改革开放以来随着经济的不断发展,综合国力的不断提高,房地产业迅猛发展,建筑业逐渐成为社会支柱产业。
由于土地资源的紧缺,高层建筑在众多建筑形式中脱颖而出,而在目前在工程设计领域中,高层建筑结构设计是极其重要的一个环节,也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点,建筑结构设计,设计质量直接影响着工程周期、成本节约,可以说是一个工程中重要的生命线。
对其具体的分析与论述也就显得更加的重要,设计师们设计了很多新的结构体系,如何更加合理的设计结构体系,做好结构设计,解决可能出现的问题,同时又满足人们各方面的要求,本文分别对高层建筑结构设计特点、高层建筑的设计原则以及高层建筑结构的优化设计进行了探讨,以提高建筑结构设计水平,这是值得我们探讨的问题。
关键词:高层建筑;结构设计;
中图分类号: TU97文献标识码: A
引言
由于高层建筑结构不同体系具有不同的力学特性,在进行结构设计时,需结合不同的设计计算方法和构造处理措施,不断吸取工程实践经验才能取得良好的结构设计方案。
一、高层建筑结构设计特点
1、水平荷载成为决定因素
一方面,因为楼房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,仅与楼房高度的一次方成正比;而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;另一方面,对某一定高度楼房来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2、轴向变形不容忽视
高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。
3、侧移成为控制指标
与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。
随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
4、结构延性是重要设计指标
一般在建筑施工设计中,在保证建筑物应有的强度的同时,要需要保证建筑物具有一定的延性。
这是为了使建筑物具有一定的变形能力,以适应因自然环境或人为因素而引起的楼房震动,避免因缺乏延性而在轻微震动中就发生建筑倒塌事故。
高层建筑相对于低层建筑来讲,延性需要更大一些,即保证高层建筑的结构更柔一些,这就需要在结构设计中采取合理科学的措施,使高层建筑结构在
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二、高层建筑的设计原则
1、高层建筑结构方案的选择
合理的结构设计方案对于工程来讲是十分关键的,好的设计方案在满足结构形式和体系的基础上,还要充分考虑造价成本,把经济适用发挥到最大程度。
结构体系的最基本的原则是受力明确、传力简单,结构方案尽满足使用、安全要求的基础上,尽量的简洁。
在相同的机构单元中的结构体系选择应该统一,如果高层所在的地域地震频发,那么在应力的设计上应该满足平面和竖向的全部规则。
最终的结构方案的确定,需要对地理条件,工程设计需求,材料的选择,施工条件进行全面的考量和整合,并且和建筑水、暖、电各个分项相互协调,综合各方面因素进行最后的敲定。
2、高层建筑结构后计算简图的选择
计算简图是进行高层建筑结构设计的基础,是所有计算数据的出处和根源所在。
关系到各环节的建筑尺寸和误差。
如果不能选择合理的计算简图,对于结构安全就会埋下隐患。
因此,高层建筑结构设计的安全保障前提,就是合理计算简图的选择。
同时,在选择了计算简图之后,还应该采用相应的构造方法保证其安全性。
在结构的实际施工中,结构节点不单单是钢节点或者铰接点,要使得计算简图的误差在规定的允许范围之内。
广东深圳专业医用电子产品工业产品设计上海市2008年第一季度药品\医疗器械质量公告 3、计算结构进行准确的分析
科技的发展也推动建筑领域不断的进步,计算机作为现在科技发展的集中产物,自然在建筑结构设计中也得到了广泛的应用。
经过几年的发展,市场上的计算机软件种类和数量都大大提升,但问题也随之涌现出来,很多时候,统一种类的计算数据在不用软件中处理产生的结果并不一致。
这就对计算数据的准确程度提出了严苛的校对要求,也对结构设计人员的能力提出了更高水平的要求。
在全面了解软件的使用范围和条件的基础上,选择最为合理准确的软件也成为设计人员必须完成的课题。
与此同时,建筑结构受到各种不可掌控的实际情况制约,与计算机得出的理想结果不能达到完全的吻合,因此在计算机辅助设计的同时,设计人员的主导能力还是最为关键的。
另外在计算过程中,应该尽量减少人工输入误差或者软件自身存在缺陷所造成的计算结果不准确,加强得出结果后的校正工作,加以合理的主观判断,得出最终准确有效的计算成果。
4、高层建筑基础设计的选择
高层建筑的基础设计应该以地质条件作为依据,地层结构的不同,在地基的类型方面也会有所差异。
不仅如此,在建筑基础方案的选择方面,还应该充分考虑高层建筑上部的结构类型、荷载的分布特征、施工的技术条件以及相邻的结构物基础之间是否存在影响等方面的因素。
基础方案的选择,最终目的是能够使得地基的
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必要的时候,应该以模型的形式对地基的变形情况进行检验。
在建筑区域的地质勘探报告有在缺陷时,应该进行现场勘查,参考附近相邻建筑物的基础结构资料,制定出最为合理的基础设计方案。
5、高层建筑应采取相应构造措施
强剪切力弱弯变,强压力弱拉力是高层建筑结构设计的基本原则。
在柱子的设计方面强度要高,梁相对较弱。
在架构的设计过程中,要充分遵循以上原则,做好薄弱部分的处理工作,对钢筋的强度和锚固长度给予足够的重视,特别是结构构件的延性和温度应力要经过重点探究之后,才能敲定最后的构件方案。
三、高层建筑结构的优化设计
1、抗风结构优化设计
在基础设计上,要使用配比较高的砂石来保证地基的密实度,同时还要设置抗拔锚杆,以此来提高建筑基础的抗拔强度。
在减振系统设计上,要多利用耗能支撑、剪力墙、楼板等组成的耗能减振系统来减少风荷载对高层建筑的影响。
对于风荷载与水平力的问题,要对高风压区进行加固。
这主要是从水平压力、水平荷载内力等方面进行综合考虑,来为高层建筑进行加固设计。
2、抗震结构优化设计
(1)提高结构设计的整体规则性,以此确保承载力体系分布的合理性。
(2)改善地基的抗震设计,即在简化建筑平面、提高地基的
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(3)在剪力墙的设计方面,要提高高层建筑承重结构的抗侧力,以此来满足承载力的耗能与延续性,这样可以有效地提高高层建筑的抗震能力。
3、消防结构优化设计
(1)防火间距上的设计,在设计时要全面的考虑间距在火灾中的隔断、灭火功能,同时在设计时还要考虑到建筑结构的耐火性问题以及排烟的问题。
(2)对安全疏散结构进行合理的设计,这主要是为了解决火灾中的疏散困难,在设计上:a.注意防烟区的设置;b.注意双向疏散方面的设计,如合理安排避难层等。
(3)在设计上注意分割结构的安排,这主要是为了控制火势与烟雾的范围,这方面一般使用的是垂直的楼板结构设计方式、水平的单元墙以及防火墙结构设计,以及相关的排烟、防火门等装置的设计。
结束语
总之,高层建筑结构设计是一项系统性的工作,涉及内容繁多且复杂。
因此,工程设计人员要进一步深入研究建筑结构设计的技术问题,选择合理的结构方案,同时提高结构
广东深圳专业医用器械结构工业产品设计如何做好房地产产品设计广东深圳专业医疗器械研发工业产品设计研发动态设计水平,以完善建筑的各项功能。
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