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關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu);原則;體系;結(jié)構(gòu)設(shè)計
隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展和建筑功能的多樣化,城市人口的不斷增多及建設(shè)用地日趨緊張和城市規(guī)劃的需要,促使高層住宅建筑得以快速發(fā)展。文章結(jié)合筆者多年的設(shè)計實踐和體會,就高層住宅建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些問題加以探討。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)的特征
高層建筑結(jié)構(gòu)不但承受著由于外界的風產(chǎn)生的水平方向的荷載,同時也承受著在垂直方向的荷載,并且對于地震的抵抗能力也有要求。一般情況下,建筑結(jié)構(gòu)受到低層建筑結(jié)構(gòu)水平方向上的影響比較弱,然而在高層建筑中,外界地震的影響和外界風產(chǎn)生的水平方向的荷載的影響是主要的影響因素。隨著建筑物高度的增加,高層建筑的位移增加較快,但是高層建筑過大的側(cè)移不但影響人的舒適度,同時使得建筑物的使用受到影響,并且容易損壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。基于此,在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時,首先控制側(cè)移在規(guī)定的范圍之內(nèi),所以,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則
2.1選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖在計算簡圖基礎(chǔ)上進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算,如果選擇不合理的計算簡圖,那么就比較容易造成由于結(jié)構(gòu)安發(fā)生的事故,基于此,高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時,計算簡圖應該采用相應的構(gòu)造方法保證安全。在實際的結(jié)構(gòu)中,其結(jié)構(gòu)節(jié)點不單是鋼節(jié)點或者餃節(jié)點,保證和計算簡圖的誤差在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。
2.2選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計按照高層建筑地質(zhì)條件進行基礎(chǔ)設(shè)計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結(jié)構(gòu)類型與荷載分布情況,考慮施工條件,相鄰的建筑物的影響等各個因素,在此基礎(chǔ)上選擇科學合理的基礎(chǔ)方案。基礎(chǔ)方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發(fā)揮,必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設(shè)計要有詳細的地質(zhì)勘查報告,如果缺失,那么應該進行現(xiàn)場勘查并參考相鄰建筑物的有關(guān)資料。一般情況下,相同結(jié)構(gòu)單元應該采用相同的類型。
2.3選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)方案合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案必須滿足經(jīng)濟性的要求,并且要滿足結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系的要求。結(jié)構(gòu)體系的要求是受力明確,傳力簡單。在相同的結(jié)構(gòu)單元當中,應該選擇相同結(jié)構(gòu)體系,如果高層建筑處于地震區(qū),那么應力需要平面和豎向的規(guī)則。在進行了地理條件,工程設(shè)計需求,施工條件,材料等的綜合分析的基礎(chǔ)上,并和建筑包括水,暖,電等各個專業(yè)的相協(xié)調(diào)的情況下,選擇合理的結(jié)構(gòu),從而確定結(jié)構(gòu)的方案。
2.4對計算結(jié)果進行;隹確的分析隨著科技的不斷進步,計算機技術(shù)被廣泛的應用在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中。當前市場上存在著形形的計算軟件,采用不同的軟件得到的結(jié)果可能不同,所以,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下,選擇合適的軟件進行計算。由于建筑結(jié)構(gòu)的實際情況和計算機程序并不一定完全相符,所以進行計算機輔助設(shè)計的時候,出現(xiàn)人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結(jié)果不準確的問題,基于此,結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結(jié)果以后,應該進行校核,進行合理判斷,得出準確結(jié)果。
2.5高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要采用相應構(gòu)造措施高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則是強剪切力弱彎變,強壓力弱拉力,強柱弱梁。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中把握上述原則,加強薄弱部位,對鋼筋的執(zhí)行段錨固長度給予重視,并且要重點考慮構(gòu)件延性的性能和溫度應力對構(gòu)件的影響。
三、高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型
根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)的材料將高層建筑的結(jié)構(gòu)體系分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系,鋼結(jié)構(gòu)體系,鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)體系以及鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)體系。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系被廣泛的應用在各類的工程結(jié)構(gòu)中,具有混凝土和鋼筋兩種材料的協(xié)同受力性能特征,造價低廉,耐久耐火,成本低,整體性能優(yōu)良,但存在著自重大,延性差,施工慢等缺點;鋼結(jié)構(gòu)體系的強度高,抗震性能比較好,施工方便,跨度大,用途多,但是存在著費用高,防火性能差,施工復雜等不足,鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)結(jié)合了鋼筋混凝土構(gòu)件和鋼構(gòu)件的長處,不但增加了鋼構(gòu)件的材料強度,同時具有較高的抗震性能,成本低廉,然而這兩種材料構(gòu)件的連接技術(shù)還存在著不足;鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)具有承載能力高,抗震性能強,比鋼結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)良的耐火性,施工速度快,但是存在著節(jié)點的構(gòu)造比較復雜的缺點,一般被用于小屁偏心受壓構(gòu)件。
根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可以將高層建筑結(jié)構(gòu)分為框架結(jié)構(gòu)體系,剪力墻結(jié)構(gòu)體系,框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系。利用柱,梁等結(jié)構(gòu)體系作為高層建筑豎向承重的結(jié)構(gòu),并且承受水平荷載,這種結(jié)構(gòu)側(cè)向位移大,框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力大,適于50m高度以下的建筑 通過高層建筑的墻體當做抵抗側(cè)力和豎向承重的結(jié)構(gòu)體系,就是剪力墻結(jié)構(gòu)體系。這種剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度大,整體性能好,不易受水平力作用發(fā)生變形,適應于高層建筑,但是由于剪力墻的間距小,使得平面的布置不靈活,因此,在公共建筑中不宜使用;利用框架和剪力墻組合的而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)形式就是框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系,這種結(jié)構(gòu)形式不但具有實用性強,布局靈活的優(yōu)點,同時承受水平負載的能力更高,在高層建筑中被廣泛使用。在框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系中,需要注意考慮剪力墻的位置,設(shè)計合理的剪力墻的數(shù)量,以及滿足框架的設(shè)計要求。
四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題分析及對策
4.1高層建筑結(jié)構(gòu)存在著超高的問題基于高層建筑抗震的要求,我國的建筑規(guī)范對高層建筑的結(jié)構(gòu)的高度有嚴格的規(guī)定,針對高層建筑的超高問題,在新規(guī)范中不但把原來限制的高度規(guī)定為A級高度,并且增加了B級高度,使得高層建筑結(jié)構(gòu)處理設(shè)計方法和措施都有了改進。實際工程設(shè)計中,對于建筑結(jié)構(gòu)類型的改變對高層超高問題的忽略,在施工審圖時將不予通過,應該重新進行設(shè)計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下,整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。
4.2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計短肢剪力墻設(shè)置我國建筑新規(guī)范中,短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在5~8的墻,按照實際經(jīng)驗以及數(shù)據(jù),高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以,在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。
4.3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計嵌固端的設(shè)置一般情況下,高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設(shè)置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此,結(jié)構(gòu)工程設(shè)計人員應該考慮嵌固端設(shè)置會可能帶來的問題??紤]嵌固端的樓板的設(shè)計;綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比,并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的;高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設(shè)置,綜合分析嵌固端位置和高層建筑結(jié)構(gòu)抗震縫隙設(shè)置的協(xié)調(diào)。
4.4高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性在關(guān)于高層建筑的新規(guī)范中,對于高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性做出了很多限制,比如規(guī)定了結(jié)構(gòu)嵌固端上層和下層的剛度比,平面規(guī)則性等等,并且硬性規(guī)定了“高層建筑不能采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案?!币虼?,為了避免后期施工設(shè)計階段的改動,高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須嚴格遵循規(guī)范的限制條件。
關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;初探
中圖分類號:TU755文獻標識碼:A文章編號:
在高層建筑的發(fā)展,充分顯示了科學技術(shù)的力量,使設(shè)計師從過去強調(diào)藝術(shù)效果轉(zhuǎn)向重視建筑特有功能與技術(shù)因素。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要明確自己的責任,從結(jié)構(gòu)方案的確定、結(jié)構(gòu)計算、構(gòu)造要求等多方面考慮,提高結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。
1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)
結(jié)構(gòu)設(shè)計應根據(jù)建筑物的重要性等級、建筑使用功能或生產(chǎn)需要所確定的荷載、抗震要求、設(shè)防標準等,對結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件和整體進行設(shè)計,以保證基本構(gòu)件的強度、變形、裂縫滿足設(shè)計要求,同時保證結(jié)構(gòu)體系的整體安全性、穩(wěn)定性、變形性能,保證在突發(fā)事件發(fā)生時,結(jié)構(gòu)保持一定的整體性,使人們的生命安全得以保證;保證合理用材,方便施工,同時盡可能降低建筑造價??傊Y(jié)構(gòu)設(shè)計的核心是解決兩個問題:一是滿足建筑結(jié)構(gòu)功能要求;二是經(jīng)濟問題。
2 概念設(shè)計
概念設(shè)計是根據(jù)理論與實驗研究結(jié)果及工程經(jīng)驗等形成的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想,進行結(jié)構(gòu)的總體布置,并正確確定細部構(gòu)造的過程,需要遵循相應規(guī)范條文進行合理的平面設(shè)計、豎向設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)計等。概念設(shè)計包括建筑概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)概念設(shè)計兩個方面。建筑概念設(shè)計是對滿足建筑使用功能、造型優(yōu)美、技術(shù)先進的總建筑方案的確定;結(jié)構(gòu)概念設(shè)計是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計旨在有意識地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系,滿足結(jié)構(gòu)的功能要求和建筑功能的需要,以及技術(shù)經(jīng)濟可能的設(shè)計原則,確定最優(yōu)的結(jié)構(gòu)體系,選擇適用的建筑材料和合理的關(guān)鍵部位構(gòu)造、結(jié)合適宜的施工及合理的效益達到房屋設(shè)計的統(tǒng)一。
3 高層建筑抗震概念設(shè)計若干原則
建筑抗震性能是概念設(shè)計的決定因素,概念設(shè)計應遵循一定的原則。
3.1 結(jié)構(gòu)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的布置宜規(guī)則、對稱,受力明確簡單、傳力合理不間斷,保證良好的整體性。
3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件應具有必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、延性,構(gòu)件應遵循“強柱、弱梁、更強節(jié)點、強剪、弱彎、強底層柱(墻)底”的原則。
3.3 結(jié)構(gòu)中應盡可能設(shè)置多道抗震防線。結(jié)構(gòu)體系中應由多個延性較好的分體,并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來協(xié)同工作,以便地震時結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量,避免大震倒塌。
3.4 對可能出現(xiàn)的薄弱部位,應采取措施提高其抗震能力,防止在局部上加強而忽視整個結(jié)構(gòu)各部位的剛度、承載力協(xié)調(diào)??紤]上部結(jié)構(gòu)嵌固于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下室結(jié)構(gòu)之上時,應使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或地下室結(jié)構(gòu)保持彈性工作狀態(tài),使塑性鉸出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)嵌固部位。
4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計注意問題
高層建筑設(shè)計從體系選擇、平面布置、豎向布置、抗震概念設(shè)計無一不體現(xiàn)設(shè)計師的水平,下面敘述幾個需注意的問題。
4.1 結(jié)構(gòu)體系選擇
結(jié)構(gòu)體系的選擇,應從建筑、結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)條件、建材、經(jīng)濟等各專業(yè)綜合考慮。結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題。規(guī)范在這方面有相當多的限制條件,例如:平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,采用強制性條文明確規(guī)定“建筑不應采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案?!币虼?,結(jié)構(gòu)工程師在遵循規(guī)范規(guī)定上必須格外注意,避免后期施工圖設(shè)計階段工作的被動。結(jié)構(gòu)的超高問題。在抗震規(guī)范與高規(guī)中,對結(jié)構(gòu)總高度都有嚴格限制,除將原來的限制高度設(shè)定為 A 級高度建筑外,還增加了 B 級高度建筑,因此,必須對結(jié)構(gòu)高度嚴格控制,一旦結(jié)構(gòu)為B 級高度建筑或超過了 B 級高度,其設(shè)計方法和處理措施將有較大的變化。
4.2“設(shè)縫”
溫度伸縮縫、沉降縫、防震縫是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中較重要的構(gòu)造措施。對溫度伸縮縫,其影響因素很多,規(guī)范用規(guī)定結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距來控制,還規(guī)定了最大間距宜適當減小和適當放寬的情況,應根據(jù)實際工程的具體情況執(zhí)行相關(guān)條文。如北京朝陽商業(yè)中心、廣東佛山醫(yī)院等工程地上結(jié)構(gòu)長度均超過 100 米,由于采取了可靠措施,也未設(shè)溫度伸縮縫而效果良好。沉降縫由于同一建筑物中各部分基礎(chǔ)顯著的沉降差產(chǎn)生,在設(shè)計中,通常用“放”、“抗”、“調(diào)”等辦法解決,即設(shè)沉降縫、采用剛度大的基礎(chǔ)、調(diào)整各部分基礎(chǔ)形式或施工順序。目前,廣州、深圳等地多采用基巖端承樁,主樓、裙房間不設(shè)縫;北京的高層建筑則一般采用施工時留后澆帶的做法。設(shè)計師應在實際中靈活掌握。防震縫在規(guī)范中有明確規(guī)定,但應據(jù)實際情況適當放寬或縮小。
4.3 側(cè)向位移的限值
高層建筑結(jié)構(gòu)的水平位移隨著高度增長而迅速變大,為防止位移過大,規(guī)范對頂點位移和層間位移都作了限制??刂祈旤c位移 u/h的主要目的是保證建筑內(nèi)人體有舒適感和防止房屋在罕遇地震時倒塌。但控制房屋在罕遇地震時倒塌與否的條件是結(jié)構(gòu)極限變形能力而不是 u/h 限值。另外,為使結(jié)構(gòu)具有較好的防倒塌能力,應在結(jié)構(gòu)計算中考慮相關(guān)效應。控制層間位移u/h 的主要目的是防止填充墻、裝飾物等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂和損壞。
4.4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)問題
建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心即為建筑三心,在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要求建筑三心盡可能匯于一點,即三心合一。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題就是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中未做到三心合一,在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞,應在結(jié)構(gòu)設(shè)計時選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局,盡可能使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下,高層建筑扭轉(zhuǎn)作用的大小取決于質(zhì)量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻,減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動,應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡面形式。在某些情況下,由于城市規(guī)劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制,高層建筑不可能全部采用簡面形式,當需要采用不規(guī)則L 形、T 形、十字形等比較復雜的平面形式時,應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi),同時,在結(jié)構(gòu)平面布置時,應盡可能使結(jié)構(gòu)處于對稱狀態(tài)。
5 結(jié)語
從城市建設(shè)和管理的角度看,建筑物向高空延伸,可以縮小城市的平面規(guī)模,為人們提供更多的生活工作空間,縮短城市道路和各種公共管線長度,從而節(jié)省城市建設(shè)與管理的投資,高層建筑設(shè)計成為城市建筑的發(fā)展趨勢,隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展,新的建筑形式層出不窮,給設(shè)計師提出了更高的要求。
高層設(shè)計中,建筑和結(jié)構(gòu)是關(guān)系最密切的專業(yè)。建筑師往往根據(jù)建筑的使用功能和美學要求處理建筑體型,包括平面和立面;而結(jié)構(gòu)師則根據(jù)受力的合理性進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,其中結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系的選擇,結(jié)構(gòu)總體布置等對結(jié)構(gòu)的受力性能優(yōu)劣性起決定性作用。結(jié)構(gòu)的總體布置與結(jié)構(gòu)體型密切相關(guān),簡單的體型易于得到規(guī)則和受力合理的結(jié)構(gòu)總體布置,可使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能;反之,過于復雜的建筑平面和立面體型,將增加結(jié)構(gòu)設(shè)計的困難,造成結(jié)構(gòu)布置的不規(guī)則性。因此優(yōu)秀的設(shè)計是建筑和結(jié)構(gòu)的完美結(jié)合,需建筑師和結(jié)構(gòu)師密切合作。在方案設(shè)計階段,就應根據(jù)建筑物的高度、抗震設(shè)防烈度等具體條件合理選用結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系。
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關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu);設(shè)計
Abstract: at present, the high building more and more appear in all over town, as a sign of economic development level. In the structural design of high-rise building takes into account many factors, including the structure system type selection, economy, technology, specific design, consider all aspects.
Keywords: high building; Structure; design
中圖分類號:TU318 文獻標識碼:A 文章編號:
1高層建筑結(jié)構(gòu)體系的類型
1.1 框架-剪力墻體系
由于框架結(jié)構(gòu)體系強度和剛度的限制,不適合建造高度較高的建筑,但可以通過在建筑平面合適的位置設(shè)置大的剪力墻以代替一部分框架,形成框架-剪力墻體系,增強建筑的剛度和強度,這種結(jié)構(gòu)就是框架-剪力墻體系。在水平力承受方面,框架和剪力墻能夠通過剛度足夠高的連梁和樓板協(xié)同工作,形成混合結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)的框架體系負責主要承擔垂直載荷,而剪力墻主要負責承擔水平載荷,二者相互協(xié)同。由于框架-剪力墻體系具有彎剪型的位移曲線,這增大了這種結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度,減小建筑物的水平位移,不僅減小了框架結(jié)構(gòu)承受的水平力,還使得內(nèi)力在豎向的分布更加均勻,因此這種結(jié)構(gòu)的建筑物高度要大于采用框架結(jié)構(gòu)的建筑物。
1. 2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系
所謂剪力墻結(jié)構(gòu)體系是指建筑的受力主體全部由平面剪力墻構(gòu)件組成,在這種體系中,全部的豎直載荷和水平力由單片剪力墻來承受。剪力墻結(jié)構(gòu)體系是剛性結(jié)構(gòu),位移曲線是彎曲型的,因此它的剛度和強度都非常高,并且具有延性,傳力直接切均勻,有較好的整體性,具有很強的抗倒塌能力,因此剪力墻結(jié)構(gòu)體系是一種比較好的結(jié)構(gòu)體系。
1.3 筒體結(jié)構(gòu)
筒體結(jié)構(gòu)是在全剪力墻結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,將密柱框架和剪力墻集中在房屋和內(nèi)部,從而形成空間封閉式的筒體,這就是筒體結(jié)構(gòu)。由于筒體結(jié)構(gòu)是將若干片縱橫交接的框架或者剪刀強圍起來,形成類似童裝的封閉骨架,并且通過樓層面加強連接,不僅可以形成比較大的使用空間,還具有剛度好的優(yōu)點,能夠承受較大的水平載荷和豎向載荷,因此廣泛應用在超高層建筑中。
2. 高層建筑結(jié)構(gòu)選型
2.1高層建筑結(jié)構(gòu)選型和施工的關(guān)系
不同的結(jié)構(gòu)體系建筑施工工藝會有所不同,這不僅影響建筑結(jié)構(gòu)的受力情況和抗震性能,還會影響材料的消耗、勞動力、造價及工期等方方面面。因此,在選擇高層建筑的結(jié)構(gòu)體系時要綜合權(quán)衡施工工藝及各備選結(jié)構(gòu)的特點,選擇出最優(yōu)的方案。對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層建筑來說,其結(jié)構(gòu)方面的造價主要有模板、施工和材料幾個部分。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),模板的費用是造價中最主要的部分,占總造價的比例達到33-55%,因此,選擇合理的模板體系,會有效降低總體造價,還能對施工進度和勞動力消耗帶來有利影響。
2.抗震體系選定的原則
抗震是高層建筑必須考慮的總要因素,在考慮抗震性時,可以結(jié)合以下因素:(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計要有明確的計算簡圖以及合理的地震力傳遞路線;(2)建筑結(jié)構(gòu)要有良好的言行和足夠的承載力,要具有足夠的好能潛力,保證在遭遇地震時有充足的防御倒塌的能力;(3)要具有躲到抗震防練,當部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件因損壞而失效時,不會影響整體的載荷能力和抗側(cè)力;(4)強度和剛度在豎向和水平方向的分布要均勻,并根據(jù)設(shè)計需要合理布局,防止局部突變或消弱情況引起薄弱環(huán)節(jié)的出現(xiàn),有效防止地震時應力的過大集中或塑形變形集中等危險情況的發(fā)生。
當然,在選擇并確定高層建筑結(jié)構(gòu)方案時,還應綜合考慮建筑安全的重要性、建筑高度、設(shè)防烈度、場地類別、地基條件、施工條件和材料供應多方面的因素,結(jié)合相關(guān)技術(shù)指標和經(jīng)濟性分析,以選擇最恰當?shù)慕Y(jié)構(gòu)體系。
3高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計方法
3.1高層建筑結(jié)構(gòu)分析中常用的基本假定
高層建筑結(jié)構(gòu)主要是由框架、剪力墻和筒體等豎向抗側(cè)力構(gòu)件通過水平樓板作為連接中介,并構(gòu)成大型空間的結(jié)構(gòu)體系。因為完全精確的通過三維空間結(jié)構(gòu)進行分析存在著諸多困難,因此實踐中的各種分析方法都對計算機模型進行了一定程度的簡化,并做出一些基本的假定。
(1)彈性假定。這是在高層建筑工程實踐中運用較多的假定方法,由于風力或垂直載荷的作用,結(jié)構(gòu)常常處于彈性工作階段,因此通常情況下,這種假定比較符合實際情況。然而,如果遇到強臺風作用或者遭遇罕見地震時,高層建筑未出現(xiàn)較大的位移,并可能出現(xiàn)裂縫,此時結(jié)構(gòu)就進入彈塑性工作階段,如果仍然按照彈性假定來分析的話,在計算內(nèi)力和位移時就可能出現(xiàn)錯誤,無法真實反映結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài),需要改用彈塑性動力分析方法。
(2)小變形假定。這也是實踐中采用較多的一種基本假定方法。在這種假定下進行分析設(shè)計時,有可能受到幾何非線性問題(P-效應)的影響,研究發(fā)現(xiàn),如果建筑物頂點水平位移和建筑物高度H之間的比值/H>1/500時,就要注意P-效應的影響。
(3)剛性樓板假定。許多高層建筑在結(jié)構(gòu)分析時通常都假定樓板在自身平面內(nèi)具有無限大的剛度,并忽略平面外的剛度,這樣不僅在很大程度上減少了結(jié)構(gòu)方面的自由度,使得計算更為簡便,也為空間薄壁杠桿理論的采用提供了便利。通常說來,這種假定在框架結(jié)構(gòu)體系和剪力墻結(jié)構(gòu)體系時非常適用的,但是對豎向剛度有突變的結(jié)構(gòu)來說,由于樓板剛度比較小,并且主要抗側(cè)力構(gòu)件存在層數(shù)偏少或間距過大的情況,這樣樓板就有較大的變形,在結(jié)構(gòu)頂部和底部的各層內(nèi)力和位移上的影響也尤為明顯,此時就需要對這些樓層的剪力作出適當?shù)恼{(diào)整,以避免不利影響的發(fā)生。
(4)計算圖形的假定。由于二位協(xié)同分析方法忽略了抗側(cè)力構(gòu)件平面外的剛度和扭轉(zhuǎn)剛度,并且對公共節(jié)點在樓面以外的唯一協(xié)調(diào)(主要是豎向位移和轉(zhuǎn)角的協(xié)調(diào))也缺乏考慮,因此具有缺陷性,尤其是用在空間工作性能明顯的筒體結(jié)構(gòu)中。為了解決這一問題,高層建筑結(jié)構(gòu)主要使用三維空間分析作為整體分析的計算機圖形,因為三維空間分析的普通桿單元每個節(jié)點都有6個自由度,按符拉索夫薄壁桿理論進行分析的桿端節(jié)點還需要考慮截面翹曲,具有7個自由度,這就使得分析更加準確。
3. 2高層建筑結(jié)構(gòu)靜力分析方法
(1)框架-剪力墻結(jié)構(gòu)??蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)在內(nèi)力和位移計算時有很多方法可以選擇,實踐中應用較多的是連梁連續(xù)化假定方法。通過以剪力墻和框架水平位移或轉(zhuǎn)角相等的位移協(xié)調(diào)為條件,提取參數(shù)并建立位移和外荷載之間的微分方程,并帶入相關(guān)數(shù)據(jù)來求解,因為考慮因素和采用未知量的不同,不同的方法也有不同的解答形式。這種結(jié)構(gòu)在計算中,一般將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成等效壁式框架,建立桿系結(jié)構(gòu)矩陣位移法來求解。
(2)剪力墻結(jié)構(gòu)。由于剪力墻的受力特性和變形狀態(tài)主要由剪力墻的開洞情況決定,根據(jù)受力特性的不同,可以將單片剪力墻分為聯(lián)肢墻、單肢墻、特殊開洞墻、框架墻和小開口整體墻等類型。不同類型的剪力墻截面應力分布不盡相同,因此,要結(jié)合具體類型來計算內(nèi)力和位移。在機算中,可以通過平面有限單元法,這種方法具有計算精確和適用性廣的優(yōu)點,但是由于算法復雜,自由度多,耗時較長,因此目前主要用于應力分不復雜的剪力墻結(jié)構(gòu)中,比如特殊開洞墻和框架墻過渡層。
(3)筒體結(jié)構(gòu)。按照對計算機模型處理方法的不同,筒體結(jié)構(gòu)有三種分析方法:等效離散化方法、等效連續(xù)化方法和三維空間分析等效離散化方法是把連續(xù)的墻體離散成等效的杠桿,以方便適用合適的桿系結(jié)構(gòu)方法進行分析。所謂等效連續(xù)化方法是指將結(jié)構(gòu)中離散鋼桿件進行等效連續(xù)化處理,具體方法有有限條法、能量法、擬殼法、框筒近似解法和微分方程解法等。三維空間分析法是比以上兩者更加精確的計算機模型方法,主要通過空間桿-薄壁桿系矩陣位移法來實現(xiàn),目前這種方法多應用在筒體結(jié)構(gòu)體系的分析上,也是工程中廣泛使用的模型方法。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:高層建筑;設(shè)計;對策
1.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的意義及依據(jù)
1.1 概念設(shè)計的意義
高層建筑能做到結(jié)構(gòu)功能與外部條件一致,充分展現(xiàn)先進的設(shè)計,發(fā)揮結(jié)構(gòu)的功能并取得與經(jīng)濟性的協(xié)調(diào),更好地解決構(gòu)造處理,用概念設(shè)計來判斷計算設(shè)計的合理性。
1.2 概念設(shè)計的依據(jù)
高層建筑結(jié)構(gòu)總體系與各分體系的工作原理和力學性質(zhì),設(shè)計和構(gòu)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(jīng)驗。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較,結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置,不同結(jié)構(gòu)體系的選擇,直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有;
2.1水平力是設(shè)計主要因素
在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中,往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計。而在高層建筑中,盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要影響,但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值,僅與建筑高度的一次方成正比;而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力,是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面,對一定高度建筑來說,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(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。
2.2側(cè)移成為控制指標
與較低樓房不同,結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加,水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大,因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應被控制在某一限度之內(nèi)。
2.3抗震設(shè)計要求更高
有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外,還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能,做到小震不壞、大震不倒。
2.4軸向變形不容忽視
高層建筑中,豎向荷載數(shù)值很大,能夠在柱中引起較大的軸向變形,從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響,造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小,跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大;還會對預制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響,要求根據(jù)軸向變形計算值,對下料長度進行調(diào)整;另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響,與考慮構(gòu)件豎向變形比較,會得出偏于不安壘的結(jié)果。
2.5結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標
相對于較低樓房而言,高樓結(jié)構(gòu)更柔一些,在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力,避免倒塌,特別需要在構(gòu)造上采取恰當?shù)拇胧瑏肀WC結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。
3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題分析及對策
3.1提倡節(jié)約
我國是發(fā)展中國家,還是要盡量提倡節(jié)約,目前我國規(guī)范中的構(gòu)造要求,并非都比國外低,有的已經(jīng)超過。國外大企業(yè)在北京買了按我國規(guī)范設(shè)計的大樓,說明我國規(guī)范不是進不了國際市場?,F(xiàn)在對安全度進行討論,應注意不要引起誤導,千萬不要誤解提高建筑結(jié)構(gòu)安全度建筑物就安全了,造成不必要的浪費。實踐已經(jīng)證明,現(xiàn)行規(guī)范安全度是可以接受的。這是重要的經(jīng)驗,不能輕易放棄。但考慮到客觀形勢變化,國家經(jīng)濟實力增強和住宅制度改革現(xiàn)狀,可以將現(xiàn)行設(shè)計可靠度水平適當提高一點。這樣投入不大,卻對國家總體和長遠利益有利。
3.2高層建筑結(jié)構(gòu)存在著超高的問題
基于高層建筑抗震的要求,我國的建筑規(guī)范對高層建筑的結(jié)構(gòu)的高度有嚴格的規(guī)定,針對高層建筑的超高問題,在新規(guī)范中不但把原來限制的高度規(guī)定為 A級高度,并且增加了 B 級高度,使得高層建筑結(jié)構(gòu)處理設(shè)計方法和措施都有了改進。實際工程設(shè)計中,對于建筑結(jié)構(gòu)類型的改變對高層超高問題的忽略,在施工審圖時將不予通過,應該重新進行設(shè)計或者進行專家會議的論證等。在這種情況下,整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。
3.3考慮受力性能
對于一個建筑物最初的方案設(shè)計,建筑師考慮更多的是它的空間組成特點,而不是詳細地確定它的具體結(jié)構(gòu)。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的。由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成的,因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面,結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的,而建筑設(shè)計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系,所以,在建筑設(shè)計的方案階段,就必須對主要的承重柱和承重墻的數(shù)量與分布作出總體設(shè)想。
3.4提倡使用概念設(shè)計
所謂的概念設(shè)計一般指不經(jīng)數(shù)值計算,尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中,依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機理、震害、試驗現(xiàn)象和工程經(jīng)驗所獲得的基本設(shè)計原則和設(shè)計思想。從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細部措施的宏觀控制。運用概念性近似估算方法,可以在建筑設(shè)計的方案階段迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進行構(gòu)思、比較與選擇,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確,避免后期設(shè)計階段一些不必要的繁瑣運算,具有較好的經(jīng)濟可靠性能。同時,也是判斷計算機內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。近十余年來我國的高層建筑建設(shè)可謂突飛猛進,其建設(shè)速度和建造數(shù)量在世界建筑史上都是少有的。但是,從設(shè)計質(zhì)量方面來看卻不容樂觀,多數(shù)設(shè)計追趕流行時尚,因此在實際中應考慮長遠因素。
3.5 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計短肢剪力墻設(shè)置
我國建筑新規(guī)范中,短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在 5~8 的墻,按照實際經(jīng)驗以及數(shù)據(jù),高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以,在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。
3.6 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計嵌固端的設(shè)置
一般情況下,高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設(shè)置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此,結(jié)構(gòu)工程設(shè)計人員應該考慮嵌固端設(shè)置會可能帶來的問題。考慮嵌固端的樓板的設(shè)計;綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比,并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的;高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設(shè)置,綜合分析嵌固端位置和高層建筑結(jié)構(gòu)抗震縫隙設(shè)置的協(xié)調(diào)。
3.7 高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性
在關(guān)于高層建筑的新規(guī)范中,對于高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性做出了很多限制,比如規(guī)定了結(jié)構(gòu)嵌固端上層和下層的剛度比,平面規(guī)則性等等,并且硬性規(guī)定了“高層建筑不能采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案?!币虼耍瑸榱吮苊夂笃谑┕ぴO(shè)計階段的改動,高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須嚴格遵循規(guī)范的限制條件。
關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;技術(shù)分析
中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A
高層建筑的結(jié)構(gòu)特點
高層建筑結(jié)構(gòu)不但承受著來自垂直方向的荷載,同時也承受著來自外界的風產(chǎn)生的水平方向的荷載,同時建筑抵抗地震的能力也有要求。一般來說,在高層建筑中,影響因素主要是外界風產(chǎn)生的水平方向的荷載和地震兩個方面,而低層建筑結(jié)構(gòu)水平方向?qū)Ω邔咏ㄖY(jié)構(gòu)的影響較弱。隨著不斷增加的建筑物高度,會加快高層建筑的位移,同時過大的高層建筑側(cè)移不但影響建筑物的使用,同時還會影響人的舒適度,導致很容易損壞非結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件。因此,在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時,要在規(guī)定的范圍之內(nèi)控制好側(cè)移,做好抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心。
建筑對結(jié)構(gòu)設(shè)計的新要求
個性化戶型內(nèi)部空間
隨著科學時代的進步,人們越來越注重戶型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。每一位業(yè)主,都有個性化的審美意識和思維方法,而且在不同的時期,住戶的想法和對建筑結(jié)構(gòu)的要求都各有不同。建筑對結(jié)構(gòu)設(shè)計的新要求,表現(xiàn)在多考慮到了住戶所需要的建筑內(nèi)部空間劃分、建筑分戶墻、樓梯間以及固定的廚房和衛(wèi)生間的權(quán)利。布置豎向受力構(gòu)件,衛(wèi)生間要和受力構(gòu)件隔墻結(jié)合設(shè)置,防止出現(xiàn)在戶型的內(nèi)部,造成阻礙和影響美觀。這樣就能在進深和開間兩個方向保有比較大的靈活性,也考慮到了承重墻的隔音。設(shè)置外墻部位的墻、梁、柱,都要考慮到窗戶的靈活性,為窗戶的布置創(chuàng)造一定的條件。設(shè)計樓板,也要充分考慮調(diào)整隔墻的位置。
節(jié)省資金和材料
由于能源、土地以及材料價格的不斷上漲,開發(fā)商為了減少一定的利益損耗,就開始注重在設(shè)計時對資金和材料的節(jié)省。節(jié)省資金和材料的設(shè)計開支,就可以將多余的資金應用于其他的發(fā)展方面。倘若從根本上做到經(jīng)濟節(jié)省,結(jié)構(gòu)設(shè)計人員就要對民用建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計進行總體的掌握。概念設(shè)計需要工作經(jīng)驗和理論知識的依據(jù),并結(jié)合建筑功能要求與建筑工程的相關(guān)條件,用整體的概念在特定的建筑空間中完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計,處理結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu),構(gòu)件與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
常用高層建筑結(jié)構(gòu)體系受力特點分析比較
框架結(jié)構(gòu)
框架結(jié)構(gòu)體系是由基礎(chǔ)、柱、梁、樓板這4種承重構(gòu)件所組成的。柱、梁與基礎(chǔ)一起構(gòu)成平面框架,是主要的承重結(jié)構(gòu)。靈活布置框架結(jié)構(gòu)建筑平面,可以方便建筑立面處理,同時形成較大的建筑空間;抗震性、整體性能好,具有很好的塑性變形能力。然而,由于框架結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度小,當層數(shù)過多時,會產(chǎn)生過大的側(cè)移,進而對框架結(jié)構(gòu)的建造高度有了限制。
框架一剪力墻結(jié)構(gòu)
框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常采用的一種結(jié)構(gòu)體系,就是把剪力墻與框架兩種結(jié)構(gòu)共同組合在一起形成的結(jié)構(gòu)體系,豎向荷載由剪力墻與框架等豎向承重單體共同承擔,水平荷載則主要由具有較大剛度的抗側(cè)力的剪力墻來承擔。設(shè)置剪力墻,大大的增加了高層建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度,致使其水平側(cè)向位移大幅減??;并且,框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作使各層層間變形趨于均勻,因此框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系的建筑能建高度要明顯高于框架結(jié)構(gòu)。
剪力墻結(jié)構(gòu)
由豎向荷載的結(jié)構(gòu)體系與墻體承受全部水平作用稱為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。剪力墻結(jié)構(gòu)體系是一種剛性結(jié)構(gòu),具有傳力直接、均勻的特點。其結(jié)構(gòu)的剛度與強度相對較高,然而而且也具有一定的延性。
筒體結(jié)構(gòu)
筒體結(jié)構(gòu)是由筒體為主的結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)體系的高層建筑結(jié)構(gòu)具有非常大的剛度與強度,結(jié)構(gòu)體系中各構(gòu)件的受力分配合理,抗震、抗風性能相對剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)更強,常常應用于大跨度、大空間要求的高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中。
高層建筑結(jié)構(gòu)分析方法分析
計算分析基本假定
1、小變形假定
高層建筑結(jié)構(gòu)實用分析方法中普遍采用的基本假定是小變形假定。對非線性幾何問題的研究表明:當建筑物高度和頂點水平位移的比值大于 1/500 的時候,就一定要重視非線性幾何問題的影響。
2、剛性樓板假定
很多高層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法都假定樓板在自身平面內(nèi)的剛度無限大,而平面外的剛度則忽略不計。一般來說,剛性樓板假定對剪力墻體系與框架體系是完全可以的。然而,對于豎向剛度有突變的結(jié)構(gòu),樓板剛度較小,主要層數(shù)較少或是抗側(cè)力構(gòu)件間距過大等情況,樓板變形的就會較大。尤其是對結(jié)構(gòu)頂部與底部位移與各層內(nèi)力的影響非常明顯??紤]這種影響,可將這些樓層的剪力作適當調(diào)整。
3、彈性假定
使用的彈性計算方法是當前實用的高層建筑結(jié)構(gòu)分析方法。這一假定符合建筑結(jié)構(gòu)的工作狀況,由于在一般風力作用下,建筑結(jié)構(gòu)一般都處于彈性工作階段。然而在強臺風或遭受地震作用時,常常會產(chǎn)生很大的位移,進入到彈塑性工作階段。此時仍按彈性方法計算位移與內(nèi)力時,對不能反映結(jié)構(gòu)的真實工作狀態(tài)的,應按彈塑性動力分析方法進行設(shè)計。
4、計算圖形的假定
高層建筑結(jié)構(gòu)體系整體分析采用的計算圖形有三種:①一維協(xié)同分析。②二維協(xié)同分析。③三維空間分析。三維空間分析的普通桿單元每一節(jié)點有 6 個自由度,按符拉索夫薄壁桿理論分析的桿端節(jié)點還應考慮截面翹曲,有 7 個自由度。
高層建筑結(jié)構(gòu)的分析方法和計算原則
從理論上講,多高層建筑結(jié)構(gòu)并非理想彈塑性體,應根據(jù)不同材料的結(jié)構(gòu)、不同的受力形式和受力階段,采用相應的計算分析方法。一般包括線彈性分析方法、考慮塑性內(nèi)力重分布的分析方法、非線性(幾何非線性、材料非線性)分析方法等;對于體形復雜、結(jié)構(gòu)布置復雜的高層建筑結(jié)構(gòu),模型試驗分析也是一種重要的結(jié)構(gòu)分析方法。
線彈性分析方法是最基本的結(jié)構(gòu)分析方法,也是最成熟的方法,可用于所有高層建筑結(jié)構(gòu)體系的計算分析。理論分析、試驗研究和工程實踐表明,在承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)下,線彈性分析結(jié)果可以滿足工程精度要求,保證結(jié)構(gòu)安全。
高層建筑結(jié)構(gòu)的新技術(shù)發(fā)展
推廣鋼結(jié)構(gòu)民用建筑
鋼結(jié)構(gòu)的自重輕,和磚混結(jié)構(gòu)相比,只是磚混結(jié)構(gòu)的65%左右。因此,在一定的程度上,減少了砂石土等基本材料的用量。不但可以適應于軟弱的地基部位,而且在其他的地基條件下,也一樣可以減少基礎(chǔ)的造價。鋼結(jié)構(gòu)運用于民用建筑中,不僅建筑的施工周期短,而且能夠加快資金的周轉(zhuǎn),大大的提高投資的總體效益。另外,鋼結(jié)構(gòu)建筑還有很高的性價比,能夠利于可持續(xù)的發(fā)展、環(huán)境保護,而且對產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有一定的幫助,有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
應用預應力混凝土大板結(jié)構(gòu)技術(shù)
預應力大板結(jié)構(gòu)是布置明梁在柱與柱之間,采用預應力大板設(shè)置樓板。預應力大板上可以直接的布置一套隔墻的結(jié)構(gòu)體系。隨著不斷成熟的應力技術(shù)的發(fā)展,預應力的施工費和材料也在不斷的下降。我國高層建筑中的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)使用預應力的技術(shù)情況也逐漸增多。在預應力大板結(jié)構(gòu)中,常在建筑方面避免了比較難看的室內(nèi)次梁模式,使原本的住宅建筑的平面布置更靈活,也有利于處于二次裝修時,改造室內(nèi)布局,滿足住戶的個性需求。
結(jié)束語
隨著科學技術(shù)的發(fā)展,我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)也步入了多樣化,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)直接關(guān)系到建筑質(zhì)量的好壞,隨著建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展,不斷推廣與應用新的設(shè)計技術(shù),從而為人們提供良好舒適、安全的居住條件。
參考文獻