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广东深圳专业理邦监护仪产品设计公司浅析高层建筑结构设计
-浅析高层建筑结构设计
2019/03/05
摘 要:文章从分析高层建筑的设计特点出发,以高层建筑结构设计理论为基础,分析高层建筑结构体系类型,从而得到高层建筑分析与设计方法,最后讨论了高层建筑的抗广东深圳专业医用设备工业产品设计工业设计与建筑设计的关系震分析等方面。

  关键词:高层建筑;结构设计;选型;结构体系;
  中图分类号:TU97 文献标识码:A
  20世纪的最后20年,改革开放之后的中国随着综合国力的提高,新建了大批的高层建筑。
但是目前我国内地高层建筑中,仍以高广东深圳专业医用器械外观工业产品设计产品试用层住宅(12~30层)占主体,约占全部高层建筑的80%,所以钢筋混凝土高层建筑仍是具有很强的优势。
本文就高层建筑的结构分析与设计特点进行分析,总结了高层建筑的结构体系类型,最后并分析了抗震设计在高层建筑中的应用。

  一、结构分析与设计特点
  (一)水平载荷成为决定因素
  任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载,还要具有抵抗地震作用的能力。
在较低楼房中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计,水平荷载产生的内力和位移很小,对结构的影响也就较小;但在较高楼房中尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响,水平荷载却起着决定性的作用。
随着楼房层数的增多,水平荷载愈益成为结构设计中的控制因素。
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所引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面对某一高度楼房来说,竖向荷载的风荷载和地震作用,其数值随结构动力特性的不广东深圳专业医疗仪器造型工业产品设计工业设计领导者LKK洛可可喜迎8周年同而有较大幅度的变化。

  (二)轴向变形不容忽视
  通常在低层建筑结构分析中,只考虑弯矩项,因为轴力项影响很小,而剪切项一般可不考虑。
但对于高层建筑结构,情况就不同了。
由于层数多,高度大广东深圳专业医用仪器器械外观工业产品设计医疗建筑流线设计创新,轴力值很大,再加上沿高度积累的轴向变形显著,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:采用框架体系和框-墙体系的高楼中,框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力,中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。
当房屋很高时,此种差异轴向变形将会达到较大的数值,其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷,从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩值和端支座负弯矩增大。

  (三)侧移成为控制指标
  与低层建筑不同,结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素,随着楼层的增加,水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。
设计高层结构时,不仅要求结构具有足够的强度,能够可靠地承受风荷载作用产生的内力;还要求具有足够的抗侧刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内,保证良好的居住和工作条件。

  二、高层建筑结构体系结构
  当框架体系的强度和刚度不能满足要求时,往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架,便形成了框架―剪力墙体系。
在承受水平力时,框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。
在体系中框架体系主要承受垂直荷载,剪力墙主要承受水平荷载。
框架―剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。

  当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时,即形成剪力墙体系。
在剪力墙体系中,单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。
剪力墙体系属刚性结构其位移曲线呈弯曲型。
剪力墙体系的强度和刚度都比较高,有一定的延性,传力直接均匀,整体性好,抗倒塌能力强,是一种良好的结构体系,能建高度大于框架或框架―剪力墙体系。

  三、高层建筑结构分析与设计方法
  高层建筑结构是由竖向抗侧力构件(框架、剪力墙、筒体等)通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。
要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。
各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。

  四、抗震分析与设计在高层建筑的应用
  在罕遇地震作用下,抗震结构都会部分进入塑性状态。
为了满足大震作用下结构的功能要求,有必要研究和计算结构的弹塑性变形能力。
当前国内外抗震设计的发展趋势,是根据对结构在不同超越概率水平的地震作用下的性能或变形要求进行设计,结广东深圳专业医疗设备造型工业产品设计医疗器械市场也遭“潜规则”?构弹塑性分析成为抗震设计的必要的组成部分。
我国现行抗震规范(GB50011-2001)要求高层建筑的抗震计算主要是在多遇地震作用下(小震),按反应谱理论计算地震作用,用弹性方法计算内力及位移。
对于重要建筑或有特殊要求时,要用时程分析法补充计算,并进行罕遇地震作用下(大震)的变形验算。

  在我国高层建筑的抗震分析与设计中常见的问题有以下几种:首先是高度问题,对于超高限建筑物,应当采取科学谨慎的态度。
因为在地震力作用下,超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化,随着建筑物高度的增加,许多影响因素将发生质变,即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围,如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
其次是材料选用和结构体系的问题,在高层建筑中,我国150m以上的建筑,采用的三种主要结构体系(框-筒、筒中筒和框架-支撑),这些也是其他国家高层建筑采用的主要体系。
但国外特别在地震区,是以钢结构为主,而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。
如此高的钢筋混凝土结构及混合结构,国内外都还没有经受较大地震作用的考验。
根据现在我国建筑钢材的类型、品种和钢结构的加工制造能力,建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构,以减小柱断面尺寸,并改善结构的抗震性能。
第三是轴压比与短柱问题,在钢筋混凝土高层建筑结构中,往往为了控制柱的轴压比而使柱的截面很大,而柱的纵向钢筋却为构造配筋。

  4高层建筑结构的相关问题分析
   4.1高层建筑结构存在着超高的问题
   基于高层建筑抗震的要求,我国的建筑规范对高层建筑的结构的高度有严格的规定,针对高层建筑的超高问题,在新规范中不但把原来限制的高度规定为A级高度,并且增加了B级高度,使得高层建筑结构处理设计方法和措施都有了改进。
实际工程设计中,对于建筑结构类型的改变对高层超高问题的忽略,在施工审图时将不予通过,应该重新进行设计或者进行专家会议的论证等。
在这种情况下,整个建筑工程的造价和工期都会受到极大的影响。

   4.2高层建筑结构设计短肢剪力墙的设置问题
   我国建筑新规范中,短肢剪力墙是指墙肢的截面的高度和厚度比在5~8的墙,按照实际经验以及数据,高层建筑结构设计中增加了对短肢剪力墙的使用限制。
所以,在高层建筑的结构设计中,必广东深圳专业医疗器械设备外观工业产品设计剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用须尽可能的减少或者避免使用短肢剪力墙。

   4.3高层建筑结构设计嵌固端的设置问题
   一般情况下,高层建筑配有两层或者两层以上的地下室或者人防。
高层建筑的嵌固端一般设置在地下室的顶板或者人防的顶板等位置。
因此,结构工程设计人员应该考虑嵌固端设置会可能带来的问题。
考虑嵌固端的楼板的设计;综合分析嵌固端上层和下层的刚度比,并且要求嵌固端上层和下层的抗震的等级是一致的;高层建筑的整体计算时充分考虑嵌固端的设置,综合分广东深圳专业医用器械产品工业产品设计新奇产品析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。

   4.4高层建筑结构的规则性问题
   在关于高层建筑的新规范中,对于高层建筑结构的规则性做出了很多限制,比如规定了结构嵌固端上层和下层的刚度比,平面规则性等等,并且硬性规定了“高层建筑不能采用严重不规则的设计方案。
”因此,为了避免后期施工设计阶段的改动,高层建筑结构的设计必须严格遵循规范的限制条件。

  五、结语
  结构设计是一项集结构分析,数学优化方法以及计算机技术于一体的综合性技术工作,是一项对国家建设有重大意义的工作,同时,亦是一门实用性很强的工作。
本文就高层建筑的结构设计的各个方面进行分析,一起有助于提高结构工程师在建筑空间中的设计能力,特别是在处理高层建筑方面的问题上。

  参考文献
  [1]肖峻.高层建筑结构分析与设计[J].中化建设,2008,(12).
  [2]范小平.高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析[J].福建建材,2008,(6).
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