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超高层建筑结构设计要点十篇

发布时间:2024-04-29 11:49:36

超高层建筑结构设计要点篇1

关键词:超高层;复杂高层;建筑结构;设计要点

1超高层及复杂高层建筑结构设计的要求

(1)科学分析构造。在设计超高层及复杂高层建筑结构过程中,设计人员需要对建筑的整体构造进行合理设计,严格遵循实用性与稳定性的原则,对结构设计细节加以高度重视,加固设计部分应力符合集中的部位。同时设计人员需要综合分析外界的环境因素,如风向风力、温度变化等,以免建筑物出现形变和侧移等问题,确保构造的稳定性[1]。此外,设计人员需要准确把握建筑材料的性能,尤其是材料的形变能力和延展性,以便因材料质量问题而影响建筑构造的使用性能。(2)优选结构方案。结构方案的选择是超高层及复杂高层建筑建设的前提与基础,因此设计人员需要以工程实际情况为依据,科学确定结构方案,在确保结构安全稳定的基础上,协调好建筑成本投入及结构优化之间的关系。同时构建系统科学的评价方案,在评价体系中纳入相关的评价标准,如自然因素、施工工艺、工程材料和设计要求等,然后分析和对比超高层及复杂高层建筑的结构设计方案,优选出最佳方案,保证工程的有序实施。(3)完善计算简图。在结构设计环节,计算简图的目的就是为方案的选择提供数据支撑,达到结构精细化分析的目的。由于计算简图的完善与否直接关系到结构设计的科学合理,因此在实际工作中,设计人员应体现出计算简图的全面性与直观性特征,对结构简图的绘制误差进行科学控制,以便获得关键性的内容,真实准确反映出工程的结构信息,便于工程的顺利开展。

2超高层及复杂高层建筑结构设计的要点

超高层及复杂高层建筑结构设计的要点具体表现为以下几方面:(1)注重概念设计。在超高层及复杂高层建筑的结构设计中,需要高度注重概念设计,适当提高结构的均匀性、完整性、规则性,保证结构抗侧力与竖向的传力路径相对直接与清晰;同时在设计中适当融合节能和环保的理念,构建切实可行的耗能机制,关注材料与结构的利用率,保证结构受力的完整性。(2)加强抗震设计。抗震设计保证超高层及复杂高层建筑安全性的前提与基础,要想做好抗震设计应做好如下几点:①关注抗震结构设计的方法和质量。由于地震作用方向的随机性强,对地震荷载进行准确计算后,需要从构件与结构等方面出发,科学选用抗侧力结构体系,使刚心与形心相重合,提高结构安全性能[2]。②认真考虑抗震设防烈度。抗震设防烈度是建筑结构设计的重要内容,在烈度设计中应以建筑物最大承受强度大小为主,以此增强建筑物的安全性与经济性,有效减少建设误差,保证人们的生命财产安全。③科学选择建材。抗震设计材料应具备材质均匀、高强轻质等特点,并且构件连接应有良好的延性、连续性、整体性,这样才能有效消耗地震的能力,降低地震反应,减少因地震造成的损失。④加强构件强度。为了增强超高层及复杂高层建筑结构的抗变形能力和抗震性能,可以选择强度较大的结构,如钢结构、型钢混凝土结构、混凝土结构等。(3)合理选择结构抗侧力体系。要想保证建筑的安全性,必须要对结构抗侧力体系进行科学选择,但是在选择过程中需要注意几点:①在实际设计环节,应该高度重视相关结构抗侧力构件的联系,使其形成统一和完整的整体。②如果建筑结构中涉及诸多抗侧力结构体系,则需要对其进行认真分析,科学评判其贡献程度,对其效用进行详细考察[3]。③从建筑物实际高度出发,对所学的结构体系进行确定,如建筑物高度不超过100m,框架剪力墙、框架、剪力墙为最佳体系构成;高度保持在100~200m的范围内,剪力墙和框架核心筒为最佳体系构成;盖度在200~300m的范围内,框架核心筒和和框架核心筒伸臂为最佳体系构成;高度低于600m时,衔架、斜撑、组合体、筒中筒伸臂、巨型框架为最佳体系构成。

3结束语

在超高层及复杂高层建筑结构设计过程中,需要对其设计要点进行准确掌握,从施工过程、抗震设防烈度和结构方案等方面处罚,做到科学分析构造、优选结构方案、完善计算简图,并加强抗震设计,注重概念设计,合理选择结构抗侧力体系。这样才能提高材料的利用率,保证建筑结构的稳固性和安全性,增强建筑的整体质量和使用性能,达到良好的设计效果。

参考文献

[1]吴荣德,李国方.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].住宅与房地产,2015,28:40.

[2]胡先林.试论复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].建材与装饰,2016,10:124~125.

超高层建筑结构设计要点篇2

关键词:高层;超高层;结构设计;风载荷

0、引言

随着城市化进程的加快,高层和超高层建筑数量不断增加,在满足城市发展需要的同时,也在一定程度上对建筑结构的可靠性、安全性、持久性以及安全性提出了更高的要求。由于建筑结构直接关系到高层建筑的整体性能及使用功能,因此在设计过程中必须对之予以重视。在实际的设计过程中必须通过多种技术手段,从多个途径突出混凝土建筑结构施工的整体效果。

1、复杂高层与超高层建筑结构设计的主要控制因素

建筑载荷的选取是建筑结构设计的首要工作,对于大多数高层建筑而言,可以根据建筑结构设计载荷规范中的相关要求予以确定。其次则需要对其他的建筑结构设计影响因素进行分析,确定对应的结构设计措施。

1.1风载荷

对于复杂高层与超高层建筑结构的设计,由于其高层容易受到风载荷的影响,尤其是一些超高层建筑,其主要控制的因素就是风载荷。例如,台北的101大楼设计过程中,不但参考了当地的相关设计规范,而且还委托加拿大相关设计公司进行了相关的风洞试验,以提高该建筑的抗风载能力。在试验过程中,设计了一个以1:500为比例的模型在半径为600m的风场环境中进行试验,验证建筑在不同风况下的受力情况。

1.2地震力

对于地震力的预测,当前的技术条件存在一定的限制,难以对之进行准确预算。即使对地震有深入研究的日本,以无法准确的预算地震的发生时间、地点。所以,高层建筑设计过程中尤其要注意抗地震力的设计。同时,还需要考虑建筑主楼、裙楼在地震力作用下的不同反应。

1.3地基基础

对于复杂高层建筑与超高层建筑,地基基础发挥了十分重要的作用。在实际的施工过程中药根据不同的地基形态采取稳定性强的地基结构。例如,对于深厚的软地基,高层建筑地基必须选择使用桩筏基础或者桩箱基础。同时,可以根据实际的地质情况采取对应的基础措施:使用深度不大的年轻岩基,通过将现浇混凝土桩基深入岩层中的方式为建筑提供基础支撑;对于深度较大的岩层,例如在地面100m以下,可以利用岩层上层常见的层状冲积土,使用框格式的地下连续墙为建筑提供基础支撑;对于地下基层条件较好的地层,可以采用筏形基础即可。在地基设计过程中,应该根据不同的地质情况选择对应的组合式基础方案,最终确定一个技术经济性最高的方案。

1.4建筑功能使用需求

所有的建筑都是以满足其使用功能需要而建设的,因此建筑结构设计必须以此条件为基础,这是一个不能忽视的问题。在设计过程中,需要考虑到建筑的艺术性、使用功能需要以及经济性等多个方面的要求。同时,在设计时还必须保证所设计的结构能够在既有施工技术条件下实现,而且保证当前的建筑材料必须达到设计使用需求,这是建筑结构设计需要控制的一个重要因素。

3、复杂高层与超高层建筑结构设计策略

3.1合理减小框架中的柱距与梁距

(1)减小柱距

建筑框架是将梁、柱通过刚性连接的方式组合而成的刚性体系,整个结构体系的抗推刚度受梁、柱截面与数量的直接影响,通过减小柱距能够有效的提高整个结构体系的刚度。

(2)减小粱距

通过增加框架中梁的数量,不但可以减小框架在载荷作用下的总变形,而且还可以增加柱子在轴力作用下形成的力偶,使得其能够更好的抵抗结构体系的总力矩。

3.2充分发挥梁柱的组合效果

通过简单的减小柱距、梁距,虽然能够在一定程度上达到提高框架体系抗推刚度的目的,但是不能从根本上改善框架的整体效能。这时结合增加梁、柱数量的方式,不但能有效增加框架的整体抗推刚度,而且还能够提高框架的抗风载荷能力。

3.3采用弯一剪双重结构体系

弯一剪双重抗侧力结构体系,就是指通过采用弯曲型与剪切型两种不同变形性质的构件形成一个完整的结构体系。两种不同类型的构建通过在各个不同楼板中联系起来进行协同工作,明显减小了整个建筑结构的顶点位移与下部各楼层的层间位移。

(1)框一墙体系

在水平力的作用下,单独的框架整体变形是典型的剪切变形,其上部层间侧移相对较小,而下部的层间侧移则较大。而单独的剪力墙则是弯曲型变形,其层间侧移为上部大、下部小。在采用框一剪双重体系之后,可以将各楼层楼板联系起来,使得框架与剪力墙能够协同承受载荷,从而确保了框架与剪力墙变形的一致性,提高了结构的抗载荷能力了。

(2)框一撑体系

合理设计的框架一支撑体系同样可以收到与框一墙体系相当的效果,即最终达到减小结构顶点侧移与最大层间位移的目的。

(3)筒中筒体系

筒中筒体系的构建原理与上述两种结构体系类似,但是其起到的结构增强效果更好。

3.4合理设置刚臂

对于建筑平面是方形布置的高楼,当采用芯筒一框架体系时,因为大部分的侧向力是由芯筒来承担的,这使得整栋建筑的侧移曲线基本上是由芯筒的变形直接控制的。在水平载荷的作用下,芯筒以弯曲变形为主。同时,由于芯筒的平面尺寸还受到建筑的竖向服务性设施面积影响,直接造成了芯筒的高度与宽度比值较大的问题。为了达到减小建筑结构侧移的目的,可以在高层建筑中每相隔十来层布置一个设备层,在其中添加桁架,形成刚臂。这样将能够使得芯筒与的框架柱连接为一体,使得结构的外柱也可以参与到结构的整体抗弯体系中,有效的一直了芯筒各个水平截面,尤其是顶部截面的倾斜,有效减少了建筑各个岛层建筑结构的侧向位移。

结语

复杂高层与超高层建筑设计过程中,结构设计是影响综合性极强的工作,尤其是在满足建筑使用功能需求的同时,还要满足高层建筑的建设环境需要,通过全盘考虑的方式采取严格的设计措施和设计途径,基于建筑混凝土整体结构设计的多项要求,提高建筑结构的整体稳定性。除此之外,还必须重视施工过程中的材料选择控制,例如钢筋的合理配置等。另外,还必须考虑施工现场的运输条件以及养护作业技术水平等,确保施工条件能够有效的支撑起建筑的结构设计体系,使得建筑结构体系达到对应的要求。

参考文献

超高层建筑结构设计要点篇3

关键词:框架一核心筒;超限高层;设计

现代城市用地的紧张加快了高层建筑的应用与推广。在现代城市改建、扩建过程中,高层建筑已经成为我国城市建筑设计中首选技术方式。在高层建筑的设计过程中,框架一核心筒结构是较为常用的结构形式。通过框架一核心筒结构的应用提高高层建筑的设计高度,实现高层建筑结构稳定性、安全性、抗震性等性能目标。为了更好的发挥框架一核心筒结构优势、促进我国城市用地使用率的提高,笔者从自身的设计经验出发,以相关文献的收集、整理与分析为重点,分析和论述了框架一核心筒结构在高层建筑的应用要点等问题。

一、框架一核心筒结构技术特点分析

框架一核心筒结构是利用楼梯建筑内的电梯井道、通风井、公共卫生间等构建中央核心筒,同时采用框架形成框架核心简结构。这一结构形式有利于结构的受力、以此提高了楼体结构的抗震性。框架一核心筒结构是目前国际超高层建筑中采用的主流结构形式,而且该结构还能够提高楼体内部的空间、提高空间利用率。框架一核心筒结构的应用利用了核心筒的抗侧向刚度以提高楼体的抗震性能。框架结构更多的承担竖向荷载与少部分水平荷载。框架一核心筒的结构优势在现代超限高层设计中有着重要的应用,这一结构能够利用自身优势在楼层增加的过程中减少框架水平荷载的承担比重,实现建筑使用面积的增加,提高城市土地利用率、提高建筑工程建设投资效益。框架一核心筒结构的优势使得其在现代超限高层建筑中有着极为重要的应用,是目前超高层建筑设计的主流结构形式。

二、框架一核心筒结构在超限高层设计中的应用

1针对现代超限高层设计抗震性能的框架一核心筒结构设计

超限高层框架一核心筒结构中的核心筒结构承担着水平测力抵抗的功能,框架结构承担着竖向荷载与少量水平荷载。在进行超限高层设计过程中,需要考虑核心筒结构与框架结构的不同功能。通过注重铰接节点使核心筒与框架结构间的抗侧力刚度比得到合理分配。避免受力分配不均影响整地抗侧向刚度,提高楼体的抗震性能。在这一设计过程中需要特别注意核心筒刚度与框架结构刚度分配的比例,避免核心筒刚度过度增强导致强震情况下混凝土墙体的开裂。通过科学分配刚度以及相关的计算提高超限高层设计的抗震性能。

在国际上框架一核心筒结构应用中,有一部分国家认为这一结构不适于地震区的高层建筑应用。在对相关资料的收集与整理中可以看出,地震中倒塌建筑多是过度强化核心筒强度,造成框架结构与核心筒结构间刚度分配不合理而造成框架结构裂缝,进而导致框架结构稳定性与抗震能力的降低,导致倒塌事件的发生。而日本本土这一结构应用中,采取了严格的审批制度。其也是针对框架一核心筒结构强震抵抗能力而出台的政策。在我国强震地带的超限高层设计中应谨慎使用这一结构。针对建筑物所在地的地质结构进行框架一核心筒结构的应用,保障建筑物的使用安全。

在我国的抗震设计中,多数地区强制提高抗震等级。这就造成了建筑工程投资建设中经济性不高的问题。而框架一核心筒结构的应用能够从自身结构特点出发,提高工程建设的投资经济性。在实际的应用中,框架结构多采用钢架柱密柱方案,以钢筋混凝土核心筒及钢框架密柱筒中筒结构提高建筑物的抗侧向刚度、有效减少混凝土墙地压应力。通过科学的设计以及多种方式的运用实现超限高层建筑的抗震性能强化,保障建筑物的结构稳定性与抗震性。同时利用框架一核心筒结构优势提高工程建设投资经济性,促进我国建筑行业的健康发展。

2超限高层设计中风荷载与结构设计的分析

超限高层建筑的设计中还要针对建筑物的风荷载水平作用进行分析、计算与论证。利用框架一核心筒混凝土剪力墙结构使结构整体能够在风荷载作用下有效控制建筑物在风荷载下的受力,减少层间位移。针对超限高层风荷载需求进行框架一核心筒结构应力计算,以此保障超限高层建筑物的稳定性。针对超限高层在风荷载作用下的侧向变形、振动等分析风压、风压高度变化系数、风荷载题型系数与风振系数。针对框架一核心筒的结构进行计算,以此实现超限高层抗侧向变形能力的提高。在这一计算过程中还要考虑抗侧向形变与抗震性能需求间的平衡,科学分配框架与核心筒的刚度、应力,以此实现科学的超限高层设计。

三、以框架一核心筒结构设计要点为指导进行超限高层设计

在现代超限高层框架一核心筒结构设计中,设计人员应针对核心简设计、框架设计、框架梁支撑设计、楼盖设计、框架剪力墙等设计工作规范、要求进行相应的设计工作。在核心筒设计中首先确保核心筒应贯通全高。而且,对于超限高层应确保筒体宽度大于全高的1/12。同时注重剪力墙结构的应用。在设计过程中需要针对核心筒设计要求对相关设计要点、连梁等进行计算与设计,确保超限高层的结构稳定性。在框架结构设计中需要注重控制结构的周期与位移,利用墙加大量等方式增强结构抗侧刚度。针对超限高层结构需求进行框架结构设计。另外,超限高层框架一核心筒设计中还应对框架梁支撑条件进行确定。沿梁轴线方向有墙时刚接。核心筒外墙厚度大于0.4Lae(且内侧楼板不开洞,刚接。梁支撑处有柱,刚接。不满足以上条件的梁,铰接。通过设计工作的针对性确保超限高层结构等稳定性、确保超限高层框架一核心筒结构的安全性。

除注重上述规范、要点与设计过程中遵循的基本原则外,超限高层设计过程中还要针对框架一核心筒结构在超限高层应用中楼盖设计要求进行设计。在楼盖设计中应注重核心筒外缘楼板不能开洞口、核心筒内部楼板,厚度≥120mm,双层双向配筋。楼面梁不宜支承在核心筒的连梁上。通过针对框架一核心筒结构特点以及超限高层需求进行超限高层框架一核心筒结构的设计与应用,促进我国城市土地利用率的提高。另外,为了保障超限高层结构的抗震性能,结构设计过程中还需要针对抗震等级要求进行框架剪力墙结构设计与计算,保障超限高层结构的抗震性能。

超高层建筑结构设计要点篇4

关键词:多层大跨;超长混合建筑;结构设计

建筑工程结构在施工建设过程中,最为重要的一个环节就是结构设计。想要提高建筑工程在不同时间段内具有针对性作用及功能,最大程度提高建筑工程经济效益,提高建筑工程结构设计就显得尤为重要。正常情况下,建筑工程结构主要由两个部分构成,分别为上部结构及下部结构,上部结构与下部结构相互联系,同时二者之间又相互制约。因此,建筑工程结构在设计过程中,必须从全局层面作为切入点,对建筑工程设计进行综合性分析,这样才能够保证建筑工程施工质量。

1大跨空间结构类型

在对大跨空间结构类型划分上面,从不同层面进行分析研究,所划分的类别也不同。要是从结构材料层面对大跨空间结构进行划分,主要可以将大跨空间结构类型划分为四种类别结构,分别为钢结构、木结构、复合材料结构及铝合金结构;要是从结构布置类型层面对大跨空间结构进行划分,主要可以将大跨空间结构类型划分为两种类别结构,分别为平面结构及空间结构。其中平面结构主要在外荷作用力及反力在构件内部都能够彰显出来,并且结构会将全部构件进行紧密连接。空间结构是以三维空间作为基础,进而对外部载荷进行进行接受及释放;要是从结构形态层面对大跨空间结构类型进行划分可以将大跨空间结构类型划分为三种类别,分别为面系结构、实体结构及骨架结构,可以从不同类别形态对大跨空间结构类型进行划分。与此之外,现阶段刚柔混合结构及刚性混合结构也属于常见性类别,采取抗拉伸能力及抗弯曲能力协调的方式,结合二者优势,进而提高结构性能。大跨空间结构不断是划分为什么类型,设计人员在对大跨空间结构进行设计过程中,都需要应用到不同受力构件,借助形态不同及作用不同的构件,形成一个整体空间结构。正常情况下,大跨空间混合结构由两个或者是两个以上结构体系构成,任何一个结构体系在传力及受力都应该相互平衡,并且不同子系统之间还应该相互协调,保证不同结构体系处于平衡状态之下,进而才能够有效保证大跨超长混合建筑结构稳定性能及安全性能[1]。

2大跨超长混合建筑结构设计优点

2.1力学优势。设计人员在对多层大跨超长混合建筑结构设计过程中,首先考虑的问题就是多层大跨超长混合建筑力学逻辑性,同时也是体现多层大跨超长混合建筑结构价值的主要因素。力学逻辑性在分析研究过程中,主要是分析结构构件和材料之间的关联。多层大跨超长混合结构设计过程中,需要将各种材料的性能进行结合,借鉴不同材料之间优势,进而有效提高多层大跨超长混合建筑结构稳定性能,提高结构构件刚度[2]。2.2良好刚度和稳定性。在建筑结构众多内容中,刚度是建筑结构力学主要体现形式。刚度主要表示结构在受到变形作用力影响之下,所呈现出来的抵抗力。结构刚度不仅仅需要具有一定承载力,并且还能够有效对建筑结构形态稳定性进行提升。从刚性技术层面来说,多层大跨超长混合建筑结构一共可以划分为两种类别,分别为柔性结构类型及刚性结构类型,其中柔性结构类型在正常状态下是没有任何刚度的,形态稳定性也十分低下,进而在柔性结构施工建设过程中,需要借助外力对透性结构形态进行固定;刚性结构的稳定性主要受到材料特点影响,同时设计人员在对建筑结构设计过程中,刚度应用范围十分广泛。2.3回路平衡优点。想要保证多层大跨超长混合建筑结构整体结构处于平衡状态,在结构单元和构件之间就必须具有应力回路,进而才能够有效保证多层大跨超长混合结构处于状相互平衡状态。正常情况下,混合张拉系统在应力回路上面具有重要作用,同时也能够显著提升建筑结构预应力,最大程度提升多层大跨超长混合建筑结构刚度[3]。

3多层大跨超长混合建筑结构设计方法

3.1连接式结构设计。连接式结构主要表示多亲子结构与双亲子结构在形态结构及受力结构固定条件下,根据结构受力特征及力学规定,选择针对性连接方式。多层大跨超长混合结构所应用的连接方法较多,现阶段研究人员所应用的连接手段主要分为两种,分别为单侧悬臂式连接与双侧支点式连接,这两种连接方法最为显著的差别体现在建筑结构设计方法上面。多层大跨超长混合混凝土功能及形态在越加复杂情况下,双侧支点式逐渐在多层大跨超长混合建筑结构设计内应用,属于最常见的一种设计方法。设计人员在设计过程中,想要最大程度保证多层大跨超长混合建筑设计与满足实际要求,在整体结构设计过程中,必须选择能够满足结构要求的子结构类别。3.2并列式结构设计手法。并列式结构设计手法主要表示多亲子结构与双亲子结构在相同受力情况下,不同结构之间的摆列方法。在相同受力作用之下,多层大跨超长混合建筑结构不同子系统之间力传递都是按照自身特征进行接受释放,能够借助不同子系统结构优势,做到取长补短。根据多层大跨超长混合建筑结构所具有的支点不同,可以将并列式结构设计手法划分为两种类别,分别为支撑式手法及吊挂式手法。支撑式并列主要表示弹性支点为子结构,进而对结构下部进行支撑。双亲子结构及多亲子结构全部为刚性构件,按照子结构之间功能需求,对不同子结构之间的关系进行判断。多层大跨超长混合建筑结构在设计过程中,主要是满足形态及力流方面需求。

4结束语

多层大跨超长混合建筑结构在设计过程中,主要包含三方面内容,分别为系统优化、概念设计、设计评估,在每一个设计环节上,都需要采取针对性设计方法,保证设计方法与多层大跨超长混合建筑结构设计及要求相结合。与此之外,多层大跨超长混合结构充分在现代建筑物体现出来,具有十分显著优势。

作者:陈建

参考文献:

[1]何亮.大跨度预应力混凝土桥梁施工控制技术[J].工程技术研究,2017,(1):73-74.

超高层建筑结构设计要点篇5

关键词:超高层建筑;混凝土结构;优化设计;高强钢筋;抗震结构;平面刚度文献标识码:a

中图分类号:tU973文章编号:1009-2374(2015)25-0088-02Doi:10.13535/ki.11-4406/n.2015.25.043

科技的进步和社会的发展,促使超高层建筑结构不断发生变化,建筑结构优化设计显得尤为重要,又加之国家建立节约型社会理念的不断深入,所以建筑需求者和供应者都对超高层建筑结构的优化设计提出了更高的要求。超高层建筑混凝土结构主要分为钢筋混凝土结构、组合结构、新型结构、智能建筑结构,这四种建筑结构存在递进的关系,钢筋混凝土结构是最早的超高层建筑结构,主要是由钢筋和混凝土构成,具有耐高温、位移小等特点。随着我国混凝土的不断发展,钢筋混凝土结构也是超高层建筑中运用最广泛的建筑结构形式,然而智能建筑结构又是在前几种结构基础上,结合现代建筑技术和高新技术发展起来的新型超高层建筑结构

形式。

1超高层建筑结构设计考虑因素

对于超高层建筑,不同于高层建筑,但又与高层建筑相似,这两种建筑都是到达一定的高度,安全性就会成为主要的考虑因素,混凝土结构的优化设计作为建筑安全性的重要保证,在对于达到一定高度的超高层建筑进行设计时,混凝土的优化设计就显得尤为重要,所以超高层建筑结构在设计方案上需要充分考虑各方面的因素,从而保证超高层建筑的安全性。需要考虑的因素主要有以下三个方面:

1.1建筑要求

对超高层建筑进行施工时,需要确定建筑功能要求和建筑体型,因为这两个部分为超高层建筑的主要构架,对建筑的平面布置、层数规划、地下层的层数以及地下室的布置都需要进行实地考察,对每个细节都要严格把关,结构设计必须和建筑设计密切配合。

1.2楼层平面刚度

楼层平面刚度问题是建筑结构中常见的问题,在设计基本的机构观念或者是结构布置上缺乏必要的措施,虽然对程序采用了楼板变形的计算公式,但是编程在数学力学模型上的成立不代表在实际设计上能够准确无误,这是由于不可抗力等因素的偏差导致计算的误差性,从而导致建筑的不安因素增多,所以设计师需要通过对程序的计算和实际情况的考虑来反映结构的真实受力状况而避免于出现根本性的误差,因此,这就要求设计师对结构概念要求很强,同时也需要对楼层平面刚度的标准进行限制。

1.3延性良好

超高层的延性其实就是在当超高层受到地震的作用力或者是其他侧向力作用的时候,超高层建筑的一种变形能力。在对结构进行多遇地震弹性时程分析时,建筑物高度的增加会使得结构自重增加、重心位置也会提高,地震作用产生的水平力也会增大,所以在对建筑进行结构设计时应该充分考虑地震对建筑的影响。然而,抗震结构一方面是超高层建筑结构设计中最重要的环节,另一方面也是超高层建筑结构设计中较复杂的一个环节,它需要综合考虑到建筑结构、建筑材料选择以及墙体承重等抗震规范设计要求,在当今的设计技术条件下,通过优良的概念技术和合理的构造措施可以使得超高层建筑有更好的延性,可以避免在地震作用下超高层建筑倒塌情况出现,保障人们的生命财产安全。

2超高层建筑混凝土结构优化设计的方案

2.1合理使用高强钢筋

在对超高层建筑进行施工的过程中,对建筑使用的钢筋量是影响整个建筑造价的一个重要因素。所以为了降低用钢量,降低造价,节约建筑成本,在对超高层建筑结构设计时需要合理使用高强钢筋,在超高层建筑位于深厚软弱地基之上的情况下,高强钢筋高优化构建截面尺寸的合理使用,通过减轻地基的承载量来降低基础施工的难度,同时还可以缩减造价,减低施工单位的成本,从而达到更大的经济效益。而且,在对超高层建筑自重减少的情况下,可以减小超高层受地震破坏的程度,因为建筑的破坏程度与建筑的自重呈现正相关关系,自重越大,受损毁的可能性增大,破坏程度就越大,通过减少建筑的自重,也为建筑物的安全提供了

保证。

2.2抗震结构的优化

在对超高层建筑抗震结构进行设计的过程中,需要通过专业的抗震结构设计人员针对建筑特点以及地方的地震发生状况进行分析,以满足建筑物抗震结构设计规范为基础对建筑物的抗震结构进行严格设计。所以在进行超高层建筑物抗震结构优化设计的时候,首先需要合理严谨地选用结构优化设计中的材料,众所周知,钢筋混凝土材料的结构设计中,梁柱是主要的受力载体,在工程建设中,采用高标号的钢筋混凝土可以减少梁柱等构件的横截面,减轻结构本体的重量,促进建筑结构的抗震能力的提升,比如在对剪力墙的抗震结构设计过程中,应该充分考虑到剪力墙的抗震要求,设置单独的承重墙和承重柱,合理地匹配钢筋混凝土与混凝土的投放比例,最大限度地发挥钢筋混凝土的材料特性,保证剪力墙的抗震能力。同时还需要结合建筑材料的品种、质量、价格以及对周围环境的适应程度来保证建筑结构的抗震能力、安全性最大化;其次在处理一道截面较长的抗震墙方面,设计师应该充分利用其洞口设置成弱连梁,使每个墙段的高宽比不宜小于2,尽量将墙体分成单肢墙、多肢墙或者是小开口墙,从而提高抗震墙的变形能力,保证建筑的安全可靠;最后要加强我国建筑构造规定的安全度以及抗震计算方法,通过对梁柱承载力匹配程度、轴压比以及配筋率等抗震延性方面进行严格规定,从制度上进行改变和规制。

2.3平面刚度的优化

对于超高层建筑的机构设计,平面结构、建筑各部分的刚度和承载力是需要着重考虑的因素,首先在设计结构时,为了避免造成施工过程中的麻烦,设计师应该尽力将结构的刚度、结构中心和几何设计到一点上,如果不能达到这个要求,将会造成施工队伍的麻烦。而且最重要的便是扭转问题,设计师需要充分考虑水平荷载力所受的各种因素;其次,通过对平面以及立面的选择,来解决超高层建筑设计的问题。对于平面上的选择,设计师应该尽量保证刚度中心和质量中心重合,这样能缩小位移比,也可以增加规范规定的表格,对于立面上的选择,设计师应该将竖向抗侧力构件保持上下连续贯通;最后,对于建筑的美观性的优化,在结构设计的过程中,结构足够合理,与前两点所说的一样,都符合条件,但是建筑却无法满足人们的审美观,实用性也不高,这就需要设计师在重视结构概念设计的同时,还需要建筑结构更加美观和实用。

3结语

综上所述,在对超高层建筑混凝土结构设计时,应该充分考虑各方面因素,通过考虑超高层建筑的建筑要求、刚度要求以及建筑对延性的要求,总结出对超高层建筑混凝土结构的优化方案。

参考文献

[1]李源新.高层建筑结构概念设计与高层剪力墙结构的优化[J].科技创新导报,2012,45(15).

[2]姜海菊.江浙地区高层建筑基础的选型与优化设计――以某高层住宅楼工程为例[J].建筑,2011,87(8).

超高层建筑结构设计要点篇6

关键词:绿色;超高层建筑;重点;难点

近年来,越来越多的人开始关注环境问题,面对日益紧张的能源形势,在各个行业中践行绿色环保成为重要的发展趋势。随着我国建筑行业的快速发展,绿色的生态建筑设计逐渐成为建筑行业的设计方向,绿色超高建筑设计在城市建筑设计中占据着越来越重要的位置。

一、超高层建筑设计简介

超高层建筑主要是指40层以上(建筑高度在100米以上)的建筑物[1]。近年来,我国的超高层建筑开始在各个城市兴起,超高层建筑可以集多种实用功能为一体,主要包括公寓、酒店、商场、办公区等,设计师在进行超高层建筑设计时,要首先考虑建筑物的功能需求和定位。

二、绿色超高层建筑设计的重点

1、节能

节能是绿色超高层建筑设计的重点,绿色超高层建筑设计的节能主要包括势能电梯的应用、降低照明能耗、降低空调系统能耗、优化围护结构等。

(1)势能电梯的应用

在超高层建筑中,电梯是必不可少的设备,由于超高建筑物楼层较多,电梯必须全天候不间断的运行,电梯的能耗非常大。势能电梯是一种可以将势能转化为电能的节能型电梯[2],结合超高层建筑设计的绿色环保理念,合理使用势能电梯,可有有效地降低能耗,节能效益十分明显。

(2)降低照明能耗

照明系统是超高层建筑中重要的一部分,在整个超高层建筑中照明系统的能耗能占到20%左右,所以降低照明系统的能耗是对于超高层建筑的节能非常重要。在绿色超高层建筑设计中可以使用多种照明节能技术,例如,在超高层建筑中安装时间控制和感应控制的照明设备,照明设备的感应控制可以有效地降低照明系统能耗,提高照明系统的有效利用率。其次,在超高层建筑中可以充分利用日光照明,根据每天自然光的变化来控制调节照明系统的开启。最后,还可以减少照明系统的功率密度,在超高层建筑中要将照明系统的功率密度控制在标准范围内,尽量降低功率密度,通常超高建筑中客房内照明系统的功率密度在每平方米13瓦左右,办公区照明系统给的功率密度在每平方米14瓦左右。

(3)降低空调系统能耗

在超高层建筑中,空调系统也是不可缺少的设备,数量众多,类型各异,在整个超高层建筑设计中空调系统的能耗能够达到36%左右,降低空调系统的能耗是绿色超高层建筑设计的重点,也是超高层建筑设计节能的重要方式。

(4)优化围护结构

在超高层建筑物设计中玻璃幕墙的面积一般都较大,窗墙比通常超过0.5,在优化围护结构过程中,降低玻璃幕墙的能耗非常重要。

表1优化围护结构的技术措施

技术措施内容参数要求难易程度

1玻璃幕墙Vt约0.5,SC约0.35较难

2墙体满足公建节能标准要求,夏热冬暖或夏热冬冷地区建议取K=0.7容易

3屋顶采用高反射涂料或屋顶绿化较容易

4自然通风口采用幕墙通风器、低层开窗或建筑100m以下设置开窗难

5门窗气密性4级以上容易

6外遮阳可在双层幕墙内设置可调外遮阳,或者东、西立面设水平挡板遮阳,也可以整个立面设机翼遮阳难

2、节材

在超高层建筑中建筑材料的消耗非常大,绿色超高层建筑设计需要重点考虑节材。

(1)装修设计一体化

在超高层建筑设计时,建筑的装修图纸要结合建筑设计图纸一起完成,在施工时减少二次装修设计对建筑物材料损害,降低建筑材料的浪费,装修设计一体化可以很好地节约建筑材料。

(2)灵活隔断

超高层办公建筑的面积通常都在10万平方米以上,采用灵活隔断可以极大地降低重新隔断造成的建筑材料浪费,节材效益明显。

(3)使用3R材料

在超高层建筑设计过程中,要尽量使用可循环利用的建筑材料,例如,玻璃、铝合金、钢等,对于非承重的建筑物部分可以使用以废弃材料为基础材料的建筑材料,充分发挥可循环建筑材料的经济效益。

3、节水

节水是绿色超高层建筑设计的另一重点问题,超高层建筑的水资源消耗比较大,通过多种措施最大程度的节约水资源,推动超高层建筑的绿色环保理念。例如,在超高层建筑中使用先进的节水设备,节约用水量。另外,超高层建筑的立体面积很大,可以充分收集雨水,用于厕所用水和日常清洁。

三、绿色超高层建筑设计的难点

1、能耗模型

在绿色超高层建筑设计过程中,要权衡考虑节能优化问题,针对超高层建筑设计的能耗问题,要由专业的技术人员对能耗模型进行分析优化,提出科学合理的意见和建议。建立准确、科学、合理的能耗模型是整个绿色超高层建筑设计中的重点,通过也是一个难点。科学有效地分析能耗模型是超高层建筑节能优化的关键,分析优化能耗模型需要大量的建筑参数,反复调整,不停实验,多个能耗模型之间相互对比分析,从而得到最佳的能耗模型,并且要具有切实的节能效果,在整个超高层建筑设计过程中,能耗模型的对比分析是一项比较难的技术。

2、改善室内环境

由于考虑到超高层建筑的安全性,不能充分利用自然通风和自然采光,因此在绿色超高层建筑设计中改善建筑物室内环境是一个比较难的问题。超高层建筑室内环境的主要问题包括:不能开窗,无法充分利用自然采光和自然通风,采光和通风效果很差;很多酒店、办公建筑物都采用风机盘管[3],不能充分利用自然通风,容易受潮发霉;内外区的建筑问题,在超高层建筑的内区,发热量较大,由于围护结构密闭性较好,不能很好的将热量散发出去,基本不受室外环境的影响,而超高层建筑的外区受外界环境的影响很大,导致超高层建筑的整个室内环境冷热不均。

结束语

绿色超高层建筑设计是建筑行业的发展趋势,绿色超高层建筑可以有效降低建筑能耗,可以有效地节能、节材和节水,对于保护环境有着重要的作用。

参考文献:

[1]韩继红,范宏武,孙桦.中国超高层建筑的绿色低碳之路――思考与实践[a].第六届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集[C].2010.

超高层建筑结构设计要点篇7

关键词:超限高层;建筑结构;性能抗震设计;发展方向

在科技技术飞速发展的带动下,现代城市建筑的规模日渐扩大,城市现代化的水平也逐渐与国际接轨。但是一旦城市遭遇地震,受到剧烈震荡时,建筑就可能会直接倒塌,从而造成大量的人员伤亡。因此,建筑工程的抗震设计显得极为重要,必须要对建筑工程的抗震设计进行深入的研究,尤其是超限高层建筑进行设计的过程中。

一、超限高层建筑基于性能抗震设计的目标

现阶段,我国建筑工程一般利用两个不同阶段的规范,来开展基于性能的抗震设计,从而确保超限高层建筑实现小震不坏、中震可修、大震不倒的建设目标。

1、三水准目标

三水准目标中,小震不坏是指在遇到级别不高的地震后,建筑房屋的各个部位未出现裂缝,也没有受到任何损害,无需采取修复处理等措施,房屋便可继续良好使用;中震可修指的是在遭受到具备一定破坏强度的地震,建筑物尽管受到了一定程度的破坏,但采取相应的修复处理措施后,依旧能够正常使用;大震不倒则指的是在遭受强度非常大的地震时,建筑工程尽管受到破坏,但不会发生倒塌,导致大量人员伤亡的现象。

2、两个不同阶段的设计方法

将超限高层分成两个阶段来进行抗震设计,第一阶段,可以将建筑物的抗震等级规划到小震时的性能计算,对数据参数和弹性范围进行设计,同时还可以考虑地震效应和房屋荷载效应,结合建筑物的结构特点和承载能力进行适当的调整,确定建筑构件的横截面积和尺寸大小,并且注意在发生小震时的建筑结构在弹性方面的位移力度,以此来达到小震时建筑物所能承受的强度冲击,确保建筑物的安全稳定。第二阶段,以第一阶段计算出来的结果为设计参数,进行结构材料的选择,并采取相应的抗震措施,计算出建筑物在延展和变形之前所能承受的最大力,然后在构件结构设计和材料选取中尽量提升建筑物的抗冲击能力,以保证在中震时,建筑物还能有一定的抗性变能力。

3、强柱弱梁、强剪弱弯原则

为了提高超限高层建筑的抗剪抗震性,设计其建筑结构时必须坚持“强柱弱梁、强剪弱弯”这一设计原则,基于抗震性能角度,合理布设建筑的结构形式,尽量做到刚柔并济,切实提高建筑结构的刚度和强度,防止其在地震作用下发生损坏或倒塌。

二、超限高层建筑的抗震设计要点

超限高层建筑由于受到自身结构受力性能的影响,在结构设计时必须控制好建筑的抗震性,以免其在后期使用中受地震作用力而倒塌。以下几点为抗震设计注意要点:

1、建筑结构要规则

建筑物在最初的设计阶段,抗震设计最先想到的是建筑物结构,结构设计的好坏直接影响建筑物的稳定性和抗震性。建筑物的底盘要稳,结构支撑要逐级向上,上部的承重受力要轻,减少对建筑物地基的压力,设计出来的建筑物结构要呈规则性,不仅要保证建筑物的功能,还要满足建筑物的扭转刚度。在一般的建筑设计中,建筑的外观要简单大方,整体分布要均匀一致,考虑到受力荷载的影响,结构的刚性设计要尽量增强,地基的修建也要“根深蒂固”,这才能抵抗一定的地震等级,将建筑物的损坏程度降到最低,确保人身和建筑的安全。

2、控制层间位移

在对超限高层建筑进行抗震设计时,除了要对建筑平面进行合理规划外,还要考虑建筑的高宽比、位移的控制、结构所采用的材料、结构体系、装修标准及侧向荷载等更多问题。而在这其中最为重要的便是钢筋混凝土结构的位移控制,以及根据具体的地理位置所进行的设计,要保证建筑的稳定性,实现其正常使用功能等。建筑受风力及地震的影响通常会有很大的层间位移产生,因此在设计时不仅要满足建筑的刚度,而且还要注意不能超过结构本身的承载力。

三、实施超限高层建筑抗震性能设计的方法

1、加强超限高层建筑的基础设计

超限高层建筑的危险系数较大,特别是超高的部分,在防风和抗震性能的设计环节一定要谨慎,为了保证建筑物的质量,加强基础设计是关键。建筑工程师要根据不同的高度逐层设计,保证承重力度,在同等高度的设计中也要做到材料、结构、地基和受力分配等都能大概相同,这样施工建设的建筑才有与地震抗衡的资本。

2、充分减少地震作用力的输入

在抗震设计时,应当与位移结构抗震法相结合,通过分析来制定出科学、具体的减震设计方案,确保超限高层建筑结构的形变能力达到地震发生时的形变要求。工程人员除了要验算建筑结构承载力,还需对大震发生时建筑层间的位移延性以及位移角的限值比进行严格控制,明确构件的构造需求及其变形值等。

3、对建筑的刚度进行严格控制

在结构计算表格中,超限高层建筑的刚度通常表现出周期性的规律,进而对主体结构的位移变化产生影响。因此,建筑工程人员在设计过程中,可通过对有关刚度参数进行调整,从而达到调整建筑物结构刚度的目的。例如,通过对建筑截面的尺寸、混凝土强度、剪力墙结构开洞大小、梁钢度放大系数等参数进行调整,在实现建筑刚度调整的基础上,达到有效抗震的目的。

四、超限高层基于性能设计抗震设计的发展方向

1、随着全球多元化的发展,超限高层建筑的设计理念、设计形式、施工技术以及施工材料也向着多元化发展,世界各地的建筑风格和形式都在求新求异,超限高层也不限于传统的结构模式,在结构稳定性高的前提下,各种层出不穷的建筑形式纷纷涌现,其发展的方向还会向更宽广的领域发展。

2、目前遵循的超限高层设计方法也有待提高,随着科技的进步,对建筑物的设计方法也在不断变革,使得建筑物的就够越来越复杂,对抗震性能的设计要求也越来越高,如何改善这种状况成了未来行业发展的头等大事。

3、运用计算机辅助软件进行超限高层建筑设计已经不是难事,未来还有可能出现竖向不规则或者是有加强层的建筑,运用了等效原则,将建筑物的结构看成是三维自由度模型,这就使得设计变得简单一些,对不同的建筑进行比较分析,找出一个最适合的抗震设计强度。

4、目前超限高层建筑基于性能的抗震设计的性能水平是从多层建筑引入的,虽然经过了一些细化,但其使用起来还是很难界定的,每一栋新建筑都带来新的问题,由于结构可能竖向不规则,使用位移或层间位移作为评价标准还是值得商榷的。对于基于性能的抗震设计,还有一个重要的问题就是基于建筑物全寿命的损益分析,这里就包含了更多的不确定因素,超限高层建筑的在役损伤评估、全寿命估计,以及整体造价和服役期间维修改造费用的估计等,这都需要相关学者进一步去研究。

五、结束语

综上所述,超限高层建筑在现代城市生活中越来越常见,有效解决城市居民的住房紧张问题,同时节省了土地资源,促进了建筑事业的积极、健康发展。但要提及的是,由于超限高层建筑在使用过程中很容易受到地震力影响,加之楼层过高,结构本身就具有一定的高危险性,一旦设计不当,就极容易在地震作用下发生倒塌。所以,设计者在设计超限高层建筑结构时,一定要充分考虑建筑结构的抗震性能,采取有效设计措施,切实提高超限高层建筑的抗震性能。

参考文献:

超高层建筑结构设计要点篇8

【关键词】超限高层建筑;建筑工程;抗震设计;对策

如今,随着建筑行业的兴起,居住建筑与人们的生活就密切的联系着,但是近年来,随着人们的生活水平的不断提高,人们都在不断的关注着住宅的面积、位置以及建筑的抗震设计等问题,所以超限高层建筑抗震设计很受人们的关注。因此,与居民生活相关的抗震设计的好坏直接的影响着居民的使用,能否综合利用实用、美观和人性化等因素对给超限高建筑工程抗震进行科学的设计是一个重要研究内容。超限高建筑由于自身高、大以及给抗震设计繁琐等原因,其在设计方面应该要不同于其他建筑上卡座设计,要根据其特点进行设计,体现出超限高层建筑抗震设计的不同风格。

一、对超限高层建筑工程抗震设计的基本要求

(一)在进行超限高层建筑工程的设计过程中,要严格的对建筑物本身的稳定性能、承载能力、整体延性等多个方面进行综合性研究和考虑。在工程的设计过程中,对于其结构的构建要严格的符合安全的具体要求,还要对可能出现的问题进行防治和加强,采取必要的措施进行加固,大力提高超限高层建筑本身的抗震能力。

(二)在进行建筑物的设计过程中,要采取措施尽量来设计出多层次的抗震防线。在我国超高层建筑物中,每一个建筑物如果具有良好的抗震体系,就必须有多个比较良好的延伸性分体构成,这些构建要结合在一起,能在起到整体的配合作用下也不会影响它们之间的相互作用。在进行超限高层建筑物设计中,会设计更多地抗震防线,这主要是由于在一起比较强烈的地震之后,一定会有更多地余震出现,如果只有一道抗震防线,那么建筑物的安全性和稳定性就会受到很大的冲击,很难保障建筑物和人民生命财产的安全。所以,扎起进行超限高层建筑物设计的过程中,要尽量的多设计一些抗震防线,保证其主要的耗能构建具有非常高的延伸性和刚柔性。这样,不仅能有效地保证超限超高层建筑物的结构不遭到破坏或者影响,而且还能对地震能量的有效减缓有很大的帮助作用,大大的提升超限高层建筑的整体性能。在这个过程中,也不能对超限高层建筑物内部的构件爱你之间的有效联系不能忽视,对于每一栋楼、一层楼来说,在对使用的耗能构件出现屈服后,要严格的对其进行弹性监测,能大大的提高其长久的使用能力和抗震能力。

(三)对于超限高层建筑物中的薄弱环节要密切的进行重视和控制,采取必要的措施来提高建筑物本身的整体抗震性,如果发生地震,超限高层建筑的主要构件可以很大的程度上承受较大的冲击力,这就需要大力的对超限高层建筑物的薄弱环节进行严格的检查、观察和研究工作,要严格的采取有效地措施对其进行加固,对所处于的承载力和弹性力的均衡点等进行严格的处理和控制,保证在地震发生的情况下能及时的发现问题,进行及时的处理。

二、超限高层建筑抗震设计的处理方式

在我国很多的超限高层建筑中,针对其整体的安全性和稳定性,要根据具体的实际情况采取必要的措施进行加固措施,防止在地震发生时出现不必要的隐患,对人民生命财产安全造成不必要的损害,这样能大大的保证超限高层建筑在遭受到地震冲击时更好地发挥其稳定性和安全性。

(一)构件的具体加强措施。一是要尽量的增加建筑物底部的剪力墙厚度;二是在底部大量的增加一些钢筋混凝土柱或者加大其的配箍特征值;三是对于连接梁之间的配筋来说,需要采取交叉暗掌的形式进行搭建;四是对于框架支柱的轴压比要进行比较严格的控制;五对于节点或者锚固的有效加强可以采取构造的措施来加以实现。

(二)梁式转换层的主要结构。一是要将梁的转换层向上加伸到两层,二是对于剪力墙的配筋强度要合理的进行提升;三是对于框支柱的压轴比要采取有效措施进行控制,使用钢筋混凝土梁柱;四是在进行配筋的使用时,在进行转换层的使用上可以利用双向或者双层配筋;五是对于建筑物的整体结构要进行严格的调整,满足在其设计上的刚度要求;六是要合理的对混凝土的梁结构的节点和配筋进行合理的设置。

(三)对于竖向湖或者结构进行平面布置过程中,要严格避免扭转所带来的严重影响,还要大力的保证侧向的刚度能在比较均匀的水平层次上发生变化。对于构件的整体布置,要严格的通过充分的分析、研究和计算,反复的、多层次的进行调整,最大的得到一个最佳的、最合理的位置,这样可有效地保证在地震发生情况下不会出现偏移现象。

三、超限高层建筑设计中应注意的问题

(一)强柱弱梁。今年来,我国的地震灾害频繁发生,所以在超限高层建筑框架的结构设计中,应该加强对房梁的设计,让梁端形成塑形铰,节点处于弹性状态,柱端处于非弹性状态。柱强梁弱是相对于梁端截面的相对弯曲能力而言的,一般来说柱端截面的抗弯曲能力越大其增强的幅度越大,是在出现地震的情况下,决定柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动的能力,保证柱能在意外发生时不造成破坏。梁端纵筋超配程度的大小是由柱强于梁的幅度大小决定的,在梁和柱端塑性铰的形成过程中,塑性内力分布和其动力特征都有一定的变化。在建筑条件允许的条件下,尽量将柱的截面尺寸扩大,使柱和梁的线刚度比值大于1,控制柱的轴压,增加延续性。在对截面进行承载力运算时,应该将柱的设计按照梁弱柱强的原则进行放大,将柱的配筋构造进行强化。梁端的纵向受拉钢筋不得过高,避免在地震中不能形成塑性铰,或者将塑性铰转移。在设计中注意节点的构造,把塑性铰向梁跨内移动。

(二)强剪弱弯。在建筑框架结构中采用强剪弱弯的设计,可以保证构件的延性,在建筑中有可能出现脆性破坏,就要求在建筑中加大各构件的抗弯曲能力和抗剪承载力,这能够有效的应对地震对建筑框架的破坏,一旦遇到地震等突况能够保证不出现脆性剪切失效的状况。对于建筑框架结构中应该加强对抗剪验算和构造的设计,使结构框架能够符合相关规范的要求。

(三)构造措施。1.在建筑框架结构中,要注意对大跨度的柱网进行框架设计,在楼梯间处的框架柱和平台梁相连接,楼梯间的柱可能为短柱,这就应该对柱箍筋进行全长加密的措施,有些工程设计中没有对此设计引起重视,往往忽略了其重要性;2.对框架的外立面进行设计的过程中,如果外立面为带形窗时,由于设置连续的窗过梁,这就说明外框架柱可能为短柱,应该对其构造采取一定的措施;3.在结构框架的设计中,有可能会出现框架结构长度超过一定的规范限值,某些建筑不需要留缝,为了减少裂缝,应该采用混凝土对裂缝进行浇注。在后浇带的设置中,应该采用细密的双向配筋,其构造间距应该小于150,对后浇带进行适当的加强。

四、结语

随着超限高层建筑的高度在逐渐的提高,难度在逐渐的增大,这样就对其的结构提出了更多地复杂性和更多地技术难题,抗震设计关系着超限高层建筑物本身的稳定性和安全性,想要真正的保证超限高建筑的安全使用能力,就要进一步加大对其抗震设计提出更多地措施,加大对其的重视力度。所以说,在进行超限高层建筑建设的过程中,要做好抗震设计,真正的反映出我国综合国力的提高。相信在未来我国建筑业的发展过程中,超限高层建筑的发展方向一定出朝着安全、环保和经济的发展方向前进。

参考文献:

[1]黄志华,吕西林.上海市超限高层建筑工程的若干问题研究[J].结构工程师,2007,23(05):1-18.

[2]吕西林.高层建筑设计与分析中的力学问题[a].走向21世纪的中国力学[C],北京:清华大学出版社,1996:155-163.

[3]瞿国辉.超限高层建筑工程抗震设计中的若干问题[J].科技风,2012,(17).

超高层建筑结构设计要点篇9

关键词:高层建筑发展展望

一、我国高层建筑结构发展的特点

1.建筑高度不断增加

新中国成立以前,我国具有代表性的高层建筑有22层高的上海大厦、24层高的上海国际饭店等;新中国成立后,建成了27层高的广州宾馆、114米高的广州白云宾馆;从20世纪80年代到上世纪末,高度超过150米的建筑更是高达100多栋;而截到目前,超过150米的高层建筑则多达200多栋,不少新建的建筑高度将超过600米。由此可见,我国高层建筑的高度在不断增加,这不仅一再突破高层建筑高度极限,而且带动了整个建筑行业的发展,代表着我国经济的飞速发展。

2.建筑结构复杂程度不断提高

各类高层建筑在发展过程中不仅高度不断增加,而且面对新时期客户需求程度不断提高,这要求高层建筑的建筑功能在建筑艺术和建筑造型等方面能够不断创新,只有这样,才能够更好地适应社会发展需求。随着我国国民经济发展的不断迅速,高层建筑物的个性化体现程度在不断提高,如楼板与外框结构仅通过若干点连接等。这些设计复杂的建筑物在理论上都超出了现行的设计标准,在以往的建设经验中都是没有的。特别是对于抗震的要求,需要在建筑物建设过程别考虑。在台风频繁的地区,还要充分考虑台风的因素,只有这样,才能够更好地应对新时期的发展需要。

3.机构以中钢―混凝土混合为主

国外的高层建筑结构多以纯钢结构为主,我国高层建筑结构则以中钢―混凝土为主。据不完全统计,在超过300米高的建筑中混合结构占到了三分之二以上,许多建筑结构为钢筋混凝土核心筒,外框为钢混凝土框。一方面,既保留了钢结构的技术优势,又保留了混凝土造价低廉的特点。另一方面,我国人力成本较国外较低,相比于纯钢结构采用混合结构更加具有经济方面的优势。

二、探究国内高层楼宇框架和设置标准

1.标准准则设置

20世纪90年代初,国内高层楼宇发展步入高速阶段,以往国家很少接触到建设高层楼宇,基于引领国内的建筑框架探究,1989年8月我国有关单位执行了《钢筋混凝土高层楼宇框架筹划与动工准则》,限定了高层居民楼宇钢筋混凝土内部框架至少为9层以上,并严密限定了高度的总体范畴:非防震区域或设防烈度6度时醉倒140m,设防烈度为7度时醉倒90m,设防烈度为8度时醉倒50m。之后的高层楼宇不断建造,1994年了《钢筋混凝土高层楼宇构成设计与动工准则》,决定将可行范畴上调至底部大领域剪力墙和筒体构成,可行高度也提升至190m。之后我国又出现了很多高层楼宇,所以国家在2003年了《高层建筑混凝土构成技术准则》:(1)加入了混凝土&钢混杂框架还有筹划繁杂高层楼宇框架的相关准则;(2)加入了最高等级防震的运算和建造对策;(3)加入了剪力墙――板柱的框架、具备诸多关系于短肢剪力墙的剪力墙框架的设计准则。

此外,出于维护建筑框架设计品质的宗旨,就那些特别的不满足标准条件的高层楼宇来说,由国家当局行政管理单位召集专业人士并设立审核委员会开展特别性调查,需要符合审核标准才能执行。根据我们的粗略计算,国内已审核了1000栋左右的高达120m以上的超级高层楼宇项目并合格通过。抗震设防专属性审核,能够给有关科技进步带来足够的证明,进而推动楼宇科技的进步。开展繁杂及超越性框架设计时,不再拘泥于“小震不损、中震能补、强震仍立”,所运用的证明和强化举措展现了以功效为基础的防震筹划理念。在审核超级高层防震性的时候,大量使用了中震弹性设计、模型振动台试验、大震驱动力弹性力解析、繁杂关键点解析与试验等全新的设计理念和解析、试行方法,使得其框架更稳固,提升我国的设计水准。

2.高层楼宇构成的设计探究

就防震探究事宜而言,基于国内高层楼宇大量使用了繁杂外形及融合性框架的特性,我国有关研究所、大学都开展了很多试行探究。借鉴震动台试行及模型静力试验,且使用多种电脑解析程序开展统计解析事务,达到了有关强化层、切换层、外形收缩、一体化构成等繁杂高层建筑构成的探究使用,给国内繁杂的高层楼宇设计带来了论证依据。在探究高层楼宇的进程中,开展了几百幢实际项目的模型震动台试行探究事项。经过试行宏观范例振动平台,观察框架的抗击震动功效,对比较虚弱的结构位置进行有宗旨性的强化性对策;很多项目开展了大幅度的部件、关键点的试验探究,基于验证框架设计的稳固性,并给设计带来了考证。

三、对我国高层建筑结构发展的展望

我国的高层建筑及超高层建筑具有超大功能、复杂程度高、设计水平高的特点,其规模和复杂程度在国际上都是具有非常高的水平的,并且新时期许多建筑物更是超过了现行的相关技术标准。在新的发展时期,高层建筑物还是必须在安全性着手,首先要在高层结构抗震设计理论和方法方面进行重点研究,使所开发的高层建筑物能够具有更强的抗震能力,要对结构的倒塌过程进行详细的试验,对安全性进行重点研究。其次要加强对高层建筑物结构隔震减振空制技术进行研究。当地震及台风来时,如何有效避免地震及台风对高层建筑的损害是非常值得研究的理论课题,特别是在隔震支持的抗拉问题上,更值得深入研究。最后要加强对高层混合结构的研究。通过建设更稳固的钢结构混凝土,使高层建筑物可以更好地发展对于我国社会经济具有非常重要的作用与意义。

参考文献:

超高层建筑结构设计要点篇10

【摘要】:按我国的最大适用高度,从室外地面算起,凡超过了B级高度建筑180m的最大适用高度均被称为高层超限结构设计。本文针对建筑高层超限设计进行具体分析以及提出相应的措施与大家共同探讨。

【关键词】:建筑结构超限设计措施探讨

一、高层建筑超限结构的特点分析

由于根据超限建筑物本身进行构建有利的特点而言,一般采用常规的钢筋混凝土结构就能解决问题,就不需采取钢结构或者钢-混凝土组合结构等在超高层常用的类型。但由于采用钢筋混凝土,结构自重较大,周期较长的特点,一般建筑应用中根据结构本身的特点。可自行选择采用何种结构。

另外,根据工程自身的指标,如果采用框架——核心筒结构体系即可满足刚度和受力要求,就不需采取加强层、蒙皮或巨型支撑等特殊的手段。在常遇地震和风载作用下,最大层间位移角为Y向的设计时要大于规范限值(1/500)。

如果采用核心筒结构体系,应避免减少刚度偏心,设计上注意核心筒设计的刚度要求;整体偏向左侧,为提高结构抗扭刚度,在不影响建筑功能的情况下,整个框架梁的均值应加高至900。为尽量减少刚度差异过大而给结构抗震带来的不利影响,设计时应考虑满足对刚度指标的需求。

二、高层建筑超限设计分析的主体因素

1、基于性能的抗震设计方法,是否能够满足抗震性能目标

小震作用一般采用规范规定的振型分解反应谱法或者弹性动力时程法对结构进行计算分析,中震一般采用弹性计算并采用结构构件的屈服判断分析法进行判断控制,大震采用静力弹塑性的pushover推覆分析及动力弹塑性分析分别进行计算,以判断结构是否达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”各阶段相应的抗震目标。

2、考虑可能的风载作用控制情况,并验算风作用下舒适度

虽然风荷载作用并不属于抗震超限审查的必须项目,但基于高层超限结构工程的经验来看,由于高度较大的超高层周期较大,往往由风而不是地震起控制作用,故根据建筑结构周期的特点建议对超限设计分析时,加入风载的分析内容。具体分析指标时要分析其它一些受相邻超高层建筑物风扰影响的超高层建筑的风洞试验的结果,如根据超限结构工程可能会发生横风作用大于顺风而起控制的情况,应结合工程超限结构及体型特点,预估即使由横向风作用控制,比对应方向顺风作用的增大值会不会超出,在超限计算中,应对两个方向的风压值分别乘以1.3的放大系数进行相应的位移和强度计算,以此来考虑可能起控制的横向风作用和最佳舒适度。

3、根据高层超限结构构件和刚度需求分析温差效应

由于高层竖向构件筒体、柱截面和刚度较大,不可避免要对现浇混凝土楼盖梁板沿水平方向的温差变形产生较大的约束,从而各自产生相应的约束内力,称为水平温差效应。实际设计中主要考虑由楼屋盖中面在施工和使用时与混凝土终凝时温度的差值对结构所引起的附加内力,本工程取±15℃计算。

4、针对超限分析要考虑混凝土徐变收缩对结构的影响

徐变收缩是混凝土固有的特性,钢结构则不存在徐变收缩问题,混凝土随着作用在其上的压应力时间持续,将持续发生变形-徐变变形。一般来看。超限高层建筑由于竖向构件高度大,其徐变变形累计大,并通常伴随着收缩变形同时发生,这样两种变形的叠加,将使整个超高层建筑竖向构件后期非荷载直接引起的塑性变形达到一个量级,会接近甚至超过荷载直接引起的弹性变形而不容忽视,可能会对部分结构构件和非结构构件造成较大的不利影响,因此实践工程设计时要对混凝土徐变收缩的影响进行量化分析,评估其不利影响的程度,以判断是否需采取相应对策,以为建筑结构和非结构构件提供可靠的质量保证。

如在结构建筑钢管柱压应力水平高、内部筒体压应力水平低,弹性压缩变形为柱大、内筒处小时,连接钢管柱与混凝土内筒间的框架梁因两者的弹性压缩变形差较大而产生显著的附加内力,达到控制梁端配筋的程度,多数会出现严重超筋。因此有必要考虑采取有效可靠的施工措施,以大部分消除因内外竖向构件压缩变形差对连接框架梁产生的附加内力,使框架梁的钢筋充分贡献在抵抗荷载的作用中而不是浪费在硬抗非荷载作用产生的附加内力中。

三、高层结构超限设计中主体问题的解决措施

采用基于性能的抗震设计方法,对结构是否达到小、中、大三个阶段的抗震性能目标进行量化分析判断,在考虑竖向荷载、风和小震的作用时,采用规范方法进行计算和设计,构件基本不超筋,则可基本保证结构构件处于弹性阶段,实现小震作用时结构“处于弹性,结构完好、无损伤”的第一阶段抗震性能水准。

对中震作用,采用弹性计算,选用中震的地震反应谱曲线,计算中荷载及材料的分项系数、抗震承载力调整系数均取1.0,不考虑地震作用的内力放大调整,并取材料的强度为标准值,当这时构件的地震作用组合效应不大于按强度标准值计算的抗震承载力,则可判断构件为中震不屈服。

竖向构件及与外框柱及内筒剪力墙面内相交的主要框架梁均不出现屈服,梁均不出现受剪屈服,在小震及屈服判别地震作用1时,所有梁不出现受弯屈服;在判别地震作用2及中震时,核心筒连梁仅出现程度较轻的屈服(主要表现为面筋配筋率略>2.5%),可判断为轻微的损伤;另,右侧的边框架梁在中震下也出现轻微屈服,经将梁宽度适当加大后,即可满足该梁中震不屈服。实际设计时,将按小震和中震两者的较大值对构件进行配筋,这样则能实现中震作用下结构“重要构件不屈服,其它构件部分允许受弯屈服,可修复使用”的第二阶段抗震性能水准。

对大震作用,则可以采用相应软件对结构进行静力弹塑性分析(pushover)及用接口程序Bepta进行模型的前处理和准备工作后通过分析软件对结构进行动力弹塑性分析。按弹塑性程序计算所反映的塑性发展程度来对构件以至整个结构进行相应的性能评价。

针对高层超限建筑结构特点,对工程进行超限设计时,除超限审查本身所要求的抗震方面的内容外,还应对风载作用、温差效应、混凝土徐变收缩的影响、解决钢管柱与混凝土内筒间竖向压缩变形差对框架梁产生过大附加内力的对应措施等进行分析,虽然这些因素并非抗震超限审查的必须内容,但确都属于高层超限结构能否真正实施所必须分析和解决的问题。

四、总结

当进行采用软件在施工模拟进行分析中,应综合考虑在施工阶段由主体结构去承受后加的恒载、活载、风载及地震等作用,计算中同时考虑混凝土与钢管混凝土徐变收缩的等影响的诸多因素,才能确保满足高层超限结构设计的要求。

【参考文献】:

[1]兰守奇.某超限高层建筑的抗震设计审查J.低温建筑技术,2011,(7).