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篇1:透析高层建设结构设计问题论文
透析高层建设结构设计问题论文
一系列新兴结构设计方案以迅猛的速度出现在城市建设中。建筑类型与功能越来越复杂,高层建筑的结构体系也越来越多样化。高层建筑结构设计也成为了高层建筑结构工程设计工作的重点和难点。面对这样的形势,我们应该把高层建筑的结构设计放在首要位置加以研究探讨。
1、高层建筑的结构设计分析
1.1高层建筑的结构设计要求分析
高层建筑的结构设计有一些基本要求,主要体现在结构的规则性、规则平面布置要求和规则结构的特征三方面。在结构的规则性方面,应该注意千万别采用那些特别不规则的结构体系,则应采用符合要求的结构体系。比如对承载能力、变形能力和刚度的要求;对结构体系上薄弱部位采取的措施,以及尽量避免因一些结构体系和构件被破坏后致使整个大结构失去对重力和风的荷载,还有应对地震作用的一些能力。针对这些需要避免的问题,可确定高层建筑的结构体系需要符合两个要求,一是需要具有多道抗震的防线,二是结构的水平布置和竖向布置都要达到合理的承载能力,从而避免因结构的局部突变而引起整个结构的质量问题。在规则平面布置上,要满足的要求是有利于抵御竖向和水平方位的荷载,从而做到传力直接、受力面明确和对称均匀,这样可以减少扭转带来的影响。另在地震方面的考虑上,高层建筑要求平面布置简单和规则,力求没有或减少偏心的状况。在规则结构的特征上,主要表现在对高层建筑的抗侧力结构要求上,需要这个结构上的平面布置规则对称以及拥有一定的整体性。建筑的剖面、立面和竖面也需要规则。并要求竖向抗侧力构件的材料强度和截面尺寸能自下而上慢慢减小,从而免去抗侧力结构的侧向承载力和刚度发生突变。
1.2高层建筑结构体系特点分析
1.2.1轴向形变不可忽视竖向荷载成为高层建筑中影响较大的一项存在内容,如果竖向荷载数值较大,就会在引发大的轴向变形。这对梁弯矩有一定的影响,有可能造成梁中间支座处的负弯矩数值减少,跨中正弯矩和端支座负弯矩数值的增大。另外也对构件下料长度有影响,因为下料长度是根据轴向变形计算值来调整的。所以在考虑轴向变形一问题时,也考虑竖向荷载这个因素。
1.2.2侧移是控制指称与低层建筑不同,高层建筑的结构侧移,也是结构设计中至关重要的部份。楼层高度不断在增加,整个结构在水平荷载作用下影发侧移变形的现象也会迅速增大。所以在设计高层结构的时候,一定要求结构强度够大和一刚度,能承受起风荷载作用产生的一系列内力,因此结构侧移大小已经成为高楼使用安全和功能完备的重要指标。
1.2.3结构延性是高层建筑设计的重点跟较低楼房比较来说,高层建筑的结构相对更柔和一些,这导致在地震作用下的变形机率更大。为了避免结构在后期出现变形和倒塌之类的事件发生,事先需要在构造体系上采取多种手段和措施,来保证结构的承载力和延性。
1.2.4水平荷载成为决定因素水平荷载对结构可以产生倾覆力矩和由此在竖构件中引起的轴力,这些是与建筑的高度两次方成正比的。而竖向荷载对一定高度的楼房来说是定值,水平荷载的风荷载和地震作用数值却是随结构动力和特征而变化的。所以在高层建筑结构中,水平荷载问题也需重视。
1.3高层建筑的结构经济性分析
高层建筑在传统意义上只是强调改善建筑体形系数、改进建筑材料的保温性和提高建筑材料的气密性等节能降耗措施。但如今的人们对居住的环境要求不单一从结构性出发,还要从建筑结构的经济性角度去进行考虑。技术性和空间组织、能源与资源的利用、以及从结构设置和建筑循环再利用等方面去全面确立经济性的原则和方法。实践上,很多人引用了富勒的“少费多用”理论,这一理论主要体现在建材运用和空间结构的创意上,这种被称为高效有力的空间围合手段,在尺寸造型和选材上,都有很大灵活性。这一原则主要体现在坚持对平面面积的充分利用,对三维空间的大力挖掘。比如图书馆设计中的模块式思路,或是住宅设计里对厨房和厕所的上区及卧区上下等潜在空间进行有效利用,将每户的主和次二个开间设置为不同层高,都可以大大提高了空间的使用效益。高层建筑结构的'经济性主旨,就是以较少的成本获取最大的效用。而“少费多用”的原则的含义就是凭借有效的方式和手段、利用最小化的材料和资源来投资,是一条有效的节约型设计方案。
2、高层建筑结构设计的相关问题
2.1结构的规则性问题
新规范重点制定和采用了强制性条文明确规定:“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此结构工程师在遵循新规范的限制条件上,要注意避免后期施工图设计阶段工作的被动性。
2.2短肢剪力墙的设置问题
新规范中对墙肢截面高厚比为5~8的墙定义为短肢剪力墙。且对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了较多的限制。所以在设计中工程师尽可能的少采用或不采用短肢剪力墙,以免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
2.3结构的超高问题
建筑和高度问题和地震以及火灾等不安全因素有着密切联系,所以结构的高度问题是首要考虑的因素。在抗震规范和高规范条例着,也对结构的总高度有了严格限制。尤其是新规范中针对以前的超高问题,将原来的限制高度设定为A级外,又增加了B级高度,处理措施与设计方法都有大的改变。
2.4嵌固端的设置问题
因为高层建筑一般都带有地下室和人防设施,所以嵌固端的位置可能设置在地下室顶板,也可能设置在人防顶板上。在这个问题上,结构设计工程师往往会忽视由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面;如嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层抗震等级的一致性、嵌固端上下层刚度比的限制、在结构整体计算时嵌的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题,忽略其中任何一个方面,都可能导致后期设计工作大量修改或留下安全隐患。
篇2:高层建设结构设计特征及问题论文
高层建设结构设计特征及问题论文
我国经济的飞速发展与激烈化商业竞争,促使了高层建筑的出现和发展。随着高层建筑规模的不断扩大,建筑高度的不断增加,其结构体系越来越多样化,建筑功能及类型也越来越复杂,这就给高层建筑结构设计提出了新的饥遇与挑战。
1高层建筑结构设计的特点
1.1水平荷栽成为决定因素
水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力,与楼房高度的两次方成正比,高层建筑楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值,仅与建筑高度的一次方成正比。对某一定高度楼房来说,它的竖向荷载大体上是定值,但是其水平荷载却不是定值,它随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。
1.2结构延性是重要设计指标
与底层建筑相比,在地震作用下高层建筑的结构的变形会更大一些。为了避免高层建筑倒塌,使其具有较强的变形能力,特别需要在其构造设计上采取一定的措施,来保证结构具有足够的延性。
1.3轴向变形不容忽视
在高层建筑中,因为其竖向荷载很大,所以它能够在柱中引起较大的轴向变形,使得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;此外它还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。
1.4侧移成为控制指标
与底层建筑不同,结构侧移是高层建筑结构设计中的关键因素。水平荷载下结构的侧移变形随着建筑高度的'增加而增大,与建筑高度的四次方成正比。因此,在水平荷载作用下,应将结构的侧移控制在一定的限度范围内。
2高层建筑的结构体系
目前高层建筑的结构体系主要有三种:框架一剪力墙体系、剪力墙结构体系、筒体体系,其优缺点见表1。
3高层建筑结构设计中常见的问题
3.1结构选型中常见的问题
3.1.1结构的规则性问题
与旧规范相比,新规范在这方面增添了相当多的限制条件,而且新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案”。因此,结构设计工程师在设计上要严格遵守新规范的要求,避免不必要的麻烦。
3.1.2嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有人防和地下室,嵌固端有可能设置在人防顶板,也可能设置在地下室顶板等位置。在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的问题,比如:结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调、在结构整体计算时嵌固端的设置、嵌固端上下层抗震等级的一致性、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端楼板的设计等,然而忽略其中任一方面都会对后期设计工作埋下安全隐患。
3.1.3结构的超高问题
随着建筑物高度的增加,导致了很多影响因素的有些参数本身超出了现有规范的适宜范围,发生了质变,比如力学模型选取、材料性能、延性要求、荷载取值、安全指标等,因此,结构设计工程师在设计的过程对该项控制因素应该严格注意。
3.2结构分析与计算中常见的问题
3.2.1结构整体计算的软件选择
目前比较通用的计算软件有ETABS、SAP、TBSA、TAT、SATWE等,由于各种软件在计算模型上存在着一定的差异,从而导致了计算结果存在或多或少的差异。因此,结构工程师在设计工作中首要的工作就是依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件,如果选择了不合适的计算软,不但会}良费大量的时间和精力,而且有可能使结构有不安全的隐患存在。
3.2.2振型数目是否足够
规定与旧规范相比,在新规范中增加一个振型参与系数的概念,而且还明确指出该参数的限值。结构的层数与振型数的多少有关,因此,在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。
3.2.3考虑是否需要分开计算,非结构构件的计算与设计
对类型高层建筑进行计算分析时,结构工程师必须要考虑是将结构人为地分开进行计算,还是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算。如果多塔问刚度相差较大,可能出现即使振型参与系数满足要求的情况,但是这也有是地震力计算误差造成,因此导致结构出现不安全的隐患。在高层建筑中,会存在一些由于建筑功能或美观要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件,比如高层建筑屋顶处的装饰构件等,有因为高层建筑的风荷载和地震作用均较大,因此,结构设计工程师在设计的过程必须严格按照新规范要求对非结构构件的进行计算处理再进行设计。
3.3连梁超筋问题
连梁超筋是剪力墙结构设计中一种常见现象。计算剪力不满足剪压比要求从而导致了连梁超筋。连梁易超筋的部位,某墙段中,在大墙肢上的连梁易超筋,由于墙肢截面高度大小悬殊不均匀所造成;平面中,当墙段较长时其中部的连梁易超筋;一般剪力墙结构中,在楼层总高度1/3处连梁易超筋。
3.4轴压比的问题
在钢筋t昆凝土高层建筑结构中,通过增大柱的截面来控制柱的轴压比,即使使用高强混凝土,d土不能明显减小柱断面尺寸。限制柱的轴压比的目的是为了防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。如果柱的塑性变形能力小表明其结构的延性很差,也就说抗震能力差,遭遇地震时结构容易被破坏。但是如果在结构中保证强柱弱梁设计,使其具有良好延性,此时可放松轴压比限值。
4结论
综上所述,高层建筑结构设计是一个复杂、长期、循环往复的过程,结构设计工程师在设计的过程不仅要严格执行新规范中相应的构造要求,还要结合实际情况,进行结构分析并且制定多种方案进行比较分析,只有这样才能从根本上消除设计质量的隐患。
篇3:探讨高层建筑结构设计问题论文
探讨高层建筑结构设计问题论文
关键词:高层建筑结构,结构设计,短肢剪力墙,地基与基础
改革开放三十年以来,随着我国经济的迅速发展,全国大中型城市的多高层建筑迅速增多,随着高层建筑的建筑高度的不断增加,建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构体系的更加多样化,高层建筑结构设计也越来越成为建筑结构工程师的重要工作内容。
1.结构选型
对于高层结构而言,在工程设计的结构选型阶段,结构工程师应该注意以下几点:
1.1合理选择结构体系。高层建筑结构平面布置应力求简单、规则、对称,避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位;避免在凹角和端部设置楼电梯间;避免楼电梯间位置偏置,以免产生扭转的影响。竖向体型尽量避免外挑,内收也不宜过多,力求刚度均匀渐变,避免产生应力集中。《高层建筑混凝土结构技术规程》在结构的规则性方面也规定了相应的条文,例如:平面规则性信息、竖向规则性信息等,而且,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。论文发表。”因此,结构工程师在遵循规范的这些限制条件上必须严格注意,发现问题应及时和建筑工程师沟通,以避免在后期设计中带来麻烦。论文发表。
1.2房屋的适用高度和高宽比。在抗震规范与高规中,对结构的总高度都有严格的限制,除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外,增加了B级高度的建筑,因此,必须对结构的该项控制因素严格注意,一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度,其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中,出现过由于忽略该问题,导致施工图审查时没有通过,必须重新进行设计的情况,对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。高层建筑的高宽比,是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。A、B级高度高层建筑建筑的高宽比限值也相应不同。但在复杂体型的高层建筑中,如何计算高宽比是一个比较难以确定的问题。一般可按所考虑方向的最小投影宽度来计算,对于突出建筑物的很小的的局部结构,比如楼电梯间等,一般不应包括在计算宽度内。对于带有裙房的高层建筑,当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时,计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上部分考虑。
1.3嵌固端的设置问题。由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面: 抗震设计的多高层建筑,当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下一层的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。地下室中超出上部主楼范围且无地上结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。对于9度抗震设计时,地下室结构的抗震等级不应低于二级。地下室的现浇顶板厚度不宜小于180mm,且不宜有较大洞口。地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外,不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍(地下室柱子多出的纵向钢筋不应向上延伸,而应锚固于地下室顶板的框架梁内),地下室剪力墙的配筋不应少于地上一层剪力墙的配筋。对于边柱和角柱,由于只有一面有梁,为满足该梁端截面实际弯矩承载力不宜小于柱下端实际承载力的要求,可采用增大梁截面,或不增大梁截面而增加梁配筋的方法。这些问题在设计中都应注意,忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
1.4短肢剪力墙的设置问题。短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙。近年兴起的短肢剪力墙结构,虽然有利于住宅建筑布置,也可减轻结构自重,但在高层住宅中,剪力墙肢不宜太短,因为短肢剪力墙的抗震性能较差,地震区应用经验不多,为安全起见,高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时,应布置筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构,并且《高规》中对短肢剪力墙的最大适用高度、抗震等级、底部加强部位、纵向钢筋总配筋率等增加了很多的限制,因此,在高层建筑设计中,结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙。
2.地基与基础设计
地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面,不仅仅由于该阶段设计过程的'好与坏将直接影响后期设计工作的进行,同时,也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素,因此,在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。
高层建筑的基础应选用整体性好,满足地基承载力和建筑物容许变形的要求,并能调节不均匀沉降的基础形式。高层建筑宜设置地下室以减小地基的附加应力和沉降量,有利于满足天然地基的承载力和上部结构的整体稳定性。此外,在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性。论文发表。由于我国占地面积较广,地质条件相当复杂,仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定,因此,作为建立在国家标准之下的地方标准,地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确,所以,在进行地基基础设计时,一定要对地方规范进行深入地学习。
3.结构分析与计算
在结构分析与计算阶段,如何准确,高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理,是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进,因此,结构工程师也应该相应地对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。
3.1结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有:SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等,但是,由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异,因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以,在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件,并从不同软件相差较大的计算结果中,判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的,哪个又是意义不大的,这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则,如果选择了不合适的计算软件,不但会浪费大量的时间和精力,而且有可能使结构有不安全的隐患存在。
3.2是否需要地震力放大,考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。该部分内容实际上在新老规范中都有提及,只是,在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。
3.3振型数目是否足够。在新规范中增加了一个振型参与系数的概念,并明确提出了该参数的限值。由于在旧规范设计中,并未提出振型参与系数的概念,或即使有该概念,该参数的限值也未必一定符合新规范的要求,因此,在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。
3.4多塔之间各地震周期的互相干扰,是否需要分开计算。一段时间以来,大底盘,多塔楼的高层建筑类型大量涌现,而在计算分析该类型高层建筑时,是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算,还是将结构人为地分开进行计算,是结构工程师必须注意的问题。如果多塔间刚度相差较大,就有可能出现即使振型参与系数满足要求,但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大,从而便结构出现不安全的隐患。
4.结束语
总之,钢筋混凝土高层结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程,在这过程中任何遗漏或错误都有可能对结构造成安全隐患。这就要求结构设计人员在工作中严格要求自己,不断学习新规范,力求掌握更为合理的结构计算方法。
篇4:高层建筑结构设计问题论文
高层建筑结构设计问题论文
摘要:改革开放三十年以来,随着我国经济的迅速发展,全国大中型城市的多高层建筑迅速增多,随着高层建筑的建筑高度的不断增加,建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构体系的更加多样化,高层建筑结构设计也越来越成为建筑结构工程师的重要工作内容。由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面:抗震设计的多高层建筑,当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下一层的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。1、4短肢剪力墙的设置问题。地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面,不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行,同时,也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素,因此,在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。
关键词:高层建筑结构,结构设计,短肢剪力墙,地基与基础
改革开放三十年以来,随着我国经济的迅速发展,全国大中型城市的多高层建筑迅速增多,随着高层建筑的建筑高度的不断增加,建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构体系的更加多样化,高层建筑结构设计也越来越成为建筑结构工程师的重要工作内容。
1、结构选型
对于高层结构而言,在工程设计的结构选型阶段,结构工程师应该注意以下几点:
1、1合理选择结构体系。高层建筑结构平面布置应力求简单、规则、对称,避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位;避免在凹角和端部设置楼电梯间;避免楼电梯间位置偏置,以免产生扭转的影响。竖向体型尽量避免外挑,内收也不宜过多,力求刚度均匀渐变,避免产生应力集中。《高层建筑混凝土结构技术规程》在结构的规则性方面也规定了相应的条文,例如:平面规则性信息、竖向规则性信息等,而且,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。论文发表。”因此,结构工程师在遵循规范的这些限制条件上必须严格注意,发现问题应及时和建筑工程师沟通,以避免在后期设计中带来麻烦。论文发表。
1、2房屋的适用高度和高宽比。在抗震规范与高规中,对结构的总高度都有严格的限制,除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外,增加了B级高度的建筑,因此,必须对结构的该项控制因素严格注意,一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度,其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中,出现过由于忽略该问题,导致施工图审查时没有通过,必须重新进行设计的情况,对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。高层建筑的高宽比,是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。A、B级高度高层建筑建筑的高宽比限值也相应不同。但在复杂体型的高层建筑中,如何计算高宽比是一个比较难以确定的问题。一般可按所考虑方向的最小投影宽度来计算,对于突出建筑物的很小的的局部结构,比如楼电梯间等,一般不应包括在计算宽度内。对于带有裙房的高层建筑,当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时,计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上部分考虑。
1、3嵌固端的设置问题。由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的.地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面:抗震设计的多高层建筑,当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下一层的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。地下室中超出上部主楼范围且无地上结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。对于9度抗震设计时,地下室结构的抗震等级不应低于二级。地下室的现浇顶板厚度不宜小于180mm,且不宜有较大洞口。地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外,不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1、1倍(地下室柱子多出的纵向钢筋不应向上延伸,而应锚固于地下室顶板的框架梁内),地下室剪力墙的配筋不应少于地上一层剪力墙的配筋。对于边柱和角柱,由于只有一面有梁,为满足该梁端截面实际弯矩承载力不宜小于柱下端实际承载力的要求,可采用增大梁截面,或不增大梁截面而增加梁配筋的方法。这些问题在设计中都应注意,忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
1、4短肢剪力墙的设置问题。短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙。近年兴起的短肢剪力墙结构,虽然有利于住宅建筑布置,也可减轻结构自重,但在高层住宅中,剪力墙肢不宜太短,因为短肢剪力墙的抗震性能较差,地震区应用经验不多,为安全起见,高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时,应布置筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构,并且《高规》中对短肢剪力墙的最大适用高度、抗震等级、底部加强部位、纵向钢筋总配筋率等增加了很多的限制,因此,在高层建筑设计中,结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙。
2、地基与基础设计
地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面,不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行,同时,也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素,因此,在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。
高层建筑的基础应选用整体性好,满足地基承载力和建筑物容许变形的要求,并能调节不均匀沉降的基础形式。高层建筑宜设置地下室以减小地基的附加应力和沉降量,有利于满足天然地基的承载力和上部结构的整体稳定性。此外,在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性。论文发表。由于我国占地面积较广,地质条件相当复杂,仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定,因此,作为建立在国家标准之下的地方标准,地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确,所以,在进行地基基础设计时,一定要对地方规范进行深入地学习。
3、结构分析与计算
在结构分析与计算阶段,如何准确,高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理,是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进,因此,结构工程师也应该相应地对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。
3、1结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有:SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等,但是,由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异,因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以,在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件,并从不同软件相差较大的计算结果中,判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的,哪个又是意义不大的,这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则,如果选择了不合适的计算软件,不但会浪费大量的时间和精力,而且有可能使结构有不安全的隐患存在。
3、2是否需要地震力放大,考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。该部分内容实际上在新老规范中都有提及,只是,在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。
3、3振型数目是否足够。在新规范中增加了一个振型参与系数的概念,并明确提出了该参数的限值。由于在旧规范设计中,并未提出振型参与系数的概念,或即使有该概念,该参数的限值也未必一定符合新规范的要求,因此,在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。
3、4多塔之间各地震周期的互相干扰,是否需要分开计算。一段时间以来,大底盘,多塔楼的高层建筑类型大量涌现,而在计算分析该类型高层建筑时,是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算,还是将结构人为地分开进行计算,是结构工程师必须注意的问题。如果多塔间刚度相差较大,就有可能出现即使振型参与系数满足要求,但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大,从而便结构出现不安全的隐患。
4、结束语
总之,钢筋混凝土高层结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程,在这过程中任何遗漏或错误都有可能对结构造成安全隐患。这就要求结构设计人员在工作中严格要求自己,不断学习新规范,力求掌握更为合理的结构计算方法。
篇5:超限高层商业楼的结构设计分析论文
超限高层商业楼的结构设计分析论文
随着社会经济的发展,商业建筑迎来了蓬勃发展的时期。在建筑功能不断集成的过程中,出现了一系列的结构问题:体量大、体型复杂、大跨、开洞等,因此现代商业建筑对结构设计的要求越来越高。本文将结合工程实例,总结超限高层商业建筑的结构设计方法,为此类项目的设计提供参考。
1 工程概况
某工程由 1 栋 6 层商业楼,4 栋超高层住宅楼,1 栋 59 层超高层办公楼组成。本文以 6 层商业楼为例,分析总结超限高层商业建筑的结构设计方法。结合 6 层商业楼的建筑功能和结构平面布置的特点,设两道防震缝将其分为 A、B、C 三个区,分区后仅 A 区属超限高层,故本文主要介绍商业楼 A 区,下文所提商业楼均指商业楼 A 区。
本工程所在地区基本设防烈度为 6 度,设计基本地震加速度为0. 05g,设计地震分组为第一组,建筑场地类别为Ⅱ类,场地特征周期,多遇地震为 0. 35s,罕遇地震为 0. 40s.商业 A 区结构单元抗震设防类别为重点设防类,应按高于本地区抗震设防烈度提高一度的要求加强其抗震措施,故商业楼框架抗震等级应为 2 级。多遇地震计算时结构阻尼比取 0. 05,风振计算时结构阻尼比取 0. 02.
2 基础设计
商业楼基础设计等级为甲级,采用桩加防水板基础。根据前期试桩检测报告结论,采用Φ700 钻孔灌注桩,抗压兼抗拔桩。基础埋深12. 1m,远大于建筑结构高度的 1/18.经复核,风荷载及水平地震作用下基底均不出现零应力区,可满足高层建筑结构抗倾覆稳定要求。
3 地下车库设计
地下车库采用框架剪力墙结构,局部增加的剪力墙,主要有两个作用:一是为了使得地下 1 层与地上 1 层的剪切刚度比大于 2,满足正负零作为地上单体嵌固端的要求,二是为了更好地保证室内外高差处水平力的传递。商业楼室内及室外相关范围内,正负零零层采用梁板式结构,板厚 180 ~250,双层双向配筋,且配筋率不小于 0. 25%.
4 上部结构设计
(1)超限情况的判定
根据“住房和城乡建设部关于印发《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的通知(建质〔〕109 号)”,对商业楼的超限情况判定如下:商业楼结构高度 29. 2m,采用现浇钢筋混凝土框架结构,属于 A 级高度高层建筑,高度不超限。商业楼3 层以上竖向构件缩进大于 25%,属尺寸突变(立面收进);商业楼地上楼层存在多处楼板有效宽度小于 50%,开洞面积大于30%的情况;④商业楼3 层和4层之间质心相差达 18m,大于相应边长的 15%,同时,考虑偏心扭转位移比大于 1. 2,小于 1. 4.
综合以上分析,商业楼属于超限高层建筑。
(2)上部结构计算分析
在小震作用下,全部结构处于弹性状态,构件承载力和变形应该满足规范的相关要求。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3 -2010 第 5. 1. 12 条的要求,本工程采用 SATWE 与 PMSAP 两种不同分析软件分别进行了整体内力及位移计算,两种软件的计算结果基本一致,结构体系满足承载力、稳定性和正常使用的要求。楼层最大位层间移角小于 1/550,满足 JGJ 3 - 2010 第 3. 7. 3 的要求;在刚性楼板假定下,虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值均小于 1. 4.
根据建筑抗震设计规范 GB50011 - 2010 第 5. 1. 2 条,对不规则建筑应采用时程分析进行多遇地震下的补充计算。本工程所选的三条波为 TH2TG035、TH4TG035、RH4TG035,每条时程曲线计算得到的结构底部剪力均大于 CQC 法的 65%,三组时程曲线计算得到的底部剪力平均值大于 CQC 法计算得到的底部剪力的 80%,故所选三条波满足规范要求。时程分析的结果表明,结构体系无明显薄弱层,时程分析法包络值较 CQC 法计算结果小,故结构的'小震弹性设计由 CQC 法计算结果控制。
根据高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3 -2010 第 5. 1. 13 条的要求,对商业楼采用弹塑性静力分析方法进行了补充计算。两个方向罕遇地震下性能点最大层间位移角均小于 1/50,小于规范弹塑性位移角限值,因此宏观上商业楼所用结构体系能保证大震不倒的设计要求。
在通过二阶段设计实现三个水准的基本设防目标以外,针对本工程的具体情况,提出了以下抗震性能化目标:设防地震作用下,中庭连廊等薄弱处楼板内双层双向钢筋不屈服;设防地震作用下,悬挑梁根部框架柱及大跨梁两端相连框架柱斜截面抗剪按弹性设计,正截面抗弯按不屈服设计;PMSAP 楼板应力分析结果表明,中庭连廊根部、平面凹口阴角位置一般为应力集地区域,在多遇地震作用下,楼板主拉应力不大于混凝土抗拉强度标准值,楼板不会开裂,在设防地震作用下,应力集中位置楼板主拉应力略大于混凝土抗拉强度标准值,但适当加大楼板配筋,即可满足楼板内钢筋不屈服。
在设防地震作用下,利用 SATWE 进行弹性设计和不屈服设计,分别校核悬挑梁根部框架柱及大跨梁两端相连框架柱的箍筋和纵筋,并与多遇地震计算结果一起进行包络设计。计算结果表明,配筋值均在合理范围,配筋切实可行。通过以上性能化设计措施,在对结构的经济性影响较小的情况下,提高了结构的抗震性能,增加了建筑的安全性。
(3)上部结构设计针对偏心布置和扭转不规则,设计时,尽量使结构抗侧力构件在平面布置中对称均匀布置,避免刚度中心与质量中心之间存在过大的偏离;加强外围构件的刚度,增强结构的抗扭性能。计算时,考虑偶然偏心的影响,设计时适当加强受扭转影响较大部位构件的强度、延性及配筋构造。通过调整结构布置,将考虑偶然偏心下的最大位移比严格控制在 1. 4 以下,第一扭转周期和第一平动周期比严格控制在 0. 9 以下。
针对立面收进带来的扭转不利影响而采取的抗震措施详第(1)条。构造上,对收进楼层(4 层)加厚至 140mm 且双层双向加强配筋,配筋率不小于 0. 25%,但为减小大跨部分楼板自重,室内大跨度区域楼板厚 120mm,屋面大跨度区域楼板厚 130mm,收进部位上下层楼板(3 层和 5 层) 厚度不小于 120mm,并双层双向加强配筋。根据《高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ3 -2010》的相关规定,体型收进部位上、下各两层塔楼周边竖向结构构件的抗震等级提高一级,框架柱在此范围内箍筋全高加密,提高纵筋配筋率;收进部位以下两层结构周边竖向构件配筋加强。
针对因开洞形成楼板不连续情况,整体计算时按实际开洞情况建模,并将以上楼层定义为弹性膜,以考虑楼板不连续对结构的影响;同时,构造加厚连廊等薄弱区域楼板至 130mm 厚,并双层双向配筋,配筋率不小于 0. 25%.
5 结语
本文对某超限高层商业楼的结构设计进行了简要介绍,主要的设计要点可总结如下:(1)结合建筑功能和结构布置合理设缝,规避平面布置的不规则;(2)优化布置结构抗侧力构件,适当加强外圈构件的刚度,提高结构的抗扭性能;(3)采用两种软件进行多遇地震弹性分些,结构应满足相应的强度和刚度要求;(4)对结构进行多遇地震下的弹性时程分析,验证结构体系的合理性,并与振型分解反应谱法进行包络设计;(5)补充罕遇下的静力弹塑性分析,控制性能点层间位移角不大于规范要求;(6)根据工程的具体情况,提出合理的抗震性能化设计目标;(7)利用概念设计原理,结合规范要求,对薄弱部位进行构造加强。
参考文献:
[1]吕西林。 超限高层建筑工程抗震设计指南[M]. 上海:同济大学出版社,.
篇6:建筑结构设计问题探析论文
建筑结构设计问题探析论文
1建筑结构设计的概念和内容
建筑结构设计指的是建筑师从建筑或图纸中提炼出来的结构元素,如基础、墙、柱、楼梯等,用这些零散的元素来组装成一栋完整的建筑物结构体系,简而言之就是用结构设计作为建筑师想要表达出来的语言。
2建筑结构设计的基本方法
2.1绘制平面结构图的方法
一份优秀的设计图是成就一座优秀建筑的基础和前提。由于在绘制设计图时,建筑师很难将建筑结构凭空想象出来,因此在绘制设计图之前,一定要对地形进行考察和勘测,这样才能保证绘制出来的建筑结构具有合理性。在绘制平面结构时,建筑师一般会根据不同的地形需求来选择是否运用绘图软件来进行建模的工作,如果建筑物所处的地理位置抗震程度在6度以下时,可以选择不采用软件进行建模,另外对于砌体结构的建筑物来说,也可以省去软件建模的工作,可直接进行平面设计工作。有一部分建筑师认为在时间充足的情况下,也可选用软件建模的方式,其具有绘制精准、方便等优点,建筑物地理位置的抗震度并不是永久性的,因此选择软件建模的方式能够更大程度的保证建筑物的安全性。
2.2屋顶结构图的设计方法
建筑物的屋顶是否美观将直接影响到建筑物的整体形象和效果,因此屋顶结构设计与建筑平面设计同样重要。对于坡面的建筑物来说,选择梁板式或折板式设计是最佳的设计方式。但这两种方式的使用情况有所不同,首先,折板式常用于平面较为平整且跨度较宽的建筑物,而梁板式则用于平面并不规整且跨度较窄的建筑物。除此之外,在梁板式折角的钢筋设置方面,必须要清楚的绘制出示意图,因此要求建筑师必须将房屋的整体情况牢记于心,并且具有强烈的空间感,这样才能为建筑物设计出合适、美观的屋顶。
2.3大样详图的设计方法
由于大样详图是在建筑详图的基础上进行设计的,因此必须保证建筑详图绘制的准确性。在大样详图设计时,需要注意在保证建筑物外形不变的情况下,使建筑物中的各个部分受力均匀,保持平衡,并且设计出最佳的施工方法。
2.4基础图的设计方法
在进行基础图设计时,需要注意的问题是在选择混凝土时,以持久耐用为标准。对钢筋设置进行设计时,一定要配有详细的文字说明,不能对基地面积的钢筋进行重复性利用。除此之外,很多基础设计图容易出现构造柱定位不清晰等问题,因此建筑师在完成设计后一定要对绘制图进行最后检查,发现结构不清晰的地方,一定要迅速做出准确的定位,以免在施工时带来不必要的困扰。
3建筑结构设计中的常见问题及对策
3.1基础拉梁设计不合理
对于大部分多层框架的建筑来说,由于其基础埋深值比较大,因此可以在适当的位置用构建基础拉梁的方式来缩小底层柱的长度和位移。如果有些建筑物不适合基础拉梁的设计要求,也可以按照框架梁来设计,设计时要注意对钢筋加密区进行适当更改。但是通常情况下,独立基础的埋置较浅,并且承受压力的能力较差,容易使地基不够坚固,遇到这种问题时,一般情况下,当基础梁需要承载重物必须具备承受一定压力的能力时,应适当加大拉梁截面的面积。
3.2悬挑梁的梁高度过小
在对悬挑梁进行结构设计时,很多建筑师由于各种原因,经常会忽略对梁挠度进行精准、合理的计算,这样往往会在施工过程中由于选用的梁高比较小,导致梁截面受压区域较大,给施工带来了很多的麻烦和困扰。首先,梁截面的受压区域并不是一成不变的,在合理利用的情况下,随着时间的推移,梁挠度会变得越来越大,最终导致梁板变形并出现裂痕,随着裂痕越来越大,建筑物的使用寿命也会随之增减。因此,在进行结构设计时,建筑师一定要对梁挠度进行合理的计算,这样才能保证建筑物的质量和安全。
3.3盲目追求低含钢率
为了达到有效的成本控制和低投入、高产出的主要目的,很多建筑商将建筑含钢率规定的非常低,这样能够在购置材料时节省出很大的开支。但这样的.做法却使建筑师在面临结构设计时无从下手,很多建筑物在施工时对于含钢率都有一定的标准,若是不符合国家规定,那么即使建造出来的房屋在质量方面也是不达标的。即便如此,很多为了及时完成工作,或为了增加自己业务量的建筑师却冒着这样的质量风险在图纸上做文章,用自己的职务便利使建筑物的含钢标准低于规定的数值,建筑的安全性得不到应有的保障,给人们的生命安全带来了很大的威胁。鉴于此,建筑师在进行结构设计时,首先要懂得自律,要对自己设计出来的房屋结构的质量负责,不要为了自己的利益而冒风险,只有严于律己,才能设计出高品质的建筑。
4结语
综上所述,在现代社会中,建筑物不仅是一座城市的形象,也是一个国家文明的象征。随着社会的进步和发展,人们的生活水平越来越高,对建筑的质量要求也越来越高,而建筑质量的优劣与结构设计有着直接的关系。建筑师在设计的过程中,应克服主观和客观的各种常见问题,严于律己,对于建筑的每一步设计都做到精准、合理,并积极总结经验,吸取教训,无论是设计者还是建造者,都应该严守本职工作,坚守职业道德,这样才能为优秀的建筑打下良好的基础。
篇7:建筑结构设计相关问题思考论文
建筑结构设计相关问题思考论文
1.建筑结构设计概述
计算机信息技术及工程技术水平的不断提升,从一定程度上促进了建筑结构设计的发展,并改变了建筑结构设计的模式。在此背景下,也给建筑工程结构设计工作人员提出了新的要求。通常情况下,建筑结构设计主要涵盖了四个部分即方案设计、结构设计、构件设计及设计图纸绘制。对建筑结构强度、刚度、延性等进行设计、计算、验算是建筑结构设计最基本的目标。通过上述工作让建筑物各项属性达到标准要求,以保证建筑的物的稳定性与安全性。建筑结构所受的恒载主要来源于自重与竖向静力为主。因此,在实际设计过程中,需保证结构在受到以上荷载处于允许范围内。通过合理筛选基础结构,可让建筑上部结构与下部地基达成平衡,进一步提升建筑结构的稳定性。
2.建筑结构设计原则分析
建筑结构设计过程中,应遵循以下原则:
(1)预设多道预防。建筑结构设计过程中,特别是对于抗震设计而言,应该设定多道预防,并将不同的构件相互关联起来,以形成有效的结构体系。即便某些构件受到破坏,其他的构件还可发挥顶替作用,进一步提升建筑结构的安全性。
(2)打通关节。受力传递是建筑结构体系中的重要环节,受力传递受到阻碍时,会对构件间的连接产生影响,甚至破坏静态平衡。通过打通关节,可促进外力传递并消减多余的外力,可让体系静态平衡控制在合适范围内,有利于让建筑保持稳定。
(3)平衡设计。对于建筑结构而言,每一个构件都具有自己的`作用,实际设计过程中不可能做到完全兼顾。因此,设计过程中,要注重各构件之间的平衡性。优先考虑结构的整体性,再充分把握构件细节,做到“抓大放小”。另外,建筑结构设计应尽可能满足实际使用需求,在性能达到要求的基础上,尽可能降低施工的复杂程度,合理控制成本,让建筑项目获取更大的效益。
3.建筑结构设计关键问题及策略分析
(1)伸缩缝建筑物长期受到温度变化影响,会造成混凝土出现冷缩热胀,导致混凝土结构出现一定程度变形。若变形过大,必然会对结构本身的稳定性产生影响。由温度所造成的内力变化计算较为复杂,若仅仅遵循弹性结构进行计算,会使内力出现较大程度偏差。当建筑长度超过一定范围时,可设定伸缩缝来降低温度变化对混凝土的影响。伸缩缝设定过程中,除了依靠计算外,还需要结合实际施工经验来确定。伸缩缝设置通常采取两种方法进行:
(1)添加膨胀剂。在混凝土当中添加适量膨胀剂,可降低温度对混凝土的影响作用;
(2)设置后浇带。后浇带浇筑时应选择气温较低时下进行。可在水泥当中添加含微量铝粉的混凝土,以增加后浇带的强度,避免新老混凝土之间产生裂缝。
(2)回填土建筑施工过程中经常会遇到回填土问题,回填土质量与建筑结构稳定性及安全性存在密切联系,所以在结构设计中需要对回填土质量进行充分考虑。在灰土搅拌时,可能会出现搅拌不够均匀而影响到回填土质量。部分情况下,灰土夯实的部分临近于地下结构,可能会造成地下结构受到破坏。通过增强回填土质量,可将建筑结构水平位移控制在合理范围内,对预防地坪开裂及建筑沉降等均可起到促进作用。采取压密注浆的方法将土体挤密,构成新的浆脉复合地基,以改善土体的强度及防渗性能,并改善土体物理力学性质,促使软土地基承载力提升。
(3)剪力墙设计剪力墙布置时,应均匀分布,尽可能保持建筑物质心与刚心重合,并让横向与纵向的刚重比保持接近。同时,要避免出现一字型剪力墙。楼面主梁平面不能外搁置于剪力墙上,若无法避免,就需要在相应位置处设置暗柱。若梁高超过墙厚幅度较大时,尽可能拉长转角出墙肢。剪力墙配筋与建筑结构安全性及经济性也存在着密切的关联性。配筋时,要求将水平钢筋置于外侧,而竖向钢筋放于内侧,保证配筋满足计算规范建议的最小配筋率。
(4)抗震设计抗震设计需要把握以下关键点:
(1)结构弹塑性分析。结构弹塑性分析方法共有两种:①弹塑静力分析方法。该方法主要利用空间协同平面结构模型与平面三维空间模型进行分析,地震波不会对最终结果产生影响。②弹塑性动力分析方法。该方法主要采取结构统计模型进行分析,模型构成较为简单,应用较为简便,但地震波会对最终结果产生影响,并且存在多个结果,需进行筛选。
(2)可行性分析。根据建筑工程项目功能需求、所处环境及施工工艺特点等进行可行性分析,以保证建筑抗震性能达到标准。在保证抗震性能的同时,尽可能控制抗震材料使用量,以节约成本。
(3)加强隔震及消能减震设计。
4.结语
建筑结构设计是建筑质量的保障基础,关系到建筑物的安全性与稳定性。因此,设计过程中需要对伸缩缝、剪力墙、回填土及抗震设计等关键环节上进行准确把握,确保建筑结构性能达到要求,以提升建筑物整体质量。
篇8:高层建筑结构中剪力墙结构设计要点分析论文
高层建筑结构中剪力墙结构设计要点分析论文
摘要:剪力墙结构设计是一项系统且复杂的工作。随着当前高层建筑项目的不断增多,对剪力墙结构技术进行细致研究,探究其优化设计的关键要点,发挥出剪力墙结构的整体优势,对于保障高层建筑项目功能结构的安全稳定具有重要意义。作为建筑行业的设计人员,要对剪力墙结构这种常见的结构类型有深入全面的认识,采取有效的措施手段对各项环节进行优化设计,提升建筑项目的设计水平。相信随着相关研究及实践工作的不断深入,高层建筑剪力墙结构设计的发展将会迈向一个新高度。
关键词:高层建筑;剪力墙;结构设计
1.剪力墙的分类及受力特点
不同的剪力墙,其分类标准也是不相同的,剪力墙可以根据开口的大小以及数量等多方面的因素进行划分,例如壁式的剪力墙框架、整截面墙以及独立悬臂墙等,共有五种主要的分类。剪力墙的整体系数与梁、肢等具有密切的联系,其数值越小,后者越弱,所以在进行设计的过程中,需要对剪力墙的相关系数进行严格的设计。通常情况下,剪力墙的整体性能食欲梁、肢相关的,需要保证连梁与墙肢之间具有较大的弯矩,针对这一情况,在对剪力墙进行分类的过程中,应该从截面的惯性矩等情况人手,保证剪力墙结构的稳定性。如果整体系数高于10,那么就是壁式框架,如果小于10,那么就是联肢墙。不同类型的剪力墙在受力特点方面具有一定的差异性。一般情况下,如果整体开口墙与整体截面墙具有较为理想的性能,那么在受力性方面就会具有相似之处,观察变形曲线可以看出它们都是弯曲型,虽然具有一定的相似之处,但是也是存在一定差别的,差别的主要表现在整截面墙上面没有开洞,也没有反弯点,所以弯矩并不会出现突变的情况,墙肢的约束力与整体开口墙与整截面墙具有十分密切的联系,如果二者之间具有较强的约束力,那么就说明是脂墙梁较强的情况,下面笔者举个例子为了更方便理解。
2.高层建筑项目结构受力分析
2.1水平荷载
对于高层建筑项目而言,它的竖向荷载几乎不会有太大的变动,而对于受地震影响的水平荷载,其数值由于受到建筑结构的动力特性影响,会存在很大程度的波动变化。
2.2轴向变形
高层建筑在竖向荷载方面,其数值相对较大,这就极容易在柱中导致轴向变形的问题。所以在实际的结构设计中,设计人员需对轴向变形计算值进行细致分析,以此来合理确定下料长度。
2.3侧移控制
对于高层建筑项目而言,由于建筑高度的提升,会使水平荷载下的结构侧移变形问题加剧。这也是高层建筑在结构设计中必须引起重视的问题。建筑结构设计人员必须要把这一问题控制在允许的范围内。
2.4结构延性
相比于一般建筑的结构,高层建筑结构更为柔和,因此它受剧烈震佑跋於产生的变形问题也更为严重。想要使它在塑性变形阶段有良好的强变形水平,就需要在建筑结构设计中通过有效手段,确保其结构廷性。
3.剪力墙结构的要点
3.1合理配置剪力墙暗柱钢筋
针对于相关的规定,在进行一级、二级及三级剪力墙结构设计时,需要进行暗柱和端柱的设置,通过设计暗柱和端柱,这样能够在一定程度上消耗大量的地震波能量,同时还能够增强剪力墙边缘抗拉能力,这对提高建筑的稳定性具有非常重要的意义。
3.2合理布置剪力墙结构
剪力墙结构设计过程中,充分的利用钢筋混凝土使剪力墙能够承担来自于各个方向,特点是水平方面的荷载力。因此在剪力墙结构设计时,需要对其进行合理布置,确保在满足建筑本身要求的同时还要找到建筑自身的曲线,然后再对其进行规则布置。首先,在选择短肢剪力墙结构时需要保持慎重的态度,这主要是由于短肢剪力墙结构不仅抗震性能较差,而且无法有效的保障建筑的稳定性,因此在选择时要对多方面因素进行综合考虑,在保证对建筑灵活布置的同时,还要有效的减少建筑结构的重量。其次,在剪力墙结构布置时不能出现独立的小墙肢,因为一旦在建筑设计中出现了独立的`小墙肢,则会导致建筑施工难度系数增加。最后,由于剪力墙刚度直接关系到抗震性能及施工的时间,因此在合理布置剪力墙结构时需要保障整体刚度,这样在保证施工时间的同时,还能够增强其抗震性能,获得较好的经济效应。
3.3合理的控制剪力墙结构参数
由于高层建筑结构的承重比较特殊,所以在对剪力墙进行结构设计时,需要充分考虑到各项参数的有效控制,以确保能够将高层建筑的各项荷载控制在有效范围内。在结构参数设计时,要对位移比例、侧向刚度比例以及周期比例等进行恰当而合理的设计,将其数值控制在合理的范围内,从而确保高层建筑不会因为剪力墙结构设计不规范而发生扭转及偏心力的现象。在结构参数设计过程中,还要对剪力墙自身的不规则性进行限值设计,一定要控制在标准范围内。因此在实际高层建筑结构中剪力墙结构设计时,需要对剪力墙结构参数进行合理控制。
4.结语
随着生活水平的不断提高,人们对居住建筑的需求提出了更高的要求,大量高层建筑开始出现,这不仅实现了土地使用面积的节约,而且建筑用途更具多样性。在高层建筑结构中,通过应用剪力墙,在满足建筑最基本的使用功能的同时,还能够更好的满足人们对建筑的个性化、经济性及耐久性等要求,在当前的剪力墙结构设计过程中,主要存在的问题是对于相关的配置过少,这样就不能对结构安全以及技术起到保护性的作用,因此对于施工是极为不利的,针对这一情况的出现,就需要不断的加以完善相关的设计,以此来实现建筑结构水平的进一步提升。
篇9:土木工程建筑结构设计问题和对策论文
摘要:我国目前发展飞速,其中建筑行业的发展是最快速、最明显的。我国建筑行业实际施工的水平和安全性是与土木工程建筑结构设计水平直接相关的。积极的探索土木工程的结构设计对于土木工程建筑的长远发展是有利的。文章主要以土木工程建筑结构设计作为核心,分析在设计的过程中所存在的问题,并且根据这些问题仔细的研究,然后进行改进推动土木工程建筑的发展。
关键词:土木工程;建筑;结构设计
1建筑结构设计原则
1.1建筑结构的合理性
对于建筑设计的起始初期,一定要对结构有一定的要求,需要保证整个工程的安全性能,并且要将建筑的结构设计的比较合理。因为建筑结构的设计将于整个土木工程有着直接的联系,设计的好坏关系到工程的安全性和质量保障。对于刚开始起步阶段,要着手与工程的特点,对其特点进行详细的分析;然后去实际施工现场做一个了解,研究一建筑工工程场地的特点,并且根据实际情况来研究工程结构,这样的设计建筑工程能够满足设计方案的合理性和安全性。设计方案的设计人员必须根据现场施工的情况和周围环境进行综合考虑,在了解全面请款以后进行科学的建设[1]。
1.2建筑结构的高效性
在设计整个方案的时候,首先要明确设计图标,并且保证设计方案有根据性。在实际执行的过程中可以获取到详细根源信息,要能够体现土木工程的建筑结构,并且是所有的建筑物信息的整合资源。与此同时还需要设计人员凸显建筑施工过程中的难点,分析难点,对难点进行探索和研究,这些基础工作完毕以后在进行土木工程的建筑方案设计。在设计的时候要保证设计方案的精准度,避免不必要的过错[2]。
1.3建筑结构的完整性
在体现土木工程设计价值的时候,相关工作人员需要集中性考虑各方面问题,以防各种漏洞与不足。而且设计人员在设计方案完成以后需要整体的分析和调整,对于工程建设中环节比较薄弱的地方要特别关注,并且严格按照国家的标准进行相关的审核,这样实施对于土木工程建筑结构的整体性有很大的帮助,并能够让施工现场稳定的开展下去。
2工程建筑结构中的不足
2.1施工图纸方面
在施工的时候首先要做的就是画好图纸,因为它是整个项目的框架,是指引施工人员的方向,同时对于整个项目起到了很重要的作用。一旦图纸没有做好会直接影响到整个工程的进度和质量。因为我国的建筑行业施工人员普遍没有太高的文化,综合素质也不强,所以在施工的时候难免对图纸的了解不够成分,对于图纸的完成非常潦草敷衍,并没有精益求精的效果。而且施工人员的文化程度限制了他们对于图纸的认识程度,所以导致在实际施工过程中发挥不到很好的效果,设计的图纸水平也是很低的,没有一定的专业程度,带动不了其他人。这些问题对于土木工程和建筑的发展是有极为大的不利影响[3]。
2.2地址的选择
选址也是建筑工程的基本工作,选择的地方固定下来,不会长期更换,这对于后期的建设也是有很大的益处的。只有给后续的建筑提供良好的基础条件,才可以把建筑物的安全系数提高。而在土木工程建建筑的选址当中,没有专业的人员进行相关的知道和讲解,对于这方面的知识匮乏导致选址不当,对于后续的建设存留了极大的隐患,一旦没发现将会出现重大问题。
2.3建筑基地设计
在土木工程建设的方案当中,地质的稳定性非常重要,如果没有非常稳定的地质,那么真个建筑物的质量将会非常的低甚至是没有保障的。所以一定要保证地质稳定性,在众多的设计当中对基地影响最大的就是地下室设计,很多设计人员为了达到良好的基地建设质量,渐渐的开始优化和完善地下设计。据悉,当前很多土木工程建筑设计机构当中对于地下室的设计都不是按照标准要求来执行的,地下室的墙体厚度和强度系数非常低,还有一部分土木工程建筑设计只是盲目的去设计,并没有真实的了解地下室的设计要求,如此一来大大降低了土木工程建筑设计的质量,并且给基地的建设造成了一系列的隐患,导致整个土木工程建筑结果设计在实际操作中没有安全保障。
篇10:土木工程建筑结构设计问题和对策论文
3.1对建筑结构设计改进
土木工程在设计的时候要把工程质量放在首位,必须以工程质量和核心主体,并且要最大化的控制整个工程建筑的经济成本,还要保证工程建设的`经济成本在建设方可以承受的范围之内。要清晰准确的认识经济效益和建筑质量件的关系这是土木工程建筑投资者需要做到的,并且对于企业的回报和建筑物质量之间的关系需要明确,这样土木工程建筑结构的设计人员才可以不断的完善建筑图纸,并且在控制建筑经济成本的同时还能够保证工程建设的质量,让建筑投资方和对此次的工程建筑结构设计有一个满意的态度。
3.2互相交流
在土木工程结构设计方案的前期,首先要做的是进行互相的沟通和交流。结构方案设计人员需要跟投资人以及施工负责人进行相应的沟通和了解,并且要充分的知道在设计的执行中需要哪些条件,把这些需要满足的条件纳入方案当中,还需要对施工现场有足够的了解,对于建筑物的特点和周围的环境都需要做一个参考和分析,这样对于建筑结构的设计方案会更加精准和贴切。
3.3需要明确参数
土木工程在建筑设计的初期阶段,会用到很多的专业术语,土木工程建筑实际施工过程的当中需要把握好这类词语的运用。一旦设计人员失去了相应的标准性,就会出现一系列的问题,比如说施工的图纸和施工现场不吻合的情况,这些事情对于建筑工程的发展都是有较大的影响的。想要更加直观的判断工程的图纸内容,必须在实际的施工环节当中有明确的参数定义;相关的设计人员必须要有明确的参数含义,对于部分的参数是可合理的进行设计,设计人员在实际的施工环节当中要非常明确比较重要的参数,必须达到一个让在场所有工作人员都非常了解这些参数的含义达到目标。土木建筑工程建设也是根据正确的设计来确定方案设计内容的,这样保证设计的方案和现场施工情况是一致的。
4结束语
经过以上的分析和研究,建筑工程是综合包含各方面的内容,对于施工现场的设计方案也是需要很多思路和构造的,难度系数比较大。因此该注意的地方不能够懈怠,否则会给土木建筑工程的发展带来不好的影响。
参考文献:
[1]建筑中混凝土结构的施工技术分析[J].南方农机,,48(16):79.
[2]钟锡铭.建筑结构设计中常见问题及对策分析[J].工程技术研究,2017,(9):235+244.
[3]冯涛.土木工程建筑结构设计中的问题与策略探讨[J].住宅与房地产,,(9):64.
篇11:土木工程建筑结构设计问题分析论文
3.1地基不够稳固
地基时建筑结构中重要的组成部分,它关系到整个建筑的好坏,如果地基出现问题,整个建筑会受到影响。如果地基出现侧移和沉降的现象,那么会对建筑结构造成很大的影响。
3.2混凝土的地板容易出现裂缝
在建筑结构中混凝土底板出现裂缝是比较常见的问题。地板出现裂缝的主要原因是地板受力不均匀。所以,设计师在进行结构设计的时候,必须考虑到楼板的受力。设计师在设计时一般都是考虑单板来进行计算的,在计算的受力与实际的.受力是有一定差别的,会导致楼板因受力不均匀而出现裂缝。
3.3设计师框架设计的不合理
房屋的受力是垂直和水平的,而设计是一般只考虑垂直,却忽视了水平受力。这样会严重影响建筑的受力不均,最终会影响建筑的安全性。
篇12:土木工程建筑结构设计问题分析论文
4.1合理选择地基
影响建筑结构安全的原因有很多,但是地基的选择是最为重要的,如果地基不稳定,建筑必然也是不稳定的。地基只有稳定才能承受建筑的重量,才不至于出现安全事故。因此,在工程施工之前必须做好实地考察工作,保证地基的稳定性。地基土层的厚度和水层的深度对高层建筑的施工有非常重要的参考价值。考察人员必须是专业的人员,参数必须真实,坚决杜绝虚假。
4.2后浇带设计
凝土在浇筑过程中都是从底部开始的,在浇筑过程中需要注意的是浇筑的高度不要超过3m,同时浇筑的平面还要保持一定的坡度,这样可以避免出现结构问题。在建筑结构设计中,为了防止混凝土出现裂缝,设计人员会采用后浇带设计,这样可以有效的防止混凝土出现裂缝。混凝土很容易受到外界环境的影响,后浇带设计可以避免这一现象的发生。
4.3框支梁的安放
在这个过程中需要对剪刀墙的底部高度重视,正是因为剪刀墙受到水平的压力。如果要将框支梁放在剪刀墙上,那么就需要加强剪刀墙底部的厚度,从而保证剪刀墙的稳定性。在设计过程中,需要对各方面的受力进行精密地计算,避免出现受力不均匀的现象发生。
4.4加强承重强的设计
由于人们生活水平的提高,他们要求在高质量、高品质的环境中生活。对此,很多的设计公司为了使得建筑看起来美观,而忽视了承重墙的作用,而承重墙的数量关系到建筑的质量。因此,在建筑结构设计中必须以安全为准则,保证消费者的生命财产安全。
5总结
改革开放以后,经济的迅猛发展,城市化的加快,建筑产业也得到了迅猛的发展。但是土木工程结构的设计仍存在很多的问题,本文针对这些问题提出了相应的措施。合理选择地基。影响建筑结构安全的原因有很多,但是地基的选择是最为重要的,如果地基不稳定,建筑必然也是不稳定的。混凝土地板很容易出现裂缝,后浇带设计可以避免混凝土地板出现裂缝。设计师在设计过程中一般会忽视建筑的水平受力,为了保证建筑受力均衡,可以将框支梁放在剪刀墙上。
参考文献:
[1]黄松凯.高层建筑结构设计的原则及相关问题探究[J].科技风,,(09).
[2]章吉牧.建筑结构设计常见问题[J].江西建材,,(03).
[3]涂冬冬.建筑结构设计基本方法及注意事项[J].中国新技术新产品
篇13:土木工程建筑结构设计问题分析论文
建筑产业在市场由于竞争巨大,建筑工程的成本也会受到很大的影响,人们对于建筑工程的质量的要求也会越来越高。施工的质量关系到人们的生命财产安全。土木工程的结构设计是整个工程的关键,它关系到整个建筑的质量。
2高层建筑的结构设计标准
土木工程建筑结构设计关系到整个建筑工程的质量。为了提高建筑工程的质量,必须注意以下几个问题。设计原则和设计标准。高层建筑施工项目比较复杂,要保证质量,首先设计要合理。
2.1施工的方案制定
在高层建筑施工之前必须制定一个合理的方案,方案的制定对建筑的质量有着非常重要的影响。设计方案关系到建筑结构的布局,提前制定方案就是为了在施工中不出现问题。制定的设计方案必须进行严格的探讨,一旦发现问题就要立即进行调整,尽可能的消除建筑安全隐患。
2.2计算简图要合理
设计师在制作简图的过程中需要对施工现场进行精密地计算,保证设计简图的科学性。设计简图的合理性可以提高建筑工程的质量。现在的土木工程设计与传统的土木工程设计是有区别的,所以,需要注意每一个节点的连接,作为设计师需要掌握建筑的每一个节点,只有这样才能提高设计简图的精密性,从而减少误差。
2.3结构设计要合理
除了方案制定和计算简图外还需要注意结构设计。很多的设计师会忽视一个重要的问题就是建筑的结构设计,结构设计对建筑十分的重要,对此设计师需要完善这一点。设计师在开展设计工作时,需要注意问题延展性,所以一定要把设计落实到每一个细节当中去,避免在施工过程中出现问题。同时设计单位应该关注设计的薄弱环节,加以改正和调节,从而提高高层建筑的质量。
篇14:建筑结构设计问题及改善措施论文
建筑结构设计是整个建筑设计的基础,与建筑工程的整体质量有着密不可分的关系。随着近年来人们生活质量的提高,对房屋建筑质量的要求也越来越高,做好建筑结构设计工作,保证设计的正确性已成为设计工作者面对的一项问题。目前我国的建筑结构设计工作仍普遍存在一些问题,只有找准问题的根源并有针对性地进行改善,才能实现建筑结构设计的最优化,提高建筑工程质量。
1建筑结构设计的内容
建筑结构设计作为建筑设计中重要的一环,在设计过程中要根据建筑设计的具体要求进行合理设计,主要分为结构方案阶段、结构计算阶段与施工图设计阶段三个阶段。根据建筑施工过程中使用的材料分为砌体结构、木结构、钢结构、混凝土结构和混合结构;根据建筑物的结构形式又分为排架结构、剪力墙结构、简体结构[1]。在建筑结构设计过程中应遵循几点基本原则:(1)在对建筑结构组成构件进行分类的基础上,根据建筑作用程度的高低来进行结构组成构件的选择。(2)遵循经济性、安全性、实用性、可行性的原则,详细了解建筑工程的具体情况,对建筑本身施工环境和周围环境做出细致的调查,优化设计方案,进行优劣互补。(3)遵循层层设计的原则,在设计中考虑安全问题,在保证建筑质量的同时避免一些安全隐患问题。
2建筑结构设计中的常见问题
2.1建筑基础选型不合理在一些建筑结构设计中存在着基础选型不合理的情况,基础选型的合理与否会直接反映出建筑结构设计是否科学、安全、经济,一旦选型错误,就会加大应对施工现场地质沉降问题的难度,降低建筑的安全系数与质量,降低建筑地基承载力,极易导致建筑结构的变形。2.2建筑框架结构设计不合理在进行框架结构的设计过程中,设计人员往往会忽略纵向框架的设计,而这将会造成建筑无法满足抗震设计的要求,极易引发配筋和跨中纵筋配置不均匀的问题。承重柱截面高度设计过小也是框架结构设计中普遍存在的问题,一些设计人员忽略了Ⅵ度设防的重要性,为求受力计算方便,而将承重柱的截面高度设置的过小,这大大降低了柱顶抗弯强度,在地震发生时,建筑物极易遭到破坏。在剪力墙结构中,用于连接墙肢与墙肢的连梁按照单梁进行设计也是一个较为突出的问题,特别是在设计阳台梁时,由于阳台梁荷载不大,设计者往往会将连接梁按照单梁来进行设计,这不仅降低了梁的承载力,也极大地影响了建筑的安全使用[2]。2.3钢筋锚固中存在的问题钢筋混凝土在建筑中的使用越来越广泛,钢筋做为提高墙体强度,提高建筑物稳定性的关键用材,其锚固对整个建筑的结构稳定性有着直接的影响。目前一些建筑的剪力墙厚度达不到建筑设计的标准要求,造成了钢筋水平锚固长度不符合要求的问题,任何情况下,钢筋锚固长度不得小于250mm,钢筋锚固所取长度的不当会给钢筋的绑扎带来困难,也会对混凝土的搅捣、浇筑造成一定的影响。2.4地下室外墙结构设计不合理地下室外墙设计作为建筑结构设计中重要的一环,设计的好坏会直接影响建筑的承载能力。在进行地下室外墙设计的过程中,普遍存在着重视性不足、考虑不周、选材不当的问题。设计人员往往无法做到足够重视地下室外墙设计,对于设计中设计的地下水位、地下标高及地上负载等问题考虑不周全,降低了建筑整体质量。2.5楼板变形程度计算中存在的问题在进行建筑结构设计时,一些设计人员无法做到随机应变,无法根据具体的建筑情况对楼板变形的计算作出适当的调整,一味采用基本的计算程序,造成了楼板变形计算的错误,降低了结构安全系数,对部分构件的安全储备也造成了一定的影响。
篇15:建筑结构设计问题及改善措施论文
3.1确保建筑基础选型的合理性在进行建筑基础选型时,应根据建筑外形设计和建筑地质情况进行合理科学的选择。设计人员在计算荷载时,应在按照设计规范的前提下,对计算公式做出适当调整,修正地基容许承载力,根据地质情况,对承载力进行二次计算,并用验证公式对计算结果进行验证。3.2科学合理地设计建筑框架结构尽量避免使用钢筋混凝土楼电梯小井筒,选取合理的框架结构参数,包括楼层地震剪力系数、楼层侧向刚度比及电算的自振周期等,采用验算公式对电算结果进行验证,并要考虑其他指标对电算结果的影响;保证钢筋延伸性、锚固长度符合建筑规范,配筋时构件的最小和最大配筋率不应超出规定值,钢筋材料的强度要达到建筑要求。3.3合理设计地下室外墙结构图1为某建筑地下室外墙结构图,地下室外墙结构的设计应根据建筑物质量和建筑地质情况进行,对于一些高层建筑,外墙墙面的`厚度应在250mm以上,混凝土的强度应在C30等级以上,但不宜过高,以避免地下室外墙墙面出现裂缝;建筑材料的选择要综合考虑材料的质量和受力特征,并根据材料的性能进行合理使用,减少浪费;建筑材料的选购应保证其经济性、适用性,以保障建筑质量。3.4优化设计图纸,提高设计人员设计水平设计人员在进行图纸的设计时,应严格遵循工程设计规建筑节能范,对建筑工程涉及的具体项目实施方案及相应数据参数进行详细标注,图纸涵盖的内容要详尽;图纸设计完成后,要进行严格审核,及时发现问题并进行合理的修正。3.5设计刚性楼面为避免楼层变形,设计人员在进行楼层的设计时,应将楼层设计成刚性楼面,合理设置配筋,对于无法实现刚性楼面设计的建筑,可通过增加暗梁配筋数量的方式避免楼层变形问题的发生,另外双层配筋和加设边梁、暗梁的方法也同样能够替代刚性楼面。
4结束语
综上所述,建筑结构设计是一项复杂而系统的工作,在进行建筑结构设计时,设计人员不仅要考虑建筑的具体情况,还要在遵照设计规范的基础上,了解设计过程中常见的问题及相应的解决方法,对设计方案进行改善、优化,保证建筑结构设计的合理性、科学性、可行性及安全性,避免一些常见问题的出现,保障建筑结构的完整稳定,提高建筑质量。
参考文献
[1]肖雪珍.建筑结构设计过程中的常见问题分析[J].建材与装饰,2012(24):34~35.
[2]李菁.建筑结构设计常见问题及解决措施探讨[J].城市建筑,2013(14):41~43.







