近年来,我国的城市化进程不断加快,城市化程度也不断加大,城市人口也不断膨胀,对土地以及住房的要求也越来越高,我国自古就有土地和住房观念,一个家的最基础就是有一个房子,所以,我国对建筑的要求也很高,为了满足我国的建筑需要以及住房需要,我们要加强对高层建筑的建设,才能满足我们日益增长的住房需要。
如何对高层建筑进行建设设计以及相关的基础结构设计是本文的关键。
在这篇文章中,笔者很好地解答了关于高层建筑的结构特点以及基础结构设计的基本问�
关键词:高层建筑;结构设计特点;基础结构设计
中图分类号:TU208文献标识码:
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引言
城市空间不仅可以给城市生产和生活带来活动场地、环境,它还节省了城市土地面积,使绿化面积变得更加广阔,同时也为城市创造了更多的空间,使城市景观变得更加多姿多彩。
然而随着城市化的快速发展,人口的不断增长,建筑用地的紧张,与此同时,在城市规划中,对于建筑用地的要求越来越严格,如何才能高效的,集约的利用好有限的土地,已经成为城市发展中不可避免的问题之一,而高层建筑的应运而生正是人们解决这一问题的重要举措。
然而,高层建筑的设计在保证高层建筑的可靠性,安全性,长久性上始终扮演着重要的角色。
一、高层建筑设计的原则
1、场地适应性原则
场地适应性原则主要指的是高层建筑的地基承载能力和其防震能力能够符合建筑的整体需要。
2、空间整体原则
高层建筑的设计不是一个单一的结构体系,而是由许多子结构与若干的组成部件构成的一个整体的空间结构体系。
只有这些子结构与部件能够协同与配合,才能保证整个建筑的空间整体性与其整体的稳定性。
而一个结构的整体抗震能力与其各自的子结构与部件的刚度,强度,受力状态分不开。
3、功能适应性原则
高层建筑的设计因其功能不同,一般具有不同的功能空间特征。
因此分别具有不同的结构体系模式,它们相互之间的空间布置也会有很大差别。
要求不同的内部空间特征与不同的结构相适应。
4、高度合理性原则
建筑结构的结构体系不同,其力学特征与整体性能也不尽相同,不同的结构体系有其各自能够适应的的高度范围,在其合适的高度范围内,才能使得整体的综合性能得以发挥。
5、施工方便性原则
建筑设计的施工方便性原则指的是建筑设计的不同将会影响甚至决定着施工的工艺,难度,施工工期乃至施工质量。
二、高层建筑设计的特点
1、结构延性
高层建筑不同于普通建筑,高层建筑柔性更好,当它受到外界环境影响时,更容易产生变形的现象。
因此,在高层建筑的设计中就要充分考虑高层建筑的延性问题,把建筑结构延性作为重要的设计指标进行结构设计,保证在高层建筑进入塑性变形阶段后变形能力仍然良好,以防止楼层的坍塌,保证建筑的安全性和稳定性。
2、水平载荷
高层建筑不同于普通建筑,高层建筑结构设计要充分考虑水
广东深圳专业医疗器材设备外观工业产品设计互联网时代的产品设计研究平载荷和竖向载荷的影响。
水平载荷的考虑是为了使高层建筑在遭遇侧向力时能够保持建筑的平衡性和稳定性,因此,水平载荷的作用不容忽视。
通常来说,竖向载荷是一个定值,而水平载荷会随着结构动力特性的不同而浮动变化。
3、轴向变形
建筑结构在外力作用下会产生位移,包括轴向变形、剪切变形和弯曲现象。
高层建筑与普通建筑不同,其建筑轴力相对较大,因此轴向变形就会更加显著,而轴向变形会影响到建筑结构的内力,因此在建筑结构设计中轴向变形不容忽视。
三、高层建筑设计的常见问题与对策
1、在高层建筑中设计的作用
高层建筑一般都设置在城市中的商业区,也就是比较繁华的地段,这些地段由于交通系统比较庞杂,而高层建筑要承载这些街道交通的压力,因此在设计中,高层建筑应当考虑其交通因素,因而要限制建筑的高度与层数。
除此以外,在城市的规划设计中要对这些重要的交通通道进行扩宽,增强其通行能力。
就目前国内外的抗震研究成果而言,结构弹塑性的分析会是抗震设计中的一项重要项目。
然而结构的弹塑性分析不仅较复杂,而且其计算方法与具体的应用在各个国家也不尽相同,就抗震设计而言,建筑的立体与平面设计应当对称而且规整。
建筑的刚度变化以及质量分布也应当均匀。
四、高层建筑基础结构设计理论
高层建筑地基与上部结构及基础结构相互作用
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然而多年以来,因为计算方法的不足和人们在思想认识上的限制,在进行结构设计
广东深圳专业医用产品仪器外观工业产品设计产品设计中的绿色设计时,这三部分之间的关系
广东深圳专业医用器材产品工业产品设计基于Android移动医疗监护的设计与研究经常被人为地切割,将基础结构与上部结构看作是独立的,对其分开考虑,这样会忽略了地基基础和上部结构
广东深圳专业多功能颈腰椎治疗牵引床产品设计公司浅谈建筑结构设计的共同作用,也会忽视了基础结构和上部结构间的约束作用。
这可能导致的结果是:基础设计过于保守,并且由于低估了上部结构对某些部位的内力,致使对这些部位计算出的结果不太安全。
1、地基对基础的影响
基础的受力情况还由地基土的刚度和分布均匀性来决定。
如果地基土刚性比较强,不可压缩,那么基础结构既不会出现整体弯曲,也不会产生太大的局部弯曲,而且上部结构还不会发生次应力。
在实际中,出现最多是地基土比较软,可压缩,而且不均匀地分布,那么在这种情况下,基础弯矩的分布便会有很大不同。
地基和基础的交界面处常常会出现摩擦的痕迹。
因为土壤的强度是有限的,所以造成的摩擦力也是有限的,一般不会大于土壤的抗剪力。
如果孔隙水的压力改变,摩擦力的分布和大小可能随之发生变化。
另外,基础的柔度、土壤的蠕变和外荷载的性质与分布等均会对界面条件产生重要影响。
所以必须从完全粘着与完全光滑之间对界面摩擦影响进行估计。
2、上部结构对基础的影响
如果上部结构是绝对刚性的,若地基变形,所有竖向构件便会均匀地下沉;若忽视了竖向构件抵抗转动的能力,那么可以把竖向构件的支座看作基础梁的不转动铰支座,也就是基础梁好像颠倒放置的连续梁,不发生整体弯曲,而是把基底分布反力作为外荷载,进行出现局部的弯曲。
反之,如果上部结构是绝对柔性的,不约束基础的变形,那么基础梁发生局部弯曲的时候,还会遭受极大的整体弯曲。
因此对于这两种情况,基础梁在内力分布形式和大小上会有很大的不同。
实际中的结构物往往介于以上两种情况之间,很难考虑其整体刚度,一般只能通过计算机软件进行分析。
当基础、荷载及地基不变时,使上部结构刚度增大,就能使基础的内力与相对挠曲减少,不过这样也会增加上部结构内力,亦即当上部结构对基础内力的减少做出贡献时,其自身同时会产生很大的次应力。
最后必须指出上部结构刚度的贡献也是有限的。
广东深圳专业医用器材研发工业产品设计中国的产品设计与文化 3、三者的共同作用
基础、上部结构及地基一个不可分割的整体,各部分的工作状况均是其它部分同自身一起作用的结果。
将地基、基础及上部视为一个彼此紧密联系,协调工作的统一体,在接触点与连接点上满足在变形协调的情况下求解系统的内力和变形,这便是共同作用分析。
进行共同作用分析时,基础及上部结构一般是由板和梁构成的,于是利用解析方法、有限条法或是有限单元法可以构建出基础与上部结构的刚度矩阵,并通过变形协调条件和地基刚度矩阵进行耦合。
首先地基应该确定出合适的地基模型,例如弹塑地基模型、线或非线弹性地基模型。
接下来需要构建地基刚度矩阵,可以选用解析法、有限单元法或是有限差分法等方法来构建矩阵。
然而通常会利用结构力学法对各个地基模型柔度矩阵进行构建,再通过求逆获得其刚度矩阵,最后同基础与上部结构刚度矩阵进行耦合,进而求解出地基的沉降及反力。
结束语
综上所述,高层建筑的上部结构,基础及地基组成了一个共同作用的体系,在高层建筑基础设计中,要有效利用上部结构刚度,充分考虑地基条件对基础受力的影响,合理选择基础形式,运用共同作用的理论设计地基和基础,达到减少基础内力与沉降、降低基础造价的目的。
参考文献
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