時間:2023-03-24 15:53:03
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇建筑結構工程論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
現在的建筑結構模型基本都是應用在高校中的建筑制圖等課程中,這些建筑結構模型大多是由一些相應廠家生產的,但是現存的一些模型大多存在著一些問題:首先,由于運輸、制作、安裝和結構穩定等因素的影響,這些廠家在生產建筑結構模型時,經常使用有機玻璃對材料進行替代建筑中的實際材料鋼筋,這樣生產的模型雖然在外型上看起來沒有很大差別,但是實際作用卻打了很大的折扣,某些重要內容無法得以體現,如鋼筋梁柱之間的錨固、鋼筋材料本身的材料特征、鋼筋的實際搭建方式等都無法真實呈現出來。其次,只有單純的硬件模型還無法達到很好的教學效果,還需要結合配套軟件,也就是模型的說明,用來反應模型的具體內容及相關知識的延伸,但是實際情況下,由于技術力量的有限性導致模型反映內容比較單一,大多數廠家并沒有提供模型相關說明,制作的模型也大多只是反映了簡單的結構構造。單純使用模型進行教學,教師自身的水平很大程度就影響了教學效果,導致了一些教學水平一般的教師無法真正體會到模型的作用。如果模型出廠時能夠配套相應的說明,結構模型就不僅是用來反映簡單的建筑構造,而是對建筑材料、實驗、預算、施工等內容進行綜合反映,有利于教師對整個施工過程進行有效講解,也就能夠更充分地體現出模型的作用。
2建筑結構模型研制
(1)建筑結構模型設計
研制建筑結構模型,首先需要對建筑結構模型進行設計,下面以一個建筑結構模型為例。模型設計為兩層,每層兩個方向各為兩跨的結構,下層采取一半高度置于土中的設計,來增加其穩定性,從而也方便觀看。梁柱斷面采用1:2的比例,梁長和柱高都采用縮小比例2:1,從而保證更好地反映相關內容。梁柱錨固處的鋼筋采用焊接的方式進行固定,保證整個結構更加穩定,如果梁的撓度過大,則需要采用有機玻璃模板來進行固定。
(2)建筑材料及實驗
工程中購買的鋼筋,一級小規格的鋼材大多是圓盤形式,二級和三級的鋼筋大多是直線線材形式,其一般長度為9米。而且鋼材表面上也經常有相關標示,如廠家的商標、鋼材的規格及直徑,這些標示一般是每隔2米出現一次。鋼材表面的形式分為光圓和帶肋,帶肋又分為螺紋肋和月牙肋兩種。因此制作模型時對于板筋選用時應選用光圓鋼筋,梁處的鋼筋應選用螺紋肋,柱筋應選用月牙肋。從廠家購買鋼材后應當注意廠家提供的出廠合格證,這為以后的工程驗收提供了非常重要的保證。出廠合格證一般也分為兩種,一種是廠家提供的蓋有廠家公章的原始合格證,另外一種是在廠家的原始合格證上也可以加蓋經銷商的紅章。鋼筋是建筑工程中必不可少的材料,因此使用時應當對其材料進行見證取樣檢查。取樣時可以按照相關規定取一定長度的鋼筋到檢測單位進行檢查,并要求其出具相關檢測結果報告。檢測內容通常分為屈服強度、抗拉強度、伸長率和冷彎性能的檢測,前兩項為力學性能的檢測,后兩項為塑性性能的檢測。
(3)建筑結構構造施工
在建筑結構構造施工中,鋼筋的連接形式主要分為綁扎連接、焊接和機械連接三種,在實際的建筑工程施工中,前兩種更加常用,機械連接形式使用比較少。在進行模型制作時,可以將這三種連接方法在不同部位都出現,從而便于學生對這三種連接形式有直觀的認識。可以在板筋的連接中采用綁扎的形式,邊柱和角柱可以采用機械連接中的套絲對接連接,中柱中可以采用電渣壓力焊連接,梁筋則采用閃光對焊連接。對于焊接工程也需要出具相應的檢測報告。
3建筑結構模型在建筑工程教學中實際應用
建筑施工圖紙大多采用的平法標注形式,對于建筑結構模型來說,則可以將圖紙和模型進行對比,使學生能夠更直觀地認識到鋼筋的布置。比如梁KL1(2A),表示這個梁的編號為KL1,并且該梁有兩跨,一端是懸臂,梁的斷面是200*600,箍筋為8雙肢箍,間距是200MM,加密區的間距是100MM,上部布置2根通長18鋼筋,負彎曲處設置5根18鋼筋,布置形式分為上下兩排進行布置,上排斷點為凈跨徑的1/3,下排斷點為凈跨徑的1/4。腰部設置兩根16的抗扭構造的鋼筋,下部布置3根通長的20鋼筋。另外,梁柱錨固連接處的構造是以平法圖集中的規定為要求的,具體選用的是《混凝土結構施工圖平面整體表示方法制圖規則和構造詳圖》,按照此規定要求,柱頂處和梁錨固分別采用其43頁非抗震KZ邊柱和角柱柱頂縱向鋼筋構造中詳圖B和44頁非抗震KZ中柱柱頂縱向鋼筋構造中詳圖B的做法,梁采用57頁非抗震樓層框架梁KL縱向鋼筋構造彎錨的做法,懸臂端則采用66頁各類梁的懸臂端配筋構造詳圖C的做法。
4結語
關鍵詞:高層建筑,建筑結構,抗震設計
地震是一種隨機振動,所以建筑結構設計人員為防止、減少地震給建筑造成的危害, 就需要分析研究建筑抗震問題不斷總結工程經驗,妥善處理這一工程問題。
一、實行建筑抗震設計規范,總結工程經驗妥善處理工程問題:
(一)選擇有利的抗震場地
地震造成建筑物的破壞, 除地震動直接引起的結構破壞外,場地條件也是一個重要的原因。地震引起的地表錯動與地裂,地基土的小均勻沉陷, 滑坡和粉、砂土液化等。科技論文。因此,應選擇對建筑抗震有利的地段, 應避開對抗震不利地段。當無法避開時, 應采取適當的抗震加強措施,應根據抗震設防類別、地基液化等級,分別采取加強地基和上部結構整體性和剛度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施; 當地基主要受力層范圍內存在軟弱粘性土層、新近填土和嚴重不均勻土層時,應估計地震時地基不均勻沉降或其他不利影響, 采用樁基、地基加固和加強基礎和上部結構的處理措施; 對于地震時可能導致滑移或地裂的場地,應采取相應的地基穩定措施。
(二)優化的平面和立面布置
關于建筑結構設計的平面與立體結構, 我們根據認為有以下幾個方面可以參考:
1、結構的簡單性。結構簡單是指結構在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑。只有結構簡單,才能夠對結構的計算模型、內力與位移分析, 限制薄弱部位的出現易于把握,因而對結構抗震性能的估計也比較可靠。
2、結構的剛度和抗震能力。水平地震作用是雙向的,結構布置應使結構能抵抗任意方向的地震作用。通常, 可使結構沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力, 結構的抗震能力則是結構強度及延性的綜合反映。結構剛度的選擇既要減少地震作用效應又要注意控制結構變形的增大, 過大的變形會產生重力二階效應, 導致結構破壞、失穩。論文參考網。
3、結構的整體性。在高層建筑結構中,樓蓋對于結構的整體性起到非常重要的作用,樓蓋相當于水平隔板,它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側力子結構, 而且要求這些子結構能協同承受地震作用, 特別是當豎向抗側力子結構布置不均勻或布置復雜或抗側力子結構水平變形特征不同時, 整個結構就要依靠樓蓋使抗側力子結構能協同工作。
(三)設置多道設防的抗震結構體系
多道抗震防線, 是指在一個抗震結構體系中, 一部分延性好的構件在地震作用下, 首先達到屈服, 充分發揮其吸收和耗散地震能量的作用, 即擔負起第一道抗震防線的作用, 其他構件則在第一道抗震防線屈服后才依次屈服,從而形成第二、第三或更多道抗震防線, 這樣的結構體系對保證結構的抗震安全性是非常有效的。同時底框建筑底層高度不宜太高, 應控制在4.5m 以下。高度加大, 底層剛度減小, 重心提高, 使框架柱的長細比增大, 更容易產生失穩現象。論文參考網。而且由于高度較大,很多建筑房間被業主一層改成了兩層, 造成了較大的安全隱患。科技論文。宜具有合理的剛度和強度分布, 避免因局部削弱或突變形成薄弱部位.產生過大的應力集中或塑性變形集中;可能出現的薄弱部位, 應采取措施提高抗震能力。
(四)保證結構的延性抗震能力
合理選擇了建筑結構后, 就需要通過抗震措施來保證結構確實具有所需的延性抗震能力,從而保證結構在中震、大震下實現抗震設防目標, 系統的抗震措施包括以下幾個方面內容。強柱弱梁: 人為增大柱相對于梁的抗彎能力,使鋼筋混凝土框架在大震下,梁端塑性鉸出現較早,在達到最大非線性位移時塑性轉動較大; 而柱端塑性鉸出現較晚, 在達到最大非線性位移時塑性轉動較小,甚至根本不出現塑性鉸。從而保證框架具有一個較為穩定的塑性耗能機構和較大的塑性耗能能力。強剪弱彎: 剪切破壞基本上沒有延性, 一旦某部位發生剪切破壞, 該部位就將徹底退出結構抗震能力, 對于柱端的剪切破壞還可能導致結構的局部或整體倒塌。因此可以人為增大柱端、梁端、節點的組合剪力值, 使結構能在大震下的交替非彈性變形中其任何構件都不會先發生剪切破壞。
(五)合理的建筑結構參數設計計算分析
對于復雜結構進行多遇地震作用下的內力和變形分析時, 應采用不少于兩個不同的力學模型,目前主要有兩種計算理論: 剪摩理論和主拉應力理論, 它們有各自的適用范圍:磚砌體一般采用主拉應力理論,而砌塊結構可采用剪摩理論。對計算機的計算結果, 應經分析判斷確認其合理、有效后方可用于工程設計。結構計算控制的主要計算結果有結構的自振周期、位移、平動及扭轉系數、層間剛度比、剪重比、有效質量系數等。另外, 地下室水平位移嵌固位置,轉換層剛度是否滿足要求等, 都要求有層剛度作為依據。復雜高層建筑抗震計算時,宜考慮平扭耦聯計算結構的扭轉效應, 振型數不應小于15,對多塔結構的振型數不應小手塔樓數的9 倍, 且計算振型數應使振型參與質量不小于總質量的90%。總之, 高層結構計算很難一次完成,應根據試算結果, 按上述要求多次調整,才能得到較為合理的計算結果,以保證建筑物的安全。
二、高層建筑抗震設計中經常出現的問題
(一)部分建筑物高度過高
按我國現行高層建筑混凝土結構技術規程規定,在一定設防烈度和一定結構型式下,鋼筋混凝土高層建筑都有一個適宜的高度。在這個高度,抗震能力還是比較穩妥的,但是目前不少高層建筑超過了高度限制。在震力作用下,超高限建筑物的變形破壞性會發生很大的變化,建筑物的抗震能力下降,很多影響因素也發生變化,結構設計和工程預算的相應參數需要重新選取。
(二)地基的選取不合理
由于城市人口的增多和相對空間的縮小,不少建筑商忽略了這一問題,哪里商業空間大就在哪里建。高層建筑應選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地,遠離河岸,不應垮在兩類土壤上,避開不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當可能導致抗震能力差。
(三)材料的選用不科學,結構體系不合理
在地震多發區,采用何種建筑材料或結構體系較為合理應該得到人們的重視。由于我國建筑結構主要以鋼筋混凝土核心筒為主,變形控制要以鋼筋混凝土結構的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側移較大,靠剛度很小的鋼框架協同工作減小側移,不僅增大了鋼結構的負擔,而且效果不大,有時不得不加大混凝土的剛度或設置伸臂結構,形成加強層才能滿足規范側移限值。
(四)較低的抗震設防烈度
許多專家提出,現行的建筑結構設計安全度已不能適應國情的需要,建筑結構設計的安全度水平應該大幅度提高。我國現行抗震設防標準是比較低的,中震相當于在規定的設計基準期內超越概率為lO%的地震烈度,較低的抗震設防烈度放松了高層建筑的抗震要求。論文參考網。科技論文。
三、結語
地震是一種目前難以準確預測的自然災害,為避免它給人類帶來大的災難。作為工程技術設計人員在建筑結構的研究和工程設計中,應從整體宏觀的觀點出發,綜合處理好建筑功能、技術、藝術、安全可靠性和經濟合理等幾方面內容,從而創造出更加安全、適用、經濟美觀的高層建筑;新型結構的出現,高性能材料的發展,計算機技術水平的提高,促使人類建筑精品再上新的臺階。
關鍵詞:高層建筑;結構設計;存在問題;解決方式
一、高層建筑設計結構類型時存在的問題及解決方法
1、 在選擇建筑的結構構型時要科學合理
存在的問題:
建筑的結構構型決定著建筑結構設計的整體走向,現在很多設計師在設計結構構型時,沒有考慮到各方面的問題,導致最終的建筑設計在整體上不能滿足用戶需求。
解決方法:
在布置高層建筑的結構平面時應該遵循對稱、規則、簡單的原則,防止出現狹長的縮頸位置和應急過于集中的凹角部位,此外,還應該防止樓梯的電梯部位出現偏置而產生扭轉的后果。在設計豎向體型時,應防止過于外挑,并且內收也要適度,剛度也要均勻的變化,切忌出現應力過于集中。在《高層建筑混凝土結構技術規程》中有了專門的內容在敘述建筑結構構型的規則性,比如:豎向結構的規則性、平面結構的規則性等等,在審定建筑設計方案中,堅決摒棄不符合規則的設計圖。因此,建筑結構設計工程師在設計建筑構型時必須要遵循這些規則,如果在設計過程中發現了一些問題或者碰到了難題,就應該及時向建筑專業交流溝通,盡最大的努力選擇最優的結構構型,以免給工程的后續工作帶了不必要的麻煩。
2、 房屋最適高度和高寬比
存在的問題:
房屋的最適高度和高寬比直接影響著人們在使用過程中的心理感受,最適的高度和高寬比能給人一種舒適的感覺,并且還能增強建筑結構的安全性。而目前,很多設計師在設計房屋的最適高度和高寬比時,過于片面地追求單一方面的因素,而使房屋的高度和高寬比不能達到最佳。
解決方法:
在高層建筑設計規范和抗震規范中明確指出,應該嚴格限制高層建筑的總高度,以前是將高層建筑的總高度限制值設定成A級,但是現在將建筑的限制高度設定成B級,所以必須嚴格控制高層建筑的結構設計高度,從多方面綜合考慮,如果高層建筑的高度超出了限定值B級,那么就要改變結構設計方案和處理手段。在建筑結構設計實踐中,經常會發生因設計高度超過B級高度導致在審查設計圖時,沒有通過直接作廢,就又需要重新設計,這就嚴重影響到建筑的整體規劃和建設周期。高層建筑的高寬比直接控制著建筑結構的整體穩定性、剛度、載重能力以及經濟合理性,不同高度的高層建筑有著各不相同的高寬比限制值。然而,在設計一些結構比較復雜的高層建筑過程中,怎樣準確地確定一個科學合理的高寬比是一個比較困難的工作。通常在計算時,能夠根據需要考慮的方向的的最小投影寬度,針對建筑物中有一些的小的突出部位,例如樓電梯間,這就不在計算的寬度范圍之內。針對有些高層建筑物附帶了裙房,如果裙房的剛度和面積相對于上部的塔樓的剛度和面積過于大時,此時在寬度比的計算過程中就可以直接考慮裙房上面的部位。
3、重視短肢剪力墻的設置
存在的問題:
短肢剪力墻在建筑結構受力方面起到了十分重大的作用,現在的很多建筑的意外倒塌事故,都是由短肢剪力墻的受力不均勻引起的。
解決方法:
短肢剪力墻所指的是墻肢截面高度和厚度的比值是5~8的剪力墻。短肢剪力墻結構是在最近幾年出現的,它既對住宅建筑的合理布置有利,還能使建筑結構的自重得到一定程度的減輕,然而,在高層建筑結構中,剪力墻的肢不能過于短小,這是由于短肢剪力墻有著比較差的抗地震能力,在地震多發區的實際應用很少,鑒于安全方面,高層建筑結構的剪力墻不能全部采用短肢剪力墻。如果斷肢剪力墻設置太多,就應該增加設置一些筒體或者常規性的剪力墻,這二者之間共同受力,形成堅固的剪力墻結構,此外,高層建筑規范中還對短肢剪力墻的使用有了一些特別的限制,比如:抗震等級、縱向鋼筋的總配筋率、最大高度等,所以,短肢剪力墻在建筑結構設計中應該少使用或者不適用為宜,不能因為了方便于施工而設計錯誤。
二、高層建筑結構的分析與計算方法
1、 在整體計算建筑結構時要選擇正確的軟件
現在大家普遍采用的計算軟件包括:TBSA、TAT、SATWE或SAP、ETABS等。然而,因為不同的軟件所使用的計算模型都是各不相同的,所以要根據建筑高度、結構選型、結構體系等來正確選擇合適的軟件版本進行設計。所以計算得出的結果有一些不同。因此,在計算和分析高層建筑的整體結構時,必須要綜合考慮到建筑結構的高度和構型來正確選擇計算軟件,以便能夠保證計算結果的精準性,有時可以使用多個不同的軟件來計算,然后工程設計師再仔細分析這些不同的結果,找出適合參考且合理的結果。否則,一旦選擇了不恰當的計算軟件,不僅會消耗設計者大量的精力和時間,影響到建設周期,還將有可能使建筑結構存在一系列的安全隱患。
2、應該具有充足的振性數目
在新的高層建筑規范中,提出了振型參與系數的概念,還清楚地指出了這個參數的額定值。又因為在之前的高層建筑規范中,沒有明確指出振型參與系數該方面的內容,即使有的指出了此概念,沒有清楚的指出這個參數的額定值,所以,在分析和計算時期,就應該正確判斷確立出這個參數,再進行有效地調整振型參與系數的最終取值。
3、非結構構件的計算和設計
在高層建筑的結構設計中,通常會有一些因為建筑的功能和美觀方面的要求而非主體承重骨架體系以內的非結構構件。特別是在設計高層建筑屋頂處的裝飾構件過程中,因為高層建筑有著比較大的風荷載和地震作用,所以,就一定要根據新的高層建筑規范中的要求老計算和處理非結構構件,以免造成惡劣的影響。
三、總結
高層建筑的結構設計是一項比較復雜且耗時長的工作,在設計過程中,稍不留意就會出現一些或大或小的錯誤,從而會給建筑結構的后期施工帶了一系列的安全隱患,一旦發生安全事故,將會給建設單位帶了嚴重的損失。因此,高層建筑結構設計人員應該嚴格按照新的高層建筑規范進行設計方案,并且還要認真考慮高層建筑的結構構型,在通過仔細的分析計算來得出最終比較完美的設計圖,這樣既能保證建筑物的安全性能,還能給建設單位帶來豐厚的利潤。在設計過程中,若遇到了一些阻礙,就應該及時和建筑師商討,實現資源共享、技術共享。
參考文獻:
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[4] 張慶新. 高層建筑結構設計[A]. 吉林省土木建筑學會2012年學術年會論文[C]. 2012
【關鍵詞】剪力墻結構,高層建筑框架結構,設計,應用
中圖分類號: TU398+.2 文獻標識碼: A 文章編號:
一 前言
由于科學技術的進步和人們生產生活方式的改變,人們對建筑結構設計的要求也越來越高,隨著建筑結構設計理論的逐漸完善,剪力墻結構憑借著剛度大,可以有效的減少側移,建筑結構抗震性能很好,可以保證建筑的安穩和穩定性,因此,在建筑結構設計中被廣泛的推廣運用,為我國的經濟發展和人們生活質量的改善提供了強大的動力。因此,加強剪力墻結構在建筑結構設計中的應用探究,有著十分重大的意義。筆者將從結合多年的施工經驗,對高層建筑框架剪力墻結構設計的基本原則,墻肢分類,設置,邊緣構件的布置,和連梁的設計等多方面做出分析,并提出剪力墻結構設計的優化措施。
二 墻肢的分類和結構布置
2.1墻肢的分類
在剪力墻的分類中,最重要的分類依據是墻肢的高度和厚度比值。一般有短肢剪力墻和一般剪力墻兩種,同時,也可以根據墻面的開洞大小分為整截面墻、整體小開口墻、聯肢墻和壁式框架等幾種類型。
2.2厚度選擇
剪力墻的墻肢厚度關系到剪力墻出平面的的穩定性和剛度。因此,在選擇時候,一定要遵守相關的技術規程。在住宅建筑的設計中,填充墻的厚度和剪力墻的厚度相同,多會選取兩百毫米左右。如果高層建筑沒有地下室,在進行剪力墻的設計時候,可以在綜合考慮到建筑結構平面的基礎上,減少一字型的剪力墻結構設計,多采用十字形等形狀。這樣既可以使得翼緣長度大于其厚度,讓建筑結構抗震性能更好的發揮,同時也可以滿足建筑設計的美觀性和實用性。
2.3剪力墻的結構布置
隨著建筑越來越高,建筑的綜合性能也日漸提升,因此,建筑設計中,應該使得建筑具有很好的空間工作性能。因此,在進行剪力墻結構設計時候,應該采用雙向布置,科學合理的構成建筑結構的空間性能。同時,由于對建筑的抗震性能有了更高的要求,因此,在剪力墻設計時候,嚴禁在需要抗震設防區域使用單向剪力墻設計。在進行剪力墻設計時,要保證平面均勻分布,剛度中心要和建筑的整體質心相重合或者是盡量靠近,如此可以很大程度上減小扭轉效應。
如果剛度中心和質心相距很遠,可以改變墻肢長度和連梁的高度調整剛心位置。在進行建筑結構設計中,剪力墻由于抗側剛度很大,整體結構的自振周期很短,使得整體建筑受到的水平地震作用很大,不利于建筑結構的穩定,因此,可以綜合考慮到剪力墻的抗側剛度和承載力,減小墻體的縱橫厚度,加大墻體之間的距離,或者是合理減少墻體的總體數量,如此,可以達到降低墻體自身重量的目的。同時,可以降低墻體的整體水平地震的剪力和彎矩程度。
三 連梁的設計布置
連梁的跨高以及截面的尺寸會受到各種條件的影響和限制,因此,在剪力墻的連梁設計中,會因為設計的不合理,容易出現連梁承載力或者是連梁的界面難以達到相關規定的標準,從而既會影響到工程的施工,又會影響到工程的質量。因此,要綜合多種情況,進行設計和處理。
3.1提高混凝土等級
為了讓連梁的抗剪承載能力不會超過規定標準,可以合理的提高剪力墻的混凝土的等級,當混凝土的等級得到提升,混凝土的彈性模量增加比例會小于抗剪承載力的提升比例,從而,可以達到控制目標。
3.2增加剪力墻洞口的寬度、減小連梁高度
在進行連梁的設計中,為了達到降低連梁剛度,減少地震影響效果的目的,可以選擇擴大剪力墻所開洞口的寬度,也就是增加連梁的總體跨度,從而使的連梁的高度降低。使得連梁的承載力保證在一定的標準范圍內。
3.3對連梁的剛度進行折減
連梁由于跨高比較小與之相連的墻肢剛度大等原因,在水平力作用下的內力往往很大,連梁屈服時表現為梁端出現裂縫,剛度減小,內力重分布。因此,在開始進行結構整體計算時,就需對連梁剛度進行折減。高規中解釋說高層建筑結構構件均采用彈性剛度參與整體分析,但抗震設計的剪力墻結構中的連梁剛度相對墻體較小,而承受的彎矩和剪力很大,配筋設計困難。因此,可考慮在不影響其承受豎向荷載能力的前提下,允許其適當開裂而把內力轉移到墻體上。
3.4增加剪力墻的厚度
在進行連梁設計時,可以增加剪力墻的厚度,使得連梁的截面寬度變大,不僅僅可以讓建筑結構整體的剛度變大,也使得地震產生的內力作用變得更大,由于連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。通過剪力墻的厚度增加,也有可能達到讓連梁抗剪承載力符合限度的目的。
四 剪力墻結構計算和設計的優化的措施
4.1剪力墻結構計算方面的優化
4.1.1樓層最小剪力系數的調整原則。在滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩不超過40%的前提下,盡可能減少剪力墻的布置,以大開間剪力墻布置方案為目標,使結構具有適宜的側向剛度使樓層最小剪力系數接近規范限值,這樣能夠減輕結構自重,有效減小地震作用的輸入同時降低工程造價。
4.1.2樓層最大層間最大位移與層高之比的調整原則。規范規定在計算多地震作用的樓層最大層間位移時,以樓間彎曲變形為主,計入扭轉變形,可不扣除結構整體彎曲變形,因此,對于高層建筑應盡可能扭轉變形最小,但又不能僅根據這些層間位移不夠,不加分析地增加豎向構件的剛度。在實際工程設計中,有些設計人員一看到某一方向層間位移不能滿足規范要求,就不斷地增加該項的側向剛度,此舉雖然可以解決問題,但應該注意此時結構的剪重比,若與規范限制接近則可行,若剪重比已經較大,則不應一味地增加也要學會減小對應一側的結構剛度,使其剪重比減小,地震作用減小,同樣可以達到較好的效果。
4.2剪力墻結構設計方面的優化
4.2.1剪力墻墻肢截面宜簡單、規則。剪力墻的豎向剛度應均勻,剪力墻的門窗洞口宜上下對齊,成列布置,形成明確的墻肢和連梁。應力分布比較規則,又與當前普遍應用的計算簡圖較為符合,設計結果安全可靠。宜避免使墻肢剛度相差懸殊的洞口設置,當剪力墻的洞口布置出現錯洞,疊合錯洞時,墻內配筋應構成框架形式。
4.2.1剪力墻的特點是平面內剛度及承重力大,而平面外剛度及承載力都相對很小,應控制剪力墻平面外的彎矩,保證剪力墻平面外的穩定性。當剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時,應采取足夠的措施減少梁端部彎矩對墻的不利影響。
五 結束語
總之,剪力墻結構在我國建筑行業的廣泛運用,既可以大力推進我國建筑質量的提高,又可為我國的社會主義和諧社會奠定強大的基礎,在進行剪力墻結構設計時候,必須綜合考慮多方面因素,嚴格遵守設計規程,進而保證設計的科學合理。
參考文獻;
[1] 李成華 剪力墻結構在建筑結構設計中的應用分析 [期刊論文] 《城市建設》 -2009年35期
[2] 王福貴 剪力墻結構在建筑結構設計中的應用分析 [期刊論文] 《城市建設理論研究(電子版)》 -2008年1期
【關鍵詞】建筑結構加固原因方法
中圖分類號:TU8文獻標識碼: A
改革開放以來,我國建筑事業都有了很大程度上的發展,而近幾年,我國自然災害頻發,尤其是地震,地震對房屋等建筑物的破壞非常的大,為了避免這些自然災害的破壞,就必須對建筑結構進行加固。提高房屋建筑結構的剛韌程度,使其滿足相關規范所允許的變形程度和裂開縫隙寬度的要求;提高房屋建筑結構的耐久性,以便改善使用功能。為了消除這類房屋建筑中的安全隱患,提高長期使用質量,在確信有加固價值的前提下,就應該對存在隱患的房屋建筑進行加固,其目的是提高房屋建筑結構構件的堅固程度,讓其滿足有關規范要求;本文就研究了建筑結構加固原因并提出了解決方法。
一、 房屋建筑結構加固的原因。
1. 在設計過程中使用的標準太低,不能滿足用戶對于房屋功能的要求。
2. 設計中出現概念性的錯誤,例如計算過程有誤差、設計考慮不全面而出現缺陷等。
3. 由于施工水平和施工條件的限制,對于設計中的一些問題,只是通過改變參數等手段減少建筑的缺陷,根本問題并沒有得到解決。或者建筑材料本身的質量就不夠,在后期的使用中,建筑結構和建設構件出現問題,不能耐久使用。
4. 更改構件用途在施工中為了圖方便,在某些位置使用的構件與標準不符,使得構件負荷超載。
5. 為了滿足有些用途,建筑隨便改造,改變了建筑原有的功能。例如增加房屋層數、增加房屋負載等。
6. 由于房屋所處的環境問題,構件或者結構的性能提前老化。最明顯的例子就是木結構遭到白蟻破壞,使得結構的力學性能下降,而不得不對房屋進行加固。
二、 房屋建筑結構加固的主要程序。
1. 對存在隱患的房屋建筑進行鑒定。
2. 根據房屋現狀及鑒定情況選擇和確認加固方案。
3. 加固施工圖設計。
4. 施工組織設計及審核。
5. 施工。
6. 驗收。
三、 房屋建筑結構加固的基本原則。
1. 制定方案的總體效應原則在房屋建筑結構加固的方案制定時,不僅要考慮鑒定結論問題,還要考慮委托人或使用人要求和加固后房屋建筑的總體效應,包括形狀、體量、造價、安全、工期、工藝以及施工的可能性等。要在房屋整體無損益或損益較小的前提下,消除房屋建筑結構或構件存在的隱患。
2. 加固材料的選用和強度取值原則。
3. 荷載計算取值原則。
4. 承載力驗算原則。
5. 與抗震消防結合的原則。
四、 加固方法。
1. 增大截面法。這是將房屋建筑結構構件截面面積增大的一種加固方法,這種方法不僅能增加房屋結構構件的受力能力,還能改善結構構件剛韌性能。因此,被廣泛應用于房屋建筑結構的加固。
2. 外包鋼加固法。將房屋建筑結構構件的周圍加上鋼材的一種加固方法,這種方法主要有兩種形式,即外包鋼和濕外包鋼。外包鋼加固法雖然在不增截面面積的基礎上可以提高結構構件的受力能力,但這種方法耗鋼量較大,相對加固費用較高。
3. 預應力加固法。運用水平拉桿,下撐式拉桿或者組合拉桿,對房屋建筑結構進行加固的方法,這種加固方法是在不改變建筑使用空間的基礎上提高房屋建筑結構構件的受力能力。這種加固方法效果好、經濟,但對技術的要特別嚴格。
4. 改變受力體系法。這種加固方法是通過增加支點或托架的方法,從而改變受力體系的一種加固方法。增加支點能夠減小房屋建筑結構構件的跨度,提高房屋建筑結構構件的受力能力,這種方法適用于舊式建筑的改造。
5. 外部粘鋼法。這種加固方法是用具有強粘結力的粘合劑把鋼材緊緊的粘在房屋結構構件外表面,鋼材與結構構件共同受力而起到加固作用。這種方法的施工工期短、操作簡便,結構構件加固后不會改變形狀和空間。
6. 化學灌漿法。是采用專用設備將配置好的化學漿液灌入到鋼筋混凝土結構構件裂縫中的一種加方法,灌入的化學漿液能很好的與混凝土融結,增加鋼筋混凝土結構構件的整體性,這種方法能使結構構件的功能得到較大限度的復原。
7. 水泥灌漿法。采用專用設備將水泥壓入房屋結構構件裂縫中,讓其與墻體等粘合的一種加固方法。
8. 加固地基法。具體有基礎加固、樁式托換、地基處理等方法,可視情況而定。一般房屋建筑結構的加固都比較復雜,不僅受到建筑物原本條件的限制,而且還受鑒定者的水平、鑒定結論準確程度、加固方案的選用、施工水平、施工條件等的制約。
五、 國內房屋建筑結構的運用。
這里僅談一談房屋建筑抗震加固方面。汶川地震后,房屋建筑抗震越來越被重視了,很多建筑都進行了結構抗震加固。國內采用的結構抗震方法主要是耗能減震,實踐證明這種方法是有效的、可行的。采用這種抗震技術可以減少地震波對建筑物的沖擊,能有效減少房屋建筑結構在地震作用下的損失,達到了房屋建筑結構加固的目的。這種抗震加固方法在具體的建筑物加固時不會對現有建筑物增加受力負擔,而且不用加固基礎,大大的降低了加固造價,縮短了建設工期,并且方便震后的房屋建筑的修復。耗能減震主要分為位移相關型和速度相關型,耗能減震器主要有粘彈性阻尼器和粘滯流體阻尼器、耗能器支撐可單獨支撐,也可組合支撐。支撐形式有人字支撐、對角支撐、十字支撐等,如北京工人體充場就是采用粘滯流阻尼器與主體結構組合支撐進行抗震加固的。在進行建筑結構設計中基礎埋深問題的解決控制中,應注意從高層建筑結構設計中建筑基礎埋深設置要求標準的目的上進行分析考慮。在高層建筑結構設計要求中,對于建筑埋深的設置要求,主要是為了滿足建筑地基變形與穩定性的要求進行制定的,以避免建筑地基埋深問題造成的建筑整體傾斜與建筑結構傾覆滑移變化。根據相關驗證計算公式,通過實際地震作用大小假設計算后,可以看出上述建筑工程結構的抗傾覆與抗滑移能力遠遠大于設計要求標準,這說明該工程基礎埋深設置是合理的,這主要是與建筑結構設計中,結構傾覆滑移變化不僅與建筑基礎埋深有關,也與建筑結構的高寬比有很大的聯系。
結語:綜上所述,我國建筑結構存在以上問題,并且舊房加固對于節省資源、優化基建資金、延長房屋使用壽命具有十分重要的作用,對于緩解目前的住房面積緊張、能源枯竭、環境污染等問題具有重要意義。對于建筑事業的不例外,所以,加強對建筑結構加固方法的研究,對提高我國建筑的社會效益和經濟發展具有重大的作用。只有成分了解了建筑結構加固的原因和方法,才能大力提高建筑質量,為人們的生活及日常事務提供安全保障。
參考文獻
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關鍵詞:近斷層地震動;脈動型;高層剪力墻;地震反應
1引言
近年來,近斷層地震動已經成為地震學與地震工程學兩個學科內的熱點問題。近二十年來發生的幾場大地震,如美國北嶺地震(1994,1,17)、臺灣集集地震(1999,9,21)都收集到了豐富的地震動數據,研究人員據此整理出了具有典型運動特征的地震動記錄。大量的研究資料表明,由于處于近斷層區域地震動往往具有大脈沖、長周期、高峰值等與遠場地震動顯著不同的特性,更容易對結構造成嚴重的破壞,所以以近斷層地震動作為研究對象具有實際意義。
關于近斷層地震動的定義在學術界尚未統一,大多數學者是將距離斷層破裂面小于20公里以內的區域稱作近斷層區域[1],在這一區域收集到的地震動記錄一般稱之為近斷層地震動記錄。
與遠場地震動不同的是,近斷層地震動具有長周期、大峰值以及速度脈沖等特點。研究人員根據大量的近斷層地震動記錄資料分析以及相關數值模擬,總結出了其主要運動特征包括集中性、破裂向前方向性效應、上盤效應、速度脈沖以及滑沖效應。本文以近斷層地震動記錄作為輸入,計算結構的地震反應,分析地震動的強度度量參數,得到對抗震設計有用的結論。
近年來,在高層住宅結構中,剪力墻結構得到了廣泛的應用。由于剪力墻結構剛度大,整體性較好,具有較好的抗剪能力。對于以水平方向作用為主的地震輸入,具有較強的抗震能力,因此,針對剪力墻結構抗震設計的研究,對高層剪力墻結構中剪力墻布置與優化具有很強的工程意義。
本文選取近斷層地震動記錄,這些地震動記錄來自實際地震,選取基于具有典型運動特征的脈沖型地震動記錄作為地震輸入,基于SAP有限元分析軟件進行彈塑性時程分析,提取結構層間位移角等地震反應數據,分析近斷層地震動記錄下高層建筑結構實際反應。
2近斷層脈沖型地震動特性參數
本文選取具有典型脈沖特性的近斷層地震動記錄[9],即來自臺灣集集地震(1999,9,21,震級MW=7.6)和美國北嶺地震(1994,1,17,震級MW=6.6)。這兩次地震動都得到了典型的近斷層地震動記錄,其中,集集地震還收集到了無脈沖地震動記錄,具體地震動參數如表1所示。
從圖2可以看出,無脈沖地震動作用下,剪力墻結構在各層的位移角相差不大,說明高層建筑結構的基本振型影響不明顯,而高階振型起顯著作用。而在滑沖效應和向前方向性地震動的作用下,高層剪力墻結構在頂部和底部的位移角有較為顯著的區別,這說明,結構的基本振型被地震動作用激發,成為控制結構位移的主要作用。簡而言之,分析近斷層無脈沖型地震動和含脈沖型地震動作用對高層剪力墻結構的地震反應影響,脈沖型地震動作用下,高層剪力墻結構層間變形較大,容易使結構產生整體倒塌,對結構安全更為不利。
4結論
通過對單自由度雙線性系統與高層剪力墻結構地震反應的分析,可以得到以下結論:
(1)分析結果表明,近斷層脈沖型地震動記錄主要與結構的基本陣型相關;二無脈沖型地震動對結構的高階陣型起主要作用。高層結構的基本陣型對結構抗震起決定性作用,因此,近斷層含脈沖型地震動對建筑結構具有更強的破壞性
(2)雙線性SDOF系統與高層剪力墻結構地震反應具有較好的相似性,表明以單自由度系統作為高層建筑的簡化結構進行地震反應分析是可靠的。
參考文獻
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關鍵詞:高層建筑,結構布置,概念設計
前言
高層建筑結構要抵抗豎向和水平荷載,在地震區,還要抵抗地震作用。因此,在高層建筑結構設計時,不僅要求結構具有足夠的強度,而且還要求有足夠的剛度,高層建筑結構應具有足夠的延性。這樣才可以在滿足使用條件下能達到既安全又經濟的設計要求。論文格式。
1 高層建筑平面布置的合理性
(1)結構平面布置必須考慮有利于抵抗水平和豎向荷載,受力明確,傳力直接,力爭均勻對稱,減少扭轉的影響。在地震作用下,建筑平面要力求簡單規則,風力作用下則可適當放寬。
抗震設防的高層建筑,平面形狀宜簡單、對稱、規則,以減少震害。除平面形狀外,各部分尺寸都有一定的要求。首先,平面的長度比不宜過大,L/B一般宜小于6,以避免兩端相距太遠,震動不同步,由于復雜的振動形態而使結構受到損害。長矩形平面的尺寸目前一般在70-80M以內。
為了保證樓板在平面內有很大的剛度,也為了防止或減輕建筑物各部分之間振動不同步,建筑平面的外伸段長度C應盡可能小。平面凹人后,樓板的寬度應予保證,Z形平面的重疊部分應有足夠長度。另外,由于在凹角附近,樓板容易產生應力集中,要加強樓板的配筋。在設汁中,L/R的數值7度設防時最好不超過4;8度設防時最好不超過3,C/D的數值最好不超過1.0.
(2)為了防止樓板削弱后產生過大的應力集中,樓電梯間不宜設在平面凹角部位和端部角區,但建筑布置上,從功能考慮,往往在上述部位設樓電梯間。如果確實非設不可 ,則應采用剪力墻筒體予以加強。
(3)在高層建筑周邊設置低層裙房時,裙房可以單邊、兩邊和三邊圍合設置,甚至高層主樓置于裙房內.當裙房面積較小,與主樓相比其剛度也不大時,上、下層剛度中心不一致而產生的扭轉影響較小,可以采用偏置形式;當裙房面積較大,裙房邊長與主樓邊長之比大于1.5時,宜采用內置式。
(4) 高層建筑物設置了伸縮縫、沉降縫或防震縫后,獨立的結構單元就是由這些縫劃分出來的各個部分。各獨立的結構單元平面形狀和剛度對稱,有利于減少地震時由于扭轉產生的震害。平面不規則、剛度偏心的建筑物,在地震中容易受到較嚴重的破壞。因此,在設計中宜盡量減小剛度的偏心。如果建筑物平面不規則、剛度明顯偏心,則應在設計時用較精確的內力分析方法考慮偏心的影響,并在配筋構造上對邊、角部位予以加強。
(5)平面過于狹長的建筑物在地震時由于兩端地震波輸人有位相差而容易產生不規則振動,產生較大的震害,平面有較長的外伸時。外伸段容易產生局部振動而引發凹角處破壞。需要抗震設防的A級高度鋼筋混凝上高層建筑,其平面布置宜符合下列要求: 1)平面宜簡單、規則、對稱、減少偏心,否則應考慮扭轉不利影響; 2)平面長度不宜過長,突出部分長度L不宜過大,凹角處宜采取加強措施。
(6)抗震設計的B級高度鋼筋混凝土高層建筑、混合結構高層建筑及復雜高層建筑,其平面布置應簡單、規則,減少偏心。
(7)角部重疊和細腰形的平面圖形,在中央部位形成狹窄部分,在地震中容易產生震害,尤其在凹角部位,因為應力集中容易使樓板開裂、破壞。這些部位應采用加大樓板厚度,增加板內配筋設置集中配筋的邊梁,配置45°斜向鋼筋等方法予以加強。
當樓板平面過于狹長、有較大的凹人和開洞而使樓板有過大削弱時,應在設計中考慮樓板變形產生的不利影響。樓面凹人和開洞尺寸不宜大于樓面寬度的一半,樓板開洞總面積不宜超過樓面面積的30% ;在扣除凹人和開洞后,樓板在任一方向的最小凈寬度不宜小于5M。且開洞后每一邊的樓板凈寬度不應小于2M。
(8)抗震設計時,當建筑物平面形狀復雜而又無法調整其平面形狀和結構布置使之成為較規則的結構時,宜設置防震縫將其劃分為較簡單的幾個結構單元。論文格式。
2 高層建筑結構豎向布置的合理性
(1)歷次地震震害表明:結構剛度沿豎向突變、外形外挑內收等,都會產生變形在某些樓層的過分集中,出現嚴重震害甚至倒塌。所以設計中應力求自下而上剛度逐漸、均勻減小,體型均勻不突變。1995年阪神地震中,大阪和神戶市不少建筑產生中部樓層嚴重破壞的現象,其中一個原因就是結構剛度在中部樓層產生突變。有些是柱截面尺寸和混凝土強度在中部樓層突然減小。。有些是由于使用要求而剪力墻在中部樓層突然取消,這些都引發了樓層剛度的突變而產生嚴重震害。
(2)抗震設計的高層建筑結構。其樓層側向剛度不宜小于相鄰上部樓層側向剛度的70%或其上相鄰三層側向剛度平均值的80 %。結構豎向抗側力構件不宜不連續樓層的側向剛度可取地震作用下該樓層剪力和該樓層層間位移的比值。
(3)A級高度高層建筑的樓層層間抗側力結構的承載力不宜小于其上一層的80%,不應小于其上一層的56.5%.B級高度高層建筑的樓層層間抗側力結構的承載力不應小于其上一層的75%。。(樓層層間杭側力結構承載力是指在所考慮的水平地震作用方向上,該層全部柱及剪力墻的受剪承載力之和。)
(4)抗震設計時,當結構上部樓層收進部位到室外地面的高度H1與房屋高度H之比大于0.2時,上部樓層收進后的水平尺寸B1,不宜小于下部樓層水平尺寸B的0.75倍.。當上部結構樓層相對于下部樓層外挑時,下部樓層的水平尺寸B不宜小于上部樓層水平尺寸B1的0.9倍,且水平外挑尺寸A不宜大于4M.
(5)中國建筑科學研究院的計算分析和試驗研究表明,當結構上部樓層相對于下部樓層收進時,收進的部位越高、收進后的平面尺寸越小,結構的高振型反應越明顯,因此對收進后的平面尺寸加以限制。。當上部結構樓層相對于下部樓層外挑時,結構的扭轉效應和豎向地震作用效應明顯,對抗震不利,因此對其外挑尺寸加以限制,設計上應考慮豎向地震作用影響。
(6)結構剛度沿豎向突變、外形外挑或內收等,都會產生某些樓層的變形過分集中,出現嚴重展害甚至倒塌。所以設計中應力求使結構剛度自下而上逐漸均勻減小,體形均勻、不突變。論文格式。
(7)頂層取消部分墻、柱而形成空曠房間時,其樓層側向剛度和承載力可能比其下部樓層相差較多,是不利于抗震的結構,應進行詳細的計算分析,并采取有效的構造措施。如采用彈性時程分析進行補充計算、柱子箍筋應全長加密配置、大跨度屋面構件要考慮:
1)減小土的重量,降低地基的附加壓力;
2)提高地基土的承載能力;
3)減少地震作用對上部結構的影響。
3、運用概念設計的思想,也使得結構設計的思路得到了拓寬。
傳統的結構計算理論的研究和結構設計似乎只關注如何提高結構抗力R,以至混凝土的等級越用越高,配筋量越來越大,造價越來越高。結構工程師往往只注意到不超過最大配筋率,結果肥梁、胖柱、深基礎處處可見。以抗震設計為例,一般是根據初定的尺寸、砼等級算出結構的剛度,再由結構剛度算出地震力,然后算配筋。但是大家知道,結構剛度越大,地震作用效應越大,配筋越多,剛度越大,地震力就越強。這樣為抵御地震而配的鋼筋,增加了結構的剛度,反而使地震作用效應增強。其實,為什么不考慮降低作用效應S呢?目前在抗震設計中,隔震消能的研究就是一個很好的例子。隔震消能的一般作法是在基礎與主體之間設柔性隔震層;加設消能支撐(類似于阻尼器的裝置);有的在建筑物頂部裝一個“反擺”,地震時它的位移方向與建筑物頂部的位移相反,從對建筑物的振動加大阻尼作用,降低加速度,減少建筑物的位移,來降低地震作用效應。合理設計可降低地震作用效應達60%,并提高屋內物品的安全性。這一研究在國內外正廣泛地深入展開。在日本,研究成果已經廣泛應用于實際工程中,取得良好的經濟、適用效果。而我國由于經濟、技術和人們認識的限制,在工程界還未被廣泛地應用。
隨著社會經濟的發展和人們生活水平的提高,對建筑結構設計也提出了更高的要求。發展先進計算理論,加強計算機的應用,加快新型高強、輕質、環保建材的研究與應用,使建筑結構設計更加安全、適用、可靠、經濟是當務之急。其中,打破建筑結構設計中的墨守成規,充分發揮結構工程師的創新能力,是相當必要的。因為他們是結構設計革命的推動者和執行者。這則需要工程界和教育界進行共同的努力。推廣概念設計思想是一種有效的辦法。
關鍵詞:建筑結構;設計方法;獨立基礎;懸挑梁
1 前言
建筑的結構設計一般在建筑設計之后,結構設計與建筑設計相互依存又彼此制約。結構設計不能破壞建筑設計,同時建筑設計也不能超出結構設計的能力范圍。但是結構設計決定建筑設計能否實現,因此,結構設計顯得更為重要。建筑結構設計可分為整體設計、部件設計和概率極限狀態設計法。
2 整體設計
整體設計就是進行概念設計。概念設計是指正確的解決總體方案、材料使用和細部構造,以達到合理結構設計和抗震設計的目的。概念設計是根據建筑結構設計和抗震設計的復雜性,難以精確計算而提出來的一種從宏觀上實現建筑結構合理抗震,避免無必要的繁瑣計算,同時為抗震計算創造有利條件,使計算分析結果更能反映在地震時建筑結構反應的實際情況的設計方法。采用先進的計算理論,空間受力分析、非彈性變形分析、塑性內力分析、由加載到破壞的全過程受力分析、時程分析、最優化設計、方案優化等先進科學的設計方法、設計理論將得到越來越多的應用。
通過概念設計盡可能的降低作用效應。因為降低作用效應,對增加結構安全性、降低造價、節約國家投資意義重大。使用具有高強、輕質、環保等特點的新型建材,建筑物的自重在結構計算中占很大的比重,使用輕質、高強的建材,將使建筑結構設計發生革命性的變化。
整體設計包括結構體系的選擇、柱網的布置、梁的布置、剪力墻的分布、基礎的選型等。
整體設計一般分為主體和基礎兩部分進行。設計人員根據建筑物的性質、高度、重要程度、當地的抗震設防烈度、風力情況等條件來選擇合適的建筑結構體系。是采用磚混結構、框架結構、框剪結構、框支結構、筒體,還是巨型框架等其它結構,選定結構體系后,就要具體決定柱、梁、墻(剪力墻)的分布和尺寸等。
在進行主體結構內力計算后,主體結構底截面的內力成了基礎選型和計算的重要依據。內力計算一般盡量簡化為平面體系來計算,但有時必須采用空間受力體系來計算。無論怎樣,內力計算最終是對柱、梁、板、墻(剪力墻)和塊體這五種部件的計算。也就是說,進行整體設計后,就要進行部件設計。
3 部件設計
梁和柱一般可以看作細長桿件,內力情況與計算體系相符合。單向板可簡化為單位寬度的梁來計算,雙向板的計算理論也較成熟,異型板的計算就較為復雜,應盡量避免。對于單片的剪力墻,一般把它視作薄壁柱來近似計算,有時要考慮翼緣的作用;對于筒體結構中的剪力墻則要用空間力學的方法來計算。塊體不同于梁、柱、板、墻,它在空間三個方向的尺寸都比較大,難以視作細長桿件或簡化為平面體系來計算。如單獨基礎,樁的承臺,深梁都是塊體,受力情況很復雜,難以精確分析,所以在計算中往往加大安全系數,以策安全。
4 概率極限狀態設計法
建筑結構計算理論經歷了經驗估算、容許應力法、破損階段計算、極限狀態計算,到目前普遍采用的概率極限狀態理論等階段。
目前國內結構設計所用的設計方法是概率極限狀態設計法,作用效應S必須小于等于結構抗力R,結構要滿足強度條件和位移條件。內力計算采用的力學模型一般是彈性模型,要考慮塑性變形內力重分布時,往往是把利用彈性模型計算所得的內力乘以一個調整系數。概率極限狀態設計法更科學、更合理。作用效應S小于等于結構抗力R是結構計算的普遍適用公式。
5 建筑結構設計常見問題
設計人員對工作不重視。有些建筑結構的設計人員對結構設計的認識的重要程度不夠,同時對規范的理解和學習不夠深,對涉及的很多工程設計的內容考慮不全面,往往會漏掉很多方面。有的甚至不動腦筋就直接照搬其它工程的設計成果,對工程沒有做足夠的實地比較分析,認為建筑結構設計的少許偏差對工程質量無足輕重。有的對新規范[1]的學習不夠,仍然套用舊規范,結構導致設計質量達不到要求。
建筑結構的設計不妥當。結構設計中的一般的問題有很多種,其中包括基礎設計不當,它主要表現的有基礎拉梁的設計和計算不盡合理,基礎設計荷載取值不準確。鋼筋混凝土多層框架建筑結構設計中多采用柱下獨立基礎,當地基主要受力層范圍內不存在軟弱粘性土層時,可不必進行地基和基礎的抗震承載力驗算,但這些建筑在基礎設計時應考慮風荷載的影響。另一種情況是在設計獨立基礎時,對作用在基礎頂面上的外荷載取值不當。基礎拉梁的設計和計算不盡合理是基礎設計不當的另一個重要問題,用總剛分析方法進行計算,有時雖然樓板厚度取零,也定義彈性節點。采用程序進行計算,常忽略建筑平面不規則的問題。在基礎拉梁設計上,設計方案也受框架底層高和埋置深度的影響,往往使得在設計方案上對這些實際分析不透,造成設計方案選擇不當。
樁間距過小。樁間距過小,不滿足規范[2]對樁的最小中心距的規定。特別是試樁、錨樁之間的間距,往往被設計人員忽視,這可能會直接影響試樁結果的正確性。
樁身鋼筋籠長度不足。對擠土灌注樁,樁身鋼筋籠長度沒有穿越軟弱土層的層底深度,不能滿足樁基規范[3]“對于沉管灌注樁,配筋長度不應小于軟弱土層層底深度”的規定,這也是工程設計中常見的問題。
承重磚基礎采用多孔磚砌筑。根據多孔磚墻體結構構造,地面以下或室內防潮層以下的基礎不得采用多孔磚砌筑。
建筑高度、高寬比超過現行規范、規程的限值現行的規范、規程給出了建筑的最大適用高度和高寬比限值。某些高層建筑建筑高度超過最大適用高度或高寬比超出規定限值,甚至個別建筑高度和高寬比均超出規定限值。在結構設計過程中,對于建筑高度、高寬比和體型復雜程度超過現行規范、規程的高層建筑,應按超限高層建筑進行設計。同時,另一點不容忽視的問題是,建筑適用高度除與結構體系類型及抗震設防烈度有關外,還與場地類別與結構是否規則等因素有關,當位于Ⅳ類場地或結構平面與豎向布置不規則時,其最大適用高度應適當降低。
6 結論
建筑結構設計是個系統、全面的工作。作為結構設計人員,加深對當前建筑建筑結構設計的常用方法和設計中遇到的常見問題的認識與研究,課以不斷提高自身的結構設計水平。論文分析總結了建筑結構設計的方法及常見問題,希望對設計人員有一定的幫助。
參考文獻
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【關鍵詞】高層建筑;梁式轉換層;施工
隨著我國經濟的持續快速發展,高層建筑一般上部需要較多的墻體來分隔空間以滿足住宅戶型的需要;而下部則希望有較大的自由靈活空間,大柱網、少墻體,以滿足公共使用要求。這樣的建筑上部樓層部分豎向構件(剪力墻、框架柱)不能直接連續貫通落地時,為了滿足建筑要求就必須在上下不同結構體系轉換的樓層設置轉換層,在結構轉換層布置轉換結構構件。
1 梁式轉換層結構形式
高層建筑結構下部受力比上部大,按常理來說,在高層建筑結構的設計中就要考慮下部的剛度要大于上部結構;采用的措施就是下部增加墻體、增加柱網,而上部逐漸減少墻柱的密度。顯然,這在高層建筑設計中是不現實的,因為高層建筑的使用功能對空間要求卻是下部大空間,往上部逐漸減小,因此對高層建筑結構的設計就要考慮反常規設計方法。
1.1 梁式轉換層結構形式
實際工程中應用的梁式轉換層結構有多種形式,主要原理就是利用下部的轉換大梁來支托上部結構。
1.2 梁式轉換結構受力機理分析
梁式轉換層結構的傳力途徑為墻—梁—柱(墻)的形式,傳力直接,便于分析計算。轉換大梁的受力主要受上部剪力墻剛度、剪力墻與轉換大梁的相對剛度和轉換大梁與下部支撐結構的相對剛度影響。為弄清轉換梁結構與上部墻體共同工作的性能,對轉換梁承托層數對其內力的影響用有限元程序進行了分析,從分析結果中我們知道,對一般結構轉換大梁,上部墻體考慮三層與考慮4層、5層內力的設計控制內力差異不大于5%,故在分析計算時可只考慮計算3層。從計算分析不論轉換大梁上部墻體的形式如何,只要墻體有一定長度,轉換大梁中的彎矩就會比不考慮上部墻體作用要小,同時轉換大梁也會有一段范圍出現受拉區。
2 梁式轉換層的結構設計
2.1 結構豎向布置
高層建筑的側向剛度宜下大上小,且應避免剛度突變。然而帶轉換層的高層建筑結構顯然有悖于此,因此對轉換層結構的側向剛度作了專門規定。對該工程而言,屬于“高位轉換”。轉換層上下等效側向剛度比宜接近于1,不應大于1.3。在設計過程中,應把握的原則歸納起來,就是要強化下部,弱化上部。可以采用的方法有以下幾種:1)與建筑專業協商,使盡可能多的剪力墻落地,必要時甚至可在底部增設部分剪力墻(不伸上去)。除核心筒部分剪力墻在底部必須設置外,還與建筑專業協商后,讓兩側各有一片剪力墻落地。這些無疑都大大增強了底部剛度。
2)加大底部剪力墻厚度。轉換層以下剪力墻中,核心筒部分的厚度取為 600mm,其余部分的厚度取為 400mm。
3)底部剪力墻盡量不開洞或開小洞,以免剛度削弱太大。
4)提高底部柱、墻混凝土強度等級,采用 C50 混凝土。
5)適當減少轉換層上部剪力墻數目,控制剪力墻厚度,并可在某些較長剪力墻中部開結構洞,以弱化上部剛度。弱化上部剛度不僅對控制剛度比有利,還可減輕建筑物重量,減小框支梁承受的荷載;增大結構自振周期,減小地震作用力。工程綜合采用上述幾種方法后,轉換層上下剛度比在 X 方向為 0.725,在 Y 方向為 0.813,滿足規范要求,效果良好。雖然上下部剛度比滿足要求,但畢竟工程仍屬于豎向不規則結構,轉換層及其下各層為結構薄弱層,因而應將該兩層的地震剪力乘以 1.15 的增大系數。
2.2 結構平面布局
工程底部為框架—剪力墻結構,體型簡單、規則;上部為純剪力墻結構。在剪力墻平面布置上,東西向完全對稱,南北向質量中心與剛度中心偏差不超過 2m,結構偏心率較小。除核心筒外,其余剪力墻布置分散、均勻;且盡量沿周邊布置,以增強抗扭效果。查閱計算結果,扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.85,各層最大水平位移與層間位移比值不大于 1.3,均滿足平面布置及控制扭轉的要求。可見工程平面布局規則合理,抗扭效果良好。
3 梁式轉換層結構的設計與構造
由框支主梁承托轉換次梁及次梁上的剪刀墻,其傳力途徑多次轉換,受力復雜。框支主梁除承受其上部剪力墻的作用外,還需要承受梁傳給的剪力,扭矩和彎矩,框支主梁易受剪破壞。對于有抗震設防要求的建筑,為了改善結構的受力性能,提高其抗震能力,在進行結構平面布置時,可以將一部分剪力墻落地,并貫通至基礎,做成落地剪力墻與框支墻協同工作的受力體系。
3.1 轉換梁的設計與構造要求
轉換梁的截面尺寸一般宜由剪壓比計算確定,以避免脆性破壞和具有合適的含箍率。轉換梁不宜開洞,若需要開洞,洞口宜位于梁中和軸附近。洞口上、下弦桿必須采取加強措施,箍筋要加密,以增強其抗剪能力。上、下弦桿箍筋計算時宜將剪力設計值乘放大系數 1.2。當洞口內力較大時,可采用型鋼構件來加強。
轉換梁的混凝土強度等級不應低于 C30。轉換梁上、下主筋的最小配筋率非抗震設計時為 0.3%,轉換梁中主筋不宜有接頭,轉換梁上部主筋至少應有 50%沿梁全長貫通,下部主筋應全部貫通伸入柱內。
3.2 框支柱的設計與構造要求
框支柱截面尺寸一般系由其軸壓比計算確定。地震作用下框支柱內力需調整。抗震設計時,框支柱的柱頂彎矩應乘以放大系數,并按放大后的彎矩設計值進行配筋;剪力調整——框支柱承受的地震剪力標準值應按下列規定采用:框支柱的數目不多于 10 根時,當框支層為 1~2 層時,每層每根柱承受的剪力應至少取基底剪力的 2%;當框支層。為 3 層及 3 層以上時,各層每根柱所受的剪力應至少取基底剪力的 3%;框支柱的數目多于 10 根時,當框支層為 1~2 層時,每層每根柱承受的剪力之和應取基底剪力的 20%;當框支層為 3 層及 3 層以上時,每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的 30%;框支柱剪力調整后,應相應調整框支柱的彎矩及柱端梁的剪力、彎矩,框支柱軸力可不調整。
3.3 轉換梁的截面設計方法
目前國內結構設計工作普遍采用的轉換梁截面設計方法。主要有:應力截面設計方法。對轉換梁進行有限元分析得到的結果是應力及其分布規律,為能直接應用轉換梁有限元法分析后的應力大小及其分布規律進行截面的配筋計算,假定不考慮混凝土的抗拉作用,所有拉力由鋼筋承擔鋼筋達到其屈服強度設計值。受壓區混凝土的強度達到軸心抗壓強度設計值。
3.4 轉換梁截面設計方法的選擇
托柱形式轉換梁截面設計。當轉換梁承托上部普通框架時,在轉換梁常用截面尺寸范圍內,轉換梁的受力基本和普通梁相同,可按普通梁截面設計方法進行配筋計算。當轉換梁承托上部斜桿框架時,轉換梁將承受軸向拉力,此時應按偏心受拉構件進行截面設計。
4 結語
通過高層建筑轉換層結構設計的工程實踐,體會如下:根據建筑平面及功能要求合理選擇轉換層形式,正確選擇建筑抗震類別是轉換層設計的關鍵點,結合結構布置,正確選擇各分部的抗震等級,構件設計應注重抗震延性設計的概念,對主要構件進行加強是設計的重點。
參考文獻
關鍵詞:建筑結構的設計;存在的問題;應對措施
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
對建筑結構的設計是建筑設計工作中最基本的部分,而且是建筑工程的施工以及后面運行能夠順利進行的基礎。目前,建筑功能逐漸趨向于多元化的發展,對建筑結構的設計也有了非常重要的意義。在這個過程中,建筑設計的工作人員很想給建筑工程塑造一種形象,而這些都要借助對其結構的設計來表現出來。建筑的設計和結構的設計兩者的關系是:約束與被約束。也是因為他們之間有著制約和被制約的復雜關系,因此也給建筑結構的設計過程帶來各種各樣的問題,沒有辦法保證建筑工程的安全性和經濟適用性。為了給建筑結構設計的水準和質量提供更有效的保證,我們就要重點注意這些問題,采取具有針對性的措施。本文對上述論述的問題做了詳細的說明和分析
一.建筑結構設計中存在的問題
1.建筑結構設計圖紙過于簡單
經過多次實踐研究的結果表明,一份合理又完善的建筑的結構設計圖紙需要充分、詳盡地說明建筑結構的設計過程中的所有的細節問題。其中,需要特別說明的指標主要包含:①建筑結構的類型;②建筑結構的抗震設計;③建筑結構的抗震級別;④建筑結構的防開裂度;⑤建筑結構的墻體材料等。但是,目前階段建筑的結構設計中,有很多的設計環節還存在不規范的情況,所使用的圖冊也不是很標準,在設計圖紙中,對地上和地下結構的層高、梁柱的編號和標高等關鍵性信息沒能明確地標記出來,最后造成整個建筑施工的現場工作混亂不堪,進而嚴重地影響另外項目的質量。
2.建筑基礎的選型不合理
建筑基礎的選型直接關系到建筑的實用性、安全性、合理性、科學性等重要工作。目前,很多的建筑項目,尤其是一些較高層的建筑工程對基礎的選型不太科學,在地基的承受力方面有一些的考慮不周,沒辦法和建筑項目的變形需求一致。另外,由于建筑基礎的選型不夠合理,會造成建筑項目過程中所選擇的地質不能均勻的調節其沉降的能力,在嚴重的時候,可能會造成建筑項目的安全的系數很低,質量水平不高,有時甚至會出現建筑工程的使用年限受到很不好的影響。3.地下室外墻的設計不科學
地下室外墻的設計是建筑結構的設計中非常重要的部分。此外,地下室外墻的設計也最可能發生問題。因為地下室外墻的設計質量的好壞會直接地影響地下室的外墻在建筑項目中的承載能力的好壞,所以,需要在設計時,特別注意。符合其嚴格的標準。但是,這個問題到現在還是沒能夠引起工作人員的足夠的重視,在施工過程中,經常對地下水位的高或者低、地下的層數及地上的負載等一些因素考慮的不充分,不僅很大程度上影響了建筑工程安全的系數,另一方面也使建筑的質量得不到有力的保障。
4.過分注意結構設計中的低含鋼率的問題
建筑行業的不斷快速發展吸引了越來越多的企業開始從事與建筑材料有關行業。有一些建筑的商人為了增加自己的經濟收益,一般都會靠盡可能的減少成本來節約開支來達到增加收益的目的。所以,在建筑結構的設計中,我們要對建筑材料的質量進行慎重仔細的選取,不要一味的的要求建筑材料的具有很低的含鋼量的特點,卻在結構的設計中挖空心思。在建筑結構的設計中,一旦在材料選擇上出現問題,那么最終必定會造成施工的安全度明顯降低,從而影響到所有人的利益。
二.建筑結構設計的應對措施
1.對建筑設計的圖紙進行完善
建筑設計的圖紙是建筑結構的一種重要的說明,此外也是建筑工程在施工過程中的最基礎的依據。換而言之,建筑設計的圖紙中如果發生任何的問題都會在建筑施工中夸大的呈現出來,最終導致無法挽回的結果。所以,在進行建筑結構的設計工作當中,設計人員一定需要嚴格的依照設計的具體規范進行設計,設計人員堅決不能為了方便省事就省略的標識一些關鍵的信息或者標準。與此同時,對比較復雜且微小的結構部分,特別要在結構的設計中投入更多的注意力。總之,建筑結構的設計人員要始終如一的持有嚴謹、認真的工作態度,在對結構設計的圖紙完成后,首先要做到對圖紙進行自我的審核,可能會及時的發現一些建筑結構設計圖紙因失誤而出現的問題,根據實際的情況進行改正,用這此種方法來保證建筑結構設計的圖紙是完善的、科學并且合理的。
2.保證建筑基礎的選型的合理性
在建筑結構的選型過程中,要特別注意的指標有兩個:①建筑外形的設計情況; ②建筑項目所在地區的地質概況。所以,應該在工作人員取到提資的圖后,一定不要盲目的開始建模計算的工作,而是應該在建模計算工作前,對建筑項目外形設計的特征及建筑項目所在地區的地質概況做一個較為全面的了解和分析研究。此外,在建筑基礎的選型時,還要求建筑結構的設計人員和其他相關的專業人員進行充分地協調協作,最后找出認為最合理、最可行的設計方案。只有保證了設計方案的科學性和合理性,才可以有效地保證建筑結構的設計效果是優質的、可靠的。
3.確保地下室外墻設計的科學性
對于現代的建筑,尤其是較高層的建筑項目在施工中,建筑物整個的質量大部分是靠地下室的外墻來支撐的。所以,如果在建筑結構的設計中,對地下室的外墻設計地不科學或者不合理,就必定會嚴重影響到整個建筑物的穩定性。根據多年實際工作的經驗,在地下室的外墻的設計過程中,結構設計的工作人員先要對整個建筑物的質量進行客觀的衡量,再根據建筑項目所在地區的地質特點,開展對地下室的外墻的尺寸進行設計。一般來說,針對較高層的建筑項目,地下室的外墻的結構設計中,墻面的厚度要保持在250毫米 以上。與此同時,為預防因為水泥用量的增多而致使地下室外墻的墻面的混凝土發生開裂的問題,應該不要將混凝土的強度設計的過高,但是也應該保證在C30 級之上。
4.對建筑材料進行統籌的安排和利用
在工作人員開展建筑結構的設計的工作中,對各種建筑材料的選取擇依然是主要的工作。對于建筑材料的選取要充分地考慮,具體的指標有:①建筑材料受力的特征;②建筑材料工作的環境。與此同時,選擇的材料應在保證材料使用性能的基礎上,盡量的減少建筑材料的損失和浪費。其中要非常注意的是:建筑結構設計的人員要根據項目設計的具體情況,設計建筑材料的多種選取方案,通過對比,選擇經濟、性能都渡河要求的建筑材料的設計方案。
結語
在上述建筑結構設計的分析過程中,先要根據實踐工作的經驗,就目前建筑結構設計中存在的問題進行分析與總結,主要包含以下四方面:①建筑結構設計圖紙太簡單;②建筑基礎的選型不合理;③地下室的外墻設計不科學;④太過注意結構設計的低含鋼率。這些問題在建筑結構設計中都經常發生,而且對建筑結構設計的質量產生影響,有待提高為此。針對上述的問題提出相應的措施,包含下面四個方面:①完善建筑設計的圖紙;②保證建筑基礎選型是合理的;③保證地下室外墻的設計是科學的;④對建筑材料統籌規劃和使用。只有所有的工作人員相互合作,才能將建筑結構設計工作做到最好。
參考文獻:
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摘要:我國是一個地震多發的國家。因此,現在越來越多的人非常重視建筑結構的抗震設計問題。所以,本文主要就建筑結構的抗震設計中關鍵問題、具體的抗震設計舉措進行研究與分析。
關鍵詞:建筑結構;抗震設計;關鍵問題;具體舉措
【中圖分類號】TU318【文獻標識碼】A【文章編號】2236-1879(2017)20-0217-01
引言:隨著我國經濟快速發展,一棟棟高樓大廈拔地而起,但與此同時,在我國是地震多發國家的背景下,建筑抗震等安全因素成為設計需要考慮的因素之一,現階段,我國的建筑抗震水平較高,但因地震導致房屋倒塌的情況時有發生,為了能更好的提高建筑抗震水平,在建筑抗震設計方面更加合理,作為中學生了解建筑結構的抗震設計中關鍵問題、具體的抗震設計舉措是很有必要的。建筑結構抗震設計關鍵問題
(一)場地的科學選擇。
建筑場地的科學選擇,直接關系到建筑結構抗震設計的水平與質量。因此,有關的工程設計人員需要對于建筑物建設的場地進行全面的考察工作,選擇具有土質松軟、地質元素分布不均衡的區域來進行地段的選擇,避免地震發生時產生出地裂或者是地表錯動問題。
(二)建筑結構的合理化抗震設計。
建筑結構的合理化設計也對于提升建筑抗震設計的質量與水平發揮著重要的作用。比如:使用高強度的建筑材料使得建筑物的結構框架具有完整性的構造。而高質量設計圖紙的應用,可以使得建筑物的各個部位進行更加合理、科學的布局,最終形成強有力的抗震效果。
(三)建筑平面布置的規則性。
進行滿足有關抗震設計要求的施工,可以極大提高建筑的抗震水平與能力。比如:綜合的考慮到各個方面的因素,應用現代的網絡信息技術進行對稱性的結構設計,將會對于建筑的抗震實際效果進行科學的提升。同時,我們需要清楚的了解到各種科學的設計需要真正的落實到施工實踐中,使得設計的成果真正轉變為實際的應用成果[1]。
一、建筑結構抗震設計的具體舉措
(一)基礎隔震措施。
所謂的基礎隔震指的是應用各種各樣的減震裝置來完成有關建筑物的結構抗震設計。具體來講,將有效的抗震、隔震的裝置應用到建筑物自身的部位中,從而達到保護建筑物,使其具有良好抗震、隔震效果的一種方式。但是,這種方式不適用于高大的建筑物中。原因在于,在高大建筑物中應用抗震裝置會導致建筑物產生出自振周期問題,無法達到應有的抗震效果。在我國的生活中常見的抗震裝置有橡膠墊裝置、混合隔震裝置等。對于這些裝置應用摩擦移動或者是粘彈性隔震的方式就可以進行有效的防震,保障建筑物具有良好的防震要求[2]。
(二)特殊材料在地基隔震中的應用。
應用特殊的材料全面保障建筑物的地基具有良好的防震性能,也是一個重要的防震舉措。具體來講,應用高效的瀝青原料與粘土、砂子等進行混合性的應用,可以提高建筑物整體的質量與水平,保障建筑物的安全。目前這種方法已經在建筑物的防震設計中進行了一定程度的應用,并且取得了不錯的應用效果[3]。
(三)建筑結構懸掛隔震。
所謂的建筑結構懸掛隔震指的是在進行建筑物結構設計工作中,應用懸掛的方式來對于建筑物大部分結構或者是整體的結構進行有效減震處理,使得地震發生時地震災害的破壞力量對于懸掛的建筑結構沒有非常大的影響,最終減輕地震對建筑的破壞程度,避免重大的人員傷亡與財產損失。比如:在一些大型鋼結構建筑中應用懸掛的方式來進行有關的設計,使得有關的子框架通過鎖鏈或者是吊桿方式的應用懸掛在主框架上。這種設計方式應用的意義在于地震發生之后,地震一部分破壞力量會傳導在這些鎖鏈或者是吊桿上,降低了地震對于建筑物地基以及墻面的影響,提高了建筑物地基抗震的實際效果[4]。
(四)建筑層間的隔震。
對于建筑物層間進行有效的隔震是一種操作簡單、工序簡單的應用方式。但是,這種方式與其它方面的隔震使用舉措比較起來只能對于地震破壞力量的10%到30%進行有效的預防,無法從根本上形成強有力的抗震效果。因此,這種方式需要與其它模式的抗震舉措進行綜合性的應用,形成對于建筑物的有力保護,全面提高其應對地震破壞力量的能力。
(五)建筑結構的加固隔震。
為了全面提高建筑物結構的抗震能力,我們需要采取各種的方式對于建筑物進行必要的加固處理,提升建筑物的質量。具體來講,第一,在建筑物竣工之后,有關的工程施工技術人員可以應用阻尼的方式對于建筑物進行全面的加固,最終使得建筑結構的抗震效果得到加強。第二,為了提高高層建筑的抗震效果,我們可以應用消能減震裝置來提高其抗震的能力,使得高層建筑也可以在地震發生時具有對地震破壞力的抵御能力,避免重大的財產損失與人員傷亡。比如:消能減震裝置在建筑物隔震夾層中進行應用,可以極大提高建筑物結構的抗震效果[5]。
二、結論:
通過上述幾個方面,對于建筑物結構抗震若干問題進行科學的研究與探討,有利于建筑物施工的企業應用眾多的具體方法全面提高建筑物結構抗震的質量與水平,保障建筑物在地震發生時具有強有力抵御地震的能力,減少人員的傷亡與財產上的損失。如今總體的設計理念與方式比較先進,但也需要與時俱進,不斷提高建筑抗震等級,為人們的生命和財產安全提高保障。
參考文獻
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關鍵詞:高層建筑結構;設計;措施
中圖分類號:TU208 文獻標識碼: A
引言
隨著科技和社會的不斷發展和進步,自從19世紀以來出現了現代高層建筑,高層建筑越來越廣泛的出現在人們的生活中。作為一個龐大復雜的系統,高層建筑的結構設計,一方面要滿足包括抗震,抗風等在內的安全性能的要求,另一方面,也要滿足高層建筑結構的科學性和合理性。
1高層建筑結構的特征
高層建筑結構不但承受著由于外界的風產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,建筑結構受到低層建筑結構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,并且容易損壞結構構件以及非結構構件。基于此,在設計高層建筑結構時,首先控制側移在規定的范圍之內,所以,高層建筑結構設計的核心是抗側力結構的設計。
2高層建筑結構設計的原則
2.1 選擇合理的高層建筑結構計算簡圖 在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算,如果選擇不合理的計算簡圖,那么就比較容易造成由于結構安發生的事故,基于此,高層建筑結構設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造方法保證安全。在實際的結構中,其結構節點不單是鋼節點或者餃節點,保證和計算簡圖的誤差在規范規定的范圍內。
2.2 選擇合理的高層建筑結構基礎設計 按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結構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,在此基礎上選擇科學合理的基礎方案。基礎方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發揮,必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設計要有詳細的地質勘查報告,如果缺失,那么應該進行現場勘查并參考相鄰建筑物的有關資料。一般情況下,相同結構單元應該采用相同的類型。
2.3 選擇合理的高層建筑結構方案 合理的結構設計方案必須滿足經濟性的要求,并且要滿足結構形式和結構體系的要求。結構體系的要求是受力明確,傳力簡單。在相同的結構單元當中,應該選擇相同結構體系,如果高層建筑處于地震區,那么應力需要平面和豎向的規則。在進行了地理條件,工程設計需求,施工條件,材料等的綜合分析的基礎上,并和建筑包括水,暖,電等各個專業的相協調的情況下,選擇合理的結構,從而確定結構的方案。
2.4 對計算結果進行準確的分析 隨著科技的不斷進步,計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中。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果可能不同,所以,建筑結構設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。
2.5 高層建筑的結構設計要采用相應構造措施 高層建筑結構設計的原則是強剪切力弱彎變,強壓力弱拉力,強柱弱梁。高層建筑結構設計過程中把握上述原則,加強薄弱部位,對鋼筋的執行段錨固長度給予重視,并且要重點考慮構件延性的性能和溫度應力對構件的影響。
3高層建筑結構體系的選型
建筑的結構在抵抗來自于水平方向和豎直方向的荷載時構件的組成形式和傳力的路徑就是高層建筑的結構體系。通過包括墻,柱等的豎向構件和樓蓋等水平構件將豎向荷載傳遞到基礎,利用抗側力體系將水平荷載傳遞到基礎。
根據高層建筑結構的材料將高層建筑的結構體系分為鋼筋混凝土結構體系,鋼結構體系,鋼-混凝土混合結構體系以及鋼-混凝土組合結構體系。鋼筋混凝土結構體系被廣泛的應用在各類的工程結構中,具有混凝土和鋼筋兩種材料的協同受力性能特征,造價低廉,耐久耐火,成本低,整體性能優良,但存在著自重大,延性差,施工慢等缺點;鋼結構體系的強度高,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-混凝土混合結構結合了鋼筋混凝土構件和鋼構件的長處,不但增加了鋼構件的材料強度,同時具有較高的抗震性能,成本低廉,然而這兩種材料構件的連接技術還存在著不足;鋼-混凝土組合結構具有承載能力高,抗震性能強,比鋼結構具有更優良的耐火性,施工速度快,但是存在著節點的構造比較復雜的缺點,一般被用于小屁偏心受壓構件。
4問題分析及對策
4.1高層建筑的超高問題 我國的建筑規范對高層建筑的結構的高度有嚴格的規定,針對高層建筑的超高問題,在新規范中不但把原來限制的高度規定為 A級高度,并且增加了 B 級高度,使得高層建筑結構處理設計方法和措施都有了改進。實際工程設計中,對于建筑結構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 高層建筑結構設計短肢剪力墻設置 我國建筑新規范中,短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在5~8的墻,按照實際經驗以及數據,高層建筑結構設計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以,在高層建筑的結構設計中,必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。
4.3 高層建筑結構設計嵌固端的設置 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置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此,結構工程設計人員應該考慮嵌固端設置會可能帶來的問題。考慮嵌固端的樓板的設計;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置,綜合分析嵌固端位置和高層建筑結構抗震縫隙設置的協調。
4.4 高層建筑結構的規則性 在關于高層建筑的新規范中,對于高層建筑結構的規則性做出了很多限制,比如規定了結構嵌固端上層和下層的剛度比,平面規則性等等,并且硬性規定了“高層建筑不能采用嚴重不規則的設計方案。”因此,為了避免后期施工設計階段的改動,高層建筑結構的設計必須嚴格遵循規范的限制條件。
5結語
高層建筑的結構設計是一項綜合性的技術工作,對于建筑的設計有著非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的不斷發展,高層建筑的結構設計的要求越來越高,分析了高層建筑的結構特征,高層建筑結構設計的原則,闡述了高層建筑結構體系的選型問題,并重點分析了高層建筑結構設計問題及對策,可以為高層建筑結構設計提供參考和依據。
參考文獻:
[1]徐培福.復雜高層建筑結構設計[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.
[2]何俊旭.高層建筑結構設計及結構選型探討[J].價值工程,2010.2:214.