高層建筑概念范例6篇

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高層建筑概念

高層建筑概念范文1

關鍵詞:高層建筑;結構設計;概念設計

隨著人類生活水平的提高,人們對建筑功能的要求逐步趨于功能化、多樣化,高層建筑的類型和功能也越來越復雜,高層建筑的結構體系類型也越來越多,結構體系及立面布置方式亦愈來愈復雜,這些都對高層建筑的結構設計提出了更高的要求。在方案設計階段,結構工程師要和建筑師充分合作,從總體出發考慮技術問題,并考慮施工可行性、經濟性和美觀的需求,解決好結構和空間設計的矛盾,發揮結構工程師的創造力和創新精神,從而創造出一個優秀的作品。

結構概念設計在高層建筑結構設計中有著至關重要的作用,它在一定程度上能反映出一個結構工程師的設計水平。在高層建筑結構設計的過程中,通過采用概念設計的方式能夠在方案設計階段迅速的對結構體系進行構思、比較,并加以選擇,還使得計算更加方便;同時,采用概念設計所得到的方案概念更加清晰,定性更加準確,能有效的避免后期設計階段某些繁瑣的運算,有著良好的經濟效果;另外,結構概念設計還能夠判斷計算機內力分析的分析結果是否可靠。這對于那些只會依賴專業的、一體化的計算軟件或是照搬規范做設計的年輕結構工程師們很有幫助。

1、高層建筑結構概念設計的基本原則

高層建筑結構的概念設計過程中,除了常規的以承載力、剛度、延性等為基礎,實現多防線、剛柔結合的基本設計理念之外,由于其自身的特殊性,還有一些設計的基本原則。

1.1 盡量簡化結構模型

在對高層建筑的結構進行設計時,要盡量將結構的受力和傳力方式設計得簡單、直接。因為實現傳力的方式越復雜,其傳力過程中越容易形成內力和變形的不協調以及各種導致結構破壞的薄弱環節,使得建筑結構的安全性降低。與此類似,對結構進行分析與計算的過程中,也盡量使用簡單、直接、可靠的分析和計算方法。

1.2 構件設計應盡量均勻連續

為了達到避免高層建筑出現軟弱層和層間位移角、內力及其傳力途徑突變等問題,在對那些沿建筑物豎直方向布置的抗側力剛度構件進行設計時,應將之設計成均勻的、連續的。當然在考慮到建筑空間形式以及使用功能的要求下,也可以對設計作出一定的改進,可以有一定的例外,但是在設計過程中必須對結構層上、下間的剪切、彎曲剛度以及軸壓剛度的平穩過渡方面進行有效的協調。

1.3 “兩心”重合的原則

設計過程中盡量使得結構平面布置的正交抗側力剛度中心與建筑物表面力的作用中心或質心重合(至少也得靠近),達到減小甚至消除在強風或地震等外力作用下對建筑產生的扭轉破壞或者其他類似的破壞。

1.4 注重傳、受力者共同抗力的概念

傳、受力者共同抗力的概念,即建筑上層結構與其所支承的結構與構件整體共同作用機理。以框支剪力墻和轉換梁為例,其實際的受力狀態是跨中截面不但承受著彎矩,還承受有軸拉力,這一點可以說明在實際的受力中,上部剪力墻和轉換梁起著共同整體抗彎的功用,而中和軸已上移到了剪力墻之上。實際的建筑中所有的結構構件也不是分散起作用的,而是以一種相當復雜的方式進行共同的、協調的受力支撐,是一個整體的、三維的、成體系的結構。

2、高層建筑結構概念設計的主要內容

2.1結構體系的選擇

2.1.1 建筑設計首先應考慮的是建筑的功能需求,尤其是高層建筑的設計,高層住宅、公寓、賓館等一般采用剪力墻結構;商場、車站、展覽館、餐廳、停車庫等多層或小高層房屋采用框架結構;大型酒店、寫字樓、教學樓、科研樓以及醫院的住院樓等建筑宜采用框架―剪力墻結構或框架-核心筒結構。

2.1.2 其次結構體系的選擇還可以按照建筑結構設計的要求來進行,高層建筑結構設計一般可以根據建筑的高度、高寬比、抗震設防的類別與烈度等因素對結構體系進行一個初步的選擇。

2.2結構的平面布置

2.2.1 平面形狀

① 對于高層建筑中的獨立的結構單元,一般應以結構平面形狀簡單、規則、均勻、結構受力明確作為基本原則,這樣可以使得其傳力直接,利于抵抗水平及豎向的荷載,達到減少扭轉破壞及降低構件應力集中的目的。對于平面形狀的選擇,一般以具有兩個或多個對稱軸的平面(如矩形、正方形、正多邊形、圓形)作為首選。

② 平面的長度不宜過長,長寬比的選擇應合適,尤其是對于建筑某些突出部分的長度的設計,由于當平面外伸較長時,外伸出段容易產生不規則振動,導致構件凹角處發生破壞,所以在設計的過程中構件的長度不應太長,應該嚴格遵循相關設計規范;如果采用復雜的平面形狀,應進行更加細致的抗震驗算并在構造上予以加強。

2.2.2 結構平面布置的基本原則

① 在一個獨立的結構單元內,結構平面的布置應以簡單、規則、剛度和承載力分布均勻作為基本原則。由于結構平面不對稱容易造成質量和剛度偏心,這將直接導致在地震時引發結構的強烈的扭轉效應,所以在設計的過程中盡量做到結構的剛度中心和質心重合,在適當位置設置防震縫形成多個較規則的抗側力結構單元,從而有效的減少扭轉,對于那些嚴重不規則的平面要盡量避免。

②盡可能避免結構中存在有凹角和較狹長的縮頸部位,因為這些部位的應力集中過于明顯,會極大的削弱構件的強度,降低其可靠性。同時還要避免在凹角處或建筑物端部設置電梯、樓梯間,因為這些部位在以后的使用過程中將要承受較大的負載,而恰巧它們又是薄弱部位,所以一般應盡量避免。若確實因功能需要,可以采用剪力墻筒體予以加強。

③在建筑的設計過程中,往往處于功能需求,需要在樓板上開洞,這會大大的削弱樓板的強度和剛度,因此在設計的過程中應采用加厚洞口附近樓板或者在洞口邊緣設置邊梁、暗梁等措施。

④設置合理的多道抗震防線。由于地震一般具有一定的持續時間,而且可能還存在著多次反復的作用。以汶川地震為例,往往地震過程中的反復作用對結構進行一定的破壞,而最后導致建筑倒塌的根本原因是由于結構的破壞而導致其承受重力荷載的能力喪失。因此在建筑的抗震設計方面,要適當地處理各構件的強弱關系,以“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱桿件、強壓弱拉”作為設計的基本原則,形成兩道或更多道抗震防線,達到增強高層建筑結構抗震能力的目的。

2.3結構的豎向布置

2.3.1 豎向體形

① 以抗震力作為主要控制因素的建筑,其立面應采用規則、簡單的形狀,同時還可以使用矩形、梯形、三角形等變化較均勻、連續的幾何圖形,沒有過大的外挑或內收。

② 以風荷載作為主要控制因素的高層建筑,考慮到建筑所承受的風荷載是隨著建筑高度的加高而增加,所以一般采用上小下大的梯形、雙曲線梯形、三角形和逐漸退臺內收的立面形狀。

③ 在對高層建筑進行抗震設計的過程中,要避免側向剛度不規則、豎向抗側力構件不連續和樓層承載力突變等豎向不規則結構。

2.3.2 豎向構件布置的基本原則

① 高層建筑結構豎向布置的一個基本原則就是要使得其剛度均勻且連續,盡可能避免造成剛度突變而導致的結構薄弱層,在進行抗震設計時其結構的承載能力和剛度應自下而上逐步減小。

② 當底層或底部若干層取消剪力墻或柱子而采用轉換層時,應采用加大落地剪力墻和轉換層下柱子截面、加大轉換層板的厚度等措施,使得其上下層剛度不會發生較大的突變。

③ 對于高層建筑結構豎向體型不規則的現象,我們可以通過采用對樓層的側向剛度和樓層層間抗側力結構的受剪承載力加以限制來控制不規則的程度。

高層建筑概念范文2

關鍵詞:高層建筑結構;概念設計;因地制宜

近些年來,建筑業有了突飛猛進的發展,城市建設的發展中,高層建筑越來越廣泛地應用。在不斷的結構設計研究與實踐中,人們積累了大量的實踐經驗。計算機技術的迅猛發展,為結構設計提供了快速、準確的設計計算工具。然而有很多設計還存在諸多缺陷,主要原因就是在總體方案和構造措施上未采用正確的構思,即未進行概念設計所致。

1 概念設計

概念設計是運用人的思維和判斷力,在設計前期從宏觀上決定結構設計中的基本問題。一般指不經數值計算,是從結構概念入手,依據整體結構體系與結構子體系之間的力學關系、相對剛度關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想,從整體角度來確定建筑結構的總體布置和結構措施。

(1)概念設計的意義

由于結構方案設計階段,是不需要借助于計算機來實現的,這就需要我們綜合運用其掌握的結構概念,能做到結構功能與外部條件一致,充分展現先進的設計,發揮結構的功能并取得與經濟性的協調。運用概念性近似估算方法,可以在建筑設計的方案階段迅速、有效地對結構體系進行構思、比較與選擇。所得設計方案往往概念清晰、定性正確,避免后期設計階段一些不必要的繁瑣運算,具有較好的的經濟可靠性能。同時,也是判斷計算機內力分析輸出數據可靠與否的主要依據。

(2)概念設計的依據

概念設計是以結構力學的基礎原理和以往的成功經驗為依據,符合工程客觀規律和本質的方法;依據結構總體系與各分體系的工作原理和力學性質,設計和構造處理原則,計算程序的力學模型和功能,吸取或不斷積累的實踐經驗。

(3)高層建筑結構設計的特點

①水平荷載成為決定因素;因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構件中所引起的軸力和彎矩的數值,僅與樓房高度的一次方成正比;而水平荷載對結構產生的傾覆力矩,以及由此在豎構件中引起的軸力,是與樓房高度的兩次方成正比。豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風荷載和地震作用,其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

②結構側移成了關鍵控制因素;隨著樓房高度的增加,水平荷載下結構的側移變形迅速增大;因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內,以保證高層建筑結構有足夠的剛度,避免因側移過大而造成結構開裂、破壞、傾覆以及一些次要構件和裝飾的損壞。

③抗震設計要求更高;有抗震設防的高層建筑結構設計,除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外,還必須使結構具有良好的抗震性能,做到小震不壞、大震不倒。

④結構延性是度量結構抗震性能重要指標:為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變現能力,避免倒塌,特別需要在構造上采取恰當的措施,來保證具有足夠的延性。

2 概念設計的步驟

(1)結構方案選用

一個成功的建筑設計,必須選擇一個經濟合理的結構方案,即要選擇一個切實可行的結構形式和結構體系。結構體系應受力明確,傳力簡捷,同一結構單元不宜混用不同結構體系,地震區應力求平面和豎向規則??傊?,必須對工程的設計要求、地理環境、材料供應、施工條件等情況進行綜合分析,并應充分考慮與建筑、水、暖、電等專業所需要相協調 ,在此基礎上進行結構選型,確定結構方案,必要時還應進行多方案比較,擇優選用。

(2)選擇合適的基礎方案

基礎設計應根據工程地質條件,上部結構類型及荷載分布,相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進行綜合分析,選擇經濟合理的基礎方案,設計時宜最大限度地發揮地基的潛力。一般情況下,同一結構單元不宜采用兩種不同的類型。

(3)正確分析計算結果

在高層建筑結構分析和設計中普遍采用計算機技術,對計算的合理性、可靠性進行判斷是十分必要的。但由于目前軟件種類繁多,不同軟件往往會導致不同的計算結果。因此工程師以力學概念和豐富的工程經驗為基礎,應對程序的適用范圍、技術條件等全面了解;對結構的振型、周期、允許位移、地震作用的分布和樓層地震剪力的大小等,是否在合理的范圍中,應做出合理判斷。

(4)采取相應的構造措施

始終牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉原則”注意構件的延性性能,加強薄弱部位,注意鋼筋的錨固長度,尤其是鋼筋的直線段錨固長度,考慮溫度應力的影響。除此之外,還應注意按均勻、對稱、規整原則考慮平面和立面的布置 綜合考慮抗震的多道防線 盡量避免薄弱層的出現,以及正常使用極限狀態的驗算等等都需要概念設計作指導。

3 概念設計的應用

運用概念設計的思想,也使得結構設計的思路得到了拓寬。在結構設計過程中的結構布置應盡量簡單、規則、對稱,盡量使結構的剛度中心與質量中心重合,以減小扭轉,結構的豎向布置要做到剛度均勻和連續,避免剛度突變和出現薄弱層。當有抗震設計要求時,結構的承載力和剛度宜自上而上逐漸減小,當上下層結構布置發生變化時,要設置結構轉換層。對規范規定的不規則結構,應進行進一步的抗震驗算,并對抗震薄弱部位采取有效的加強措施,對嚴重不規則的方案應不子采用。

在地震作用時必須充分領會和靈活運用抗震概念設計的優化準則和采取相應的構造措施。優化準則“強節弱桿”防止節點破壞先于構件;“強柱弱梁”防止桿系發生樓層傾移破壞機制,要求柱的抗彎能力高于梁的抗彎能力;“強剪弱彎”防止構件剪力破壞,要求桿件的受剪承載力高于受彎承載力;“強壓弱拉”對桿件截而而言,為避免桿件在彎曲時發生受壓區混凝土破裂的脆性破壞,使受拉區鋼筋承載力低于受壓混凝土受壓承載力。

在結構設計過程中由于每種結構采用的材料各不相同,且所處的環境各不一樣,所受的外力更難統一定性,因此可以運用剛柔結合概念,從概念的角度去做結構設計。例如結構的抗風設計和抗震設計是相矛盾的,抗震設計希望結構適當柔一點,能吸收震動的能量,而抗風設計則希望結構的剛度大點,在風的作用下動力效應及變形能小點。因此要設計個抗風和抗震性能都很好的高層建筑結構很不容易,我們可以運用剛柔結合概念方法進行分析與設計。

例如由美國工程院院士林同炎教授于1963年設計的尼加拉瓜美洲銀行大樓,建筑高度61m,地上18層,地下2層,由4個柔性筒組成,在風荷載和地震作用下,核心筒具有足夠的剛度和承載力;當遭遇強烈地震時,作為第一道防線的連梁屈服出現塑性絞,4個L形柔性筒作為獨立的抗震單元,結構剛度降低,自振周期增大,阻尼增加,地震作用減小,結構仍具有預期的受力性能。1972年12月23日尼加拉瓜首都馬那瓜市發生強烈地震,10000多棟樓房倒塌,該樓雖位于震中,承受比設計地震作用0.06g大6倍的地震作用0.35g而末倒塌,允分地驗證了剛柔結合概念設計思想的正確性及實用性。引起了世界結構界同仁的高度重視。

4 結束語

概念設計是從設計的基本原理,工程的客觀規律和方法等出發進行綜合考慮,并能盡快確定建筑結構的總體布置,為各專業設計提供相對可靠的結構數據。隨著社會的進步,結構設計也在不斷的進步,結構工程師和建筑師在設計中應以正確的科學理念為基礎,讓理論知識和實踐相結合,探索新的思路,設計出更加適合經濟可靠的方案,為每一個嶄新的工程奠定基礎,把概念設計推向主流。

參考文獻

[1]高立人,王躍,結構設計的新思路――概念設計,工業建筑,1999(1).

[2]林同炎,S.D.思多臺斯伯利,結構概念和體系,中國建筑工業出版社.

高層建筑概念范文3

關鍵詞:高層結構;抗震;概念設計

一、引言

建筑工程的概念設計在我國應成為一個先于建筑工程的初步設計,以功能優越、造型美觀、技術先進的總體方案為目標的設計階段。建筑工程的概念設計一般有建筑方面的概念設計和結構方面的概念設計兩大部分,它們之間相互影響、相互協調、相互結合。而結構方面的概念設計其中一個重要的組成部分就是建筑的抗震概念設計,這在高層建筑中表現尤為突出。

建筑抗震概念設計是根據地震災害和工程經驗等所形成的基本設計原則和設計思想,進行建筑和結構總體布置并確定細部構造的過程。概念設計涉及從方案、結構布置到計算簡圖的選取,從截面配筋到構件的配筋構造都存在概念設計的內容。強調結構概念設計的重要性,旨在要求建筑師和結構設計師在建筑設計中應特別重視規范、規程中有關結構概念設計的各條規定,設計過程中不能陷于只憑“結構軟件計算”的誤區。若結構嚴重不規則、整體性差,則按目前的結構設計及計算技術水平,很難保證結構的抗震、抗風性能,尤其是抗震性能?,F結合工作的實踐經驗在以下幾個方面淺談一下結構抗震概念設計的基本原則

概念設計的定義、意義及一般原則,并從高層建筑的抗震抗風設計和延性設計兩方面提出對高層結構抗震的措施,指出高層建筑在抗震設計中應處理得當,以取得理想結果。

二、概述

地震是一種突發性的自然災害,也是一種突發性的隨機振動。在地震最初幾秒鐘內地震加速度達到峰值,它們對高層建筑的影響不大,但地震將近結束時,地面運動的周期有可能接近高層建筑的基本周期,它的影響就會很大。另外地運動的強度又隨震中距加大而減小,其中高頻分量的衰減較低頻分量快,這對高層建筑設計是一個重要因素,盡管高層建筑所處震中距較大,但是有時會比當地底層建筑承受的地震作用要大。面對地震作用的不確定因素很多,簡單的依靠數值計算得出的結果不能充分解決現實中的抗震問題。到目前為止,抗震設計包括結構的概念設計、計算設計和構造設計三大部分。而抗震計算設計的計算模型與計算理論還未達到令人滿意的程度,單純依靠計算并不能保證結構具有可靠的抗震安全度:應用概念設計進行建筑結構總體布置并確定基本的抗震措施對高層結構的抗震設計來說是十分重要的。

三、概念設計的定義

所謂概念設計是相對于數值設計而言的,其著眼于結構的總體地震反應,可以理解成運用人的思維和判斷能力,從宏觀上決定結構設計中的基本問題??拐鸶拍钤O計是根據地震震害和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想,進行建筑結構總體布置并確定基本抗震措施的。

四、概念設計的意義

由于地震作用的隨機性、復雜性、間接性和偶然性,尤其在高層建筑中結構自振周期、材料性能、阻尼變化和基礎差異沉降等因素的影響,使結構在地震作用下表現出極大的復雜性和計算假定與實際情況的不符,且目前各國所制定的抗震設計規范差異較大,甚至反映在定性分析上其結論完全相反,使計算結果差距很大。因此,僅僅靠結構分析計算往往不能滿足結構安全性、可靠性的要求,不能達到預期的設計目標。從某種意義上來說,結構概念設計比結構分析計算更為重要。

五、概念設計的一般原則

高層建筑結構水平荷載是控制結構內力和變形的決定性因素,因此除考慮建筑功能要求外,結構單元抗震側力結構的布置宜規則、對稱,受力明確,力求簡單,傳力合理,傳力途徑不間斷,并應具有良好的整體性,其大致應包括以下幾點。

1、建筑體型應力求規則:在進行結構選型時,建筑物的體型應力求簡單、規則、對稱、質量和剛度變化均勻.盡量把抗側力構件從中心布置和分散布置,改為沿建筑周邊或四個角上布置,從而提高結構的抗扭能力,確保減少地震時地震作用產生的變形、應力集中及扭轉反應。

2、結構應具有明確的傳力途徑:建筑結構體系應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑,豎向傳力體系設計的建筑空間形態是由結構傳力體系支撐的:傳力體系的剖面形式,直接反映結構沿豎直方向傳遞荷載的路徑,也關系到建筑物的使用性能。對于高層抗震來講首先應注意控制建筑的高寬比和高層建筑的抗側力結構剛度,盡量避免豎向上剛度發生突變的現象。在由于使用要求而造成剛度變化特別大或結構布置發生變化時,則應設置結構轉換層。

3、結構構件連接應可靠:抗震結構的各類構件之間要有可靠的連接。只有通過可靠的連接才能充分發揮各構件的承載能力和變形能力,從而使整個結構獲得更好的抗震性能??拐鹬蜗到y,應能在地震時保證結構穩定。

4、考慮非結構構件對主體的影響:在抗震設計中,處理好非承重結構構件與主體結構之間的關系,可防止附加震害,減少損失。因此,在處理上,附屬結構構件應與主體結構有可靠的連接或錨固,避免倒塌傷人或砸壞重要設備。

5、結構體系應具有多道抗震防線:一個抗震結構體系應由若干個延性較好的分體系組成,并由延性較好的結構構件連接協同工作。例如框架-剪力墻結構、框架-核心筒結構。結構體系應具有多道抗震防線才能避免因部分構件破壞導致整個體系喪失抗震能力或對重力的承載能力。

六、高層建筑的抗震抗風設計

高層建筑的突出特點是高度高。根據一般的力學分析結果可知,高層建筑在均布水平荷載的作用下,豎向平面結構構件的彎矩與建筑的總高度呈二次方關系,側移與總高度呈四次方關系,因此,高層建筑結構在承受豎向荷載的同時,抵御水平荷載,控制側移,減少建筑在風荷載和地震作用下的搖晃和振動是高層建筑設計的決定性因素。增強高層的抗震抗風設計,可加大柱子截面、增加抗震墻到適量最能加強結構抗側剛度。結構應在豎向平面內合理布置斜向支撐,形成組合桁架式結構是減小高層建筑側移的既有效又經濟的方法。

七、結構的延性設計

在延性設計中應努力做到“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節點強錨固”、“強拉弱壓”的設計要求。在設計中,也可以通過提高各個構件的延性來提高整體結構的延性。在設計上為提高梁的延性一般可采取的措施:梁上配置適量的受壓鋼筋;選取合適的梁斷面;采用現澆結構,提高混凝土等級;;加密粱的箍筋。在設計上為提高柱的延性一般可采取的措施:嚴格控制柱的軸壓比;2)盡量選取剪跨比較大的長柱;設計中應盡量避免采用短柱;盡量使柱受力處于大偏心受壓狀態;加密柱箍筋,采用復合箍筋;采用鋼管混凝土柱、分體柱。

八、注意地震的減災技術,進行隔震和消能減震設計

隔震和消能減震是建筑結構減輕地震災害的有效措施。隔震體系通過延長結構的自振周期能夠減少結構的水平地震作,從而消除或有效地減輕結構和非結構的地震損壞,提高建筑物及其內部設施和人員的地震安全性。增加了建筑物繼續使用的功能。采用消能減震的方案,通過消能器增加結構阻尼來減少結構在風作用下的是公認的事實,對減少結構水平和豎向地震反應也是有效的。

九、結束語

總之,高層建筑在抗震設計上存在許多問題,只有正確應用抗震設計概念,處理得當,才會取得較為理想的結果。而且,對于復雜體型的高層建筑,應該運用彈塑性時過程分析法對結構進行二次驗算,檢查存在的薄弱部位并進行必要的加強處理。

概念設計需要結構工程師和建筑師的密切配合與合作,做的“功能、結構、美觀、建筑的統一”是概念設計的最高追求。

參考文獻

高層建筑概念范文4

【關鍵詞】 結構設計;高層建筑;基礎設計;概念設計

【中圖分類號】 TU753【文獻標識碼】 C 【文章編號】 1727-5123(2013)02-064-02

概念設計一般指不經數值計算,尤其在一些難以作出精確理性分析或在規范中難以規定的問題中,根據整體結構體系與分體系之間的力學關系、結構破壞機理、震害、試驗現象和工程經驗所獲得的基本設計原則和設計思想,從整體角度來確定建筑結構總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。它要求在設計過程中始終貫穿和應用結構概念,是一種定性而非定量的分析,是整體宏觀控制和細部構造措施,設計原理和工程實踐經驗相結合的設計思想。在方案設計階段就運用概念設計的思想是非常必要和及時的,而且要將它貫穿應用于整個設計過程,才能為建筑結構的安全性、可靠性、適用性和經濟性提供有力的保證。本文論述了概念設計在高層建筑基礎設計中的應用。

1筏型基礎的設計理論

隨著城市的發展,高層建筑的地下室一般都被用作地下車庫的使用空間。所以設計人員往往傾向于采用筏型基礎,而不愿意選擇縱橫內隔墻較多的箱型基礎。筏型基礎又可分為梁板式筏基和平板式筏基。計算筏板基礎時,常用的方法有“倒樓蓋”法、靜定法(截面法)、彈性地基梁板方法和有限元分析方法?!暗箻巧w”法和靜定法都是一種簡化計算方法。按“倒樓蓋”法進行基礎設計時,要求地基土比較均勻、筏板基礎的剛度較大、上部結構剛度較大、柱軸力及柱距相差不大、荷載分布比較均勻;按靜定法計算的要求與“倒樓蓋”法大部分相同,只是靜定法適用于上部結構剛度較小、柱軸力及柱距相差較大的情況。用上述兩種方法計算的缺點是不能考慮基礎的整體作用,也無法計算撓曲變形,“倒樓蓋”法夸大上部結構剛度的影響,靜定法則完全忽略了上部結構剛度的影響。當不滿足上述要求時應按彈性地基梁板計算。近年來,隨著計算軟件的進步,上部結構、基礎和地基共同作用分析法在筏板基礎內力計算中得到廣泛運用,該分析法基礎按彈性地基上板考慮,地基模型一般采用文克爾地基、彈性半空間地基和壓縮層地基等地基模型,常用數值分析方法為有限元法、有限差分法等,其中有限元法較為常用。

2樁筏復合基礎的設計理論

《建筑地基基礎設計規范》第8.5.2條11款規定,樁基設計時,應結合地區經驗考慮樁、土、承臺的共同工作。相關規范對樁筏復合基礎的計算方法并未做出統一規定,采用的計算方法也不盡相同,多根據當地情況和經驗確定,大致有以下兩種計算方法。

2.1假定整個建筑物和重量全部由樁傳到地基中去,而承臺板只起連接樁頂和傳遞上部荷載的構造作用。在群樁布置中使樁的受力均勻,樁群形心與上部結構傳給基礎的荷載重心盡量重合。當群樁數量較多時,采用了“外密內疏”的內樁方法,即適當減少群樁中部的樁數而增加樁數。這種方法主要以樁受力為主,這種情況下,沒有考慮承臺板基礎的支承力,將會增加樁的數量,造成浪費。

2.2發揮樁土的共同承載作用,利用天然地基的承載力,采用控制沉降的方法將上部荷載由樁和筏板共同互補承擔,使樁的數量及筏板厚度得以減少。建筑物的沉降一般分為沉降量和沉降差。減沉設計是控制沉降而設置樁基的方法。也即是在設計時由基礎的沉降控制值來確定樁數和樁長。減沉設計概念主要應用于軟土地基上多層或小高層建筑的基礎設計中,樁在基礎中除承擔部分荷載外主要起減少和控制沉降的作用,樁可視為減少沉降的措施,或作為減少沉降的構件來使用。同時,承臺或筏板也能分擔部分荷載,與按樁承擔全部荷載設計的樁基相比,根據不同的容許沉降量要求,用樁量有可能減少,樁的長度也可能減短,因而可達到降低工程造價的效果。

2.3減沉設計的內容。

2.3.1樁長及樁身斷面選擇。選擇樁長應盡可能穿過壓縮性高的土層,樁端置于相對較好的持力層。在承臺產生一定沉降時樁仍可充分發揮并能繼續保持其全部極限承載力:選擇樁身斷面應使樁身結構強度確定的單樁容許承載力與地基土對樁的極限承載力二者匹配,以充分發揮樁身材料的承載能力。

2.3.2承臺埋深及其地面尺寸的初步確定。首先按外荷載,全部由承臺承擔時其極限承載力仍有一定安全儲備的原則,先初步確定承臺的埋深及其底面尺寸,然后確定減沉設計的用樁量,再驗算承臺的初步尺寸,并給予調整。

2.3.3不同用樁數量時樁基沉降計算。根據初定的承臺埋深及其底面尺寸,原定若干種不同的用樁數量方案,分別計算相應的沉降量,從而得到沉降s與樁數n的關系曲線圖,減少沉降樁基礎的樁距一般應大于6d,樁的分布與建筑物豎向荷載相對應。

2.4減沉設計的基本原則。

2.4.1設計用樁數量可以根據沉降控制條件,即允許沉降量計算確定。根據沉降s與樁數n關系曲線,按建筑物容許沉降量確定樁基實際所需的用樁數量。在用樁數量確定后,再按已經選定的樁數和初步確定的承臺埋深及底面尺寸計算其極限荷載,驗算安全系數或調整承臺埋深及底面尺寸,以確保合理的安全度。減沉樁基礎樁距較常規樁筏基礎布樁要大,一般至少大于4倍~6倍樁徑,故其介于天然地基淺基礎與樁基礎之間。

2.4.2基礎總安全度不能降低,應按樁、土和承臺共同作用的實際狀態來驗算。因而減沉樁基礎也稱之為控制變形疏樁基礎。對于減沉樁筏基礎的沉降計算則應結合當地經驗考慮樁同作用。

2.4.3為保證樁、土、和承臺共同工作,應采用摩擦型樁,使樁基產生可以容許的沉降,承臺不致脫空,在樁基沉降過程中充分發揮樁端持力層的抗力。在上部土層為松軟土質、次固結土以及承載力太低土組成時,樁與樁間同作用得不到保證時,就不能考慮樁與樁間同作用,而應該按現行樁基設計。

在共同工作分析中要重視的問題是如何根據共同工作分析的成果優化設計,而優化設計的關鍵乃是盡量減小沉降差,從而降低筏板內力和上部結構次應力,減小筏板厚度和配筋,提高樁筏基礎的可靠性。為此,提出變剛度調平設計的概念和方法。這也是發展控制變形設計的一個重要內容。

3變剛度調平設計

3.1變剛度調平設計的內容。對無限大地基上的局部區域,其沉降應與該區域的荷載成正比,而與其剛度成反比。地基局部區域沉降較大,是該處荷載較大而剛度較小所致。削減該處的荷載或增大該處的剛度就可以減少該處的沉降。變剛度調平設計旨在減小差異變形、降低承臺內力和上部結構次內力,以節約資源,提高建筑物的使用壽命,確保正常使用功能。

高層建筑樁筏基礎的荷載分布是由上部結構確定的。而上部結構由于受到功能的限制,一般很難進行調整。只能調整基礎的剛度,對于樁筏基礎,可通過變化板厚、設置肋梁,縮小墻距等調整基礎剛度分布。但費用往往很高,因此減少某處的沉降或進行調平設計主要是針對筏底布樁與筏底地基土。調整地基樁土剛度分布不僅可行而且調平效果顯著,是變剛度調平設計的中心內容。變剛度調平設計總體思路:以調整樁土支承剛度分布為主線,根據荷載、地質特征和上部結構布局,考慮相互作用效應,采取增強與弱化結合,減沉與増沉結合,剛柔并濟,局部平衡,整體協調,實現差異沉降、承臺(基礎)內力和資源消耗最小化。

3.2變剛度調平設計的步驟。

3.2.1根據設計資料,按上部結構的性質、荷載分布情況、地質條件、基礎埋置深度等進行初始布樁并確定板厚。

3.2.2對上部結構、樁筏基礎與地基共同作用進行分析,繪制基礎沉降圖形。

3.2.3對基礎沉降圖形進行分析,按“強化主體,弱化裙房”的原則進行設計。當天然地基總體沉降不大而局部沉降過大時,根據具體條件,對主體沉降過大部分采用局部加強處理。如采用筏底布樁或復合地基,在樁基沉降較小部位,應抽掉一部分樁;或視土層情況適當縮短樁長或減小樁徑。對沉降較大的部位,應適當加密布樁或視土層情況,適當增加樁徑樁長,重新形成剛度體系。是改變樁的平面布置、樁數、樁長、樁徑以改變樁土剛度,還是采用復合地基改變筏底地基土和樁—土界面的性質,選擇的標準只能是根據技術可行性與經濟合理性。一般來講,對樁筏基礎,樁在基礎中占主導地位,改變基樁的參數效果顯著。

3.2.4進行共同工作迭代計算,直至沉降差減到最小。在此過程中,可根據沉降圖形,判斷主裙樓間是否設置后澆帶或沉降縫,是否需對基礎板厚和構造進行調整等。顯然,調平設計的關鍵在于合理地計算樁筏基礎的沉降分布與沉降差。

3.3變剛度調平設計的優點。減小核心筒沖切力,降低承臺整體彎矩;優化承臺設計,降低造價;減小地基差異變形,降低上部結構剛度次應力,提高耐久性;合理發揮樁、土、承臺共同作用。

4上部結構、地下室、地基基礎的相互作用

高層建筑的基礎上部整體連接著層數很多的框架、剪力墻或筒體結構,地下室四周很厚的擋土墻有緊貼著有效側限的密實回填土,下部又連接著沿深度變化的地基。無論在豎向荷載還是水平荷載作用下,它們都會有機的共同作用,相互協調變形。盡管在這方面的設計理論仍不夠完善,但如果在把基礎從上部結構和下部地基的客觀邊界條件中完全隔離出來進行計算,是根本無法達到真正設計要求的目的的?,F在結構設計人員所用的一體化計算機結構設計程序仍是沿襲著不具體充分考慮相互作用的常規計算方法,所設計的計算結果往往和工程實測結果相差甚遠。在諸多工程實例中可以看出,高層建筑基礎底板實際所承受的彎曲內力都遠遠小于常規設計值,有很大的內在潛力。同時,設計中應充分挖掘地下室的潛在功能,利用它的有利作用。

5結語

對于實際存在的大量無法計算的結構構件的設計,可以運用優秀的概念設計與結構措施來滿足結構設計的目的,彌補現行結構設計理論與計算理論之間存在的某些缺陷或不可計算性。

參考文獻

1國家標準.建筑地基基礎設計規范.GB50007-2011.北京:中國建筑

工業出版社,2011

2國家標準.建筑樁基技術規范.JGJ94-2008.北京:中國建筑工業出版

社,2008

3林同炎.S.D.思多臺斯伯利.結構概念和體系.中國建筑工業出版社

4高立人.方鄂華.錢稼茹.高層建筑結構概念設計

高層建筑概念范文5

關鍵詞:高層建筑結構設計 高層剪力墻結構優化

中圖分類號: TU208 文獻標識碼: A

1、結構概念設計的概念

建筑工程的概念設計是指一個先于建筑工程的初步設計,是以獲得功能優越、造型美觀、技術先進以及能獲得較好經濟效益的總體方案為目標的設計階段。建筑工程的概念設計一般有建筑方面的概念設計和結構方面的概念設計兩大部分,它們之間相互影響、相互協調、相互結合。在建筑工程的概念設計里,要求在環境的布局和治理、建筑的空間和形式、結構的體系和材料、構筑的方法和效益之間協調一致,做到“功能、結構、美觀、建造”的統一。

結構概念設計的前提,是對地區規劃和自然環境、建筑意圖和使用功能需要的理解,以及對資金狀況、材料來源和建造條件的了解。

結構概念設計的成果,是初步確定結構的總體方案(指主要承重體系)、相應的分結構體系(指屋樓蓋、基礎等)以及它們間的關系(含主要連接方法)。

結構概念設計的主要手段,是對力學概念、材料性能、結構體系和建造技術的嫻熟運用,同時還要有審美的眼光、工程的意識和豐富的實踐經驗。在概念設計過程中,要進行整體的考慮,全面的比較,快速的估算,綜合的評價和果斷的選擇。

結構概念設計所需的時間,既可能在短期內完成,也可能要經歷一個反復比較的進程,甚至要進行一些模擬試驗;它們都要擺脫設計作品的一般化。

結構概念設計的目的,是在初步設計前為所設計的工程項目設想一個概念性的總體方案,使今后的設計、施工和使用都能夠做到“又好、又快、又省”。

2、概念設計在我國建設工程中的地位

我國現行建筑工程的程序如圖1所示。初步設計以前的“構思設計”,以及在綜合地合理處理規劃、建筑、結構、設備、施工諸方面關系后所形成的“總體設計方案”,是概念設計的成果。它為完成初步設計提供了正確的概念和思路。因而可以認為,概念設計既是設計的靈魂,也是整個建設過程中的靈魂。

①概念設計與初步設計的關系

初步設計文件應包括以下三方面:

(1)設計說明―含設計依據、設計規模、設計范圍、設計指導思想和特點 (對總體布局、選用標準和結構選型的綜合敘述)、總指標(占地面積、建筑面積、能源和主要建筑材料消耗量、概算等)。

(2)設計圖紙―含區域位置圖、總平面圖、建筑平立剖示意圖、豎向布置圖。

(3)結構設計―含結構設計總說明(自然條件、安全等級、使用荷載、抗震烈度和其他特殊要求)和結構設計主要內容的說明(結構選型、地基處理、基礎型式、材料選用、構造處理等)。

由此可見,概念設計的深度以能夠進行上述初步設計的需要為前提。對結構的概念設計來說,則要按照長期安全使用的要求,建筑設計的需要,技術經濟的可能,以及結構受力的分析,巧妙地做到以下幾點:

―確定主體結構的體系(和其相應的樓蓋、屋蓋、承重結構和基礎結構系統);

―選擇主要的結構用材料;

―考慮關鍵部位的構造措施;

―合理地建議先進的施工技術。

圖1我國現行建筑工程建設程序示意

3、結構概念設計的原則

結構概念設計的原則,是人們根據對建筑理論、力學、結構、材料以及施工技術和管理知識的認識,對建筑、結構和設備功能需求的理解,對設計、施工和使用實踐的領會,在總結長期工程經驗的基礎上所制定的一些基本要求,對做好概念設計有著重要的指導作用。

①全面考慮原則(也稱三維構思原則)

在做結構概念設計時,首先要對其所涉及的各個方面作全面的考慮。它包括建筑、結構和施工等方面的綜合考慮,以及整體、局部和它們間關系方面的考慮。這3個方面的考慮構成了結構概念設計時的三維構思。

建筑方面指空間、尺度、聯系等使用要求,采光、通風、防火等功能要求,美學、形式、風格等美觀要求。

結構方面指所選擇結構體系、型式的可靠性、經濟性和新穎性,結構整體和關鍵部位受力、變形的合理性,以及結構所用材料在長期使用環境下的耐久性等。

施工方面指取材的現實,成型的可能,做法的合理……

做好上訴考慮,也就注意了使用、功能、美觀、技術和經濟方面的需求。

②功能協調原則

結構概念設計時,應盡可能做到建筑、結構、設備和施工手段的功能協調,以便取得盡可能大的效能和盡可能多的效益。如:

在結構和建筑功能協調方面,要做到建筑體型和結構體系相協調,建筑使用和結構布置相結合等。

在結構和設備功能協調方面,有設備系統和結構布局是相應的,設備路線和結構構件是相通的,設備部件和結構構造是相配的等:

在結構和設備功能協調方面,有設備系統和結構布局是相應的,設備線路和結構構件是相通的,設備部件和結構構造是相配的等;

在結構和施工手段綜合協調方面,如在做現澆混凝土結構時,將模板作為結構構件的組成部分:在安裝預制構件時,將施加預加力手段與構件連接方法相一致,考慮構件受力元素和受力狀態與施工過程中的做法相一致等。

③實際出發原則

概念設計時必須從實際出發處理所遇到的各種問題。例如認真考慮當地固有的自然條件(如氣候、建筑地段、地質條件等)、當地歷史形成的人文條件(如文化背景、已建建筑物等)、當地當時的資源條件(如資金、原材料、設施等)。因而:

(1)概念設計前要對當地的實際情況進行全面了解和分析;

(2)概念設計時所取的各種條件要符合當地當時實際可能;

(3)所做的概念設計方案必須充分滿足未來使用時的實際需要。

4、剪力墻結構體系概念設計的優化

①剪力墻結構體系基本概念

鋼筋混凝土框架一剪力墻結構體系(以下簡稱為框一剪結構)由鋼筋混凝土框架和鋼筋混凝土剪力墻兩部分組成,框架的梁柱為剛接,框架與剪力墻可為剛接,也可為絞接。框架結構的層抗推剛度上下比較均勻,在水平地震作用下其變形曲線為剪切型,即層間側移越往下越大:而剪力墻的層抗推剛度底層很大,越往上急驟變小,其變形曲線為彎曲型,即層間側移越往上越大。所以,把框架結構和剪力墻結構布置在一個結構單元中,用平面無限剛的樓板把兩種結構連系成一整體,可以起到互相取長補短的作用。層數較多的純框架結構,在水平地震作用下,往往由于層間位移較大引起非結構構件甚至結構構件的破壞。但在純框架結構中加入少量剪力墻,可以大大改善結構的抗震性能,減小震害。但是,剪力墻越多,結構的抗側移剛度越大,結構重量越大,因而結構吸收的地震能量也越大(見圖2)。故剪力墻的抗震作用隨著剪力墻的增多而減小,甚至多到一定數量,剪力墻再增多時,其抗震作用不會再提高,反而使結構的造價提高。在結構概念設計階段,簡捷、正確地確定框架一剪力墻結構中剪力墻最優數量,可避免重復、煩瑣的結構剛度調整計算。因此正確選擇剪力墻剛度,確定剪力墻最優數量是一個很切實的問題,也是目前工程屆普遍關注的問題之一。因而,如何搞好框一剪結構設計,將直接影響到建筑物的安全使用與技術經濟指標的高低。既要使結構滿足抗震要求,又要使結構的造價最省,是設計者應追求的目標,也是結構概念設計所致力于解決的問題。

圖2剪力墻數量與基底剪力關系

②剪力墻的布置

⑴基本原則

一般情況下,剪力墻應在縱橫兩個方向同時布置,并使兩個方向的自振周期比較接近。在非抗震設計的條件下,也允許只設橫向剪力墻而不設縱向剪力墻,這時,縱向風力全部由縱向框架承受。

剪力墻的一般布置原則是“均勻、分散、對稱、周邊”。均勻、分散是要求剪力墻的片數多,每片的剛度不要太大,也就是說布置很多片短的剪力墻;并且在樓層平面上均勻布開不要集中在某一局部區域。

對稱、周邊布置是對高層建筑抵抗扭轉的要求,剪力墻的剛度大,它的位置對樓層平面剛度分布起決定性的作用。一方面,剪力墻對稱布置可以避免和減少建筑物受到的扭矩。另一方面,剪力墻沿周邊布置可以最大幅度地加大抗扭轉的內力臂,提高整個結構的抗扭能力。

⑵剪力墻的平面位置

一般情況下,剪力墻宜布置在下述的各個部位:

1)豎向荷載較大處。這樣可以獲得三點好處:①較大重力荷載引起的較大地震作用,可以直接傳到剪力墻上;②剪力墻承受很大的彎矩和剪力,有了較大軸向壓力來平衡,可以減小墻體的拉應力,并提高墻體的受剪承載力:③可以避免使用較大截面梁、柱的框架來承擔較大的豎向荷載。

2)平面形狀變化處或樓蓋水平剛度劇變處。這樣可以消除地震時在該部位樓板中引起的應力集中效應。

3)樓梯間、電梯間以及樓板較大洞口的兩側。

⑶剪力墻最大間距

在框架一剪力墻體系中,剪力墻是主要抗震構件,承擔著80%以上的地震力;框架是次要抗震構件,僅承擔20%以下的地震力。要保持框架一剪力墻體系這一結構特性,以剪力墻為側向支撐的各層樓蓋,在地震力作用下的水平變形就需要控制在很小數值范圍以內,使框架的側向變形與剪力墻大致相同。因此,剪力墻的間距一般不應超過表1中的數值,否則,就需要通過空間分析來考慮樓蓋水平變形所引起的框架剪力增值。

表1剪力墻間距(L)和樓蓋長寬比(L/B)的限值

在實際工程中,剪力墻間距一般在2. 5B及30m以內。原則是建筑物越高,抗震設防烈度越高,間距取值越小。有30m長的一段無剪力墻的自由布置空間,完全可以滿足建筑功能的要求。

結語:

隨著我國社會與經濟的蓬勃發展,特別是城市建設的發展,高層建筑在我國得到了越來越廣泛地應用,不僅建筑面積、層數、高度有了明顯增加,而且建筑外形與結構型式也越來越復雜。然而傳統的設計方式己難以設計出滿足當前人們需要的優秀建筑,探尋一種新的設計方法勢在必行。

參考文獻:

[1]羅福午,張慧英,楊軍,建筑結構概念設計及案例,清華大學出版社,2003.

[2]中華人民共和國建設部.高層建筑混凝土結構技術規程(JGJ 3-2002,J186-2002 ).中國建筑工業出版社,2002.

高層建筑概念范文6

【關鍵詞】概念設計;高層建筑;結構設計;抗震

1.前言

高層建筑的設計方案布置日益的復雜化,設計師需要根據以往的經驗對建筑物的結構布置進行系統的分析,并作出最經濟合理的設計方案。概念設計能夠突破建筑構建思路的局限性,使建筑物的設計方案更加符合目標的要求。概念設計在高層建筑中發揮了日益重要的作用。本文首先介紹了概念設計的含義及其重要性,說明了幾點概念設計的基本原則,并重點分析了實現概念設計在高層建筑結構的有效應用的方法。

2.概念設計在高層建筑結構設計中的含義及重要性

2.1 概念設計的具體含義

結構工程師為了使建筑物的設計更加符合設計目標,會根據自己的思維進行主觀判斷,從宏觀上對結構設計方案進行選擇、鑒別評價。首先,在建筑方案設計的階段,設計師要充分的發揮自身的創造力和創新能力,堅信高層建筑結構設計并不存在唯一的設計理念。在設計的過程中,工程設計師要清楚的認識到結構抗震的特點,并且進行正確的指導。其次,在初步設計時,結構設計師要全面的掌握各種結構體系近似計算方法,并且根據具體的計算來估算建筑物的實際情況,這樣能夠更好的提出可行的方案。結構工程師要必須了解側力構件變形的近似計算,通過獲取的各種構件變形的近似計算,來大致估算建筑物的變形程度,以便提出各種可行的具體方案。最后,在施工圖紙的設計階段,設計師要規范控制軸壓比限值,要根據工程設計中的各種因素進行合理的調整。眾所周知,影響鋼筋混凝土框架的延的因素有很多,我們要對所有的因素進行一定的合理整合,從整體上提高高層建筑物的質量。

2.2概念設計的重要性

概念設計在建筑物的設計中起著決定性的作用,通過用概念設計來考慮結構布局等,才能夠充分的利用結構分體與總結構之間的關系,確定出最為科學合理的設計方案。第一,現階段的高層建筑一般都是采用混凝土方案現澆的施工工藝來進行的,只有具有了一套合理科學的框架設計,才能保證建筑物的安全性。在的實踐的過程中引入了大量的概念設計的思維方法,并逐漸形成了一種特定的映射關系。第二,概念設計將不同的建筑物按照一定的標準和規范來進行設計,這樣能夠提高設計方案的實際指導作用。對于一些重復性的標準要進行篩選,提高標準的執行性。第三,概念設計的基本原則對結構設計的結構簡單、結構整體、結構剛度有一定的補充作用。

3.概念設計基本原則

概念設計要遵循一定的原則,只有這樣才能使概念設計充分的發揮應有的作用,讓復雜的建筑結構日益趨于合理化。高層建筑的概念設計的原則的核心就是讓結構布置簡單化,構件傳力力求明確。

3.1體型力求規則

體型力求規則是概念設計要遵循的首要的設計原則,那些高層建筑物只有體型結構盡量符合簡單規則,它的安全才有保障。具體的說建筑物的結構高寬及平立面規則要符合相應的要求,它的結構質量和剛度要均勻的變化,盡量的避免鋼度突變和結構扭曲問題的出現。

3.2構件間傳力明確原則

概念設計的根本目的就是使建筑物的結構達到經濟合理,要想實現這一目標各部件的傳力就要合理。設計師在進行概念設計時要盡量的避免豎向布置變化過大,如果存在著不可避免的突變,應該在突變處設置一道轉換層,使結構構件傳力趨于明確合理的狀態。

3.3多道抗震防線設置原則

概念設計的一個初衷就是在高層建筑中設置抗震防線,盡量的避免由于某一構件的破壞導致整個結構破壞的出現。在進行高層建筑的概念設計時,要對結構布置形式進行科學合理的設計,提高高層建筑的安全性。

4.概念設計在高層建筑結構設計中存在的問題及其優化

近幾年來,概念設計在高層建筑物的結構設計中得到了廣泛的應用得到了巨大的發展,它也從整體上提高了高層建筑物的質量,但是在具體的實踐的過程中還存在著一定的問題。在概念設計的過程中缺乏具體的標準和準則,這導致概念設計在結構設計方面缺乏必要的理論支撐。概念設計也缺乏相應的保障措施,這兩方面的問題極大的阻礙了概念設計的發展。

要想使概念設計在高層建筑結構設計方面得到更有效的運用,就必須對整個概念設計的理論系統進行不斷的完善,具體的說要做到以下兩點。首先,概念設計要針對高層建筑的具體特點設置相應的準則,不斷的提高具體應用的實踐性,擴大概念設計的應用范圍。相應的準則,要符合國家相關的規定,要完善細致。在高層建筑的結構設計中要引入一些具有特殊性的指標,完善概念設計自身。其次,概念設計的應用過程中要建立相應的保障措施,調整整體規劃并且要強制添加一些保障措施。對責任、標準、評價等保障體系的建設,充分的發揮概念設計在高層建筑的結構設計中的重要作用。在實際的設計過程中,設計師要根據概念設計的核心思想對建筑物的結構進行適當的調整。

5.概念設計在高層建筑結構設計中的應用

在高層建筑的結構設計中應用概念設計,能夠使建筑的結構更加合理,并且減少荷載對結構的破壞。如何在高層建筑結構設計中科學的應用概念設計,是許多建筑類企業研究的重要課題。

5.1基礎、地基概念設計

在進行基礎、地基概念設計時,要確保高層建筑物基礎的整體性。在設計基礎時要選用整體性較好的方案,為上部結構和基礎有較好的傳力,提高建筑物的抗震能力??拐鹨幏吨袑A概念設計有了明確的規定,同一結構單元要盡量采用相同的基礎形式,并且要將同一結構單元的的技術放在性質相同的地基上。

5.2高層建筑結構布置的概念設計

結構布置是高層建筑結構設計中的關鍵,高層建筑只有結構質量剛度均勻度均勻對稱的情況下才能提高其安全性能。設計人員可以通過結構布置的概念設計來探討平立面的合理性,設計的結構要盡量的規則對稱,將結構的質心和鋼心結合在一起,避免出現結構扭轉的問題。豎向結構布置的過程中,受力的構件要上下貫通,從下到上均勻減小豎向剛度,盡量避免出現轉換的現象。若不可避免出現豎向構件轉換的現象,則應根據相關的設計規范對轉換構件和落地的豎向構件進行加強。建筑物的結構布置會受到多種因素的影響,因此,在概念設計的過程中要綜合考慮各種因素。各個受力部件的布置要考慮各種負載的作用,不僅僅要考慮豎向負載還要考慮水平力的作用,甚至要考慮溫度的影響。在水平受力的部件進行布置時,要做到傳力途徑簡單快捷,用最快的方式將力傳到主梁上,然后再傳給柱。

5.3構造措施―概念設計重要內容

采取必要的構造措施,對提高高層建筑物的整抗震能力有著重要的作用。在高層建筑設計的過程中采用延性設計,可以有效的避免高層結構在高負荷的情況下發生脆性破壞。延性設計要盡量的做到“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節點、強錯面”。在結構的設計時要提高樓板的厚度,提高樓板的剛度,讓負載均勻的傳遞給裙樓受力部件上。

6.結束語

概念設計在高層建筑結構設計中得到了廣泛的應用,這使高層建筑的結構更加合理、簡便。概念設計將成為今后高層建筑設計的主流思想,每個設計人員都要提高自身的綜合設計能力,為提高高層建筑的質量提供保障。

【參考文獻】

[1] 張青.概念設計在高層建筑結構設計中的重要性[J].建筑工程技術與設計,2014,19(20):12-13

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