高层建筑结构设计中的若干问题研究[精品资料]

高层建筑结构设计中的若干问题研究 -精品资料 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 最新最全的 学术论文 期刊文献 年终总结 年终报告 工作总结 个人总结 述职报告 实习报告 单位总结 【摘要】城市人口的不断增长，城市用地的不断趋紧，迫使人们通过大量建设高层建筑来获取居住空间。但是高层建筑不同于普通建筑，有其特殊性。所以高层建筑从设计伊始，就必须认真对待。高层建筑在设计过程中，必须对地基、轴压比以及抗震结构等因素进行全面细致的计算与分析，对高层建筑可能 造成风险的任何问题都不能轻视大意，因为高层建筑结构设计的是否合理科学直接关系到高层建筑的的质量是否良好，对于人们的生命财产安全有着重大意义。本文从这个角度出发，研究了高层建筑结构设计中的若干问题，目的在于为高层建筑的设计工作提供参考。 【关键词】地基，轴压比，特点，工程实例 TU4 A 一、前言 随着我国经济的发展，城市不断扩容，但是伴随城市人口的急剧增加以及城市可用建设用地的日益紧张，促使人们向天空索要空间，促使高层建筑不断发展。同时，随着建筑材料的更新与开发， 以及新的建筑技术不断推陈出新，使得高层建筑结构设计越来越科学合理。但同时，也有新的问题产生而困扰高层建筑结构设计的研究者们，本文从这个角度出发，对这些问题予以论述。 二、地基基础设计中应注意的问题 1.有地下室时要全面考虑荷载 ,如隔。墙、停车、水池、设备、局部填土、外挑部分底板复土等 ,也要考虑荷载偏心的不利影响。 2.按倒楼盖法计算箱基和筏基的梁板。配筋时 ,应扣除直接作用在底板上的荷载和梁板自重 ,箱筏基础的四角和四边边区格上 ,地基反力最大应加强配筋。 3.地面上部设有 中庭时 ,应在基础底沿轴线设十字形基础梁 ,内力分析时不能将不到顶的中间柱作为倒梁法计算的不动支点 ,而应将柱底反力当集中荷载进行计算。 4.箱基设计应考虑洞口上下连梁的截面验算 ,当洞口位置、大小修改时 ,应复核连梁的抗弯和抗剪强度。 5.在桩基设计中采用整体的箱基和筏基时 ,应考虑桩土共同工作的影响 ；计算基础底板时 ,应考虑桩土共同作用时土的反力或桩沉降而引起地基反力等变化的影响。 三、轴压比的控制问题 抗震受力延性需要：避免大震作用下框架柱压屈脆性破坏。现行规范框架柱轴压比控 制计算原则：控制框架柱小震作用组合下轴压应力设计值水平如式（ 1）所示，其中轴压比限值 如表 1 所示。 （ 1） 式中 N 小震作用组合下框架柱轴力设计值 A 框架柱截面积 框架柱混凝土强度等级 表 1 框架柱轴压比限值 分析：此轴压比限值仅与框架柱所在结构类型及抗震等级有关，而与框架柱在结构中所处的地位无关。但实际地震作用下框架中、边、角柱所受轴力水平不同，如右图 1 所示： 中柱所受轴力较小，边柱、角柱所受轴力较大，尤其角柱迭加斜向作 用、扭转作用所受轴力最大。 结论：框架中、边、角柱轴压比控制应有所不同，以利于中、大震发生时，框架柱尤其边角柱不致发生压屈脆性破坏。 建议：现行规范框架中、边、角柱轴压比控制宜参照1984年高层建筑结构学组高层建筑结构设计建议，区别对待，适当调整。中柱适当放松，边柱不变，角柱适当从严，如表 2 所示。 表 2 调整后的框架柱轴压比限值 四、高层建筑结构设计的特点 高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较 ,结构专业在各专业中占有更重要的位置 ,不同结构体系 的选择 ,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有 : 1.水平力是设计主要因素 在低层和多层房屋结构中 ,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中 ,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响 ,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值 ,仅与建筑高度的一次方成正比 ；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力 ,是与建筑高度的两次方成正 比。另一方面 ,对一定高度建筑来说 ,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 ,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。 2.侧移成为控制指标 与低层或多层建筑不同 ,结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加 ,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大 ,与建筑高度 H 的 4 次方成正比 (= qH4/8EI) 。另外 ,高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大 ,在设计中不仅要求结构具有足够的强度 ,还要求具有足够的抗推刚度 ,使结 构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内 ,否则会产生以下情况 : 第一，因侧移产生较大的附加内力 ,尤其是竖向构件 ,当侧向位移增大时 ,偏心加剧 ,当产生的附加内力值超过一定数值时 ,将会导致房屋侧塌。第二，使居住人员感到不适或惊慌。第三，使填充墙或建筑装饰开裂或损坏 ,使机电设备管道损坏 ,使电梯轨道变型造成不能正常运行。第四，使主体结构构件出现大裂缝 ,甚至损坏。 3.抗震结构设计要重视 地震带来的灾难是毁灭性的，但是有些却是可以通过提高建筑物抗震结构来避免的，为此，对高层建筑的抗震结 构设计应引起足够的重视，高层建筑都有着一定的抗震要求，随着高层建筑高度的增加，地震的作用力带来危害的可能性也会越来越大。 因此，高层建筑结构的抗震设计倍加重视，特别是在地震区，需要进行严格的地震作用计算，对于非地震区的高层建筑在结构设计上，仍需要将抗震的构造措施作为重要的考虑因素。在抗震结构的设计上，我们应该注意到高层建筑随着高度的增加显得更柔一些，如此一来，受到地震作用势必将引起更大的变形，为了有效地防止出现倒塌事故，在构造的设计上必须积极采取合理的措施，保证建筑结构具有足够大的延性，也就是说确 保当建筑结构在进入塑性变形阶段后仍能表现出超强的变形能力。 4.轴向变形的问题亦不容忽视 虽然说，随着高度的上升，位移和弯矩呈现出指数曲线上升形态，对水平荷载的控制显得越来越重要，成为控制的主要因素。但是我们也应该意识到，轴向力是与高度之间是正比例关系，随着高层建筑高度的增大，其竖向荷载数值也是相当大的，势必导致柱受力产生较大程度的轴向变形，进一步影响到连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大。理论研究和实验结构表明，轴向变形问题对预制构件的下料长度也会构成较大的负 面影响，在设计上需要仔细分析轴向变形的计算值对下料长度实施调整。除此之外，实验研究表明，轴向变形对建筑结构的影响并非是孤立的，轴向变形的同时也会对构件的剪力和侧移构成一定的影响，设计中我们应该重视并将构件竖向变形作为一个重要的因素，否则设计计算中将会得出偏于不安全的计算结果。 5.安全性、功能性和经济性的统一 我国还是一个发展中的国家，应该遵循建设节约型社会的原则，倡导节约，杜绝浪费，将建筑的安全性、功能性和经济性几个方面因素综合考虑。对目前我国规范中的构造要求进行分析，有些已经超过国外 的建筑。从外国大企业近些年在我国购置按我国规范设计的大楼这一现象来看就足以说明我国的规范完全可以进入国际市场。不过在目前的建筑市场上存在着一定的误区，误解提高建筑结构安全度建筑物就安全了，为此高标准提高建筑结构的安全性设计，因此造成了相当程度且不必要的浪费。 五、工程实例的分析 本工程位于我市，住宅小区总建筑面积达 15.8 万平方米，与本工程类似的住宅楼达 10多栋。如果通过对一栋楼进行结构设计分析，找到其中可优化改进的地方，就可使结构设计得到部分的优化、提高建筑产品的性价比、降低单 件造价和整个小区的工程造价。进行结构设计分析的住宅楼为地下 2层，地上 16层，标准层平面布置图如图 2 所示。 图 2 标准层结构布置图 总建筑面积约 1.2万平方米。地下 2 层为车库和物业办公用房，层高均为 3.6m，首层商业层高 3.4m， 2 层及 2 层以上层为住宅，层高为 2.8m。建筑类别为丙类。 类场地，土质不均匀。剪力墙及墙厚根据规范及工程层数、层高情况取值如下： 1 层及地下层 250mm(地下层外墙厚 300mm)， 2 层及 2层以上外墙 200mm，内墙 180mm。结构整体计算中剪重比较大结构整体布置 有继续优化的可能。从节省造价角度考虑，暗柱、连梁等处构件根据计算结构按构造要求配筋 (包括局部按计算配筋的 )，其中墙体分布筋基本与规范最小配筋及其他构造要求相吻合。优化结构设计不只是抽钢筋。一栋建筑方案产生后，结构的选型和布置就存在优化与否的问题。但是，任何建筑体型都可能有最规则的和最经济的结构布置方案。所以，真正的优化应是全过程的需要各专业的密切配合。经过优化后的计算指标如表 3 所示，经济指标如表 4 所示。 表 3 优化后的计算指标 表 4 优化后经济指标 六、结语 综合本文 论述，在城市用地日趋紧张的背景下，高层建筑大量兴起的形势下，本文探讨了高层建筑设计过程中需要注意的诸多事项。比如地基、轴压比、水平力、侧移量等需要研究者注意和研究的问题，本文在此基础上结合实践，论述了一个高层建筑的实践案例，以此作为对所所述的一个举证。本文的写作目的在于实现高层建筑结构设计的合理化、科学化的发展。 参考文献： 1李长得 ,李伟玲 . 浅谈多高层钢筋混凝土框架结构的设计 J. 华章 . 2010(11) 2李维敦 . 建筑节能指标对结构设计的影响 J. 兰州工 业高等专科学校学报 . 2010(05) 3邱剑雄 . 高层建筑梁、板式转换层结构设计方法研究 J. 科协论坛 (下半月 ).2009(02) 4谢向东 . 高层建筑框架结构与基础地基共同工作的半解析静力分析 J. 襄樊学院学报 . 2011(02) 5胡冬梅 . 结构设计应注意的几个问题 J. 才智 . 2011(11) 阅读相关文档 :浅论自来水公司收费管理系统 浅谈建筑工程项目的现场施工管理与控制 浅谈膨胀土路基的处理措施 农村电网改造中配电工程施工的 管理 对高层建筑岩土勘察工作的论述 浅谈市政给排水施工技术 大西洋沿岸地质条件下超大断面混凝土板桩施工技术探讨 公路施工管理中存在的问题及对策研究 浅谈中小型水库防渗墙防渗技术 房建施工中后浇带施工技术分析 房屋建筑施工中的地基施工技