前言:中文期刊網精心挑選了超高層結構設計要點范文供你參考和學習,希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感,歡迎閱讀。
超高層結構設計要點范文1
關鍵詞:復雜高層;超高詠ㄖ;結構設計;設計要點
中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A
在建筑行業發展中,越來越多新技術、新工藝和新材料應用其中,這就對工程結構設計提出了更高的要求。尤其是在當前復雜高層和超高層建筑的結構設計中,可能受到一系列客觀因素影響,為工程結構埋下安全隱患,影響工程結構設計質量。尤其是在高層建筑結構設計中,相較于普通的建筑而言,結構設計要求更高,需要充分結合建筑特性,把握復雜高層和超高層建筑設計技術要點,提升設計合理性,為后續施工活動有序開展打下堅實的基礎。
一、復雜高層和超高層建筑結構設計
某建筑工程總高度78.5m,高22層,主樓地下兩層,地面20層。建筑結構為框剪結構,通過多方設計方案論證,樁基工程選擇后壓漿鉆孔灌注樁,選擇端承-摩擦樁的裝荷載形式,壓漿鉆孔灌注樁295根,φ700樁252根,有效樁長18m~19m。采用標號C25的混凝土,關注前0.5m?~0.5m?碎石置于空洞地步。關注過程中,導管同孔底之間的距離為0.5m,連續灌注混凝土。
復雜高層和超高層建筑結構設計中,相較于普通的建筑結構設計而言存在明顯的差異。一般其概況下,普通建筑的高度是在200m以下,復雜高層和超高層建筑的高度則超過了200m,這就對建筑工程穩定性提出了更高的要求。普通建筑多為鋼筋混凝土結構,而復雜高層和超高層建筑結構則是多為鋼結構或是混合結構,設計技術含量較高,結構更為復雜。此外,在復雜高層和超高層建筑結構設計中,需要充分考慮到建筑抗震要求、環境因素、自重以及風荷載等因素的影響,設計內容較為復雜,所以復雜高層和超高層建筑結構設計難度更大。
二、復雜高層和超高層建筑概念設計
(一)提升對概念設計的重視程度
近些年來,在復雜高層和超高層建筑結構設計中,設計理念不斷創新,積累了豐富的結構設計經驗,其中最具代表性的就是概念設計。在概念設計中,提升結構設計規則性和均勻性;結構中作用力傳遞更為清晰;結構設計中應該充分體現高標準的要求;結構設計中融入節能減排理念,促使結構設計更為科學合理;設計中,提升建筑材料利用效率,在滿足建筑結構整體設計要求的同時,迎合可持續發展要求?;诖?,為了滿足上述設計要求,設計人員應該同建筑工程師進行密切的交流,在充分交流基礎上,提升建筑結構設計合理性。
(二)選擇合理的結構抗側力體系
在復雜高層和超高層建筑結構設計中,為了可以有效提升結構設計安全性,選擇抗側力體系是尤為必要的。在選擇結構抗側力體系中,應該根據建筑具體高度來選擇,明確結構抗側力體系和建筑物高度之間的關系,如果建筑高度在100m以下,可以選擇框架、框架剪力墻和剪力墻體系;如果建筑高度在100m~200m以內,則選擇框架核心筒、框架核心筒伸臂;建筑高度在600m左右時,選擇筒中筒伸臂、桁架、斜撐組合體;在結構設計中,需要充分考慮到結構內部各個部件之間的關系,形成一個整體;如果建筑工程結構中存在多個抗側力結構體系,應該分別對這些抗側力結構體系進行分析,在此基礎上科學分析和判斷。
(三)提高建筑抗震設計重視程度
提高建筑抗震設計重視程度是尤為必要的,尤其是在復雜高層和超高層建筑結構設計中,抗震設計對于建筑安全影響較大。在選擇抗震方案中,需要選擇合理的施工材料,質量符合建筑要求;盡可能降低地震過程中能量的擴大,對建筑構件的承載力進行驗收,計算地震下建筑結構位移數值;高層建筑工程設計中,結構抗震手段的應用需要在得到位移數據基礎上實現,設計更加合理的建筑工程結構設計方案,一旦建筑結構發生變形可以起到有效的保護作用;結構設計中體現出建筑構件的生產要求和界面變化情況,提升結構設計穩定性和牢固性。
(四)復雜高層和超高層建筑結構設計融合經濟理念
在復雜高層和超高層建筑結構設計中,由于工程項目較為龐大,在具體的結構設計中,可能受到客觀因素影響出現一系列成本問題。故此,在建筑結構設計中,需要充分融合經濟型設計理念,對結構設計方案優化處理,避免建筑工程結構冗長帶來的資源和資金浪費,提升資金利用效率。
三、復雜高層和超高層建筑結構設計精準性
(一)選擇合理的結構設計軟件,提升設計結果精準性
在復雜高層和超高層建筑結構設計中,設計工程師需要充分掌握前沿的設計手段和方法,能夠選擇合理的分析軟件,提升計算結果準確性。當前我國復雜高層和超高層建筑結構計算軟件種類繁多,但是不同軟件側重點存在明顯的差異,這就需要在結構設計中,設計人員可以了解到不同軟件的具體功能和應用范圍,結合工程結構設計要求來選擇合理的計算機軟件。此外,在復雜高層和超高層建筑結構設計中,還應該對力學理念合理判斷和分析,結合自身豐富的設計經驗,提升計算結果精準性。
(二)加強荷載和作用力的考量
在復雜高層和超高層建筑結構設計中,設計工程師需要充分結合復雜高層和超高層建筑結構特性,明確結構自身的豎向荷載力大小和風荷載的影響因素,將其融入到后續的結構設計中,提升設計合理性。復雜高層和超高層建筑結構設計中,除了需要考慮到結構穩定性問題以外,還可以組織風洞試驗,測試建筑的抗風能力。在后續的實驗中,可以設計模型來模擬在不同風場環境下,建筑物的抗風能力和受力情況,有針對性提升建筑物結構的穩定性。
建筑工程結構設計中,還需要考慮到倒塌水準,主要表現在以下幾個方面:其一,復雜高層和超高層建筑的延性結構構件,構件的彈性變形能力高低同結構抗震能力存在密切聯系;其二,對于復雜高層和超高層建筑中的構件,滿足各項技術要求;就復雜高層和超高層建筑結構設計要求,對于建筑物中的控制構件,滿足建筑結構抗震設計要求,能夠在不同環境下保持相應的彈性。
(三)科學計算自振周期
復雜高層和超高層建筑結構設計中,需要充分把握震動規律,提升設計合理性。但是不同的振幅和頻率,可能出現大幅度震動現象,進而影響到建筑結構穩定性。故此,在建筑結構設計中,需要科學計算出自震周期,結合抗震強度、建筑高度進行科學計算,確保自振結果精準性。
(四)建筑的垂直交通設計
復雜高層和超高層建筑的結構形式主要為框架―剪力墻和核心筒結構,此種建筑結構形式可以有效提升結構穩定性,同時垂直交通體系結構可以產生較大的水平在和抵抗力。除了需要考慮到樓梯、電梯和衛生間等區域以外,向平面中央集中,可以有效減少空間占地面積,賦予建筑更好的交通環境和采光效果。垂直交通結構體系設計中,需要充分協調采光和節能之間的關系,便于后續的維護工作開展。
結論
綜上所述,復雜高層和超高層建筑由于自身特性,建筑物高度較高,在結構設計中需要充分考慮到建筑抗震性能、垂直交通設計和載荷計算等問題,確保建筑工程結構穩定性和安全性,滿足高層建筑使用要求,維護人們的生命財產安全。同時,對于建筑行業長遠發展具有更加突出的促進作用。
超高層結構設計要點范文2
針對當前復雜高層與超高層建筑結構設計中存在的問題,闡述了建筑結構設計方案的選擇,包括結構方案的選擇和結構類型的選擇,并分析了建筑結構設計要點,以期為復雜高層與超高層建筑的建設提供一定的理論依據。
關鍵詞:
復雜高層建筑;超高層建筑;結構設計;結構類型
隨著我國市場經濟發展進程的不斷加快,復雜高層與超高層建筑工程的項目建設需求越來越大。然而,其建設設計過程的復雜程度也在不斷加深,尤其是結構設計。做好結構設計工作是保障建筑物使用安全性和經濟性的關鍵。對于復雜高層建筑或者是超高層建筑,要根據它們所承受的不同強度來開展抗震設防烈度的設計工作。
1建筑結構設計方案的選擇
1.1結構方案和結構類型的選擇在設計復雜高層與超高層建筑結構的過程中,結構方案選擇的合理性是決定其建設質量的關鍵。對于復雜高層與超高層建筑結構方案的選擇,如果沒有根據實際工程情況進行,就很容易導致建設后期中的調整。這就在一定程度上增加了復雜高層與超高層建筑結構的設計難度,從而為建筑設計單位帶來較大的修改工作量和經濟損失。因而,復雜高層與超高層建筑的設計單位在結構方案的選擇過程中,應充分結合相關的建筑結構專業知識,并將其應用到設計當中。對于結構類型的選擇,設計人員不僅要將工程建設地的巖土工程地質條件考慮在內,還要將抗震設防烈度的要求考慮在內。這樣才能降低工程建設企業復雜高層與超高層建筑工程的造價。由此可以看出,在選擇結構設計類型時,需要認真考慮工程的造價和施工的合理性。
1.2結構方案和結構類型的選擇要點結構方案和結構類型的選擇應注重復雜高層與超高層建筑的概念設計。由大量的設計實踐經驗得出,在復雜高層與超高層建筑的結構設計過程中,要盡可能地提升建筑結構的均勻性和規則性,保證建筑工程結構的傳力途徑直接而清晰,尤其是結構豎向和抗側力的傳力途徑。隨著建筑行業的快速發展和科學技術的不斷進步,如何實現可持續發展的建設目標已經成為研究人員重點關注的問題。
2建筑結構設計要點
2.1抗震設防烈度復雜高層與超高層建筑抗震設防烈度的設計是保證建筑物使用安全的重要設計內容。對于復雜高層與超高層建筑的結構設計要求,設計人員要根據其承受的不同強度來開展抗震設防烈度的設計工作。然而,由于建筑物高度是不同的,這就意味著在進行結構設計時,要依據實際工程情況進行有針對性的設計。一般情況下,復雜高層與超高層建筑高度均超過300m,那么在結構設計時,就不適合將其設計在抗震設防烈度為“八”的區域,而更適合設計在抗震設防烈度為“六”的區域。由此可以看出,在設計復雜高層與超高層建筑結構時,要綜合考慮抗震設防烈度的具體情況。這樣做,不僅可以有效減少建設誤差,還可以保障居民的生命財產安全。此外,提高復雜高層與超高層建筑結構設計中的抗震技術水平,能夠在一定程度上增強建筑物的經濟性和安全性。因此,設計人員應從細節出發,秉承“以人為本”的設計理念。只有這樣,才能有效保障人民群眾的生命財產安全。
2.2結構舒適度確保復雜高層與超高層建筑水平振動舒適度是樹立“以人為本”重要結構設計理念的基礎。從結構設計的一般方法來說,復雜高層與超高層建筑的結構是相對柔軟的。因而,在進行結構設計的過程中,不僅要保證結構設計的安全性,更要滿足建筑物使用人群對舒適度的要求。這就意味著要對高層建筑的高鋼規程和混凝土規程作出明確的設計要求。這一過程是使高層建筑物的結構設計達到順風向和橫風向頂點的最大加速度的重要設計內容。結構舒適度分析是復雜高層與超高層建筑結構設計的重要組成部分。具體內容包括以下兩方面:①對混凝土結構的建筑來說,其設計的阻尼比最好取0.05;②對于鋼結構以及混合結構的建筑來說,其設計的阻尼比要根據工程項目的實際情況控制在0.01~0.02之間。此外,從復雜高層與超高層建筑的建設用途來看,公共建筑的水平振動指標限值與公寓類建筑的指標限制存在較大的差異,因此,設計人員要根據建筑使用功能的不同進行差異性設計,比如可以通過優化TMD技術或TLD技術來實現。這樣一來,就可以在復雜高層與超高層建筑水平振動舒適度不合格的情況下,進一步提升建筑物的舒適度水平。
2.3施工過程可行性是對復雜高層與超高層建筑結構進行設計時必須要考慮的問題,否則,即使設計得再合理、先進技術應用得再多,也無法滿足實際建設要求。因此,設計人員在設計的過程中,要充分考慮鋼材的傳力效果以及復雜節點部位鋼筋的可靠性、施工建設的可操作性。這也是設計人員在對復雜高層與超高層建筑進行結構設計的過程中必將會涉及到的問題。要想解決型鋼與其混凝土梁柱節點處主筋相交的問題,可采用以下四種設計方法對其進行有針對性的設計:①將鋼筋與其表面的加勁板進行焊接處理;②將鋼筋繞過型鋼;③通過在鋼板上開洞的方式來穿鋼筋;④在型鋼與其混凝土梁柱節點表面焊接鋼筋、連接套筒。由于復雜高層與超高層建筑的建設要求越來越高,因此,可以采取一些特殊的施工工藝,這也是保證建筑結構穩定的有效措施。
3結束語
總而言之,復雜高層與超高層建筑的結構設計要點是將結構方案和結構類型、抗震設防烈度、結構舒適度以及施工的具體過程考慮在內,同時,還要將提高建筑構件的材料利用效率和結構設計的可行性作為設計重點。這是因為上述內容是提升復雜高層與超高層建筑質量的重要保障。由此可以看出,復雜高層與超高層建筑結構設計所有過程的實現都離不開設計人員對工程建設項目的全面了解。
參考文獻
[1]劉軍進,肖從真,王翠坤,等.復雜高層與超高層建筑結構設計要點[J].建筑結構,2011(11):34-40.
[2]黃鶴.復雜高層與超高層建筑結構設計要點探討[J].才智,2012(04):24-25.
超高層結構設計要點范文3
關鍵字: 深基坑支護;超高層建筑;安全質量
Abstract:Deep foundation pit safety directly related to super high-rise building safety, stability and long. Combining author's work experience, this article on high-rise building deep foundation pit support technology of existing problems were analyzed, and on this basis, put forward the corresponding countermeasures, in order to ensure the safety and quality of deep foundation pit.
Key words:Deep foundation pit support; Super high-rise building; Safety and quality
中圖分類號: TV551.4 文獻標識碼: A 文章編號:
隨著我國高層建筑、超高層建筑的蓬勃發展和人們對地下空間的開發和利用日益增多,基礎設計越來越深,基坑施工的開挖深度越來越深,目前最深可發展到20m以上。隨之而來,尤其對于超高層建筑而言,由于其層數多,體量大,建筑地基必須達到足夠的強度才能承受上部結構的荷載,深基坑的施工安全技術的重要性日益凸顯出來。尤其是對深基坑支護技術要求更加提高,不僅需要確保基坑邊坡的穩定,滿足基坑內的正常作業安全,同時還必須防止防止坑外土體移動,以免對周圍建筑物的影響。在我國超高層建筑工程中,由于土體性質、荷載條件、施工環境的復雜性以及深基坑向著更大、更深的方向發展,使得超高層建筑深基坑支護設計和施工存在著一些問題,因此,結合作者多年的工作經驗,本文對超高層建筑深基坑支護技術存在的若干個問題進行總結分析,并在此基礎上提出相應的應對措施,以保證深基坑安全質量。
1超高層建筑深基坑支護概述
與一般基坑支護相比,超高層建筑深基坑支護也是為了保證地下結構施工以及基坑周邊環境的安全,對基坑側壁及周邊環境采用的支檔、加固與保護措施,主要包括土層錨桿(土釘墻)、深層攪拌樁(懸臂支護)、鉆孔灌注樁、SMW工法、地下連續墻等,但是由于超高層建筑的層數多,體量大,建筑地基必須達到足夠的強度才能承受上部結構的荷載,使得深基坑施工向著更大深度、更大廣度的方向發展。超高層建筑深基坑的施工特點對深基坑支護設計和施工支護過程存在以下要求:
(1)應采用先進可靠的施工技術以確?;邮芰煽考爸ёo的保護作用完全體現,保證基坑四周邊坡的穩定性,滿足地下室具有足夠的空間;(2)由于超高層建筑通常是在城市的繁華地段建造,其周圍的建筑繁多復雜,且地下市政管線重點,應充分考慮到對周圍相鄰建筑物的安全和穩定、以及其周圍地下管線的影響,即施工期間控制土體的變形,以使得基坑周圍的地面沉降和水平位移控制在允許范圍內;(3)對地下水的控制也是基坑支護的一個重要部分,需合理運用明排、降水、截水和回灌等形式控制地下水,保證基坑工程施工作業在地下水位以上。
2超高層建筑深基坑支護存在的常見問題
2.1超高層建筑深基坑支護在結構設計過程中存在的問題
(1)不完全基坑土體取樣。深基坑支護結構物理力學性質的設計大部分取決于基坑土體取樣分析。為減少勘探的工作量和降低工程造價,按國家規范的要求進行鉆探取樣,不可能過多地進行鉆孔取樣,而所取的基坑土樣具有隨機性和不完全性,致使所取的基坑土樣不能全面地反映出復雜多變的地質構造下的土層的真實性,最終也使得深基坑的支護結構設計部符合實際地質的需求;
(2)深基坑支護結構設計中土體的物理力學參數選擇不當。由于地質是復雜多變的,對土壓力不能進行精確的計算,以致由于含水率、內摩擦角和粘聚力是可變值而使得無法準確計算出深基坑支護結構的實際受力,而深基坑支護結構所承擔的土壓力大小是與其安全度直接相關的;另外,施工工藝和支護結構形式不同,對土體的物理力學參數的選擇也有很大影響;
(3)深基坑開挖存在的空間效應考慮不周。深基坑支護結構設計通常以平面應變問題處理,而實際上這種等效僅對于一些細長條基坑而言是符合實際情況的,而其他類型的深基坑而言,應是一個空間問題,卻存在中空間效應考慮不周的問題;
(4)深基坑支護結構設計計算與實際受力不符。在理論上,極限平衡理論是可行的,但是深基坑支護結構的實際受力是遠比該理論的假設要復雜的多,使得其結構設計遠達到了理論的安全系數卻發生破壞,而安全系數相對較小的情況卻能在實際應用中滿足要求。
2.2超高層建筑深基坑支護在施工過程中存在的問題
(1)施工過程與施工設計的差異大。如在深基坑支護施工過程中,深層攪拌的水泥摻量不足,以致使深基坑的支護強度受到影響,甚至可能引起裂縫發生等;
(2)邊坡修理達不到設計、規范要求。由于施工管理人員不到位以及機械操作水平等多種因素的影響致使不能進行深度挖掘,而出現了超挖欠挖的現象;
(3)由于施工過程與設計的差異太大、工程監理不到位、施工監測不力、對基坑土樣的研究不完全、注漿時配料隨意性大、注漿管不插到位、注漿壓力不夠等原因,致使土釘或錨桿的抗拔力達不到設計要求,影響工程質量;
(4)由于超高層建筑通常處于城市繁華地段,其周圍的建筑物和地下管線往往限制了深基坑的施工,而常常相關工程部門未考慮對周圍設施的影響,甚至破壞了其正常的運轉;
(5)深基坑由于其深度較大,勢必會受地下水的影響,如地下水會滲流人基
坑內,給施工帶來困難,且有產生流砂的危險導致邊坡失穩和地基承載力下降等。
3超高層建筑深基坑支護應對措施
3.1超高層建筑深基坑支護在結構設計過程中應對措施
(1)深基坑支護結構的設計不應再采用傳統的“結構荷載法”,而應徹底改變傳統的設計觀念,逐步建立以施工監測為主導的信息反饋動態設計體系;(2)在建立新的變形控制設計法時,應著重研究支護結構變形控制的標準、空間效應轉化為平面應變和地面超載的確定及其對支護結構的影響等問題;(3)在深基坑支護結構設計方面,應對大量的科學測試數據進行科學分析,使得其能建立在大量的試驗研究基礎之上,以滿足復雜多變的工程需求;(4)
深基坑支護結構應向著綜合性方向發展,即受力結構與水結構相結合、臨時支護結構與永久支護結構相結合、基坑開挖方式與支護結構型式相結合,以探索新型準確的支護結構的計算方法。
3.2超高層建筑深基坑支護在施工過程中應對措施
(1)深基坑支護施工時應嚴格按照深基坑結構設計文件進行,若出現任何異議應提交設計部門進行核實更改,不能私自任意改動設計需求;
(2)施工單位要嚴格按照施工規程、經批準的施工組織設計及相關的技術規范組織施工,對各施工要點要制定具體措施,并加強過程控制;
(3)深基坑支護施工方案應適合施工場地周圍建筑物和地下管線的分布,充分考慮工程對周圍設施的影響,盡量不要影響這些設施的正常運轉,盡可能把影響降低;另外,要盡量減少支護工程施工產生的環境污染;
(4)根據地質勘察部門提供的地質資料,深入分析地下水的成因,了解深基坑周圍環境,對周邊有建筑基坑,宜采用以堵為主,抽水為輔;
(5)對深基坑支護結構是否會發生變形、是否會產生沉降及水平方向的位移或傾斜、是否有裂縫,以及基坑底是否產生隆起和變形進行實時監測;
4結語
深基坑工程施工成敗是關系到超高建筑工程成敗的關鍵,而深基坑支護的安全可靠直接關系到超高層建筑的安全性、穩定性和長久性。隨著我國建筑業的不斷發展,深基坑支護技術也在不斷成長起來,但是超高層建筑地不斷興起且城市建筑間距越來越小對深基坑支護的要求也越來越高,否則將導致一些的安全事故發生,因此,對超高層建筑深基坑支護存在的問題進行分析研究,并探索相應的處理措施是非常有必要的。
參考文獻
[1]黃誠,如何做好高層建筑深基坑支護的施工管理[J],科技與企業,2012,(4):13-14
[2]陳繼志,確保鄰近建筑安全的深基坑支護工程[J],中國建材科技,2012,(1):88-90
超高層結構設計要點范文4
關鍵詞:超高層;結構抗震;影響因素;設計要點
中圖分類號: S611 文獻標識碼: A
一、影響超高層建筑結構抗震效果的因素
1、超高層建筑自身結構的設計
作為影響超高層建筑結構抗震效果的最主要因素,建筑物的結構設計應是我們首要重視的問題,點式住宅、版式住宅等各種類型的建筑物要想取得理想的抗震效果,那么就必須對其進行合適的結構設計,選擇最有效的抗震措施,充分的保證高層建筑結構的抗震性能,從而實現大震不倒、小震不壞的目標。
有些超高層建筑結構對平面的布置十分復雜,剛心與質心可能不一致,而一旦地震來臨,那么其作用影響力和破壞力就會大大的增強。因此,在布置超高層建筑結構的平面時,應盡可能的保證剛心和質心是重合的,從而保證超高層建筑結構的抗震性能。在對建筑的結構進行設計的過程中,應保證建筑有合適的出屋面部分,這樣當地震來臨時才能降低其鞭梢的影響,如果房屋結構的平面布置是不規則的,在偏離建筑結構剛心的位置處建議設立抗震墻。
2、超高層建筑結構的施工材料和施工過程
超高層建筑結構的施工原材料對其抗震效果也是有著直接的影響的,因此,在施工建設的過程中,應明確施工材料的重要性,通常情況下,建筑物的建設質量越高,那么地震對建筑物的作用力就是越小的,而在同等的地震環境下,建筑施工建設中使用了性能越好的材料,其受到的地震作用力也就越小,而如果無法保證材料的使用性能,那么就會受到較大的地震作用力。因此,在超高層建筑的施工建設過程中,選擇建筑材料時建議采用塑料板材、空心磚以及加氣混凝土板等,這些質輕的材料對于保證建筑物的抗震性能都是十分有利的。
在超高層建筑的施工過程中,為較好的保證其抗震的效果,我們還應保證施工中每一個環節和每一道工序的質量,應高度的重視施工中的各項管理工作,同時建立完善的施工監管的規范制度,保證超高層建筑結構的施工質量,以提升其抗震的效果。
3、施工現場的地質環境
當地震來臨時,其對超高層建筑結構的破壞的原因是有很多方面的,最主要的原因就是地表滑坡、山體崩塌以及巖石斷層等導致地表發生了運動,使建筑結構受到了破壞,而水災和海嘯等地震帶來的次生災害也會破壞建筑物。在這些原因中,采取相應的工程措施是可以預防一部分原因的,因此,在施工的準備階段,應對施工現場的地質環境進行嚴格的勘察,認真的研究實際的地質和地形條件,施工中盡可能選擇對抗震最有力的地點。
二、超高層建筑抗震設計要點
1、結構規則性
建筑物尤其是超高層建筑物設計應符合抗震概念設計要求對建筑進行合理的布置。大量地震災害表明平立面簡單且對稱的結構類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能,因為該種結構建筑容易估計出其地震反映易于采取相應的抗震構造措施并且進行細部處理。建筑結構的規則性是指建筑物在平立面外形尺寸抗側力構件布置、承載力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面對稱均勻體型簡單結構剛度質量沿建筑物豎向變化均勻,同時應保證建筑物有足夠的扭轉剛度以減小結構的扭轉影響,并應盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻以盡量減小結構內應力和豎向構件間差異變形對建筑結構產生的不利影響。
2、層間位移限制
超高層建筑都具有較大的高寬比,其在風力和地震作用下往往能夠產生較大的層間位移,甚至會超過結構的位移限值。而國內普遍認為該位移限值大小與結構材料、結構體系甚至裝修標準以及側向荷載等諸多因素有關,其中鋼筋混凝土結構的位移限值(一般在1/400-1/700范圍內)則比鋼結構(1/200-1/500范圍內)要求嚴格,風荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴格,因此在進行超高層建筑結構設計時應根據建筑物的實際情況以及所處的地理位置進行設計,既要滿足其具有足夠的剛度又要避免結構在水平荷載的作用下產生過大的位移而影響結構的承載力、穩定性以及正常使用功能等。
3、控制地震扭轉效應
大量事實表明,當建筑結構的平面布置等不規則、不對稱導致建筑層間水平荷載合力中心與建筑結構剛度中心不重合,在地震發生時建筑結構除發生水平位移外還易發生扭轉性破壞甚至會導致結構整體倒塌,因此在結構設計中應充分重視扭轉的影響。由于建筑物在扭轉作用下各片抗側力結構的層間變形不同,其中距剛心較遠的結構邊緣的抗側力單元的層間側移最大;同時在上下剛度不均勻變化的結構中,各層的剛度中心未能在同一軸線上,甚至會產生較大差距,以上情況都會使各層結構的偏心距和扭矩發生改變,因此,在設計過程中應對各層的扭轉修正系數分別計算。
三、提高短柱抗震性能的應對措施
有抗震設防要求的超高層建筑除應滿足強度、剛度要求外,還要滿足延性的要求。眾所周知,短柱的延性很差,尤其是超短柱幾乎沒有延性,在建筑遭受本地區設防烈度或高于本地區設防烈度的地震影響時,很容易發生剪切破壞而造成結構破壞甚至倒塌?;炷炼讨难有灾饕茌S壓比的影響,同時配箍率、箍筋的形式對混凝土短柱的影響也很大。高層混凝土結構短柱,特別是結構低層的混凝土短柱,其軸壓比很大,破壞時呈脆性破壞,其塑性變形能力很小。提高混凝土短柱的抗震性能,主要也就是提高混凝土短柱的延性,可以從以下幾方面著手。
1、提高短柱的受壓承載力
提高短柱的受壓承載力可減小柱截面、提高剪跨比,從而改善整個結構的抗震性能。減小柱截面和提高剪跨比,最直接的方法就是提高混凝土的強度等級,即采用高強混凝土來增加柱子的受壓承載力,降低其軸壓比;但由于高強混凝土材料本身的延性較差,采用時須慎重或與其他措施配合使用。可以采用鋼骨和鋼管混凝土柱以提高短柱的受壓承載力。
2、采用分體柱
由于短柱的抗彎承載力比抗剪承載力要大得多,在地震作用下往往是因剪壞而失效,其抗彎強度不能完全發揮。因此,可人為地削弱短柱的抗彎強度,使抗彎強度相應于或略低于抗剪強度,這樣,在地震作用下,柱子將首先達到抗彎強度,從而呈現出延性的破壞狀態。分體柱方法已在實際工程中得到應用。人為削弱抗彎強度的方法,可以在柱中沿豎向設縫將短柱分為2或4個柱肢組成的分體柱,分體柱的各柱肢分開配筋。在組成分體柱的柱肢之間可以設置一些連接鍵,以增強它的初期剛度和后期耗能能力。
3、采用鋼管混凝土柱
鋼管混凝土是套箍混凝土的一種特殊形式,由混凝土填入薄壁圓形鋼管內而形成的組合結構材料。由于鋼管內的混凝土受到鋼管的側向約束,使得混凝土處于三向受壓狀態,從而使混凝土的抗壓強度和極限壓應變得到很大的提高,混凝土特別是高強混凝土的延性得到顯著改善。同時,鋼管既是縱筋,又是橫向箍筋,其管徑與管壁厚度的比值至少都在90以下,相當于配筋率2至少都在4.6%。當選用了高強混凝土和合適的套箍指標后,柱子的承載力可大幅度提高,通常柱截面可比普通鋼筋混凝土柱減小一半以上,消除了短柱并具有良好的抗震性能。
結束語
通過以上的論述,應充分的認識到影響超高層建筑結構抗震效果的各類因素,在超高層建筑的抗震設計工作中,選擇最為科學合理的設計方法,針對現階段超高層建筑抗震設計的現狀,準確的把握抗震建筑結構抗震設計工作的發展趨勢,保證超高層建筑抗震設計的效果,促進我國超高層建筑行業的健康發展。
參考文獻
[1]趙楠.基于菱形平面的超高層結構抗震設計[J].工程抗震與加固改造.2013(01)
超高層結構設計要點范文5
【關鍵詞】高層建筑;結構設計;扭轉;受力性能;結構方案;計算簡圖
中圖分類號:TU208 文獻標識碼: A
前言
高層建筑的出現是科技發展、社會進步、建筑行業提升的重要標志,當前,國家和城市發展越迅速,高層建筑的數量和層次就越高,很多大城市已經開始了超高層建筑的設計和施工,并已經逐漸成為一種社會和行業發展的趨勢。在這樣的趨勢下,高層建筑結構設計工作就顯得尤為重要,在設計工作中要通過科學的手段、統籌的方法和高超的技巧將設計的合理性、安全性和需要的廣泛性和差異性有效地統合在一起,滿足從行業到社會,從個人到集體,從需要到發展等各方面的需要。當前,各界為建筑行業提出了做好高層建筑結構設計的要求,因此,在高層建筑結構設計中要了解高層建筑結構的特點,注意設計中的要點,重點對高層建筑結構的扭轉和受力性能進行關注,在堅持安全、質量和經濟的原則下,提升高層建筑結構設計的水平。
一、高層建筑的結構特點
1、重視對待軸向變形。高層建筑中,由于豎向負荷較大的原因,可能會引起在柱中較大程度上的變形,從而對連續梁、彎矩產生比較大的影響,該影響包括兩個方面:一方面是,會增大端支座負彎矩的數值或者是增大跨中正彎矩的數值,另一方面是,減小連續梁中間支座的負彎矩值。除了這兩方面的影響外,還會影響預測構件的側移和剪力,以及影響構件的下料長度,對于對構件的側移和剪力的影響,將其和構件豎向變形相比較,就會得出較為不安全的結果;對于對預測構件下料長度的影響,可以采取根據計算軸向變形數值,然后針對性的對下料長度進行調整分配。
2、重要的高層建筑結構設計指標是結構延性。高層建筑和低層建筑的區別之一就是:在建筑結構方面,高層建筑的結構較柔和,同時也就保障在地震作用下高層建筑的變形更大。為了避免高層建筑在遭受較大沖擊后,在進人高層建筑塑性變形階段的前提下,高層建筑仍可以具有較強的變形能力,也就是避免高層建筑的倒塌,需要在高層建筑結構設計時采取恰當合理的措施,達到保障高層建筑結構具有應對較大沖擊的延性。
3、高層建筑結構設計的決定性因素是水平荷載。一方面,對于大多數的高層建筑樓房來說,豎向荷載基本上是定值,而水平荷載,比如地震作用和風負載,荷載值隨著高層建筑結構動力特性的不同而發生較大程度上的浮動變化;另一方面是,由于高層建筑樓房自身的重量和樓面引起的彎矩和軸力的數值,與建筑物的高度的一次方成正比,而水平荷載產生的傾覆力矩和引起的軸力與建筑物高度的二次方成正比。
三、高層建筑結構設計的要點
1、高層建筑的構造措施
高層建筑結構設計中要重點對剪力、壓力、柱體等相關結構和特性進行強化,同時要加強彎力矩的防護,提高拉力的大小,提升構造梁的性能,要注意對薄弱部位的加強,特別重點考慮的構造要點有:延性、溫度應力、薄弱層厚度,鋼筋錨固長度,抗震結構層次等主要環節,要達到高層建筑結構的設計合理化,就必須做好上述構造方面的設計。
2、高層建筑結構的計算簡圖
計算簡圖是高層建筑結構設計和高層建筑結構計算時的中要基礎,因此,需要選擇適宜的高層建筑結構計算簡圖。在計算簡圖中要對高層建筑結構的剛節點和鉸節點進行重點把握,同時要控制計算簡圖的誤差,使其限定在高層建筑結構設計的允許范圍中。在高層建筑結構計算簡圖的應以中要對構造的重點防護措施進行強化,這樣有利于控制高層建筑結構的穩定。
3、高層建筑結構的方案
結構方案的經濟性、科學性和合理性是整個高層建筑結構設計的關鍵,要采用高層建筑結構的合理形式和經濟形式,這樣可以使高層建筑結構得主要性能和要求達到相應的設計。在方案中要注意豎向和水平向的規則,同時,要注意在同一結構單元內不能應用同樣結構體系和方式,以避免高層建筑結構出現問題。
4、高層建筑的基礎方案
在高層建筑結構進行基礎設計師要重點考慮高層建筑結構的荷載分布、高層建筑工程的地質條件、高層建筑的施工條件。設計高層建筑結構時要重點考慮到對地基潛力的挖掘,因此,在高層建筑結構設計階段要對工程地質勘查報告的內容和技術參數進行重點了解,以便形成具有科學性和合理性的高層建筑結構基礎方案。
四、高層建筑結構設計的基本要求
1、高層建筑結構設計的規則性
高層建筑結構設計應符合抗震概念設計的要求,應采用規則的設計方案,不應采用嚴重不規則的結構體系。高層建筑結構設計應該具備多道抗震防線;具有合理的承載力和剛度分布的結構水平和豎向布置,避免因扭轉和突變效應造成局部薄弱部位。
2、高層建筑結構設計的平面規則布置
高層建筑結構平面布置需要能抵抗豎向和水平荷載,對稱均勻,明確受力,傳力直接,減少扭轉的影響。在地震作用下,建筑的平面要簡單規則,在風力作用下可以適當放寬要求。建筑的抗震設防要求建筑的平面形狀宜對稱、簡單、規則,才能達到減震的目的。
五、高層建筑結構設計問題的防范和處理
1、高層建筑結構設計中的扭轉問題
在進行結構設計時,我們需要建筑的三心盡可能匯于一點,即三心合一。高層建筑結構設計的扭轉問題就是指建筑的三心在結構設計過程中未達到統一,結構在水平荷載的作用下發生扭轉振動的效應。
2、高層建筑結構的受力性能
對于高層建筑物最初的方案設計,建筑師考慮更多的是應該是它的受力性能,而不是詳細地確定它的具體結構。沉降縫兩側單元層數不同時,由于高層的影響,低層的傾斜往往很大,因此沉降縫寬度可按高層單元的縫寬要求來確定。
3、高層建筑結構設計中的其它問題
一是,剪力墻的墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時,應采取在墻與梁相交處設置扶壁柱或暗柱,或在墻內設置型鋼等至少一種措施,減小梁端部彎距對墻的不利影響。二是,對各抗震等級框支梁縱向鋼筋的最小配筋率提高了要求,同時增加了最小面積配箍率的要求。三是,嚴格要求各抗震等級剪力墻在各種情況下的厚度與層高。四是,地下室結構的樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍。
六、結束語
綜合全文,近些年我國的高層建筑建設行業迅速發展,而高層建筑結構設計是高層建筑建設行業的關鍵因素,高層建筑建設行業的進一步發展,使得對高層建筑結構設計質量的要求越來越高。高層建筑結構設計質量好壞直接影響到整個高層建筑是否具有安全性,直接影響到高層建筑建設行業是否達到可持續發展。本文從高層建筑結構設計的原則人手,對高層建筑結構設計的特點進行詳細的概述,進而引出高層建筑結構設計中應該注意的問題,并對這些問題進行簡單的概括。
[參考文獻]
[1]蔣最.淺探高層建筑設計和城市空間合理化[J].城市建設理論研究(電子版)
超高層結構設計要點范文6
【關鍵詞】 高層建筑;結構設計;要點
引 文:當今社會,隨著人們對居住空間的要求越來越高,同時對住宅的布局以及裝飾也越來越高,使得目前的建筑形式向多元化發展,并且隨著高層建筑的大量出現,滿足了人們對居住大空間的要求,同時也使得城市用地緊張的情況得以解決,但是,隨之而來的問題也出現了,因為高層建筑本身的特點決定著建筑結構的特殊性,比如結構復雜,建筑施工的工作量很大,施工的周期較長等,所以,如果在結構設計方面發生問題,不但會使得經濟造成巨大的損失,而且也會危及人們的生命以及財產的安全,因此,我們要對高層建筑結構設計要點嚴格把握,并且對工程施工的各種相關因素全面考慮,詳細的分析及把握影響建筑質量的潛在問題,從而采取有效的方法及措施進行防治。
1.高層建筑結構體系
1.1高層建筑的剪力墻體系。
在高層建筑中設計中結構體系中,其重要組成部分就是剪力墻,在高層建筑承受風荷載或高層建筑承受地震方面,剪力墻有著積極性的作用。因為其不僅對結構中水平構件所產生的豎向荷載能夠承擔,而且對外部因素所引起的振動作用也能夠承擔。
1.2高層建筑的框架―剪力墻體系。
高層建筑中常見的結構體系就是框架―剪力墻體系,垂直荷載的力量是框架所能承受的,而剪力墻所承受的則是水平剪力。剪力墻的設置不僅能夠在很大程度上增強建筑的側向剛度,使其水平位移變小,而且還能夠使框架所受的力實現均勻分布。
1.3高層建筑的筒體體系。
高層建筑筒體結構體系由框架―剪力墻結構與全剪力墻結構綜合演變和發展而來的。筒體結構體系是將剪力墻或密柱框架集中到建筑的內部和而形成的空間封閉式的筒體。其特點是剪力墻集中而獲得較大的自由分割空間,目前在高層建筑中被廣泛應用。
2.高層建筑結構設計要點分析
2.1選擇合理的結構方案。
高層建筑的結構設計不僅要具有較高的經濟性,更要滿足使用性及合理性,因此在進行高層建筑結構設計時,首先就要選取一種既可行又滿足較好經濟性的結構形式及體系。其中要注意如下問題:首先在同一結構單元中,最好不要混合使用不同的結構體系,同時還要綜合考慮使用要求、地理環境及施工條件等實際情況,還要協調好建筑電氣及水暖等配套設施的設計,從而選擇最優的建筑結構體系。
2.2選擇合適的基礎方案。
綜合考慮高層建筑物的上層結構類型和地基的承受能力,對建筑物的結構設計。盡量充分利用地基的承受強度,建筑合理的高度,必要時要求進行地基變形的檢驗。根據當地的地質調查結果,對高層建筑結構基礎設計。建筑設計人員在進行建筑地基基礎設計的時候,必須要根據當地的設計規范標準,由于我國各個地方都會有自己地區規劃制定的《地基基礎設計規范》 ,各個地區制定的規范對建筑結構設計師在設計時有著非常重要的幫助。
2.3選用適當的計算方法及簡圖。
在高層建筑結構設計中,要注重相關計算方式的選擇,從而保證強度等計算結果能夠滿足真實情況,從而更好的為結構設計提供依據。此外,由于建筑結構設計是在結構計算的基礎上開展的,一旦計算方式不準確,導致計算結果有誤,就會嚴重影響高層建筑的結構設計質量,更可能造成安全事故的發知,并帶來巨大的損失,因此在高層建筑結構設計中,要注意相關計算方法的選擇及計算簡圖的選取。同時,計算簡圖還應有相應的構造措施來保證。實際結構的節點不可能是純粹的鉸結點和剛結點,但與計算簡圖的誤差應在設計允許范圍之內。
2.4正確分析計算結果。
計算機技術是在結構設計中普遍采用的技術,但是隨著目前軟件種類繁多,軟件的不同往往也會導致計算結果的。所以,設計師要對程序的適用范圍以及條件進行全面的了解才可。設計師在拿到計算結果時一定要對其認真分析,并且慎重的校核的原因是計算機在輔助設計時常常會因為結構實際情況與程序不相符合,或人工輸入有誤,或軟件本身有缺陷從而導致計算結果錯誤,這就需要設計師以此做出合理判斷。
2.5采取相應的構造措施。
“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉原則”是在進行高層建筑結構設計時需要牢記的,并且一定要注意構件的延性性能;對薄弱部位加強;對鋼筋的錨固長度也要注意,更要注意的就是鋼筋的執行段錨固長度;同時對溫度應力的影響力等也要考慮。
2.6高層建筑結構抗震設計。
由于高層建筑的樓層數較高,特別是某些超高層建筑,如果遇到如地震等災害時,其抗震能力得不到有效的保證,就使其變形及破壞力都會遠遠的大于其它類型的建筑,因此要綜合多方面因素,全面的提升高層建筑的抗震能力。
首先要注重地基的選擇及設計,高層建筑最好應建筑在土地較硬的地區,并遠離河岸,同時還要注意,不要在斷層或地陷等較易發生地震的地區建造,如果地基選擇不合理很可能影響到其抗震能力。其交,在設計階段還要注重建筑材料的選取,將鋼筋與混凝土結合在一起的建筑形式主要是利用鋼筋與混凝土具有相似的膨脹系數,在任務環境下都不會產生過大的應力,同時這兩者之間的粘結性很好,特別是將鋼筋表面預置肋條或在鋼筋的端部彎起彎鉤,可大大的提高鋼筋與混凝土之間的拉力,可以更好的提高建筑的強度及抵抗外力的能力,從而更好的滿足人們的使用要求。而在高層建筑的設計施工中會在框架結構中融入一定的剪力墻結構,從而更好的實現不同建筑的功能及相應的強度要求。
3.結束語
綜上所述,我國城市化建設速度的不斷加快,使得提高城市土地利用率的相關問題越來越被社會所重視,與此同時,各種形式的高層建筑拔地而起,從而為緩解了城市居民住房緊張問題,但是由于高層建筑本身的結構特點,決定著其相應的結構設計必須滿足一定的強度及使用要求,這對建筑設計師來說是一項艱巨的任務。要想保證高層建筑施工質量,首先在結構設計階段就要保證其設計方案完全符合國家的相關標準,并結合其實際用途,緊抓設計要點,并對較易發生的潛在問題的設計進行及時排除,確保施工方案得以順利的展開,從而保證整體高層建筑的施工質量,為人們的正常使用提供較高質量的保障。
參考文獻
[1]吉柏鋒,瞿偉廉.下擊暴流作用下高層建筑物表面風壓分布特性[J].華中科技大學學報(自然科學版),2012(9).
[2]張莉華,萬怡秀,陳燕,嚴開濤,羅志國.廣州珠江新城J1-1地塊綜合樓超高層建筑結構設計[J].建筑結構,2012(9).
[3]文勇.水平荷載在高層建筑結構設計分析中的重要作用[J].科技創新導報,2010(25).
[4] 羅國露. 淺談高層建筑結構轉換層施工技術[J]. 中小企業管理與科技(下旬刊). 2011(08)
[5] 雷宏剛. 我國高層建筑鋼結構國產化的技術經濟分析[J]. 太原理工大學學報. 1996(01)