般用延性比进行表示。
受弯构件会跟随荷载而不断增加,首先受拉区混凝土出现裂缝,再呈现非弹性变形。
再受拉钢筋屈服,降低了受压区高度,受压区混凝土被压碎,最后使得构件遭到破坏。
1.4轴向变形也不容轻视在高层建筑中,竖向荷载数值会较大,会在柱中引起很大的轴向变形,从而导致对连续梁弯矩产生一系列的影响,使连续梁中间支座处的负弯矩值变小,跨中正弯矩值和端支座负弯矩值变大,对预制构件的下料长度也会产生影响,这就要求依据轴向变形计算值,对下料的长短做出相应调整;另外对构件剪力和侧移也会产生影响。
不考虑构件竖向变形与考虑构件竖向变形相比较,计算结果会偏于不安全。
2.建筑结构设计与建筑工程质量的关系2.1建筑结构设计安全必要性的保证建筑结构存在的作用就是为了建筑物在以后的投入使用中的安全得到保证。
探讨建筑结构设计
![探讨建筑结构设计](https://img.taocdn.com/s3/m/ea5af319cc7931b765ce1529.png)
探讨建筑结构设计摘要:建筑结构设计直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。
本文总结了建筑结构设计的要求和过程,对建筑结构设计中一些常见进行分析,指出了错误的原因和后果,提出设计建议和构造的要求。
关键词:建筑结构设计概念设计随着建筑行业的发展,建筑设计水平不断的提高,综合性建筑的发展使平面布置和体型日益复杂:使结构体系曰益多样化。
由于各种因素,使设计中出现很多问题,问题大小都对房屋的建筑质量产生影响。
做好建筑结构设计是关系到建筑经济、人民安居乐业的重要工作,设计人员须充分了解建筑结构设计特点及其结构体系,使结构设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。
一.建筑结构设计的要求为保证建筑结构的可靠度达到设计要求,设计中须遵循以下要求:(1)计算内容:结构构件应进行承载能力极限状态的计算和正常使用极限状态的验算,如直接承受动力荷载的构件应进行疲劳强度验算;(2)结构上多种作用效应同时发生时,应通过结构分析分别求出每一种作用下的效应后,考虑其可能的最不利组合;(3)抗震设计:我国的抗震设防烈度为6至9度,建筑结构根据所在地区的烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级。
赋应不同的抗震等级,有不同的计算和构造要求。
二、结构设计的过程结构设计的阶段大体可以分为三个阶段:概念设计阶段,结构计算阶段和施工图设计阶段。
(一)概念设计阶段概念设计是指正确的解决总体方案、材料使用和细部构造.以达到结构优化设计的目的。
1、关于强柱弱梁节点。
为实现在罕遇地震作用下,让梁端形成塑形铰,柱端处于非弹性工作状态,而没有屈服,但节点还处于弹性工作阶段。
强柱弱梁措施的强弱,相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小,是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力。
而且不致形成“层侧移机构从而使柱不被压溃的关键控制措施。
柱强于梁的幅度大小取决于粱端纵筋不可避免的构造超配程度的大小。
建筑结构设计的重要性
![建筑结构设计的重要性](https://img.taocdn.com/s3/m/bf9c0ba918e8b8f67c1cfad6195f312b3169eb0c.png)
建筑结构设计的重要性建筑结构设计是建筑工程中至关重要的一环。
它涉及到建筑物的稳定性、安全性和使用寿命等方面,对于一个建筑物的质量和可靠性起着决定性的作用。
本文将从三个方面来探讨建筑结构设计的重要性。
一、稳定性和安全性建筑结构设计首要的目标是确保建筑物的稳定性和安全性。
一个合理的结构设计可以保证建筑物能够承受自身及外部荷载的作用,保持稳定。
例如,在地震等自然灾害的冲击下,一个良好的结构设计可以使建筑物在一定程度上抵御破坏,保护使用者的生命财产安全。
而如果结构设计存在缺陷或不合理,可能导致建筑物倾斜、坍塌等灾难性后果,给使用者带来巨大风险。
因此,建筑结构设计的重要性不容忽视。
二、成本和效益良好的建筑结构设计不仅能够确保建筑物的稳定和安全,还能够有效降低建筑成本。
通过科学的结构设计,可以最大程度地节约用材,减少浪费,达到经济高效的目的。
同时,合理的结构设计还可以提高建筑物的使用寿命,降低维护和修复的成本,为业主带来长期的经济效益。
因此,建筑结构设计也是从经济角度来考虑的重要因素。
三、美观和舒适度优秀的建筑结构设计可以提高建筑物的美观程度,为人们营造一个舒适的居住和工作环境。
通过科学的结构布局和创新的结构形式,可以创造出独特的建筑外观,给人以美的享受和观赏价值。
同时,合理设计的结构可以提供良好的空间布局,使得建筑物的功能得到最大化的发挥,提高居住和工作的舒适度。
因此,建筑结构设计对于建筑物的美学价值和人们的生活质量有着重要影响。
综上所述,建筑结构设计在建筑工程中具有重要的地位和作用。
它不仅关乎到建筑物的稳定与安全,还关系到建筑成本和经济效益,同时也对建筑物的美观和舒适度产生重要影响。
因此,在进行建筑工程时,我们应该高度重视建筑结构设计,确保以科学、合理的方式进行,以保障建筑物的质量和可靠性。
只有这样,我们才能够建造出安全、经济、美观的建筑物,为人们创造更好的生活环境。
建筑结构设计方法及其发展趋势探讨
![建筑结构设计方法及其发展趋势探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/0a1945ebdc3383c4bb4cf7ec4afe04a1b071b090.png)
建筑结构设计方法及其发展趋势探讨一、引言建筑结构是建筑物中起支撑作用的骨架,支撑着建筑物的整体形态和荷载,是建筑设计中至关重要的一环。
随着科学技术的不断发展和建筑行业的不断进步,建筑结构设计方法也在不断改进和完善。
本文将就建筑结构设计方法的现状及其发展趋势进行探讨,旨在为建筑结构设计领域的研究提供一些思路和参考。
二、建筑结构设计方法的现状目前,建筑结构设计方法主要包括传统设计方法和现代设计方法两种。
1. 传统设计方法传统设计方法是建筑结构设计的基础,主要包括经验法和静力分析法。
经验法是指根据设计师的经验和过往案例,进行结构设计,其优点是灵活实用,缺点是受限于设计师的经验水平和设计案例的局限性。
静力分析法则是采用静力学原理进行结构计算和设计,通常用于简单结构的设计,需求遵循“荷载-反力-内力-应力-变形”的基本顺序,其优点是理论成熟稳定,缺点是不适用于复杂结构的设计。
现代设计方法是在传统设计方法的基础上,结合了计算机技术、数值分析方法和先进材料等技术,进行结构设计。
其中较为常见的方法有有限元分析、结构优化和BIM技术。
有限元分析是利用有限元理论对结构进行数值模拟和计算,通过对结构受力和变形的分析,进行设计和优化。
结构优化是将最优化理论应用于结构设计中,通过对结构的材料、截面、形状等参数进行优化,实现结构的轻量化和高效化。
BIM技术是建筑信息模型技术,能够实现对建筑结构的三维数字化建模,方便与其他专业(如建筑、给排水、暖通、电气等)的协同设计和信息共享。
这些现代设计方法的引入,使得建筑结构设计更加科学、高效和精确。
在当今社会,建筑结构设计方法也在不断发展和完善,其发展趋势主要体现在以下几个方面:1. 多学科融合建筑结构设计作为建筑学科的重要组成部分,需要与土木工程、材料科学、计算机科学等多个学科进行深度融合。
通过与其他学科的交叉融合,可以为建筑结构设计带来更多的创新思路和方法,推动建筑结构设计的发展。
建筑结构设计方法及其发展趋势探讨
![建筑结构设计方法及其发展趋势探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/c5fe3c2959fafab069dc5022aaea998fcd224076.png)
建筑结构设计方法及其发展趋势探讨一、引言建筑结构设计是指在建筑工程施工过程中,根据建筑物的需求和要求,通过科学的方法与技术以及结构力学知识,设计出满足建筑物功能需求与安全要求的结构方案。
随着社会的发展与科技的进步,建筑结构设计方法也在不断的进行创新与进步。
本文将从传统的建筑结构设计方法出发,分析探讨当前建筑结构设计方法的发展和未来的发展趋势。
二、传统的建筑结构设计方法1. 经验设计法在建筑结构设计的早期阶段,主要通过经验设计法进行建筑结构设计。
这种方法依赖于设计师的经验和感觉,且存在着很大的主观性。
设计师往往根据自己的理解与经验来选择材料和结构形式,这种方法的不足之处主要表现在对于结构安全以及变形的控制方面,设计过程中往往不够科学化,容易出现失误。
2. 等效简化法等效简化法是一种以简化结构为前提的设计方法,通过对结构进行适当简化,降低计算难度和工程成本。
通过这种方法可以较快的得到初步设计成果,但是由于对结构的简化,所以在实际工程中可能会带来一定的安全隐患。
经验公式法是因为结构力学的深入研究而逐渐形成的一种直接的计算方法。
这种方法以实验数据为基础,通过相关的理论分析和经验总结形成的公式来计算结构承载能力。
但是在实际工程中,由于其过度的简化与理论基础不够严密,很多情况下导致了设计误差。
通过分析传统的建筑结构设计方法,我们可以看到传统的方法存在着许多问题,不能完全满足当前建筑工程的需求。
建筑结构设计方法正在不断地进行革新与创新,以适应社会的发展与科技的进步。
1. 数值模拟法随着计算机技术的飞速发展,数值模拟法成为了当前建筑结构设计的主要方法之一。
数值模拟法利用计算机软件进行力学模拟和分析,通过对结构的受力和受力情况的模拟计算,以及对结构的受力性能的分析,来获得最优的结构设计方案。
数值模拟法的优点在于能够大大节约设计时间,提高设计精度。
通过数值模拟的方法,可以更加全面地了解结构受力情况,提前发现潜在的问题,提高了结构设计的安全性。
建筑结构设计中存在的问题与对策
![建筑结构设计中存在的问题与对策](https://img.taocdn.com/s3/m/4fdbfbfd970590c69ec3d5bbfd0a79563d1ed467.png)
建筑结构设计中存在的问题与对策随着城市建设的不断发展和建筑技术的不断进步,建筑结构设计也在不断创新和完善中。
仍然存在一些问题和挑战需要我们关注和解决。
本文将探讨建筑结构设计中存在的问题,并提出对策。
一、结构安全问题1.建筑结构强度不足:建筑结构设计时,有时候为了降低成本或者追求美观,会忽视结构的强度设计,导致结构承载能力不足。
加强质量控制,增加设计与施工的密切配合,合理使用施工材料和方法,加强结构计算分析,确保结构强度达到标准要求。
2.结构稳定性差:有些建筑结构在遇到极端条件(如地震、风暴等)时容易失稳,无法保证建筑的整体稳定性。
合理采用结构抗震、抗风设计,通过结构分析研究,增加结构的稳定性和抗灾能力。
3.结构材料老化:随着时间的推移,建筑结构中使用的材料会老化、损坏,降低结构的安全性和承载能力。
定期进行结构材料的检测和维护,及时更换老化材料,延长结构的使用寿命。
4.施工工艺不科学:部分施工单位在施工时存在工艺不科学、操作不规范的问题,容易导致结构质量问题。
加强施工监管,增加专业技术人员的技术培训与指导,确保施工工艺符合设计要求。
二、设计效率问题1.设计周期长:一些复杂的建筑结构设计需要进行较长的计算和分析,导致设计周期过长。
优化设计流程,引入计算机辅助设计技术,提高设计效率和精确度。
2.设计缺乏创新:部分建筑结构设计过于保守,缺乏创新和前瞻性,无法适应快速发展的建筑需求。
鼓励设计师创新思维,积极研究新材料、新技术,注重结构设计的独特性和可持续性。
三、可持续发展问题1.资源浪费:部分建筑结构设计在选择材料和设计方案时存在资源浪费的问题,导致环境压力增加。
提倡绿色建筑概念,采用节能环保的材料和技术,实现资源的优化利用。
2.能耗过高:一些建筑结构设计无法有效地减少能耗,导致能源浪费和环境污染。
加强能源管理,合理设计建筑的供暖、通风、照明等系统,以降低能耗并提高能源利用率。
3.环境保护缺失:部分建筑结构设计在施工和使用过程中未考虑环境保护的问题,对周围环境造成了不可逆转的影响。
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探讨建筑结构设计
发表时间:2018-06-26T12:06:01.997Z 来源:《建筑学研究前沿》2018年第3期作者:李深鹏
[导读] 由于土地价格市场的变化,不断上涨的土地价格给开发商的建筑总成本控制带来了极大的压力。
摘要:为了全面提升建筑整体设计水准,工作人员必须集中注意力在结构设计层面上,毕竟其直接决定着建筑的安全稳定性结果。
不过因为诸多因素交织化影响,当前我国建筑结构中还存在诸多问题。
本文主要从结构的控制设计、结构刚度、结构工程的特点与设计重用目标三方面论述了建筑结构设计。
关键词:建筑结构;控制设计;结构刚度;重用目标
引言:近年来,由于土地价格市场的变化,不断上涨的土地价格给开发商的建筑总成本控制带来了极大的压力,同时,人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高,相应建筑产品的品质要求也就不断提高,这就让开发商不断寻求新的手段满足顾客需求,而降低工程造价就成为开发商追求的直接目标,这就需要我们利用结构设计技术方法,提高有限空间、有限资源的最大化效果发挥,实现经济化、实用性和适用性的良好目标。
一、关于建筑结构的控制设计方面
理论和试验研究均表明,并经震害实践证明,如果要求建筑结构在遭受地震作用时不破坏或不倒塌,至少应具备下列两个条件之一:结构的主要部位有足够的强度储备;结构的主要部位对地震作用下的强追变形有充分的适应能力。
如单纯满足前者,往往需要耗用过多的材料,且若遭受强烈地震作用,结构仍可能破坏或倒塌。
从而提出抗震结构按两阶段设计,即在弹性阶段按强度控制,在弹塑性阶段按变形控制,这样设计的结构,既有一定的强度,又具有较大的延性和耗能能力,能一定程度地适应强烈地震使结构产生的强迫变形。
1.1机构控制
在分析框架和抗震墙结构的倒塌模式的基础上,提出对破坏机构进行控制,使之发生期望的破坏机构形式,达到既具有足够强度又具有足够延性的目的。
实现途径是在结构的特定位置设置一定数量的人工塑性铰,对塑性程度及区域进行控制,使得结构在强震时能形成最佳耗能机构。
对于一个实际的多层、高层建筑结构,如何实现机构控制。
即人工铰的构造、布置和出现顺序的确定,是一个尚待深入研究的课题,且是此方案能否真正实现的关键。
1.2梁的延性设计
在梁的端部设置特殊腹筋(直腰筋或交叉斜筋),可以增强梁端的抗震性能,特别是对于剪跨比小的梁,延性和耗能均有大幅度的提高。
用作抗震墙墙肢间的普通连梁和刚性连梁的延性和耗能特性对整个抗震墙结构的工作影响极大。
试验表明,当连梁的跨高比为5时,延性和耗能很好,连梁两端相对竖向位移的延性系数都在8以上,滞回曲线也相当饱满。
当连梁的跨高比降至1时,延性系数则降至3左右,滞回曲线严重捏拢,耗能很小,最后弯剪破坏。
抗震墙的刚性连梁,其跨高比往往仅为1左右,若要使其工作在弹塑性阶段作耗能构件,则需要对它的组成和构造采取一定措施,以适应延性和耗能的要求。
措施之一是在1/2梁高的中性面上留~水平通缝。
在缝的上、下两侧各埋置钢板,钢板上开有椭圆形螺栓孔,用高强螺栓把两钢板连结。
在竖载、风载和小震下,高强螺栓把水平通缝分开的两部分连梁连结成整体工作,使刚性连梁整体刚度不变,以保证其工作在弹性阶段;在强烈地震作用下,两钢板发生相对滑动,原来跨高比为1的刚性连梁将被分成两根跨高比为2的小梁协同工作。
这样,不仅延性系数由原来的3提高为10左右,而且由于钢板问的滑动摩擦,使其耗能能力也得到了一定改善。
措施之二是在刚性连梁内埋设一根工字型钢,以提高其延性和耗能能力。
1.3柱的延性设计
虽然不希望塑性铰发生在柱上,但是它们仍需具有一定的延性和耗能能力,才能保证大震时不倒。
试验表明,采用螺旋箍筋能较大程度地提高柱的延性和后期抗轴压能力。
螺旋箍筋分为矩形箍和圆形箍,单旋箍和复台箍。
其中复合螺族旋箍效果最好,圆形箍比矩形箍要好。
1.4新型复合材料节点
节点的合理设计是提高结构抗震性能的关键之一。
而提高其强度和延性仅靠增加箍筋效果不显著,而且太多箍筋给施工带来较大的困难。
因而不少学者致力于一些新型节点的研究,其中以钢纤维混凝土和劲性混凝土梁柱节点效果较好。
这种节点由于劲性钢材或钢纤维与混凝土的共同工作,使得节点区混凝土的受力性能,特别是剪切变形大大改善,延性和耗能能力显著提高。
1.5折曲撑和偏心连结支撑
一般的交叉支撑框架剪切变形能力低、刚度降低幅度大、耗能差,采用折曲撑或偏心连结支撑抗侧力单元,可以改善这些缺点,其中折曲撑由钢纤维混凝土杆制造,偏心连结支撑可用钢杆或劲性钢筋混凝土杆组成。
设计原则是在强震时让折曲撑先弯折破坏,然后梁才破坏,即形成撑―梁―柱的理想破坏机制。
由于曲撑的存在和钢纤维混凝土的良好变形能力。
整个框架单元的延性和耗能性能好,而且在正常使用荷载下,曲撑又能保证一定的抗凹刚度。
综上分析表明,结构本身的延性耗能设计是靠提高构件的延性耗能能力来实现。
结构的构件无非是梁、板、柱和墙等,内部受力材料是受力筋、构造筋(对于劲性混凝土则是型钢)以及混凝土,延性耗能设计只能从这些材料的位置数量和构造方式来实现,显然该方式能提高结构的抗震能力。
二、高层建筑结构设计中的结构刚度
在高层建筑结构设计中,现行的规范是《高层建筑混凝土结构技术规程》(下简称《规程》)。
高层建筑层数多、高度大,为保证高层建筑结构具有必要的刚度,应对其层间位移加以控制。
这个控制实际上是对构件截面大小、刚度大小的一个相对指标。
高层建筑的抗侧刚度对结构的抗震性有很大的影响,应设计的刚些,还是柔些,不同的设计人员有不同的看法。
目前大多数建筑都设计的比较刚,特别是高层住宅,由于房间布置的要求,开间较小,这样剪力墙布置较多,而且墙厚较厚,比较浪费。
在结构结算时,计算的最大弹性层间位移角只有1/2000~1/3000,甚至更小。
一般认为,对于某些地区,由于土质较好,基岩埋深也普遍较浅,且高层建筑多采用桩基础,或者有1~2层的地下室,持力层座落在
中,微风化岩层或者中硬场地土层,地基的特征周期值较小。
所以在此条件下,高层建筑的抗侧高度一般可以设计得柔些,以结构的极限变形能力(可按照《规程》的弹性层间位移角限值,剪力墙结构为1/1000)作为控制值。
在满足变形的限值的前提下,结构刚度可尽可能设计的小些,这样既降低了地震作用,也使场地与建筑物发生共振的可能性减小,而且也达到了经济目的。
大多数工程实践证明,建在较硬场地上的高层建筑可以按变形控制,以柔克刚,既安全又经济。
三、建筑结构工程的特点与设计重用目标
从零件出发的重用策略在机械工程和软件工程领域得到了很好的应用,启发了研究人员在建筑工程领域应用类似的方法。
机械系统或软件系统由零件或模块构成,其产业便于实现标准化,这一特点是成就零件策略的重要原因。
建筑工程是个复杂的系统,其中某些具备相同特点的分部分项工程也可应用零件策略,但作为主要工程之一的结构工程却不具备这些条件。
结构工程的设计对象是包括梁、板、柱、墙和基础等构成建筑基本形体的力学构件和体系。
因为每个建筑都是一个作品,所以与之配套的每个结构都是一个定制工程。
这意味着不同建筑的结构构件及其体系的尺寸和构成都要按需设计,工程与工程之间缺乏可通用的部分。
同时,结构不同于机械,它没有零件,所有构件固定在一起形成有机的整体,虽然可以人为地划分构件、房间或楼层等部分,但划分的标准模糊,具有很大的随意性,较难实现零件化,更谈不上部件的标准化和通用化。
在一个难以零件化、标准化和通用化的工程环境中,需要寻找新的设计重用策略。
设计重用的本质是通过充分利用已有的设计成果提高新设计的设计效率。
只要不同的设计中存在相同或相似的部分,理论上就可以采用设计重用的方法减少重复工作量。
在一个建筑工程内存在很多重复内容。
由于建筑物必须自下而上逐层建造,各个楼层的平面布局逐层渐变,相邻和相近楼层存在相当数量的重复内容。
设计过程中,工程师通常把相同布局的楼层归并为标准层,并将标准层作为相对独立的设计单元进行设计,每个标准层逐一设计,并具有单独成套的图纸。
研究的目标除了从已经完成的标准层设计中提取可重用的设计信息、减少新标准层的设计工作量外,另一个重要目标是提高维护设计的效率。
这是因为建筑工程作为一种复杂的定制型工程,设计变更和修改占据了设计过程的大部分时间,如果采用设计重用,就可用一个可重用单元替代重复设计部分。
结束语:
结构设计是个系统、全面的工作。
作为结构设计人员,需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。
加深对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与研究,以不断提高自身的结构设计水平,使设计的作品比现阶段的其它建筑具有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。
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