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高層建筑設計建筑結(jié)構(gòu)論文

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高層建筑設計建筑結(jié)構(gòu)論文

1高層建筑結(jié)構(gòu)設計類型和特點分析

高層建筑的結(jié)構(gòu)設計最開始出現(xiàn)的是比較簡單的框架結(jié)構(gòu),隨后又出現(xiàn)了鋼筋混凝土構(gòu)造的剪力墻結(jié)構(gòu),由框架部分與剪力墻部分共同作用的框剪結(jié)構(gòu),由筒體體系構(gòu)成的筒體結(jié)構(gòu)以及不同結(jié)構(gòu)相結(jié)合而形成的組合結(jié)構(gòu)和一些巨型結(jié)構(gòu)(巨型梁結(jié)構(gòu)、巨型柱結(jié)構(gòu)等等)。這些結(jié)構(gòu)各有受力特點,適用于高度不同的結(jié)構(gòu)體系,不同建筑結(jié)構(gòu)的選擇也影響著后續(xù)的建筑結(jié)構(gòu)設計。高層建筑的結(jié)構(gòu)形式與工程施工、工程造價、建筑設備安裝等諸多因素密切相關,所以結(jié)構(gòu)設計時應該注意設計特點和設計要點。第一,高層建筑相對低層建筑整體上會導致受力增加,相對于豎直荷載,水平荷載地位提高,成為決定性因素,必須考慮基于水平荷載的建筑荷載能力,水平荷載主要包括地震和風荷載,高層建筑應該有更加優(yōu)秀的抗震能力。第二,高層建筑的側(cè)移是結(jié)構(gòu)設計的重要因素,也是重要的控制指標。第三,高層建筑的柱中容易產(chǎn)生豎向變形,這會造成連續(xù)梁的長度變化和預制構(gòu)件的下料長度變化,忽略軸向變形是潛在的危險因素。第四,高層建筑結(jié)構(gòu)設計應注意有較大的結(jié)構(gòu)延性,作為一種預防措施保證整體結(jié)構(gòu)在高荷載作用產(chǎn)生巨大變形下不至于倒塌。

2高層建筑設計的一般原則

2.1關于高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖的選取原則在高層建筑的結(jié)構(gòu)設計和受力分析過程當中,要進行相關的計算,而計算簡圖是進行結(jié)構(gòu)設計計算的基礎,所以計算簡圖的選取恰當與否關系著高層建筑的結(jié)構(gòu)設計是否合理,也關系著高層建筑的使用是否安全可靠。在進行高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖的選取時,要特別的仔細認真,這樣才能保證結(jié)構(gòu)設計計算結(jié)果的可靠,保證高層建筑的安全建設和使用。同時,計算簡圖要有一定的構(gòu)造措施和構(gòu)造方法來保證安全,尤其是建筑節(jié)點在圖紙上和實際中略有差別,必須保證計算簡圖的誤差在允許的設計誤差范圍內(nèi)。此外,設計工程師要仔細的分析軟件計算的結(jié)果,避免因為不同計算軟件的計算結(jié)果而造成比較大的計算偏差和失誤。

2.2關于基礎設計和建筑結(jié)構(gòu)設計的方案選取原則高層建筑的基礎比較深,基礎設計要考慮多種因素。高層建筑的基礎設計必須參考詳細的地質(zhì)勘探報告,然后結(jié)合地區(qū)的地質(zhì)條件進行基礎的合理設計。同時,采用哪種高層建筑的結(jié)構(gòu)類型也影響著基礎的設計工作,不同的建筑類型的荷載不同,高層建筑的基礎設計必須與結(jié)構(gòu)類型和荷載分布相一致。綜合考慮各種因素來確定基礎的設計工作的目的是使地基的穩(wěn)定性能和承載能力發(fā)揮到最大。建筑結(jié)構(gòu)的設計方案一般要滿足兩方面的要求,一是受力特性和建筑的力學性質(zhì)的合理性,對于整個高層建筑的結(jié)構(gòu)體系的受力和荷載要明確,力的分析與計算必須簡單。二是要滿足經(jīng)濟成本合理性的基本要求,建筑結(jié)構(gòu)的設計方案直接決定了后續(xù)的施工方案的選取工作和施工設計,這個過程必須考慮整體建筑施工成本合理的要求。另外,高層建筑的結(jié)構(gòu)設計方案也必須考慮當?shù)氐牡刭|(zhì)條件、地理地形條件、工程施工的要求、施工方案和建筑設備安裝等具體的因素,在各種因素相互協(xié)調(diào)的情況下,確定結(jié)構(gòu)設計的最優(yōu)方案。

2.3關于計算結(jié)果正確性分析的原則隨著計算機技術(shù)的不斷進步,計算機應用軟件不斷地加入到高層建筑結(jié)構(gòu)設計的分析計算當中,但是與建筑結(jié)構(gòu)設計有關的軟件的品種數(shù)量眾多,不同的軟件品種的計算方法、流程和編程實現(xiàn)方法不一定相同,導致了有關結(jié)構(gòu)設計的計算結(jié)果存在著許多差異。設計工程師要正確認識和分析這些計算結(jié)果的差異,充分了解所采用的計算軟件的計算范圍和計算條件,要在仔細審核的基礎上進行仔細的判斷,排除人工數(shù)據(jù)輸入的錯誤,才能夠得出所需要的正確結(jié)果。

3高層建筑結(jié)構(gòu)設計相關問題分析

3.1高層建筑的基礎設計相關問題高層建筑的地基設計既是高層建筑結(jié)構(gòu)設計的前提性工作,也是建筑設計師非常重視的一個問題。地基設計的重要性不言而喻,地基設計的質(zhì)量直接影響著基礎的類型選擇和工程的造價。基礎的設計工作包含了基礎的類型設計和對地基的處理工作。地基類型的選擇要考慮到上部結(jié)構(gòu)的荷載、地基的承受荷載的能力以及工程的整體造價等因素,其中比較重要的是上部建筑荷載的準確計算和結(jié)構(gòu)選型。另外在地基的設計和相關計算中一定要遵守國家規(guī)范和地方性規(guī)范,因為就全國來說,各地的地質(zhì)條件差別很大,國家規(guī)范沒有辦法作出統(tǒng)一全面的規(guī)定,所以在地基的設計工作中要注意遵守地方性的設計規(guī)范的問題。

3.2高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的剪力墻設置問題高層建筑中的剪力墻的數(shù)量要求和位置的設置問題也是高層建筑結(jié)構(gòu)設計的重要因素之一。第一,在現(xiàn)行的建筑規(guī)范中,具體描述了短肢剪力墻的定義問題,短肢剪力墻是指截面的高度和厚度的比在5-8的墻體,在具體的建筑應用中,短肢剪力墻的使用受到諸多限制,結(jié)構(gòu)設計中應盡量少使用這種墻體結(jié)構(gòu),避免后續(xù)的設計上的諸多問題。第二,剪力墻的位置設置除了在建筑的兩端以外,在建筑的縱向中軸線還應該增加剪力墻結(jié)構(gòu),并調(diào)整剪力墻中心的位置,合理設置厚度以及截面,使建筑的結(jié)果位移保持在合理的范圍之內(nèi)。

3.3高層建筑中的結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題關于高層建筑的結(jié)構(gòu)設計的新舊質(zhì)量規(guī)范在諸多問題的內(nèi)容描述上都存在著一定的變化和改動,這主要體現(xiàn)在兩個方面,第一,新的建筑規(guī)范中針對舊的建筑規(guī)范的高層建筑結(jié)構(gòu)設計的規(guī)則性問題,增加了許多的限制條件,比如建筑結(jié)構(gòu)設計中的平面規(guī)則性問題和結(jié)構(gòu)嵌固端的剛度比問題。第二,新的建筑規(guī)范中采用強制性的條文規(guī)定了嚴重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)設計方案是不能采用的。所以,結(jié)構(gòu)設計師要注意到新舊規(guī)范的的內(nèi)容改動,嚴格遵守規(guī)定的限制條件,合理的規(guī)劃自己的結(jié)構(gòu)設計,避免為后續(xù)的施工設計和施工圖的設計工作帶來不必要的麻煩。

4結(jié)語

高層建筑的結(jié)構(gòu)設計工作是一項涉及諸多因素和問題的綜合性技術(shù)工作,高層建筑對結(jié)構(gòu)設計的要求非常高,建筑設計師一定要在準確分析計算的前提下,根據(jù)結(jié)構(gòu)設計的原則性要求,結(jié)合實際的工程條件和地質(zhì)條件,設計和采用合理的結(jié)構(gòu)設計方案。本文所論述的高層建筑的結(jié)構(gòu)設計的類型及特點和一般原則,以及常見問題的探討分析,可以為高層建筑結(jié)構(gòu)設計的具體工作提供參考的依據(jù)。

作者:何認雄單位:廣州市緯綸建筑設計有限公司

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