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多高层建筑结构设计

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多高层建筑结构设计范文第1篇

关键词:高层建筑;结构设计;质量;功能;解决措施

中图分类号: TU97文献标识码: A

引言

在高层建筑结构设计方面,我国起步较晚,近几年来,各大城市才不断出现了一些高层建筑,甚至超高层建筑,这些建筑的结构设计非常重要,决定着建筑的使用质量与寿命,业主的需求不断增加,也给设计人员提出了更多的要求。针对在高层建筑结构设计中的问题,需要进行一一解决,才能真正实现高质量建筑投入运行。

高层建筑结构设计特点

高层建筑结构设计中水平力是决定性因素。水平荷载在高层建筑结构中的稳定性贡献非常大。与普通建筑相似,高层建筑结构在竖向的荷载多以重力表示,但在水平荷载方面,高层建筑与普通建筑有着极大的不同,高层建筑的自重与荷载在竖向构件可以产生一定的轴力与弯矩,在建筑结构的稳定性方面起着决定性的作用。[1]

在高层建筑结构设计中需要严格控制好侧移指标。当建筑的高度不断增加,水平荷载下的结构侧向移动将会不断被放大,对高层建筑的稳定性造成威胁,同时也会对人的生活舒适度造成一定的影响,所以需要保持侧移能够控制在一定的范围之内,这成为结构设计的核心元素。高层建筑结构的设计对于抗震设计要求已经明显提高,随着近几年来地震现象不断频繁,任何一个等级的偏差都有可能会造成稳定性破坏;当高层建筑的竖向荷载不断增大时,柱内的轴向严重,连续梁弯矩变化让支座处的负弯矩减小,从而对预制构件的下料长度造成影响。所以在高层建筑设计时需要注意轴向变形问题;要通过一定的措施,确保建筑结构具有相当的延性,当高层建筑物遇到危险时,避免出现倒塌的问题,如果没有延性设计,将会对使用效率产生危害。[2]

高层建筑结构设计原则

3.1合理计算简图

首先要保证计算简图合理,简图对结构有着决定性作用。为了确保计算简图的安全,需要采用相应的构造方法,除了要在钢节点与铰节点进行关注外,还需要不断减小计算误差,把计算简图控制在一定的范围之内。

3.2基础设计选择

其次,在进行基础设计时,要充分了解高层建筑所在的地质条件,另外对高层建筑的结构类型与荷载分布分析要全面,根据施工条件以及邻近相互影响进行综合考究,在全面了解基础信息的前提下进行科学合理的基础方案确定。基础方案中,地基的潜力将发挥最大的作用,需要提前进行地基检测。[3]

3.3结构方案选择

合理的结构方案需要达到高层建筑结构设计的总体要求,并尽可能达到经济的目的。在相同的结构单元中,使用相同的结构体系,根据地理条件、工程要求、施工因素综合确定结构选择,从而制定出最佳方案。

高层建筑结构设计中的问题分析与改善方向

4.1建筑结构超高

一些城市为了进行评比,在楼宇的高度上不断进行更新,仿佛楼层越高,城市的地位就更靠前。但建筑物不断超高却对抗震性与建筑质量提出了更高的要求。相关的建筑规范对建筑物的高度与抗震要求进行明确的规定,无论是多高的建筑物,都需要满足相对应的抗震等级要求。针对目前多地存在的建筑物超高问题,建筑物规范将会进行限定,不断细化规则,与时俱进,这使得高层建筑结构的设计方法与措施有了明显的改进。每一个建筑单位的项目管理部都要注重建筑的超高问题,在设计图与施工组织审核时都应该及时发现潜在的风险问题,不断进行论证,避免对工程的造价与工期造成影响。[4]

4.2短肢剪力墙的设置

随着我国高层建筑结构设计的不断深入,对短肢剪剪力墙的设置问题更加关注。目前我国的相关建筑规范已经对它进行了充分严格的定义,并对其使用进行了限制。短肢剪力墙主要是指建筑物墙肢截面的高厚度在5-8左右的情况,根据经验表明,在高层建筑结构设计中人尽可能使用些种结构墙,所以在建筑设计时,要尽可能地避免。

4.3嵌固端设置

高层建筑的嵌固端在二层以上的地下室顶板上,同时也有可能会设计到人防顶板上,嵌固端设置时,结构设计工程师对于嵌固端设置带来的问题没有提前判断与预测,比如楼板的设计、上下层的刚度要求等等,这些问题都有可能在后来的设计中做出更改,造成不必要的损失与安全隐患。[5]

4.4结构规则性问题

规则性问题在目前的高层建筑结构设计规范中已经进行了明确的限制。如新规范对结构嵌固端上下层的刚度进行了规定,现代建筑不宜采用严重不规则的设计方案。不规则的设计将对建筑的竖向荷载计算产生偏差,不易估计,有可能会存在安全风险。但是在目前的高层建筑结构设计中,仍然会存在着这一问题,对建筑的整体质量造成了一定的影响。为了避免图纸在后续施工过程中进行变更,所以结构设计者要对结构设计中的规则性问题进行提前分析,遵守相关的规范规则,提高整体质量。[6]

4.5消防结构设计

高层建筑结构本身的特点非常明显,它的功能复杂性决定着建筑结构在设计时非常复杂,需要选用不同的建筑功能材料。传统建筑中所选用的材料多为可燃性材料,这种材料无形中增加了高层建筑火灾的发性频率,更不易进行救火。高层建筑间空气流动强,风力非常大,如果发生高层火灾事故,救援难度可想而知。在传统高层建筑结构设计时,把火灾线路设计成垂直形态,建筑人员在进行火灾疏散时将花费更多的时间,对人身财产安全造成了更大的延误。在消防结构设计中,也需要对排烟结构设计,这对于高层建筑的安全性设计有着重要的意义。在设计中要保证烟气能够有效排出,避免在火灾发生时不利情况的蔓延。[7]

4.6抗风结构设计

在高层建筑设计中,抗风性研究非常重要。在进行设计建造时,要注意抗风压性,对有效的设计非常重要。随着高层建筑的高度不断增加,结构本身对风起着扰动作用与阻隔作用,不利于风量的及时移动,在风速较大时,会对静止的高层建筑产生振动效果,从而造成一定的动力荷载力,将会对其稳定性造成威胁,甚至有可能会导致主体结构受到破坏,导致玻璃幕墙破裂、装饰物毁坏甚至墙体断裂等工程质量受到影响的危险。

高层建筑结构设计策略总结

在高层建筑结构设计时要注重设计原则,合理选择基础条件与结构设计方案,对高层的消防结构、抗震结构、抗风结构设计进行优化。[8]在消防结构设计方面,要设计合适的防火间距,对建筑物间的距离进行精确计算,根据地形条件设计合理的防火结构设计,增加疏散通道设计,采用分隔式进行设计,控制烟雾与火势的蔓延;在抗震结构设计方面,要合理规划建筑结构的构件位置,发挥不同的构承载功能,对地基进行抗震设计,简化建筑平面,分割高度差异,提高建筑物的刚率与强度,实现地基的稳固性,另外需要注重对剪力墙的设计,控制位移,对简体结构进行抗震设计,确保结构的完整性与对称性;在抗风结构设计优化中,首先要进行基础设计,选择级配高的砂石,在结构义部使用抗拔锚杆,稳定地基,在高层建筑结构中增加耗能减振系统设计,通过多种元素的综合,使用强粘弹性的阻尼材料,解决好水平力、风荷载造成的荷载叠加问题,对受力高压区进行加固处理,精确计算建筑物的风荷载与承载力。[9]

结语

在高层建筑结构设计时,应该对超高、抗震、抗风、消防、规则性、嵌固端设置等问题进行充分认识,提前结合地质条件与基础条件对各个影响因素进行分析,不断进行优化设计,确保高层建筑结构本身的稳定性,提高使用寿命与质量。结构设计不是孤立存在的,而是与其他的设计相辅相承。结合目前经验所发现的问题进行优化,避免对质量造成影响。随着我国专家学者对高层建筑结构设计研究的不断深入,结构设计将更加完善,促进我国城市建设水平的提高。

参考文献:

[1]张杰,崔伟平.探究高层建筑结构设计的问题及解决措施[J].河南科技,2013,01:173.

[2]郭峰,梁利生.高层建筑结构设计的问题及解决措施方案应用[J].科技传播,2013,13:135-136.

[3]孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].价值工程,2011,25:88-89.

[4]赵东晓.高层建筑结构设计的问题与对策研究[J].商品混凝土,2012,09:132-133.

[5]王强.临江高层建筑结构设计与施工及关键问题[D].武汉理工大学,2011.

[6]甄庆华.广州某超高层建筑结构设计的关键性问题研究[D].华南理工大学,2012.

[7]吕波,沈惠梅.高层建筑结构设计问题及对策研究[J].科技创业家,2013,17:45.

多高层建筑结构设计范文第2篇

关键词:高层建筑;结构设计;问题分

高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作,对于建筑的设计有着非常重要的作用和意义。随着我国高层建筑的不断发展,高层建筑的结构设计的要求越来越高。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。我国在近几年的发展建设中,建筑行业的变化最为明显,不仅是在外形上发生了重大的变化,在内部结构上也得到了进一步的改善,这其中最突出的变化要数高层建筑甚至超高层建筑的不断涌现,但是需要注意的是,随着建筑造型结构的愈发复杂,对于结构设计的要求就更加严格了,如果仅仅停留在最初的设计阶段而不向前发展,那么我国建筑的整体水平就无法得到显著的提高。

1高层建筑结构设计的问题分析与解决方案

1.1建筑结构超高的问题

现代城市建筑物在楼宇的高度上不断进行更新,好像楼层越高就代表城市的地位就更上一层楼。可是建筑物不断超高却对抗震性与建筑质量提出了更高的要求。相关的建筑规范对建筑物的高度与抗震要求进行明确的规定,无论是多高的建筑物,都需要满足相对应的抗震等级要求。针对目前多地存在的建筑物超高问题,建筑物规范将会进行限定,不断细化规则,与时俱进,这使得高层建筑结构的设计方法与措施有了明显的改进。每一个建筑单位的项目管理部都要注重建筑的超高问题,在设计图与施工组织审核时都应该及时发现潜在的风险问题,不断进行论证,避免对工程的造价与工期造成影响。

1.2短肢剪力墙的设置的问题

随着我国高层建筑结构设计的不断深入,对短肢剪剪力墙的设置问题更加关注。目前我国的相关建筑规范已经对它进行了充分严格的定义,并对其使用进行了限制。

1.3嵌固端设置的问题

高层建筑的嵌固端在二层以上的地下室顶板上,同时也有可能会设计到人防顶板上,嵌固端设置时,结构设计工程师对于嵌固端设置带来的问题没有提前判断与预测,比如楼板的设计、上下层的刚度要求等等,这些问题都有可能在后来的设计中做出更改,造成不必要的损失与安全隐患。

1.4结构规则性的问题

在目前的高层建筑结构设计规范中已经进行了明确的限制。如新规范对结构嵌固端上下层的刚度进行了规定,现代建筑不宜采用严重不规则的设计方案。不规则的设计将对建筑的竖向荷载计算产生偏差,不易估计,有可能会存在安全风险。

1.5消防结构设计的问题

高层建筑结构本身的特点非常明显,它的功能复杂性决定着建筑结构在设计时非常复杂,需要选用不同的建筑功能材料。传统建筑中所选用的材料多为可燃性材料,这种材料无形中增加了高层建筑火灾的发性频率,更不易进行救火。高层建筑间空气流动强,风力非常大,如果发生高层火灾事故,救援难度可想而知。在传统高层建筑结构设计时,把火灾线路设计成垂直形态,建筑人员在进行火灾疏散时将花费更多的时间,对人身财产安全造成了更大的延误。在消防结构设计中,也需要对排烟结构设计,这对于高层建筑的安全性设计有着重要的意义。在设计中要保证烟气能够有效排出,避免在火灾发生时不利情况的蔓延。

1.6抗风结构设计的问题

在高层建筑设计中,抗风性研究非常重要。在进行设计建造时,要注意抗风压性,对有效的设计非常重要。随着高层建筑的高度不断增加,结构本身对风起着扰动作用与阻隔作用,不利于风量的及时移动,在风速较大时,会对静止的高层建筑产生振动效果,从而造成一定的动力荷载力,将会对其稳定性造成威胁,甚至有可能会导致主体结构受到破坏,导致玻璃幕墙破裂、装饰物毁坏甚至墙体断裂等工程质量受到影响的危险。

2高层建筑结构设计的策略总结

在高层建筑结构设计时要注重设计原则,合理选择基础条件与结构设计方案,对高层的消防结构、抗震结构、抗风结构设计进行优化。在消防结构设计方面,要设计合适的防火间距,对建筑物间的距离进行精确计算,根据地形条件设计合理的防火结构设计,增加疏散通道设计,采用分隔式进行设计,控制烟雾与火势的蔓延,在抗震结构设计方面,要合理规划建筑结构的构件位置,发挥不同的构承载功能,对地基进行抗震设计,简化建筑平面,分割高度差异,提高建筑物的刚率与强度,实现地基的稳固性,另外需要注重对剪力墙的设计,控制位移,对简体结构进行抗震设计,确保结构的完整性与对称性,在抗风结构设计优化中,首先要进行基础设计,选择级配高的砂石,在结构义部使用抗拔锚杆,稳定地基,在高层建筑结构中增加耗能减振系统设计,通过多种元素的综合,使用强粘弹性的阻尼材料,解决好水平力、风荷载造成的荷载叠加问题,对受力高压区进行加固处理,精确计算建筑物的风荷载与承载力。

3结语

随着我国城市化进程的不断加快,我国的建筑行业得到飞速发展,人们对于高层建筑的质量要求也越来越高,高层建筑的结构设计的规范不规范直接决定着高层建筑质量的好坏,所以高层建筑的结构设计在建筑工程中显得非常重要。随着社会经济的快速发展和科学技术发展创新,建筑设计理论建和筑施工技术越来越完善,建筑施工材料和施工机械设备得到大量改良,高层建筑发展步伐也非常迅速。高层建筑设计复杂,为促进建筑设计的科学性和合理性,我们需要把高层建筑结构设计放在设计首位优先考虑。我国城市化进程的快速发展,高层建筑的结构设计也越来越受到人们的关注,如果可以及时发现设计中的问题,就可以努力促进高层建筑建设的发展,大幅度提高我国建筑的安全系数。当然跟着现代建筑理论不断发展,建筑对于我们来说不仅仅具必要的实用性,还在方面艺术性提出了比较高的要求。这对高层设计者来说,必须要同时将建筑物的实用价值和审美价值这两个方面都要完美的体现出来,才能够表达出设计的质量与外形都完美的现代建筑。

作者:甘桂其 聂凤玲 单位:甘肃建筑职业技术学院

参考文献

[1]梅洪元,付本臣.中国高层建筑创作理论发展研究[R].高层建筑与智能建筑国际学术研讨会,2002.

[2]赵西安.现代高层建筑结构设计[M].北京:科学出版社,2004.

多高层建筑结构设计范文第3篇

随着城市化建设进程不断加快,城市居民人均居住面积不断缩小,土地资源日益紧张,给高层建筑带来了极大的发展空间。高层建筑提高了土地利用率,增大了人均居住面积,已经成为城市未来发展的主要方向,并逐步深入到人们的日常生活中去。结构设计是高层建筑的关键部分,直接影响了高层建筑的实用性能以及后期的维护,做好高层建筑的结构设计,使其满足抗风、抗震等相关标准的同时,还能方便居住用户的生产和生活。

2高层建筑结构设计中存在的问题

2.1短肢剪力墙设置问题

根据近年的高层建筑建设情况来看,短肢剪力墙在高层建筑物结构设计中出现频率较高,而短肢剪力墙的增设对建筑物的稳定性、抗震性能、牢固度的提升不仅没有起到促进作用,反而在一定情况下还会产生不利影响。因此,在设计高层建筑时,应尽量减少短肢剪力墙的使用频率,以提升高层建筑物结构的质量。

2.2嵌固端设置问题

地下室和人防是高层建筑结构设计中不可或缺的组成部分,而且地下室或人防顶板地区通常会修筑嵌固端,这就降低了高层建筑结构的稳定性。设计者在对嵌固端进行布置时,应充分考虑由此引发的问题,如对结构稳定性的影响、嵌固端楼板设计等。嵌固端布局时,应对其上下层的刚度比例、方位布局进行全方位的综合考量,通过专业的计算软件,对各项参数进行准确计算,尽量保障嵌固端布局和抗震缝隙二者之间的平衡。

2.3超高问题

建筑物超高问题是在施工过程中较为普遍的问题,高层建筑在施工过程中若超出相关的建筑标准,将严重影响建筑物结构的稳定性、安全性、抵御灾害的能力等,这是必须避免的问题。一些工程设计单位及建设单位,为了增加工程卖点,不顾客观实际,无限增高建筑工程的高度。相关部门应抓紧制定出台相关的法律法规制度,对高层建筑物的设计高度进行严格规定,并对建筑物的抗震性能、防火性能等其他与安全有关的性能进行科学控制。

2.4设计缺乏科学性

高层建筑物不同于普通的建筑物,该类建筑的机械性能和功能具有自身特点,这就要求在对高层建筑物进行设计时,要加强对结构设计的质量控制。然而,实际情况是,我国很多高层建筑设计者在专业水平和对相关技术法规了解程度方面,还存在极大的不足,无法将高层建筑物的抗震性、安全度和牢固度等参数纳入到结构设计范围之内,更有甚者,部分设计者受业主的影响,在没有充分安全保障的情况下,对高层建筑的结构设计进行更改,这势必会影响高层建筑物的安全性和实用性。高层建筑结构设计是否科学、规范,对于建筑物的使用寿命及用户的安全具有密切联系,应采取积极有效的管控措施,对建筑物的结构设计进行严格管控,保障高层建筑的使用性能和安全性能,维护用户的切身利益。

3高层建筑物结构设计应采取的对策

3.1高层建筑结构设计基础方案的选择

高层建筑设计之前,应对高层建筑工程项目的所在地区实际情况进行自习勘探,了解工程项目所在地区的地质、地貌、水文、气候等要素,在科学的指导下选择基础设计方案;设计人员应对建筑项目的结构类型、荷载情况进行全方位的了解,以便能对工程项目的施工条件、施工影响因素进行准确判断,使基础方案达到最优化。

3.2计算简图的选择

计算简图是高层建筑物结构设计的计算依据,因此,保障计算简图的精准性,对于建筑物结构设计的科学性具有直接影响。

3.3计算工具的选择

现代信息技术的发展及应用,极大的推动了建筑设计行业的发展,在高层建筑结构设计中,可利用先进的计算机技术对工程项目进行结构设计,并通过各参数的优化,实现工程结构设计的安全化、科学化、先进化和节约化。如仿真模拟软件、CAD制图技术等均得到了广泛的应用。高层建筑设计人员应不断提高自身的计算机应用水平,提高工程项目结构设计的效率和安全性。

3.4设计方案的选择

高层建筑工程项目施工之前,应对工程设计方案的可行性进行科学判定,在对设计方案进行评价时,应从工程的经济性角度、实用性角度、科学性及安全性等多个因素进行综合评定,以确保工程项目设计方案能够按照既定计划加以实施。

3.5提高设计技术

高层建筑物结构设计过程中,由于客观、主观因素的影响,不可避免的存在一些技术问题,影响了建筑物的安全性。为避免由于建筑物设计问题而带来的重大安全事故,在设计过程中,应采取有效的控制措施,以杜绝重大灾害的发生。如针对短肢剪力墙设置不合理问题,应根据工程实际情况,均匀分布短肢剪力墙,并对墙体的厚度及光滑度进行严格的质量控制。墙体控制在0.2-0.3m较为合适并保证墙体表面的光滑度;墙体过薄、过厚或墙体凹凸不平,都对建筑结构的稳定性造成极大的影响;同时,还可将部分剪力墙与较长的墙体进行结合,以提高整个建筑工程的安全性。

3.6设计者职业素养的提升

高层建筑结构设计的各项问题的解决,最终需要设计人员的参与,因此,提升设计者的职业素养,对于提升高层建筑物的设计质量具有直接影响。设计者应不断加强专业设计知识的学习,同时还要加强对建筑领域各项技术标准、法律法规知识的学习、以及建筑领域先进设计理念、设计技术、相关的计算机技术的学习,以保障高层建筑设计的先进性和安全性。

4总结

多高层建筑结构设计范文第4篇

1.高层建筑的结构必须能够承受竖向荷载、水平荷载和外荷载。其中对结构设计进行控制的主要因素就是水平荷载。高度会与结构内力和位移产生联系,位移与弯矩大小均与高度成正比,轴向力与高度成正比。高层建筑中的结构材料必须能够负担水平负载力。

2.高层建筑中的结构设计必须对轴向变形引起重视,竖向荷载的增大更容易造成轴向变形,减小负弯矩值,增加跨中正弯矩。

3.高层建筑的结构必须具有结构延性。

二、当前高层建筑结构设计中出现的问题

随着高层建筑的不断兴建,我国很多高层建筑的结构设计中都暴露出了一些问题,对高层建筑的建设带来了不利的影响。

1.对高层建筑抗侧力结构的设计与多层建筑相比,高层建筑在高度和层数上都有一个明显的突破。从结构设计的角度,高层建筑与多层建筑在设计方法以及设计原理上基本是一致的。两者的区别主要体现在水平荷载作用,高层建筑的结构材料必须能够抵抗更大的水平荷载,对于高层建筑特别是带高位转换层、多塔楼和大底盘的高层建筑,都很容易在抗侧力结构上出现问题。

2.高层建筑地基基础设计的问题高层建筑的地基基础设计要求很高,有很多高层建筑的地基基础设计没有对荷载进行全面的考虑,在进行局部填土、隔墙设置等都没有对荷载偏心的影响进行考虑。在地基基础设计中,没有进行冲切、抗剪和抗弯的处理。

3.高层建筑在轴压比的控制上的问题轴压比的限制比在高层建筑中有着严格的规定,很多高层建筑的设计难以满足轴压比的规范要求,很多构件的截面受到了限制。轴压比的限制对高层建筑的质量会产生很大的影响。

4.高层建筑对连梁的结构设计高层建筑的连梁设计包括截面的尺寸、剪压比的限制、连梁的剪力设计取值等等。如果高层建筑中对连梁的设计不准确,截面高度过大,跨度过小,就会影响高层建筑的抗震效果。一旦发生地震,连梁的剪力和弯矩过大,难以达到相应的抗震规范,影响高层建筑的使用安全。

5.高层建筑结构设计中对结构计算的结果难以判断对结构计算结果进行判断并不容易,高层建筑结构计算所要考虑的因素众多,不仅要对结构自振周期、振型曲线、水平位移特征等因素进行考虑,还要考虑其抗震设计的合理性。因此,很多高层建筑的设计中难以对结构计算的结果进行准确的判断,往往遗漏一些影响因素,造成结构计算的不合理。

三、解决高层建筑结构设计问题的具体措施

1.如何对高层建筑结构地基基础进行设计

(1)当高层建筑的设计中有地下室这一内容时,要对荷载进行全面的考虑,地下室的外挑部分、局部填土、停车、水池等都会受到荷载偏向的影响。

(2)在对筏基和箱基的梁板配筋进行计算时,必须对底板上直接作用的梁板自重和荷载进行相应的扣除,当箱筏的四边边区格和四角的地基反应力过大的时候要对其进行加强配筋。

(3)如果高层建筑的地面有中庭设计,就必须对基础底沿的轴线上进行基础梁的设置。在使用倒梁法进行内力分析时,注意不到顶的中间柱是不能够作为支点的,在进行集中荷载计算时必须同时计算柱底反力。

(4)在对箱基进行结构设计时,要注意对洞口上下的连梁进行考虑,验算其截面面积,如果洞口的大小或者位置出现修改,要对连梁抗剪强度和抗弯进行复核。

(5)如果采用的整体筏基和箱基的设计,就要对其桩土进行考虑,桩土的共同工作会产生一定的影响。在对基础底板进行计算时,要对桩同作用的状态或桩沉降状态下的地基反力进行考虑。

2.如何对高层建筑的轴压比进行控制一般来说提高混凝土的强度是对高层建筑轴压比进行控制的直接方法。如果还不能达到相关标准,则还可以使用其他方法来对轴压比进行控制。

(1)混凝土的变形能力受到柱的箍筋的影响,因此可以通过对混凝土的横向变形进行约束,来对裂缝的扩展进行延缓,并对截面抗剪能力进行提高。增大配箍率、使用合适的配箍形式都可以实现结构延性的提高。在设计时,如果采用井字复合箍进行沿柱全高,且保持箍筋的直径、间距和肢距,一般来说直径在8毫米以上,间距在100毫米以内,肢距在100毫米以内。如果采用复合螺旋箍进行沿柱全高,则要保证8毫米以上的箍筋直径,100毫米以内的螺距和100毫米以内的肢距。

(2)在弹性模量方面,钢筋的弹性模量高于混凝土6倍有余,如果配置了较多的纵向钢筋在柱中,有余轴向压力的影响,钢筋会承担更多的压力,从而降低混凝土承担的压力。在设计中可以在柱截面中部加入附加芯柱,另加的纵向钢筋的总面积不少于柱截面面积的0.8%都必须加入纵向钢筋。

(3)提高混凝土强度等级对轴压比的控制有直接的效果,但混凝土的强度越高其脆性也越大,因此要控制混凝土强度等级不超过C60。

3.如何进行连梁设计在《高层建筑混凝土结构设计规程》以及《建筑抗震设计规范》等相关设计规范当中都明确的规定了连梁的截面尺寸、剪压比限制以及剪力设计取值等内容。在具体的工程设计过程当中,因为连梁具有较小的跨度以及高度较大的截面,因此在地震的作用下,弯矩和剪力在经过内力的计算之后都比较大,因此无法使规范的要求得到充分的满足,在对其进行设计的时候必须要以不同的情况为根据从而采取不同的措施。在地震作用下,为了对连梁的延性进行保障,并对剪力和弯矩进行有效的传递,刚度折减的系数就要高于0.55;在风荷载的作用下,为了将连梁的裂缝控制在正常的适用范围内,就要使刚度折减的系数高于0.80。此外,如果调整刚度折减系数后连梁仍然难以满足要求,则可以采用内调幅,并配置足够的箍筋。若连梁的超筋较多时,可以对连梁的高度进行减小,以减小剪力和弯矩。

4.合理的判断结构计算结果

(1)结构自振周期:应该在下列的范围之内针对高层建筑计算的自振周期进行控制:框架结构T1=(0.1~0.15)NS;框架-剪力墙结构T1=(0.08~0.12)NS;剪力墙结构T1=(0.04~0.06)NS;框架筒体结构T1=(0.1~0.15)NS(NS为建筑物的层数)。应该在以下的范围之内针对第二周期以及第三周期的结构进行控制:第三周期T3=(1/5~1/7)T1;第二周期T2=(1/3~1/5)T1。(2)振型:振型曲线一般情况下必须要做到具有光滑连续的特点,不规则的凹凸以及突变的转折点等都不应该在其中出现;通常情况下,应该在以下范围内针对零点到底部在各振型曲线当中的高度进行控制:第一振型:没有出现零点;第二振型:有一个零点点存在于(0.7~0.8)H处,其中H为的建筑物计算高度;第三振型:有两个零点分别存在于(0.8~0.9)H处以及(0.4~0.5)H处。

四、结语

多高层建筑结构设计范文第5篇

关键词:高层建筑;结构设计;特点简析;

Abstract: The design of tall building structures with lower, multi-storey building structure are different, the choice of structural system, directly related to the building of plane layout, elevation, floor height, body electrical pipeline setting, construction technology, construction period requirement and investment cost and length.

Key words: high-rise building; structure design; characteristic analysis

中图分类号:TU2文献标识码:A

1.建筑结构设计具有以下特点:

1.1科学性。建筑结构设计是以数学、力学为理论基础,借助现代计算机技术进行的一种应用性技术。

1.2应用性。建筑结构设计必须讲究经济效益,一个成功的建筑结构设计,技术上先进合理,经济上效益显著。

1.3复杂性。建筑结构设计的复杂性首先表现在设计中各种因素的不确定性,建筑结构设计是一个具有多解而没有标准答案的问题。

1.4实践性。建筑结构设计是一种工程实践活动,没有一个工程师是直接从大学毕业生马上变成一个成熟的工程师,而是必须经过一个较长时间的工程设计锻炼。

1.5创新性。建筑结构设计作为一种技术服务行业,在设计市场竞争激烈形势下,要想获得开发商的项目,必须提供比别人更加合理经济的结构方案,这就需要工程师的创新能力。

2.建筑结构设计的原则

适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则。钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合,做到安全适用、技术先进、经济合理,并积极采用新技术、新工艺和新材料。高层建筑结构设计应重视结构选型和构造,择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案,并注意加强构造连接。在抗震设计中,应保证结构整体抗震性能,使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。 结构设计不能破坏建筑设计,应满足、实现各种建筑要求;建筑设计不能超出结构设计的能力范围,不能超出安全、经济、合理的结构设计原则,结构设计决定建筑设计能否实现。

3.建筑结构设计中应注意的相关问题

3.1底部抗震墙框架结构

(1)底部抗震墙应双向布置,应注意纵向抗震墙不要偏少。

(2)上部抗震墙与底部框架、抗震墙应对齐或基本对齐。“基本对齐”要求:(对于7度设防区)每结构单元不宜多于一道或每三道抗震墙不多于一道与下部框架、抗震墙不对齐。尽量减少次梁托换的数量,减少传力途径。

(3)托墙梁支座处应设柱,对于支承于抗震墙的托墙梁支座应采取加强措施。

(4)底框结构转换层楼板应适当加强,避免开大洞。避免板标高变化产生错层。

5.2关于箱、筏基础底板的挑板问题

从结构角度来讲,如果能出挑板,能调匀边跨底板钢筋,特别是当底板钢筋通长布置时,不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋,较节约;出挑板后,能降低基底附加应力,当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时,加挑板就可能采用天然地基;能降低整体沉降,当荷载偏心时,在特定部位设挑板,还可调整沉降差和整体倾斜;窗井部位可以认为是挑板上砌墙,不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对,当有数层地下室,窗并横隔墙较密,且横隔墙能与内部墙体连通时,可灵活考虑;当地下水位很高,出基础挑板,有利于解决抗浮问题;从建筑角度讲,取消挑板,可方便柔性防水做法。

5.3建筑结构设计与暖通专业设计的协调

高层建筑空调设备(风道、冷热水管、空调箱、空调机组等)通常与电梯、电梯厅、楼梯、电气间、卫生间集中布置在核心区。构成维持整个高层建筑活动机能的关键部分。在竖向布置上又与给排水、电气等集中布置在设备层。结构设计时应充分注意核心区及设备层的特点:

(1)楼面负荷大。在内力分析及楼板设计时应考虑。

(2)预埋管道附件多,注意局部荷载超过设计荷载。

(3)设备层层高不同于标准层层高,而且应力集中,是抗震薄弱环节,要考虑抗震加固措施。各构件之间对协同工作的理解,还在于当结构受力时,结构中的各个构件能同时达到较高的应力水平。在多高层结构设计时,应尽可能避免短柱。其主要的目的是使同层各柱在相同的水平位移时,能同时达到最大承载能力,但随着建筑物的高度与层数的加大,巨大的竖向和水平荷载使底层柱截面越来越大,从而造成高层建筑的底部数层出现大量短柱,为了避免这种现象的出现。对于大截面柱,可以通过对柱截面开竖槽,使矩形柱成为田形柱。从而增大长细比,避免短柱的出现,这样就能使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下,达到最大的水平承载力。

5.4提高建筑结构设计水平的措施

概念设计是展现先进设计思想的关键,各结构工程师的主要任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计,并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。强调概念设计的重要,主要还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性,比如对混凝土结构设计,内力计算是基于弹性理论的计算方法,而截面设计却是基于塑性理论的极限状态设计方法,这一矛盾使计算结果与结构的实际受力状态差之甚远,为了弥补这类计算理论的缺陷,或者实现对实际存在的大量无法计算的结构构件的设计,都需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的。目前,部分已建建筑在其四角设置巨型钢管柱,从而极大地增强了角柱的强度和抗变形能力。在高层建筑结构设计中,柱轴压比的限值已成为困扰结构工程师的实际问题,随着建筑高度的增加,结构下部柱截面也越来越大,而柱的纵向钢筋却为构造配筋,即使采用高强混凝土,柱截面也不会明显降低。实际上,柱的轴压比大小,直接反映了柱的塑性变形能力,而构件的变形能力会极大地影响结构的延性。混凝土基本理论指出:混凝土构件的曲率延性,即弯曲变形能力主要取决于截面的相对受压区高度和受压区边缘混凝土的极限变形能力。相对受压区高度主要取决于轴压比、配筋等,混凝土的极限变形能力主要取决r箍筋的约束程度,即箍筋的形式和配箍特征值。

因此,为了增大柱在地震作用下的变形能力,控制柱的轴压比和改善配箍具有同样的意义,因而采用密排螺旋箍筋柱或钢管混凝土均可以提高柱轴压比的限值。材料利用率越高,该结构的协同工作程度也越高,尤其对我国这样一个发展中国家,结构设计的目的即是花最少的钱,做最好的建筑,这就要求设计时对结构材料的充分利用。

5.5高层建筑结构的选型设计

多高层建筑结构设计范文第6篇

关键词:高层建筑;结构设计;

中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:

前言

我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米,其中具有代表性的建筑上海金茂大厦88层,高420.5米;如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米。目前我国的高层建筑在城市化建筑中的比例也越来越大。随着对高层建筑使用功能要求的日益严格,高层建筑的高度不断增加,建筑类型与功能越来越复杂,高层建筑的结构体系也是越来越多样化,高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势,作为设计人员必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能设计出高质量、高品质的高层建筑。

一、高层建筑结构设计的特点

1、结构延性是重要设计指标。相对于低矮的建筑物,高度较大的建筑物结构更柔一些,在风力、地震、沉降等自然力的作用下会产生更大的变形。为了使高层建筑结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免损毁倒塌,在结构上采取合适的措施,使高层建筑具有一定的结构延性是一个不容忽视的问题。

2、水平载荷成为决定因素。在低矮建筑结构设计中,一般都是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计,但是在高层建筑中,尽管竖向载荷的影响仍旧巨大,但是起决定作用的是水平载荷。这是因为建筑物的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,只是与楼房高度的一次方成正比;但是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。

3、侧移变形不容忽视。与底层建筑不同,高层建筑的水平荷载数值往往很大,并且这种水平载荷会随着建筑物高度的增加迅速变大,所有在设计中不仅要求建筑物结构具有足够的强度,还需要具有足够的抗推刚度,使建筑物在水平荷载下产生的侧移被控制在某一范围之内。

4、抗震设计要求更高。抗震设计时现代高层建筑设计中必须要考虑的因素,对于高层建筑抗震设防结构的设计,除了要考虑正常情况下的竖向荷载、水平载荷以及风荷载外,良好的抗震性能也是不容忽视的,高层建筑抗震设计的要求要做到小震不坏、大震不倒。

二、 高层建筑结构设计的方法

1、 选择合适的基础方案。在设计中,基础设计应综合考虑工程施工的地质条件,建筑结构类型与载荷分布,周围建筑物影响及施工条件等多种因素,选择既经济又合理的方案,设计时应充分发挥地基的潜力,必要时应进行地基变形验算。基础设计应根据详尽的地质勘察报告进行设计。在设计时应注意,对于同一结构单元,应尽量避免使用两种不同的类型。

2、计算简图的选用应该适当。结构计算式在计算简图的基础上进行的,计算简图选用不当则会导致结构安全的事故常常发生,所以选择适当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点,但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。

3、 选择合理的结构方案。通常情况下,一个合理的设计应该是一个经济的结构方案,结构体系与结构形式的选择应该切实可行。结构体系的设计应使受力明确,传力简捷。同一结构单元应该使用一致的结构体系。综合来看,在工程设计时必须设计要求、材料选用、地质条件等情况进行综合考虑,并与其他保障行业充分协商,在此基础上进行结构选型,择优选用,确定结构方案。

4、计算结果统一分析。在现在建筑结构设计中,计算机技术已经得到普遍采用,但是由于市场上软件种类很多,标准不统一,不同软件计算的结果往往会不同。所以结构设计人员应了解使用的程序的适用范围、使用条件等。并且在使用不同的程序或软件时应该注意统一标准,对不同的结果认真分析,慎重校核,做出合理判断。

5、采取相应的构造措施。在进行结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压若拉原则”,特别要注意构件的延性性能;对薄弱部位进行加强;注意钢筋的锚固长度,尤其是钢筋的执行段锚固长度;并且还应考虑温度应力的影响力。

三、 高层建筑结构的相关问题分析

1、建筑的超高问题:在抗震规范和相关规范中,对结构的总高度有着严格的限制,尤其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,增加了B级高度,处理措施与设计方法都有较大改变。在实际工程设计中,出现过由于结构类型的变更而忽略该问题,导致施工图审查时未予通过,必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况,对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。

2、短肢剪力墙的设置问题:在新规范中,对墙肢截面高厚比为5~8的墙定义为短肢剪力墙,且根据实验数据和实际经验,对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制,因此,在高层建筑设计中,结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙,以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。

3、嵌固端的设置问题:由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面,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问题,而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。

4、结构的规则性问题:新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,新规范在这方面增添了相当多的限制条件,例如:平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等,而且,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。”因此,结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意,以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

四、结语

总之,高层建筑结构的设计是一项复杂的工作,需要工程技术人员正确理解规范,合理应用计算软件,应重视高层建筑结构的设计的每个环节,重视结构计算的准确性,还应该考虑方案的实际情况,作出合理的结构方案选择,运用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题,把握工程设计要点,针对其中不足的地方,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。

参考文献

多高层建筑结构设计范文第7篇

关键词:建筑;结构设计;高层建筑

中图分类号:TU318文献标识码: A

前言

在建筑业快速发展的过程中,对于建筑的质量有了更高的要求。近些年来,由于建筑的结构设计出现问题,出现了很多建筑质量不合格而出现事故的情况,不仅造成了经济损失,更为严重的是威胁到了人们的生命财产安全,所以对于建筑结构设计要充分的重视起来。在进行结构设计的过程中,要不断的吸收先进的设计理念,综合全方面因素进行考虑,建立完善的规整制度,并且打造一支专业技术和个人素质全面发展的设计队伍,为建筑质量提供基础的保障。

1 高层建筑结构的特点

在高层建筑中,由于其垂直方向的距离较高,所以产生的竖向荷载较大,加之风力因素的影响,对高层建筑的稳定性有很大的要求。由于结构承担了整个建筑的荷载,所以要具有非常强的抗震性,高层建筑的结构与其他建筑存在很大的差别,在整个建筑体系中占据了非常重要的地位,所以要根据其特点进行结构设计。

1.1 水平荷载成为决定因素

随着城市化进程的加快,城市中的工业发展十分迅速,并且大量的人口涌入城市,在对城市发展做出贡献的同时,也对城市的发展造成了一定的压力。因为城市中的土地资源是有限的,而人口却在逐渐的增长,所以土地资源十分珍贵。为了满足人们的需求,建筑的高度在逐渐的增加,越来越多的高层建筑、超高层建筑出现在人们的视野中。在高层建筑的结构设计中就要对水平荷载进行充分的考虑,随着楼层的增加,水平荷载所产生的作用力也将越大,所以在考虑抗震性的同时要对水平荷载给予重视。并且水平荷载也越来越成为结构设计中的决定性因素。

1.2 抗震设计要求更高

抗震设计是建造在抗震设防区范围的每个建筑进行结构设计时都要考虑的问题,但是对于高层建筑而言就要提高标准。因为高层建筑无论是在高度上还是在荷载的承受力方面都具有非常高的要求,所以要比普通建筑的标准提升很多,才能具有良好的抗震性能。

2 高层建筑结构的分析

2.1 轴向变形不容忽视

对于高层建筑结构,由于层数多,高度大,轴力值很大,沿高度积累的轴向变形很显著,轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响:由于中柱和边柱的轴向压缩变形不同,往往会使连续梁中间支座处的负弯矩值及跨中正弯矩值和端支座负弯矩发生变化。对构件剪力和侧移的影响,在考虑竖向杆件轴向变形与不考虑竖杆件轴向变形相比较,各构件水平剪力和侧移都会产生很大的误差。由此可见,在进行高层建筑结构设计时,构件的轴向变形必须列入到设计考虑的范围中来。

2.2 弹性假定

目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况,但是在遭受罕见地震或强台风作用时,高层建筑结构往往会产生较大的位移,出现裂缝,结构进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态,应按弹塑性动力分析方法进行设计。

2.3 刚性楼板假定

许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构的自由度,简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论提供了便利。一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是,对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或层数较少等情况,会使楼板变形较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。

3 高层建筑结构选型

3.1 高层建筑结构体系选型

在高层建筑施工的过程中,其施工工艺十分重要,不仅对建筑的质量、进度和工期有所影响,同时还会影响到建筑结构承受荷载的能力以及抗震性能的强弱。所以说在对高层建筑的结构体系进行选型阶段,要对施工工艺给予一定的重视。

3.2 剪力墙结构体系

剪力墙结构中竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙组成,剪力墙不仅承受重力荷载作用,而且还要承受风、地震等水平荷载的作用。同框架结构相比,该结构侧向刚度大,侧移小,属于刚性结构体系。从理论上讲,它可建造上百层的民用建筑;但从技术经济的角度来讲,抗震设防区的剪力墙一般控制在35 层,总高110 米为宜。由于剪力墙的间距比较小,一般为3~6 米,所以建筑平面布置不够灵活,使用受限制。

3.3 筒体结构体系

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二维竖向结构单体,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、抗震能力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

4 高层建筑结构设计应注意的问题

4.1 提倡节约

我国建筑业的发展需要消耗大量的资源,对于生态环境造成了很大的破坏,并且在建筑使用的过程中,由于大量电器的使用以及保温取暖的需求,会排放很多的悬浮颗粒以及废气,对于空气造成污染。以上这些因素都对我国的生态环境造成了巨大的破坏,并且浪费了大量的资源。在我国大力倡导节能减排的政策号召下,在对建筑结构进行设计的过程中,要注意对材料的选用,注重环保理念的融入。大力倡导节约理念,为我国建筑的稳定发展创造良好的环境。

4.2 考虑受力性能

由于高层建筑物属于重力型的物体,所以在竖向荷载方面所产生的力比较大。在对建筑进行结构设计阶段,首先要考虑的是整体的空间结构,然后再对具体的形式作出分析。因为高层建筑需要非常强的稳定性,而所有的荷载都通过竖向结构传递到地基中,所以要对建筑产生荷载的作用力以及地基的承载能力做出明确的分析判断,对于受力性能要有详细的了解,保证建筑设计的稳定性。

5 结束语

结构体系的选择主要是受高层建筑的层数、高度及功能的影响,在高层建筑结构设计的过程中,关键是要控制好高层建筑物的水平力,尤其是在地震频发的地区,更要加强对高层建筑水平力的控制,选型是关键。随着经济的发展以及人们生活水平的提升,建筑业发展的越来越快,但是在城市建设快速发展的过程中,城市的土地资源是有限的,所以在有限的土地上建设高层建筑要对其质量和形式有更高的标准要求。那么对于有限的资源要想获得人们的认可与发展,就需要在设计形式上有所创新,不断的完善设计理念,吸收先进的设计思维,将建筑设计队伍逐渐壮大,为建筑的结构设计打下坚实的基础,为质量提供保障。

参考文献:

[1]陈智强.对建筑结构设计中常见问题分析,2010(13).

多高层建筑结构设计范文第8篇

关键词:高层建筑结构设计;设计分析;概念设计

中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:

1. 引言

结构设计师在进行设计时,应设计出安全、经济的建筑,同时还应符合人们对精神生活的追求,这些都要求设计师拥有扎实的理论基础,充分掌握高层建筑结构设计中的要点问题,能够合理有效的处理设计中可能出现的问题。下面笔者将结合多年的工作经验,通过对具体工程的设计分析,提出在高层建筑结构设计中应该注意的问题,希望对读者有一定的借鉴作用。

2. 工程概况

本工程为一座综合楼工程,处于城市中央商务区,四周环绕着城市道路。房屋总高度为89m,上部楼房层数为19层,有一层屋面结构局部突出,并附有2层地下室。一层地下室为汽车库,同时用于各类设备的放置,二层地下室主要为汽车库,同时部分空间兼有人防的功能。裙房用于银行的办公,包括营业大厅,办公区、业务区、计算机房、档案室、职工之家和花园等。主楼主要用于公司办公,包括办公大堂、两层共享空间、物业办公用房、员工餐厅和会议室等。

3. 设计分析

3.1 地质条件和基础设计水位

经过现场地质情况的勘查,本工程环境类别为Ⅱ类,地下水位的稳定埋深为3.33~8.50m,稳定标高为14.17~14.44m,按A类水进行设计。场地孔隙潜水水质良好,只具有轻微的腐蚀性,对混凝土结构和钢结构有较弱的影响,但对钢筋混凝土结构基本无影响。粉质粘土对钢结构也有轻微的腐蚀性,但对混凝土结构和钢筋混凝土结构的钢筋基本无腐蚀作用。设防水位的选择要考虑抗浮和抗渗的因素,综合考虑之后选用的设防水位为场地标高21.00m。

3.2 基础方案的选择

本工程中地基基础的底部标高大约为-11.10m~-12.20m之间,基础的持力层为细砂层和粗砂层,经测定,这两者的承载力特征值分别为150kpa和200kpa。对于部分纯地下室和裙房地基,这两层持力层已基本能够满足承载力要求,因此采用天然地基即可抵抗上部荷载的作用,基础的形式采用平板式筏型基础,但对于部分高层地基,持力层的承载力还无法抵抗上部荷载的作用,因此考虑使用桩筏基础作为高层部分的基础,桩采用钻孔灌注桩。本工程中另一个需要考虑的重要影响因素是抗浮设防水位,由于其水位很高,需要采取相应的抗浮措施,针对本工程的特点,采用的抗浮措施为抗拔桩。

3.3 抗震等级

本工程的结构形式为现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构,地下2层框架抗震等级为四级,剪力墙等级为四级,地下1层框架抗震等级为二级,剪力墙等级为三级,地上1层~地上2层框架抗震等级为二级,剪力墙等级为三级,地上2层~顶层框架抗震等级为三级,剪力墙等级为三级。标高为±0.00的楼板处通常兼做上部结构的嵌固层,剪力墙的底部应进行局部加强,本工程对地下1~3层进行了加强。

3.4 屋盖及楼盖结构的确定

在本工程中经过综合考虑之后,上部结构的部分楼面采用的楼盖结构为以现浇主框架梁为主配以次梁的楼盖,而地下部分结构采用的楼面体系为以现浇主框架梁为主配以厚板的楼盖。在楼面中有时出于需要,楼面中会设置面积较大的孔洞,这往往会降低建筑物的整体刚度,因此为了避免整体刚度的减弱,设计中采取的措施为:对孔洞周围楼板的厚度进行加强,同时增加周围楼板的配筋和加大孔洞边梁的截面尺寸等。在三层的大堂顶板由于其特殊的结构形式,在设计时为重点考虑的问题,由于大堂空间的需要,对大堂进行了抽柱,造成了托柱转换,转换梁的跨度过大,已达到17.4m,在这种情况下,一般的钢筋混凝土结构已经无法解决这个问题了,进过分析考虑,本工程在大堂位置采用了钢骨混凝土梁,最终解决了这个问题。

3.5 结构缝的设置

鉴于本工程裙房部分的荷载较小,而高层部分的荷载较大,这其中存在的较大的荷载差异会造成地基不均匀的沉降,但由于本工程中为了承受高层部分较大荷载的作用,所采用的基础形式为桩基,桩基的使用大大减少了两部分结构之间差异沉降,满足设计对沉降的要求,因此本工程只需设置施工后浇带即可满足要求,无需设置永久后浇带,施工后浇带的设置能够避免混凝土的收缩变形所引起的开裂问题。

在本工程中,由于混凝土的收缩和温度应力在较长的地下室混凝土结构中所引起不利影响往往较大,为了减弱这种影响,设置了后浇带,同时还采取了以下措施:(1)在设计中,部分结构在配筋时合理的提高了最小配筋率,包括基础外墙和地下室顶板等,顶板的钢筋采用了双层双向贯通整个顶板。(2)在选用水泥时,考虑的原则为较小的水化热和收缩变形。在选择混凝土的强度等级时,对于基础外墙和地板,应合理的控制混凝土的强度等级,以60天的混凝土强度指标为标准。对于抗裂要求较严格的结构部位,加入一定量的抗裂纤维,基础外墙、顶板和主楼顶层的混凝土在采取这种措施之后均可满足抗裂要求。在混凝土中往往有外加剂的使用,对于这些外加剂,在使用过程中应正确搭配,并严格控制其用量和质量。

4. 高层建筑结构设计要点

显然,相对于普通建筑而已,高度上较大的高层建筑结构受风荷载和地震的影响较大,而且这两种荷载都是随机振动的,这加大了结构设计的难度和复杂性。因此,在进行高层建筑结构设计时,应考虑采取概念设计辅助力学分析。

概念设计是从结构的整体角度出发,立足于整体和局部结构体系之间的力学关系和相互反应,运用结构设计基本原理和思想解决设计中遇到的问题。概念设计即注重总体布置,又关注局部的细节设计,统筹兼备从而达到合理有效的设计。

本工程的概念设计包括以下几点:(1)设计时应选用简单规则的平面形式。简单规则的平面形式,其风荷载的影响较小,有利于抵抗高层建筑的风压,同时简单规则的形式,有利于实现抗震的结构平面布置,相对而言抗震性能较好。(2)高层建筑中所设计的竖向体型应采取合理的形状,其原则为经济合理、对侧向力反应较弱、较强的外荷载抵抗能力等。(3)建筑宽高比对结构传力体系的影响较大,在设计中应按规范要求选择宽高比,同时应保证抗侧刚度的均匀变化。(4)在设计时,结构应始终保持连续性和整体性,构件节点的承载力应大于连接构件的承载力。(5)高层建筑基础承受着较大的荷载,结构在整体稳定性上受着较大的挑战,因此应合理的进行基础形式和埋深的选择。(6)在材料的选择上应满足均匀、各向同性、延性好等原则。(7)在抗震上尽量采取多道抗震设防措施。

5. 结语

笔者结合多年在建筑结构设计中的工程实践经验,并结合建筑结构概念设计的理念,通过具体高层建筑的结构分析,阐述了高层建筑中几个重要方面的设计分析过程,并论述了概念设计中的几个要点,提出了高层建筑结构设计中的注意事项和可能遇到的问题以及相应的解决措施,希望能够对读者在今后的工程设计中有所帮助。

参考文献:

[1]夏卓文.高层建筑结构设计特点与剪力墙设计[J].住宅科技.,2007,2:29~32