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高层建筑结构设计要点十篇

发布时间:2024-04-29 12:42:49

高层建筑结构设计要点篇1

关键词:复杂高层;超高层建筑;结构设计要点

1前言

由于复杂高层与超高层建筑建设难度相对较大,为保证人们居住的安全性,相关建筑结构设计人员就应该以提高建筑结构安全性为主要目标,找出更有利于高层建筑建设的结构设计措施,从而在促进建筑行业发展的同时,保证复杂高层与超高层建筑建设能够具有合理性、抗震性,提高人们居住的舒适度与安全性。

2高层建筑整体结构设计特点

高层建筑整体结构设计特点主要体现在以下几方面:一是由于高层建筑相对较高,建筑水平荷载对建筑整体会产生一定的竖向轴应力,并在水平上受到自然灾害、风力等因素影响。因此在设计高层建筑整体结构时,除需要考虑到建筑竖向荷载外,也应该深入考虑到建筑水平荷载。二是由于高层建筑顶部压力相对较大,建筑在后期使用过程中,会出现轴向变形的问题,从而影响建筑梁弯距。因此为了保证高层建筑整体安全性,在结构设计时就应该加强对建筑梁弯矩的重视,避免发生高层建筑轴向变形问题[1]。三是对高层建筑整体抗震性的要求。高层建筑在设计过程中应该重视其结构延性,保证高层建筑能够更好的抵抗地震灾害,从而保证居住人们的生命安全。

3复杂高层与超高层建筑结构设计要点

3.1提高对建筑结构设计的重视,优化结构设计方案

复杂高层与超高层建筑结构设计方案直接决定了建筑结构后期应用的安全性。基于此,在进行结构设计时,相关人员就应该提高对建筑结构设计的重视,从而能够结合建筑工程周围实际情况,优化已经研制出的结构设计方案。首先,复杂高层与超高层建筑结构设计人员应该重视概念设计,在前期设计阶段需要坚持结构设计规则性、整体均衡性等原则,保证建筑结构各个部分都能够发挥出更有力的支持作用;其次,在完善复杂高层与超高层建筑结构设计时,结构设计人员应该加强与工程施工人员的沟通,从而在外观效果、施工效果的角度上实现对建筑结构设计方案的优化,避免建筑结构出现后期转换的问题[2]。最后,由于计算机技术在结构设计过程中发挥了重要的作用,因此相关人员还应该积极采取有效的计算机软件,实现对结构设计方案更科学的优化。

3.2深入分析建筑结构设计指标,提高结构设计的合理性

建筑结构设计指标不仅是复杂高层与超高层建筑结构设计人员应该遵循的指标,也是保证复杂高层与超高层建筑结构设计合理性的重要因素。因此在设计建筑结构时,相关人员就应该加强对以下几点内容的重视,从而提高复杂高层与超高层建筑结构设计的合理性。一是地震荷载指标:在研究人员的深入分析下,发现超高层建筑结构自震周期在6秒至9秒之间,因此在地震荷载指标的影响下,建议复杂高层与超高层建筑结构设计中直线倾斜下降时间控制在十秒左右。同时在分析该项技术指标时,也要全面结合建筑周围的实际情况,从而保证评估结果能够满足建筑结构合理性的要求;二是风荷载指标:由于复杂高层与超高层建筑主要会受到地震以及风力的影响,因此相关人员还应该遵照当前所提出的风荷载指标对建筑结构设计进行全面评估,从而实现对建筑变形的控制,提高建筑居住的安全性。

3.3根据相关建筑结构设计规范,保证结构设计的抗震性

由于建筑结构直接影响着人们的生命安全,因此在建筑行业快速发展的背景下,国家制定了科学、合理的建筑结构设计规范。针对复杂高层与超高层建筑提出的设计规范,有以下两种:《高层建筑混凝土结构技术规程》和《高层建筑抗震规程》。要想保证复杂高层与超高层建筑结构设计更加合理,能够更好的满足建筑抗震性要求,相关人员在设计复杂高层与超高层建筑时,就要严格按照相关建筑结构设计规范进行设计工作。同时也要全面考虑到当前建筑项目所处的外部环境、需求的抗震类别以及施工条件,以保证复杂高层与超高层建筑结构设计抗震能力为建设目标。在按照相关规范设计后,利用相关分析方法对复杂高层与超高层建筑进行结构抗震性的深入分析。

3.4重视后期居住的舒适性,保证建筑结构设计的科学性

在复杂高层与超高层建筑结构设计中,除需要重视上述设计要点外,还需要考虑到后期人们居住的舒适性。一方面,这是当今社会人们生活水平提高后对建筑结构提出的要求,另一方面,也是复杂高层与超高层建筑必须达到的建设目标。由于复杂高层与超高层建筑竖向荷载相对较大,因此在前期施工以及后期居住中,都会出现一定的压缩变形问题[3]。基于此,为了保证后期人们能够居住的更加舒适,在进行建筑结构设计及施工过程中,就应该积极采取预变形技术,并通过计算机软件进行详细的模拟演练,从而保证建筑结构设计能够更加科学合理,更好的满足人们居住要求。

4总结

综上所述,相关结构设计人员在设计复杂高层与超高层建筑时,要深入分析建筑结构设计指标、相关建筑结构设计规范以及居住的舒适程度,从而保证设计人员能够设计出结构更加合理、抗震性能更高、科学性更高的复杂高层与超高层建筑结构方案,保证复杂高层与超高层建筑使用寿命与安全性,为人们居住、工作提供更安全的环境。

参考文献:

[1]刘国荣.试论超高层建筑结构的抗震性设计[J].中国新技术新产品,2015(11):118.

[2]关伟,于连友,贾国熠.关于超高层建筑的相关结构设计讨论[J].门窗,2013(2):215~216.

高层建筑结构设计要点篇2

【关键词】高层建筑;结构设计;扭转;受力性能;结构方案;计算简图

中图分类号:tU208文献标识码:a

前言

高层建筑的出现是科技发展、社会进步、建筑行业提升的重要标志,当前,国家和城市发展越迅速,高层建筑的数量和层次就越高,很多大城市已经开始了超高层建筑的设计和施工,并已经逐渐成为一种社会和行业发展的趋势。在这样的趋势下,高层建筑结构设计工作就显得尤为重要,在设计工作中要通过科学的手段、统筹的方法和高超的技巧将设计的合理性、安全性和需要的广泛性和差异性有效地统合在一起,满足从行业到社会,从个人到集体,从需要到发展等各方面的需要。当前,各界为建筑行业提出了做好高层建筑结构设计的要求,因此,在高层建筑结构设计中要了解高层建筑结构的特点,注意设计中的要点,重点对高层建筑结构的扭转和受力性能进行关注,在坚持安全、质量和经济的原则下,提升高层建筑结构设计的水平。

一、高层建筑的结构特点

1、重视对待轴向变形。高层建筑中,由于竖向负荷较大的原因,可能会引起在柱中较大程度上的变形,从而对连续梁、弯矩产生比较大的影响,该影响包括两个方面:一方面是,会增大端支座负弯矩的数值或者是增大跨中正弯矩的数值,另一方面是,减小连续梁中间支座的负弯矩值。除了这两方面的影响外,还会影响预测构件的侧移和剪力,以及影响构件的下料长度,对于对构件的侧移和剪力的影响,将其和构件竖向变形相比较,就会得出较为不安全的结果;对于对预测构件下料长度的影响,可以采取根据计算轴向变形数值,然后针对性的对下料长度进行调整分配。

2、重要的高层建筑结构设计指标是结构延性。高层建筑和低层建筑的区别之一就是:在建筑结构方面,高层建筑的结构较柔和,同时也就保障在地震作用下高层建筑的变形更大。为了避免高层建筑在遭受较大冲击后,在进人高层建筑塑性变形阶段的前提下,高层建筑仍可以具有较强的变形能力,也就是避免高层建筑的倒塌,需要在高层建筑结构设计时采取恰当合理的措施,达到保障高层建筑结构具有应对较大冲击的延性。

3、高层建筑结构设计的决定性因素是水平荷载。一方面,对于大多数的高层建筑楼房来说,竖向荷载基本上是定值,而水平荷载,比如地震作用和风负载,荷载值随着高层建筑结构动力特性的不同而发生较大程度上的浮动变化;另一方面是,由于高层建筑楼房自身的重量和楼面引起的弯矩和轴力的数值,与建筑物的高度的一次方成正比,而水平荷载产生的倾覆力矩和引起的轴力与建筑物高度的二次方成正比。

三、高层建筑结构设计的要点

1、高层建筑的构造措施

高层建筑结构设计中要重点对剪力、压力、柱体等相关结构和特性进行强化,同时要加强弯力矩的防护,提高拉力的大小,提升构造梁的性能,要注意对薄弱部位的加强,特别重点考虑的构造要点有:延性、温度应力、薄弱层厚度,钢筋锚固长度,抗震结构层次等主要环节,要达到高层建筑结构的设计合理化,就必须做好上述构造方面的设计。

2、高层建筑结构的计算简图

计算简图是高层建筑结构设计和高层建筑结构计算时的中要基础,因此,需要选择适宜的高层建筑结构计算简图。在计算简图中要对高层建筑结构的刚节点和铰节点进行重点把握,同时要控制计算简图的误差,使其限定在高层建筑结构设计的允许范围中。在高层建筑结构计算简图的应以中要对构造的重点防护措施进行强化,这样有利于控制高层建筑结构的稳定。

3、高层建筑结构的方案

结构方案的经济性、科学性和合理性是整个高层建筑结构设计的关键,要采用高层建筑结构的合理形式和经济形式,这样可以使高层建筑结构得主要性能和要求达到相应的设计。在方案中要注意竖向和水平向的规则,同时,要注意在同一结构单元内不能应用同样结构体系和方式,以避免高层建筑结构出现问题。

4、高层建筑的基础方案

在高层建筑结构进行基础设计师要重点考虑高层建筑结构的荷载分布、高层建筑工程的地质条件、高层建筑的施工条件。设计高层建筑结构时要重点考虑到对地基潜力的挖掘,因此,在高层建筑结构设计阶段要对工程地质勘查报告的内容和技术参数进行重点了解,以便形成具有科学性和合理性的高层建筑结构基础方案。

四、高层建筑结构设计的基本要求

1、高层建筑结构设计的规则性

高层建筑结构设计应符合抗震概念设计的要求,应采用规则的设计方案,不应采用严重不规则的结构体系。高层建筑结构设计应该具备多道抗震防线;具有合理的承载力和刚度分布的结构水平和竖向布置,避免因扭转和突变效应造成局部薄弱部位。

2、高层建筑结构设计的平面规则布置

高层建筑结构平面布置需要能抵抗竖向和水平荷载,对称均匀,明确受力,传力直接,减少扭转的影响。在地震作用下,建筑的平面要简单规则,在风力作用下可以适当放宽要求。建筑的抗震设防要求建筑的平面形状宜对称、简单、规则,才能达到减震的目的。

五、高层建筑结构设计问题的防范和处理

1、高层建筑结构设计中的扭转问题

在进行结构设计时,我们需要建筑的三心尽可能汇于一点,即三心合一。高层建筑结构设计的扭转问题就是指建筑的三心在结构设计过程中未达到统一,结构在水平荷载的作用下发生扭转振动的效应。

2、高层建筑结构的受力性能

对于高层建筑物最初的方案设计,建筑师考虑更多的是应该是它的受力性能,而不是详细地确定它的具体结构。沉降缝两侧单元层数不同时,由于高层的影响,低层的倾斜往往很大,因此沉降缝宽度可按高层单元的缝宽要求来确定。

3、高层建筑结构设计中的其它问题

一是,剪力墙的墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱,或在墙内设置型钢等至少一种措施,减小梁端部弯距对墙的不利影响。二是,对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求,同时增加了最小面积配箍率的要求。三是,严格要求各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高。四是,地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。

六、结束语

综合全文,近些年我国的高层建筑建设行业迅速发展,而高层建筑结构设计是高层建筑建设行业的关键因素,高层建筑建设行业的进一步发展,使得对高层建筑结构设计质量的要求越来越高。高层建筑结构设计质量好坏直接影响到整个高层建筑是否具有安全性,直接影响到高层建筑建设行业是否达到可持续发展。本文从高层建筑结构设计的原则人手,对高层建筑结构设计的特点进行详细的概述,进而引出高层建筑结构设计中应该注意的问题,并对这些问题进行简单的概括。

[参考文献]

[1]蒋最.浅探高层建筑设计和城市空间合理化[J].城市建设理论研究(电子版)

高层建筑结构设计要点篇3

关键词:高层建筑;抗震;结构设计

abstract:withthehighbuildingtohigherthedirectionofdevelopment,theseismicperformancealsobecomesmoreandmoreimportant.theauthordiscussesthedesignpractice,thenhigh-risebuildingdesignofanti-seismicstructureneedtobepaidattentiontorelevantissuesarediscussed.

Keywords:highbuilding;Seismic;Structuredesign

中图分类号:[tU208.3]文献标识码:a文章编号:

地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。研究表明,在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害(约占95%)。无数次的震害告诉我们,抗震设计是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。高层建筑结构的抗震仍然是建筑物安全考虑的重要问题。

1结构规则性

建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求,对建筑进行合理的布置,大量地震灾害表明,平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能,因为该种结构建筑容易估计出其地震反映,易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗侧力构件布置、承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀,体型简单,结构刚度,质量沿建筑物竖向变化均匀,同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响,并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀,以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。

2层间位移限制

高层建筑都具有较大的高宽比,其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移,甚至会超过结构的位移限值。而国内普遍认为该位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关,其中钢筋混凝土结构的位移限值(一般在1/400-1/700范围内)则比钢结构(1/200-1/500范围内)要求严格,风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格。因此在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况以及所处的地理位置进行设计,既要满足其具有足够的刚度又要避免结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能等。

3控制地震扭转效应

大量事实表明,当建筑结构的平面布置等不规则、不对称导致建筑层间水平荷载合力中心与建筑结构刚度中心不重合,在地震发生时建筑结构除发生水平位移外还易发生扭转性破坏甚至会导致结构整体倒塌,因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同,其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大;同时在上下刚度不均匀变化的结构中,各层的刚度中心未能在同一轴线上,甚至会产生较大差距,以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变,因此,在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。计算时应主要控制周期比、位移比两个重要指标,即当两个控制参数的计算结果不能满足要求时则必须对其进行调整。当周期比不满足要求时可采用加大抗侧力构件截面或增加抗侧力构件数量的方法,并应将抗侧力构件尽可能的均匀布置在建筑四周,以减小刚度中心与质量中心的相对偏心,若调整构件刚度不能满足效果时则应调整抗侧力构件布置,以增大结构抗扭刚度。

4减小地震能量输入

具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求,因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移极限值或位移延性比,然后根据构件变形与结构位移的关系来确定构件的变形值,同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求,选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来减小地震能量的输入。

5减轻结构自重

对于同样的地基条件下进行建筑结构设计若减轻结构自重则可相应增加层数或减少地基处理造价,尤其是在软土基础上进行结构设计这一作用更为明显,同时由于地震效应与建筑质量成正比,而高层建筑由于其高度大重心高等特点,在地震作用时其倾覆力矩也随之增加,因此,为了尽量减小其倾覆力矩应对高层建筑物的填充墙及隔墙尽量采用轻质材料以减轻结构自重。

6提高结构的抗震性能

由于高层建筑的受力特点不同于低层建筑,因此在地震区进行高层建筑结构设计时,除应保证结构具有足够的强度和刚度外,还应具有良好的抗震性能。通过合理的抗震设计,使建筑物达到小震不坏,中震可修,大震不倒。为了达到这一要求,结构必须具有一定的塑性变形能力来吸收地震所产生的能量,减弱地震破坏的影响。

框架结构设计应使节点基本不破坏,梁比柱的屈服易早发生,同一层中各柱两端的屈服历程越长越好,底层柱底的塑性铰宜晚形成,应使梁、柱端的塑性铰出现得尽可能分散,充分发挥整体结构的抗震能力。为了保证钢筋砼结构在地震作用下具有足够的延性和承载力,应按照“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”的原则进行设计,合理地选择柱截面尺寸,控制柱的轴压比,注意构造配筋要求,特别是要加强节点的构造措施。

7选择合理结构类型

高层建筑的竖向荷载主要使结构产生轴向力,水平荷载主要产生弯矩。其竖向荷载方向不变,但随着建筑高度增加而增加,水平荷载则来自任何方向,因此竖向荷载引起建筑物的侧移量非常小,而水平荷载产生的侧移则与高度成四次方变化,即在高层结构中水平荷载的影响远远大于竖向荷载的影响,因此水平荷载应为设计的主要控制因素,在设计过程中应需在满足建筑功能及抗震性能的前提下选择切实可行的结构类型,使其具有良好的结构性能。目前大多高层结构都采用钢混结构和钢结构,钢混结构具有刚度大、空间整体性好、材料资源丰富、可组成多种结构体系等优点而被广泛应用,但其同时具备自重大、抵抗塑性变形能力差、易发生共振等缺点;钢结构则具有自重轻、强度高、抗震性能好、施工工期短、具有较好延性等优点,但其造价相对较高,当场地土特征周期较长时易发生共振等缺点。

8尽可能设置多道抗震防线

当发生强烈地震之后往往伴随多次余震,如只有一道防线,则在第一次破坏后再遭余震,将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度,有意识地建立一系列分布的屈服区,主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度,以使结构能吸收和耗散大量的地震能量,提高结构抗震性能,避免大震时倒塌。

9结束语

高层建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的,我们需要在具体的实践中对高层建筑所处的地质和环境进行详细的分析和研究,选用适合的抗震结构,注重建筑结构材料的选择,减小地震的作用力,增强地震的抵抗力,从而达到高层建筑抗震的目的。

参考文献:

高层建筑结构设计要点篇4

【关键词】高层建筑;设计特点;结构设计;整体稳定

1引言

高层建筑是社会生产的需要和人们生活需求的产物,是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。科学技术的发展,高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等,为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。随着高层建筑结构高度、复杂程度等的不断增加,高层建筑结构设计也带来了许多新的课题和更高的挑战。因此,如何设计出安全、功能齐全、舒适美观、经济合理,同时又要符合人们精神生活要求,满足人们生产和生活的需求的建筑,是结构设计师们必须要面对和解决的首要问题。为此,本文对高层建筑结构设计进行了简要的探讨。

2高层建筑结构设计特点

高层建筑结构设计特点主要有以下几点:1)水平荷载是结构设计时的决定性因素。这是因为结构由自重等竖向荷载产生的轴力和弯矩的大小,仅与楼房高度的一次方成正比;而结构由于水平荷载产生的倾覆力矩及在竖构件中产生的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;同时,对一建筑来说,自重等竖向荷载基本上是定值,而风荷载和地震作用等水平荷载,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化;2)轴向变形不容忽视。因为在高层建筑中,自重等竖向荷载很大,能够使柱产生较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生较大的影响,对预制构件的下料长度产生影响,另外对构件的剪力和侧移也会产生影响,易使结构设计不够安全;3)侧移是结构设计的关键因素。水平荷载下结构的侧移变形随着楼房高度的增加迅速增大,因此水平荷载作用下结构的侧移应控制在规定限度之内;4)结构延性是重要设计指标。与较低楼房相比,高层建筑结构在地震作用下的变形更大一些。为了能让结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,防止建筑倒塌,必须采取一定的构造措施,以保证结构具有足够的延性[1]。

3工程实例

本工程为一24层大楼,建筑高度为81.2m,该工程底下3层用于商业活动,4层为设备夹层,其余层用于酒店,地下设有一层地下室。抗震设防烈度为7度,场地类型为Ⅱ类。

3.1主体结构选型

由于本工程为24层,高度为81.2m,属于高层建筑,同时结合高层建筑结构设计的特点,主体结构采用双向现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构,如图1所示。该结构体系能较好地满足建筑使用功能,剪力墙结合建筑功能双向均匀对称布置贯通落地,结构横向高宽比为4.27,小于7,采用框架剪力墙结构能够满足结构抗震、抗风和承受重力荷载作用等各项技术要求,结构整移、稳定及构件节点延性也都能较好地满足要求。

3.2楼盖结构选型及楼屋面板设计

由于本工程主体结构采用了双向现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构,为了能与之相适应,楼盖结构也应选用现浇钢筋混凝土梁板结构。结合建筑平面布置,考虑有利于提高结构横向刚度,楼盖次梁沿横向布置,支承于纵向框架梁上,他、如图1所示。楼屋面板采用多跨连续板,其中商业层板厚120mm,其余层为100mm。

3.3剪力墙截面

剪力墙端柱以及剪力墙厚度,分别见表1,表2。

表1剪力墙端柱截面尺寸(mm)

1~3层4~8层9~12层13~15层16~25层

混凝土强度C40C40C40C30C30

端柱截面

尺寸850×850750×750700×700700×700600×600

表1剪力墙厚度(cm)

1~3层4~12层13~25层

混凝土强度C40C40C30

厚度302520

4高层建筑结构设计及构造要求

以框架剪力墙高层建筑结构为了,说明高层建筑结构设计及构造要求。框架剪力墙中的框架和剪力墙的截面设计除了满足框架和剪力墙截面设计的一般原则外,还应重点注意以下几点要求[2]。

4.1框架部分抗震等级、适用高度和高宽比的调整

抗震设计时,地震造成的对房屋的倾覆力由框架和剪力墙两部分共同承担。若由框架承担的部分大于倾覆力矩的50%以上时,说明框架部分已居于较主要地位,应加强其抗震能力的储备。如可以通过按纯框架结构的要求来确定其抗震等级或轴压比按纯框架结构的规定限制来实现。

适用高度和高宽比则可取框架结构和剪力墙结构两者之间的值,视框架部分承担总倾覆力矩的百分比而定,当框架部分承担的百分比接近于0时,取接近剪力墙结构的适用高度和高宽比;当框架部分承担的百分比接近于100%时,取接近框架结构的适用高度和高宽比。

4.2框架剪力墙中框架总剪力的调整

框架剪力墙结构中,柱和剪力墙相比,其抗剪刚度很小,故在地震作用下,楼层因地震引起的总剪力主要由剪力墙来承担,框架柱只承担很小一部分,因此框架由于地震作用所造成的内力很小,而框架作为抗震的第二道防线,过于单薄是不利的,为了保证框架部分有一定的抗震能力储备,规定框架部分所承担的地震剪力不应小于一定的值。框架剪力的调整应在楼层剪力满足楼层最小剪力系数的前提下进行。

4.3构造要求

框架剪力墙结构中剪力墙的配筋的构造要求:剪力墙都是主要的抗侧力构件,承担较大的水平剪力,因此,必须规定剪力墙设计的最基本的构造要求,使剪力墙具有最低限度的强度和延性保证。对剪力墙周边设置的梁和端柱,其配筋和截面尺寸也应符合相应的要求。

5高层建筑结构设计要点

5.1水平位移的控制

高层建筑受风荷载和地震荷载的影响很大。为此本文主要对这两种荷载作用下结构的水平位移进行了分析。在正常的使用条件下,高层建筑结构应具有足够的刚度,避免产生过大的位移影响结构的承载力、稳定性和使用要求。正常使用条件下结构的水平位移按弹性方法计算[3],高层建筑结构的层间弹性水平位移应满足,本工程中=1/800。

本工程中,结构在风荷载作用下,顶点水平位移,,则,,满足要求;最大层间相对水平位移:,,满足要求。

本工程中,结构在地震荷载作用下,顶点水平位移,,则,,满足要求;最大层间相对水平位移:,,满足要求。

正常使用条件下,限制侧向变形的主要原因有:防止主体结构开裂、损坏;防止填充墙及装饰开裂、损坏;过大的侧向变形会使人有不舒适感,影响正常使用;过大的侧移使结构产生附加内力。

5.2结构整体稳定分析

由于高层建筑结构的刚度一般较大,且有许多楼板作为横向隔板,所以高层建筑在竖向重力荷载作用下产生整体失稳的可能性较小。高层建筑结构的稳定验算主要是控制在风荷载或地震荷载作用下,重力荷载产生的二阶效应不致过大,以免引起结构的失稳倒塌。一般高层建筑结构构件的长细比不大,其挠曲二阶效应的影响相对很小,一般可以忽略。但由于高层建筑结构的侧移较大,约为楼层层高的1/3000~1/500,重力荷载的p-Δ效应相对明显,可使结构的位移和内力增加,甚至导致结构失稳。因此,高层建筑结构的稳定设计,主要是控制和验算结构在风或地震作用下,重力荷载产生的p-Δ效应对结构性能降低的影响以及由此可能引起的结构失稳[4]。

本工程中,结构整体稳定验算如下:13~25层各层重力荷载设计值G1=9384kn,4~12层各层重力荷载设计值G2=9572kn,13~25层各层重力荷载设计值G3=23816kn。,取=,,结构双向整体稳定满足要求。

6结语

本文结合笔者多年从事建筑结构设计工作的相关经验,对高层建筑结构的设计特点进行了简单的概述。以某高层建筑结构设计

为例,对主体结构选型、楼盖结构选型及楼屋面板设计、剪力墙截面设计进行了简要的概述。指出了在高层建筑结构设计中应重点注意框架部分抗震等级、适用高度和高宽比的调整、框架剪力墙中框架总剪力的调整、构造要求。最后对高层建筑结构设计中的侧移控制和结构整体稳定性进行了详细的分析,以提高工程建设的经济性和安全性。

参考文献:

[1]夏卓文.高层建筑结构设计特点与剪力墙设计[J].住宅科技.2007,2:29~32.

[2]周云.高层建筑结构设计[m].武汉:武汉理工大学出版社,2006.

高层建筑结构设计要点篇5

关键词:高层建筑结构设计要点分析

前言

随着社会经济的发展,高层建筑已经逐渐进入到了人民的生活当中,并在全国各地大量兴建了许多的高层建筑特别是高层的商住楼的数量,从其建筑结构上看大多采用钢筋混凝土的框架剪力墙结构,现在提倡的是“节约型”社会,建筑节能已成为全社会的共识,因此。在设计上优化建筑结构,降低建筑的成本受到业界的关注和重视。但如何实现优化高层建筑的结构设计.成为广大设计师不断研究探讨的课题。

1.高层建筑的受力性能分析

针对一个建筑物的最初的方案设计,建筑师要考虑更多的是它的空间组成特点,而不是详细地确定它的具体结构。建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的,由于建筑物是由一些大而重的构件所组成,因此结构必须能将它本身的重量传至地面,结构的荷载总是向下作用于地面的,而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系,所以,在建筑设计的方案阶段,就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。

一般而言,低层、多层和高层建筑,竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的,但是,随着高度的不断增加,竖向结构体系成为设计的控制因素,其原因有两个:①较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或者井筒;②侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。与竖向荷载相比,侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的,而随建筑高度的增高迅速增大。高层建筑结构的受力特点与简单的竖向悬臂构件的受力特点是相似的。在所有条件相同时,在风荷载作用下,建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比,而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比,地震的作用效应更加明显。在高层建筑中,问题不仅仅是抗剪,而更重要的是整体抗弯和抵抗变形,可见,高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。

2.高层建筑结构设计中的扭转问题

建筑三心分别为建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心,在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点,即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一,在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏,应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局,尽可能地使建筑物做到三心合一。

在水平荷载作用下,高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布为使楼层水平力作用沿平面分布均匀,减轻结构的扭转振动,应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单规则平面形式。在某些情况下,由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制,高层建筑不可能全部采用简单规则平面形式,当需要采用不规则L形、t形、十字形等比较复杂的平面形式时,应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内,同时,在结构平面布置时,应尽可能使结构处于对称状态。因为非对称的几何平面建筑,往往会引起质量中心和刚度中心的偏心,导致扭转振动及各部分联接处应力集中,平面长度过长的建筑可能出现两端振动不一致使建筑物破坏。

3.关于高层建筑结构设计中的侧移和振动周期

一般建筑结构的振动周期问题包含两方面:

(1)合理控制结构的自振周期;

(2)控制结构的自振周期使其尽可能与场地的特征周期错开。

3.1高层建筑结构的自振周期

对于比较正常的工程设计,其不考虑折减的计算自振周期()大概在下列范围内:

框架结构:=(o.08~0.15)n

框架一剪力墙结构和框架一筒体结构:=(0.08~0.12)n

剪力墙结构和筒中结构:=(o.04~0.05)n

n为结构层数。

结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内:第二周期:=(1/5~1/3);第三周期:=(1/7~l/5)。而对于比较均匀的结构,振型曲线应是比较连续光滑的曲线,不应有大进大出,大的凹凸曲折。在计算时如果计算结果偏离上述数值太远,应考虑工程刚度是否太大或者太小,必要时调整结构截面尺寸,检查剪力墙数量是否合理,应适当做出相应的调整。

3.2高层建筑的共振问题

遇到建筑场地发生地震时,如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近,建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期,通过调整结构的层数,选择合适的结构类别和结构体系,扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别,避免共振的发生。

3.3水平位移特征

一般情况下,当水平位移满足《高层规程》的要求,并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力大小等综合因素。因为结构抗震设计时,地震力的大小与结构刚度直接相关,当结构刚度小,结构并不合理时,由于地震力也小,所以结构位移也小,位移在规范允许范围内,此时并不能认为该结构合理,因为结构周期长、地震力太小,并不安全;其次,位移曲线应连续变化,除沿竖向发生刚度突变外,不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型;框架结构的位移曲线应为剪切型;框一剪结构和框一筒结构的位移曲线应为弯剪型。同时我们将个层位移连成侧移曲线,具备以下特征:

(1)剪力墙结构的位移曲线具有悬臂弯曲梁的特征,位移越往上增大越快,成外弯形曲线。

(2)框架结构具有剪切梁的特点,越向上增长越慢,成内收形曲线。框架一剪力墙结构和框架一简体结构处于两者之间,为反S形曲线,接近于一直线。

(3)在刚度较均匀情况下,位移曲线应连续光滑,无突然凹凸变化和折点。

4.高层建筑的结构的优化设计

高层建筑的结构设计中的形状优化比尺寸优化更有意义。在高层建筑的一个独立结构单元内.宜使结构平面形状简单、规则,刚度和承载力分布均匀,平面长度不宜过长,突出部分长度也应不宜过大。

高层建筑的坚向体型宜规则、均匀,避免有过大的外挑和内收,结构的侧向刚度宜下大

上小,逐渐均匀变化,不应采用竖向布置严重不规则的结构。相信大部分的结构工程师都曾

遇过类似情况.当一幢高层建筑的结构平面布置和竖向布置简单、规则、均匀,那么其各项

指标的校核验算会很容易满足规范的要求,反之,则需花一番苦功才能令各项指标勉强满足

规范要求。结果可能是墙柱截面尺寸大得惊人,单位面积重量严重超标,不仅造价上去了,而且还影响部分建筑功能的使用。

合理使用高强砼和高强钢筋建筑的总造价包括上部结构的材料、基础及施工等费用,构件的截面尺寸和用钢量对造价的影响很大,设计中合理使用高强钢筋(如梁、板筋采用三级钢)可有效降低用钢量,节约成本。如果高层建筑位于深厚软弱地基上,由于作用于地基上的荷载很大,合理使用高强砼和高强钢筋优化构件截面尺寸,减轻结构自重,将会降低基础施工的难度和造价,取得显著的经济效果。同时,对于地震区的高楼,地震作用的大小几乎与建筑自重成正比,减轻自重能够减小结构的地震荷载,有利于提高结构的安全度。

高层建筑结构设计要点篇6

关键词:高层建筑结构设计

随着我国国民经济不断发展和人民生活的迅速提高。业主及建筑师的创新艺术使得钢筋混凝土高层建筑发展被广泛应用。高层建筑结构设计给工程设计人员提出了更高的要求,下面就结构设计中的问题进行一些探讨。

1高层建筑结构设计的意义及依据

1.1概念设计的意义

高层建筑能做到结构功能与外部条件一致,充分展现先进的设计.发挥结构的功能并取得与经济性的协调,更好地解决构造处理,用概念设计来判断计算设计的合理性。

1.2概念设计的依据

高层建筑结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质,设计和构造处理原则,计算程序的力学模型和功能,吸取或不断积累的实践经验。

2高层建筑结构设计体系

2.1结构的规则性问题

新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,新规范在这方面增添了相当多的限制条件,例如:平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等,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”。因此,结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意,以避免后期施工图设计阶段工作的被动。

2.2结构的超高问题

在抗震规范与高规中,对结构的总高度都有严格的限制,尤其是新规范中针对以前的超高问题,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,出现过由于结构类型的变更而忽略该问题,导致施工图审查时未予通过,必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况,对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。

2.3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自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刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题,而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。

2.4短肢剪力墙的设置问题

在新规范中,对墙肢截面高厚比为5~8的墙定义为短肢剪力墙,且根据实验数据和实际经验,对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制,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,以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。

3高层建筑的整体隐定性

对高层建筑来说.在抗震没汁中,房屋的高宽比是一个需慎重考虑的问题。

3.1对整个建筑进行抗倾覆稳定性验算,使地震作用下的倾覆矩与相应的重力薪载在基础与地基交界面上的合力作用点.不应超出力矩作用方向抗倾覆构件基础边长的1/4。

3.2加大建筑物下部儿层的宽度.使其满足规范高宽比的限值,从而保证上部结构的稳定。

3.3使基础有足够的置深度。有些裙楼和高层主楼从地上到地下用变形缝彻底分开.导致主楼基础埋深不够,地震时会使建筑物发生滑移、整体倾斜甚至倾覆

3.4对于高宽比很大的高层建筑,建议采用桩基础,桩基础钢筋在承台内的锚固长度要足够大。因为桩是埋在土中的细长构件,由于桩土摩擦力的存在,桩的抗拔性能较好,从而能很好地抵抗上部结构的倾覆。避免采用天然地基或复合地基上的浅基础。

4结构设计应注意的问题

4.1周期控制

结构周期反映了结构体系的柔刚性,周期越长说明结构的整体刚度越柔,同时结构的位移也就越大,控制结构的位移和控制结构的周期是同一性质的,结构位移与结构周期是息息相关的,前者随后者的增大而单调增长。新抗震规范和高规还进一步提出了对结构扭转为主的第一周期与平动为主的第一周期之比的限定规定。对于侧向刚度沿竖向分布基本均匀的较规则结构,其规律性较强,扭转为主的第一周期tt和平动为主的第一周期t1都比较好确定,但是对于平面或竖向布置不规则的结构,则难以直观地确定tt和t1。为了便于设计人员执行这条规定,在新规范软件中增加了根据振动方向因子判断各振型的振动形态功能和主振型判断功能。

4.2控制层刚度比

层刚度和层刚度比是两个重要参数。目前计算层刚度主要有三种方法:a.层剪力与层间位移比值方法。b.剪切刚度方法;c.剪弯刚度方法;按抗震规范定义:层的抗侧移刚度实际上就是使层刚心产生单位所需的水平力。层刚度比可以判断各层间的刚度均匀分布,在新高规4.4.2条,l0.2.6条,4.4.3条,5.3.7条对高层结构的层刚比作了规定。

4.3控制扭转不规则

根据新抗震规范3.4.2条及表3.4.2.1的规定,楼层的最大弹性水平位移(或层间位移),大于该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的1.2倍,同时抗震规范3.4.3条规定,扭转不规则时,应计及扭转影响且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍;因此通过控制结构的扭转位移,使结构具备必要的抗扭刚度,保证结构满足地震作用下的抗扭要求,更好地满足结构的抗震安全性。

4.4偶然偏心影响

根据高规第3.3.3条规定:计算单向地震作用时应考虑偶然偏心的影响。做法是把各楼层质心求出后,按规范规定的偏移值向同一个方向偏移。

因是质心偏移,当考虑耦连计算时结构的动力特性均会改变,程序计算出各种组合后按最不利情况进行配筋计算。按“高规”规定,一般工程均应考虑偶然偏心影响。当考虑双向地震作用时可以不考虑偶然偏心的影响,“抗震规范”中规定规则结构不进行扭转耦连计算时,采用增大边榀内力的简化处理方法。实际工程计算建议采用考虑扭转耦连的方式进行计算。

4.5对振型数量的要求

“高规”中第3.3.10条,第3.3.1l条及第5.1.13条规定了计算地震作用时的最少振型数量。实际上最根本的要求是要保证振型参与质量达到总质量的90%以上程序自动计算各个振型数时的振型参与质量,当用户输入振型数量不足时,设计人员可以增加振型数使振型参与质量达到总质量的90%以上。

5结语

钢筋混凝土高层建筑结构设汁是一个长期、复杂甚至循环往复的过程,任何在这个过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。所以把每个重要问题都考虑全面了,才能保证结构设计的安全。

参考文献

1、《混凝土结构设计规范》.GB50010―2002.

高层建筑结构设计要点篇7

【关键词】民用建筑;地下室;结构设计;嵌固端

随着我国经济的迅猛发展,现今的高层建筑日益增多,在城市工程建设中出现了非常多的地下室和地下车库。将高层建筑的设备用房、地下消防水池和汽车停车位等等设置在地下室,不仅能够充分地发挥地下室的作用,而且又满足了基础埋深的要求,同时地下停车场还可以用作人防地下室,以满足战时需要。因此,在高层建筑的设计中,如何合理地设计地下室的结构这个问题显得异常重要,现简要地探讨地下室在结构设计中常见的几个难点问题。

一、高层民用建筑地下室结构设计难点

由于在高层民用建筑地下室结构设计过程中存在诸多难点,比如不能有效确定地下室结构设计的嵌固部位,不能有效设计地下室结构设计的抗震等级等都是设计中存在的要点。因此,这就需要在进行高层民用建筑地下室结构设计中,应不断加强对于上部嵌固的抗震能力的重视,严格遵守地下室结构设计中的要求,合理设计好剪切的刚度比,这样才能有效确保高层民用建筑地下室结构的质量。具体分析如下。

(一)合理确定上部结构的嵌固部位

上部结构嵌固部位的合理选取,在高层民用建筑地下室结构设计中的计算模型占有重要位置。而地下室的设计本身由墙、桩本身和承台本身、柱等都具有重要作用,都需要进行承载力的计算。部结构的嵌固部位主要指结构预期塑性铰出现的位置,它能直接限制构件在两个水平方向的转动位移,即平动位移和扭转位移,在这个过程中能够将地震作用传递到上部结构。上部结构嵌固部位的选取,具体包括以下几点要求。

1、加强对于上部嵌固的抗震能力的重视。由于上部嵌固部分主要是地下室顶板位置,而地下室一层的抗震等级会根据上部结构的实际情况进行测定,这就要求加强对于上部嵌固的抗震能力的重视。首先地下一层的抗震等级不应低于上部结构的抗震等级。其次由于地下室顶板的厚度,对承受荷载有着极其重要的作用,其中,包括地下室顶板所承受的侧向荷载和垂直荷载,这就要求在顶板进行开洞过程中应尽量减少或避免开洞,如果必须要进行

开洞时,要适当减少洞口的面积大小,同时还要适当加强洞口周边的构造,从而避免或减少因刚度突变或强度降低,影响结构的竖向侧力构件的连续,导致地下室不适宜作为上部结构的嵌固端。

2、严格遵守地下室结构设计中的要求。依据JGJ3-2010《高规》,在地下室结构设计中,对于地下室顶板的厚度有着一定要求,其厚度应超过160mm,而上部嵌固部位的地下室的楼板需达到180mm,地下室防水规范要求如果作为车库顶板接触地下水需要板厚增加为250mm;为了保证地下室做为嵌固端,配筋率要求达到0.25%并且双层双向布置,混凝土强度也不应小于C30.

(二)确定地下室结构设计的抗震等级

针对高层建筑的大底盘,且地下室上有许多塔楼,同时每一个塔楼之间都是相互独立的,当高层地下室作为上部塔楼的嵌固端时,地下室的抗震等级应与上部结构相同,地下室一层以下的抗震等级可逐层降低,但不应小于四级。

二、高层民用建筑的地下室结构设计的施工条件的影响

业主关注着高层民用建筑地下室的经济效益,而高层民用建筑的地下室结构设计的施工条件对于整个工程的工期和质量有着重要影响。从而要求设计技术人员进行高层民用建筑地下室结构设计时,要多加考虑施工条件的影响。通常情况下,应从以下几个角度考虑。

首先,合理节省施工工期提高经济效益。由于施工工期在整个高层民用建筑过程中占有重要地位,而工期的长短将直接影响着业主及施工单位的经济效益。对于施工单位来说,缩短施工工期可以节省人员工资、固定资产折旧等建筑安装工程费用。一方面,对于业主方来说,缩短工程施工工期,有利于提前还清贷款,降低工程项目的投资成本。另一方面,受传统设计材料限制,地下室这种以大体积混凝土为主的结构施工周期过长,施工时遇到问题也较多,而目前越来越多的工程采用了新技术新材料,加快了施工周期,虽然增加了投资成本,但是节省了人工费用,模板费用等。

其次,结合高层民用建筑的地下室结构设计的施工条件,优化设计结构。高层民用建筑的地下室结构设计的初步设计阶段,主要确定结构形式、主要构件尺寸及主要结构材料等。由于高层民用建筑的地下室结构初步设计阶段对整个工程的结构造价影响约占70%。因此设计人员就要选择符合当地施工资源的结构材料,采用符合当地工业、经济情况的施工技术,这样才能控制好工程的可行性和经济性。

三、高层建筑地下室结构设计的常见问题和措施

通常情况下,高层民用建筑地下室结构设计的常见问题主要体现在防水底板的设计,顶板的设计,外墙的设计、荷载的设计和抗浮和抗渗的设计等多个方面,而高层民用建筑地下室结构设计要求又是整个高层民用建筑中的关键部分,因此,在对高层民用建筑地下室结构进行设计的过程中,要严格按照建筑设计行业的相关规范制度,严格要求,全面统筹考量,确保高层民用建筑地下室结构的设计质量,具体分析如下:

(一)顶板的设计

根据建筑结构设计的相关标准,对于地下室顶板作为上部结构的嵌固端时,地下室的顶板上不易开洞,而对于顶板的厚度要求,要大于180mm,同时在配筋方面的要求也有严格控制,需采用双层双向配筋的方式,按照合理的配筋率进行设计【3】。

(二)外墙的设计

由于高层民用建筑的地下室结构的外墙设计有严格要求,这要求外墙不仅防水,防渗漏,还要起到挡土墙作用,这就要求外墙设计中不仅要考虑挡土作用,还要从裂缝来考虑抗渗防水,这样才能正确的对裂缝宽度进行合理计算。

(三)荷载的设计

对于荷载的设计要求,根据建筑需要,特别是消防车通道的荷载考虑及折减,这需要结构人员精确考虑地下室顶板荷载,特别在高层地下室车库项目中尤为突出,这关乎地下室整体结构安全及经济效应。

(四)抗浮和抗渗的设计

由于地下水位的变幅和地面种植浇灌水的影响,在进行地下室设计的过程中要全面考虑抗浮和抗渗因素,一旦抗浮和抗渗设计没有得到良好的进行,将会直接影响到高层民用建筑的质量。

1、抗浮设计

抗浮设计主要分为局部抗浮和整体抗浮两种,结合若干抗浮桩与抗浮锚杆的实际工程经验发现,目前地下室抗浮设计主要面临着地下水浮力计算理论不成熟、地勘报告不精准等问题。

2、抗渗设计

在进行地下室的设计过程中,还应考虑地下水位变幅和施工技术等方面的因素所造成的抗渗问题,建筑结构抗渗问题直接威胁高层民用建筑的使用寿命。因此,在设计过程中,要对影响抗渗的因素做一个全面考量。设计时可采用外加膨胀剂、设置伸缩后浇带、加入合成纤维等方法予以控制。

四、结语

综上所述,高层民用建筑的地下室结构设计是一项工作量巨大的且难度较大的工程,为了更好的满足人们对于高层民用建筑的地下室的需求,这就要求在设计过程中,要严格遵守建筑设计行业的相关规范制度,以加强高层民用建筑的地下室结构质量为首要任务,同时全面统筹和考量设计过程中影响地下室结构的因素,有效解决设计过程中遇到的问题,从而确保高层民用建筑的质量。

参考文献:

[1]严恒林.高层建筑地下室防水施工技术[J].中国新技术新产品,2009,21:168.

高层建筑结构设计要点篇8

关键词:高层建筑;剪力墙;设计要点

中图分类号:tU208文献标识码:a

引言

随着时代的发展,人们对建筑的质量和功能的要求越来越高,剪力墙结构正是在这种背景下应运而生。在施工实践中,剪力墙结构抗侧刚度大,能够很好的提高建筑抗震能力、减少钢材使用量,同时也能够较好的优化建筑结构,剪力墙的应用越来越广泛,但是随着高层建筑形式的复杂化和多样化发展,高层建筑剪力墙结构设计难度也在不断增加。

1、什么是框架剪力墙结构

1.1框架剪力墙结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,主要的受力部分则是剪力。之所以要重点讨论框架剪力墙结构的优点,是因为框架剪力墙结构具有传统框架和剪力墙这二者的优点,不仅仅承受剪力,还承受过弯曲应力。如果建筑物只采用一般的框架模式,那么在受到很大的压力时,极易发生变形,这对于建筑物来说是非常致命的,而且对人民的生命构成严重威胁,所以这时候要加上剪力墙,用以承担一部分拉力。但是对于上层建筑来说,受力模式又完全相反。基于这样的情况,施工人员应该视建筑物的具体受力情况,根据受力部分的不同,采用不同的框架结构,以保证建筑在后期的使用过程中更为安全和稳固。

1.2框架剪力墙结构特点

1.2.1框架剪力墙结构具有受力特点

框架剪力墙结构通常会在吊顶工程处应用,所以说受到的压力会比较多,情况也比较复杂。不难想象,在各种外力的作用下,框架剪力墙结构很容易发生形变。

1.2.2框架剪力墙结构刚度特征

一般来说,当框架剪力墙结构的基底弯矩约占总弯矩的百分之二十时,会影响到框架的刚度,这时候就应该设置相应的抗震级别。然而当基底弯矩占到80%时,框架的刚度是最小的,这时候就应该采取合适的科学的结构措施,使框架剪力墙结构达到抗震减震要求。

1.2.3框架剪力墙结构具有抗震特点

框架剪力墙结构的抗震级别的主要设计理论来源于标准的规格说明要求,在《抗震设计规范》和《钢筋硷高层建筑结构设计与施工规程》中有着详细的说明,而关注的重点应该是剪力墙刚度和框架刚度存在的比例关系。

2、高层建筑剪力墙结构设计要点

工程实例:

某高层住宅建筑整体建筑面积58351m2,包括32层塔式建筑和18层板式建筑,基础形式采用桩筏基础,结构形式为框架-剪力墙。在建筑中,地下1层为停车场,地上3层为店铺和商场,4层以上则为住宅。为了保证建筑的稳定性和安全性,在工程设计规划阶段,由专业的规划设计院对建筑的结构进行了设计。

2.1结构布置

在高层住宅的框架-剪力墙结构中,剪力墙与普通剪力墙结构相比存在一定的差异。下部楼层中,剪力墙的位移较小,因此,可以拉着框架按照弯曲型曲线变形,由剪力墙承受大部分水平力;而在上部楼层,剪力墙的位移会越来越大,并且呈现出外侧的趋势,因此,框架趋于内收,拉着剪力墙按照剪切型曲线变形。框架除了负担外负荷产生的水平力,还需要负担拉动剪力墙的附加水平力,而剪力墙不会承受任何的荷载水平力,还因为给框架一个附加水平力,而承受负剪力。因此,在上部楼层,即使外荷载产生的楼层剪力很小,框架中也会出现相当大的剪力。作为主要的抗侧力构件,剪力墙在结构中的作用是非常巨大的,如果在设计时,仅仅在一个主轴方向布设剪力墙,很可能造成两个主轴方向抗侧刚度的巨大的差异,在没有设置剪力墙的主轴方向,会因为刚度不足,无法与另一个主轴方向相互协调,在振动作用下容易导致结构的扭转破坏。因此,该工程设计中,在两个主轴方向都布置了剪力墙,形成了双向抗侧力体系,可以有效减少层间侧移。

2.2剪力墙连梁的设计

剪力墙的连梁是一种特殊构件,它不同于一般的梁。首先,在结构自重、正常荷载状况下,以及存在风荷载和小震的状况下,它能起到支承、联系构件作用,并能承受荷载、联系墙肢、增加剪力墙的刚度;其次,对于出现中型或大型震动的状况下,可以通过自体的屈服及破坏来分散地震能量的破坏作用,是一种能耗构件。所以对于剪力墙连梁而言,首先在正常状况下的弹性阶段,要保证承载力足够,不会形成较大的变形及裂缝。其次,它的刚度不能过高,便于在地震这种强载荷的作用下首先形成屈服和破坏,以便耗散能量。在结构设计中,钢筋混凝土结构不是说钢筋一定要多多益善,对于剪力墙连梁设计中这一点就非常明显,但为了保险起见,实际配筋时大家大都愿意将计算结果放大一些,这种思想在剪力墙连梁配筋时一定要摒弃。连梁配筋也是采用和普通梁构造类似的纵筋和箍筋,通常情况下做正常配筋就可以。如果工程对延性要求高时,应采用斜交叉配筋。如果连梁存在超筋,可按照以下做法处理:(1)降低连梁截面高度;(2)对连梁的剪力设计值进行塑性调幅;(3)在计算模型中将该连梁取消,计算与该连梁相连的墙肢配筋面积,选择两个模型该墙肢计算结果值较大的进行配筋。剪力墙的刚度和强度必须符合设计要求,才可实现连梁与墙体的协调。连梁能够起到加固连接墙肢和加强剪力墙刚度的作用。在做剪力墙结构整体设计时要对连梁所具有的刚度进行适当的折减,折减值要大于0.5,取值范围在0.6~1.0之间为佳。折减刚度后,如果出现斜截面受剪承载力和正截面受弯承载力降低状况,为避免地震效应的影响,要采用降低整体刚度、减小连梁高度的方式。针对高层建筑中大面积剪力墙的大范围墙体应当合理增加配筋量,特别注意建筑中的温度变化敏感装置和连梁位置,配筋的数量要能够确保剪力墙结构的整体稳定。高层剪力墙的竖向配筋,主要是适量增加剪力墙边缘的钢筋数量以加强墙体的抗弯承载力。

2.3重视转换层结构设计

当前,高层建筑结构越来越多样化和复杂化,对于有些高层大楼一楼的上部和下部分别具有不同的使用功能时,就应该通过添加相应的转换构件的方式,改变结构布置,使得上下结构之间形成良好的衔接,设置有转换构件的楼层即是转换层。在进行结构设计时,应尽量采取轻度较高和刚度较小的转换结构形式,对于结构内部存在的薄弱部位和环节要认真分析研究,根据具体的结构分配内力特点来调整构件配件和内力设计,从而提高薄弱部位的整体性能。

2.4确定剪力墙底部

加强部位的高度合理设计的剪力墙结构,其剪力墙墙肢应具有良好的延性和耗能能力,在水平地震作用下,墙肢底部可以实现延性的弯曲破坏或有一定延性和耗能能力的弯曲、剪切破坏。为了使剪力墙墙肢具有良好的延性和耗能能力,除了遵从强墙肢弱连梁、强剪弱弯的设计原则外,还应限制墙肢的轴压比、剪压比,避免小剪跨比墙肢,设置剪力墙底部加强部位和设置剪力墙约束边缘构件等等。《高规》指出,一般剪力墙的底部加强部位取墙肢总高度的1/8或者底部两层二者的较大值。但《抗规》又限定底部加强部位的高度不大于15m,此条在《高规》中未规定。

2.5其他应注意的问题

对于开间比较大的客厅现浇板,板厚在满足结构要求外,也要将舒适度考虑进去,楼盖竖向自振频率要控制好,满足规范要求。卧室、客厅中梁的布置要结合建筑的使用功能,保持建筑的整体美观,同时避免压头梁,避免梁位于门洞上。另外,洗手间的荷载必须要将浴缸等设施的重量考虑进去。在住宅剪力墙结构中,如果电梯四周的墙体是混凝土墙体时,值得注意的是不要提前考虑电梯呼梯盒洞口的预留。如果电梯底坑底部要使用为其他功能性的房间时,要严格依据电梯厂家所提供的资料要求,计算电梯底坑的冲击荷载,看电梯底坑板的厚度能否满足设备安装和建筑结构要求。地下室的顶板应将施工荷载考虑在内,此施工荷载可结合顶板覆土工序考虑。

结束语

总而言之,在城市化进程不断加快的现在,高层住宅的数量越来越多,其结构的稳定性和安全性也受到了社会各界的广泛关注。作为高层住宅中被广泛应用的结构形式,剪力墙结构在建筑中发挥着非常关键的作用,需要引起设计人员的充分重视,从而提升高层建筑的稳定性和可靠性,促进我国建筑行业的持续健康发展。

参考文献

[1]吕瑞孝,姜剑虹.高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点[J].科技信息,2011,19:381+412.

高层建筑结构设计要点篇9

关键词:高层建筑;剪力墙结构;设计要点

abstract:withtheincreasinglevelsofChina'seconomyandurbanizationcontinuestoaccelerate,people'slivingandworkingspacegraduallytothehighgrowth,high-risebuildingshavebeengraduallyreplacedbymulti-storeybuildings.Butaspeopleeconomiclevel,aestheticstandardsandthestructureandfunctionofarchitecturalspacerequirementscontinuetoincrease,thegeneralframestructureandframe-shearwallexposedpillarmemberofarchitecturalspaceseparatedstrictlylimitedandcannotsatisfythedemandforresidentialspaceuseandfacadeaestheticrequirements.thusshearwallstructurewithhighrigidity,caneffectivelyreducethesway,hasagoodseismicperformance,itiswidelyusedinhigh-risebuildings.inaddition,theinteriorcomparedtotheframestructureissimple,thereisnoexposedbeams,exposedcolumnsphenomenon,appearance,easeofinteriorlayout,functionsbetter,whileincreasingtheuseofspace.inthispaper,thedesignofhigh-risebuildingwallstructuredesignpointstosomecommonproblemsandsimplediscussion.

Keywords:high-risebuildings;shearwallstructure;designelements

中图分类号:tU973文献标识码:a

一、概述

剪力墙结构是利用钢筋混凝土墙板代替框架结构中的梁祝,能够承担各类荷载,并且有效的控制结构的水平力,这种利用钢筋混凝土墙板承受竖向和水平荷载的结构被称之为剪力墙结构。剪力墙截面特点是墙肢长度远大于厚度,自身平面内具有很大的刚度和承载力,平面外刚度和承载力都相对较小,墙肢属于偏心受压或偏心受拉构件。同时在剪力墙结构中,墙是一个平面构件,它除了承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力;在轴力、弯矩、剪力的复合状态下工作,其受水平力作用时似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下剪力墙除须满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求。

二、高层建筑结构设计特点与剪力墙结构特点分析

1、高层建筑结构的设计主要有以下几个方面的特点:

第一,剪力墙结构的设计主要是针具水平荷载而进行的,水平荷载成为了决定性的因素。原因是剪力墙结构因为竖向荷载力(包括重力等)引起的弯矩与轴力大小是与建筑高度的一次方成正比例的关系,而水平荷载引起的倾覆力矩以及在竖向构件中出现的轴力大小是与建筑高度的两次方成正比例关系;且对一般建筑而言,竖向荷载(包括自重等)的值基本上都是固定不变,而水平荷载主要有风荷载与地震作用等,其数值是可以变化的,并且随着结构动力特性的改变而改变。

第二,在自动等竖向荷载作用下轴向变形比较大。高层建筑竖向荷载比较大,容易使柱出现较大的轴向变形,从而影响到主梁的玩具。此外,还会对构件的位移以及剪力造成一定程度的影响,最终影响建筑结构设计的安全性。

第三,侧移的控制是建筑结构设计的重要内容。建筑结构的位移与建筑高度成正比,高度越高唯一越大,从而影响到工程建筑的安全性,这就要求,在对建筑结构进行设计时应注意将在水平荷载作用下结构位移量控制在规定限度以内。

第四,结构延性是建筑结构设计进行的关键指标。在地震作用下,高层建筑与较低楼房建筑相比,出现的变形量会更大一些。为了确保高层建筑结构在通过塑性变形阶段后仍然具备较大的变形能力,以防倒塌现象发生,因此,应采取有效的处理办法,是高层建筑结构具备充足的延性。

2、剪力墙结构特点分析

现浇钢筋混凝土剪力墙结构,除了承受楼板传来的竖向荷载外,还承受风荷载和水平地震作用。剪力墙结构的抗侧刚度大,在水平力作用下的侧移较小,承载力较大,且整体性能较好。通过合理设计,能够加强剪力墙的抗震性能,并增加剪力墙的延性。由于剪力墙承载能力大,侧向变形小,其具有一定的延性,在地震中均表现出不俗的抗震性能。但是剪力墙的间距一般较小,平面布置尚不够灵活,建筑空间也受到了一定的限制。对于商住一体的高层建筑,商用部分可采用框支梁、框支柱来进行转换,扩大商用的建筑空间。

三、高层剪力墙结构设计要点

1、剪力墙结构的合理布设

在对剪力墙结构进行合理布设时首先要注意以下几点:

(1)剪力墙应沿主轴方向双向均匀的进行布设,采用两个方向抗侧刚度接近为宜,不宜采用单向的方式进行布设。尽量使得刚度中心与质量中心靠近,减小地震造成的扭转。若无法避免,则最好在剪力墙的相应部位设置暗柱,当梁高大于墙厚的2.5倍时,应计算暗柱配筋;

(2)剪力墙结构的抗侧力刚度和承载力均较大,为充分利用剪力墙的这一特征,减轻结构重量,增大剪力墙结构的可利用空间,墙不宜布置太密,以便使结构具备适宜的侧向刚度。(3)在结构布置过程中,应避免布置墙肢长度过长(≥8m)的墙体。当有少量墙肢长度大于8m时,计算中,楼层剪力主要由这些大的墙肢承受,其他小的墙肢承受的剪力很小,一旦地震,尤其超烈度地震时,大墙肢容易遭受破坏,而小的墙肢又无足够配筋,整个结构容易被各个击破,这是极不利的。所以,对于大的剪力墙墙肢,应采用留置结构洞口(洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁),把长墙肢分解成合理的墙肢长度,调整其刚度。

(4)剪力墙的门窗洞口宜上下对其,成列布置,形成明确的墙肢和连梁。当无法上下对其,成列布置时,应按有限元方法仔细计算分析,并在洞口周边采取加强措施。

2、剪力墙厚度的确定

剪力墙墙肢截面比较适宜简单、规则,建立阿强的竖向刚度应均匀,其门窗口最好成列布置,上下对齐,形成较为明显的连梁和墙肢,避免出现使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。在抗震结构设计师,一、三级抗震等级的剪力墙底部加强部位最好不要采用错洞墙,二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸有具体的规定“按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度,底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16,且不应小于200mm,其他部位不应小于层高或剪力墙的1/20,且不应小于160mm;按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度,底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20,且不应小于160mm,其他部位不应小于层高或剪力墙的1/25,且不应小于180mm”。

3、剪力墙结构构件延性设计

要使剪力墙具有延性,就要控制塑性铰在某个恰当的部位出现;在塑性铰区域防止过早出现剪切破坏(即强剪弱弯设计),并防止过早出现锚固破坏(强锚固);在塑性铰区域改善抗弯及抗剪钢筋构造,控制斜裂缝开展,充分发挥弯曲作用下抗拉钢筋的延性作用。剪力墙的塑性铰通常出现在底截面,因此,剪力墙底部应设置加强区,加强范围不宜小于H/8(H为剪力墙总高),也不小于底层层高。当剪力墙高度超过150m时,其底部加强部位的范围可取墙肢总高度的1/10。影响墙肢延性的因素主要有:

(1)剪力墙截面有、无翼缘对剪力墙延性影响很大。当截面没有翼缘时,延性较差。有了翼缘或端柱后,延性大为提高。

(2)剪力墙随轴力增大,延性降低。

(3)当钢筋总量不变,但端部钢筋与分布钢筋的分配比例不同时,墙肢延性不同。在规范许可条件下,适当增加端部钢筋,减少分布钢筋,即可提高承载力,又可提高延性。

(4)设置约束边缘构件是提高延性的有效方法。

4、剪力墙墙体配筋

一般要求水平钢筋放在外侧,竖向钢筋放在内侧。钢筋满足设计计算及规范建议的最小配筋率即可。剪力墙的加强区域10@200,非加强区域8@200双层双向即可。双排钢筋之间采用6@600×600拉筋。但是地下部分的墙体配筋大多受到水压力、土压力产生的侧压力控制,因此需要另行计算和配置,地下部分的墙体由于简化计算经常有竖向筋控制,在这种情况下为增大计算墙体的有效高度,可以经地下部分墙体的水平筋放置在内侧,竖向筋放置在外侧。

结束语

综上所述,剪力墙结构刚度大,整体性好,用钢量较省,相对来说比较经济,因此在高层建筑剪力墙结构设计中,我们每一个设计者都应该本着精心设计的原则,考虑多方面因素,确定出合理的结构布置方案,只有这样,我们才能把握好每个细节,做出安全合理的建筑结构。

参考文献

[1]胡景云.论剪力墙结构优化设计[J].建材世界.2011(02)

[2]孙雪兰.浅谈高层剪力墙结构的优化设计[J].山西建筑.2010(24)

[3]齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计[J].黑龙江科技信息.2011(17)

[4]张月猛,刘洪萍.浅析剪力墙连梁在高层建筑中的设计方法[J].民营科技.2010(05)

高层建筑结构设计要点篇10

【关键词】高层建筑;结构抗震;抗震防线;消能减震

一、地震对高层建筑的作用影响分析

(一)对高层建筑构件形式方面

1、在高层建筑的框架结构中,通常地震对板和梁的破坏程度轻于柱;

2、地震作用经常在多肢剪力墙(钢筋混凝土结构)的窗下引起交叉斜向的裂缝;

3、如果混凝土柱配置螺旋箍筋,即使地震引起较大的层间位移,对柱以及核心混凝土作用并不明显;

4、钢筋混凝土框架结构,如长、短柱并用于同一楼层,长柱受损害较轻。

(二)对高层建筑结构体系方面

1、对于钢筋混凝土柱、板体系的高层建筑,各层楼板因楼层柱脚破坏或者侧移过大以及楼板冲切等因素而在地面坠落重叠;

2、对于“填墙框架”体系的高层建筑,由于受窗下墙的约束,因而容易发生外墙框架柱在窗洞处短柱型剪切现象;

3、对于“填墙框架”体系的高层建筑,地震对采用敞开式框架间未砌砖墙的底层破坏严重;

4、对于框架-抗震墙体系的高层建筑,地震损害不大;

5、对于“底框结构”体系的高层建筑,地震严重破坏刚度柔弱的底层。

(三)对高层建筑地基方面

1、如果地基自振周期与高层建筑结构的基本周期相同或相近,地震作用因共振效应而增加;

2、如果高层建筑处在危险和地形不利的区域,则容易使高层建筑因地基破坏而受损;

3、地基处地质不均匀,在地震作用下容易使上部结构倾斜甚至倒塌;

4、若高层建筑的地基处有较厚的软弱冲积土层,则地震作用对高层建筑的损害显著增大。

(四)对高层建筑刚度分布方面

1、对于采用L形以及三角形等平面不对称的高层建筑,地震作用能够使建筑结构发生扭转振动,因而损害现象严重;

2、对于采用矩形平面布置的高层建筑结构,如果该建筑的抗侧力构件(如电梯井等)布置存在偏心情况时时,同样会使建筑结构发生扭转振动。

二、高层建筑结构抗震设计常见的问题

(一)缺乏岩土工程勘察资料或资料不全

主要表现在:

一是建筑场地岩土工程的勘察资料在扩建初设计阶段还没有到位。

二是在扩初设计会审之后就直接进入了施工图设计。

三是施工图设计只是在简单的规划设计或方案设计会审后就直接出来了。

四是没有岩土工程勘察资料。这样设计就成了无源之水,无水之木,没有依据。结构的平面布置中外形不规则、不对称、凹凸变化尺度大、形心质心偏心大,同一结构单元内,结构平面形状和刚度不均匀不对称,平面长度过长等。

(二)一个结构单元内采用两种不同的结构受力体系

如这一边选用砌体承重,而另一边或局部选用全框架承重或排架承重;还有一种是底框砖房中一边为底框,而另一边为砖墙落地承重,这种情况比较常出现在平面纵轴与街道轴线相交的住宅,一般设计为底层为商店,设计成一半为底框砖房(有的为二层底框),而另一半为砖墙落地自承,造成突变在平面刚度和竖向刚度二者之间,对抗震非常的有作用。

三、高层建筑结构抗震设计的方法

(一)选择合适的抗震场地

每次地震发生时高层建筑都遭到很大的破坏,这除了是因为地址破坏了高层建筑的结构外,跟高层建筑的场地也有很大的关系。地震可能会引起的地表错动与地裂,还可能会引起地基土的小均匀沉陷,滑坡和粉、砂土液化等。因此,我们应该选择对建筑抗震有利的地段,同时应避开对抗震不利的地段,即使无法避开时,也应采取适当的抗震加强措施,应根据抗震设防类别采取加强地基和上部结构整体性和刚度,和根据地基液化等级部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施;当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时,采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响,对于地震时可能导致滑移或地裂的场地,应采取相应的地基稳定措施。

(二)尽可能设置多道抗震防线

一个带有抗地震性能的结构不能仅仅是一个单独的结构,必须要由多个具有良好延展性的结构分体系来构成,从而使得各个延展性结构之间的构件能够互相连接起来从而进行协同工作。比如框架剪力墙结构就是由带有延展性的框架以及剪力墙这两个分体结构来组成的,其剪力墙主要是由双肢或者多肢的建立墙体结构组合而成的。

高层建筑在受到强烈的地震之后,还会受到多次的余震影响,如果建筑结构在进行设计的过程中仅仅建立了一道抗震的防御结构,那么在第一次的强震破坏之后,如果再遭遇到余震,必然会使得建筑结构因为损伤的不断累积而导致倾斜或者坍塌的现象发生。建筑的结构体系通常来说都是都是分别建立在建筑的内部和外部,在受到地震破坏的过程中,内部和外部所分布的屈服区,能够有效的将各个方向的能量进行最大限度的释放,从而有效的提升了建筑结构的抗震性能,防止建筑发生倒塌的现象。

(三)对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力

1、构件在强烈地震下不存在强度安全储备,构件的实际承载能力分析是判断薄弱部位的基础。

2、要使楼层(部位)的实际承载能力和设计计算的弹性受力的比值在总体上保持一个相对均匀的变化,一旦楼层(部位)的比值有突变时,会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。

3、要防止在局部上加强而忽视了整个结构各部位刚度、承载力的协调。

4、在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层(部位),使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移,这是提高结构总体抗震性能的有效手段。

(四)提高短柱抗震性能的应对措施

1、提高短柱的受压承载力

提高短柱的受压承载力可减小柱截面、提高剪跨比,从而改善整个结构的抗震性能。减小柱截面和提高剪跨比,最直接的方法就是提高混凝土的强度等级,即采用高强混凝土来增加柱子的受压承载力,降低其轴压比;但由于高强混凝土材料本身的延性较差,采用时须慎重或与其他措施配合使用。此外,可以采用钢骨和钢管混凝土柱以提高短柱的受压承载力。

2、采用钢管混凝土柱

钢管混凝土是套箍混凝土的一种特殊形式,由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束,使得混凝土处于三向受压状态,从而使混凝土的抗压强度和极限压应变得到很大的提高,混凝土特别是高强混凝土的延性得到显著改善。同时,钢管既是纵筋,又是横向箍筋,其管径与管壁厚度的比值不应大于90,配筋率也应控制在4.6%以内。

3、采用分体柱

由于短柱的抗弯承载力比抗剪承载力要大得多,在地震作用下往往是因剪坏而失效,其抗弯强度不能完全发挥。因此,可人为地削弱短柱的抗弯强度,使抗弯强度相应于或略低于抗剪强度,这样,在地震作用下,柱子将首先达到抗弯强度,从而呈现出延性的破坏状态,分体柱方法已在实际工程中得到应用。

(五)隔震和消能减震设计的推广和应用

现在,我国和世界的许多国家都采用适当的控制结构物的刚度,越来越受到人们的青睐,被称为“延性结构体系”,但这种允许高层建筑结构构件(如梁、柱、墙、节点等)在地震进入非弹性状态,而且会有很大的延性,减轻地震反应是以消耗地震能量的方法,使结构物“裂而不倒”。这在很多情况下是有效的,但也存在很多片面性。随着社会的发展和人们生活水平的提高,人们对安全意识越来越注重,对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高,传统的抗震结构体系和理论越来越难以满足人们的要求,传统的抗震体系不具备隔震消能和各种减震控制体系,但是隔震消能和各种减震控制体系又越来越受到人们的重视,在未来的建筑结构中将起到非常重要的作用。

参考文献

[1]闫旭梅.高层建筑结构抗震设计分析[J].科技传播,2010.8.