高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題研究[精品資料]

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題研究 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學術(shù)論文 期刊文獻 年終總結(jié) 年終報告 工作總結(jié) 個人總結(jié) 述職報告 實習報告 單位總結(jié) 【摘要】城市人口的不斷增長，城市用地的不斷趨緊，迫使人們通過大量建設(shè)高層建筑來獲取居住空間。但是高層建筑不同于普通建筑，有其特殊性。所以高層建筑從設(shè)計伊始，就必須認真對待。高層建筑在設(shè)計過程中，必須對地基、軸壓比以及抗震結(jié)構(gòu)等因素進行全面細致的計算與分析，對高層建筑可能 造成風險的任何問題都不能輕視大意，因為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的是否合理科學直接關(guān)系到高層建筑的的質(zhì)量是否良好，對于人們的生命財產(chǎn)安全有著重大意義。本文從這個角度出發(fā)，研究了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題，目的在于為高層建筑的設(shè)計工作提供參考。 【關(guān)鍵詞】地基，軸壓比，特點，工程實例 TU4 A 一、前言 隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市不斷擴容，但是伴隨城市人口的急劇增加以及城市可用建設(shè)用地的日益緊張，促使人們向天空索要空間，促使高層建筑不斷發(fā)展。同時，隨著建筑材料的更新與開發(fā)， 以及新的建筑技術(shù)不斷推陳出新，使得高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越科學合理。但同時，也有新的問題產(chǎn)生而困擾高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究者們，本文從這個角度出發(fā)，對這些問題予以論述。 二、地基基礎(chǔ)設(shè)計中應注意的問題 1.有地下室時要全面考慮荷載 ,如隔。墻、停車、水池、設(shè)備、局部填土、外挑部分底板復土等 ,也要考慮荷載偏心的不利影響。 2.按倒樓蓋法計算箱基和筏基的梁板。配筋時 ,應扣除直接作用在底板上的荷載和梁板自重 ,箱筏基礎(chǔ)的四角和四邊邊區(qū)格上 ,地基反力最大應加強配筋。 3.地面上部設(shè)有 中庭時 ,應在基礎(chǔ)底沿軸線設(shè)十字形基礎(chǔ)梁 ,內(nèi)力分析時不能將不到頂?shù)闹虚g柱作為倒梁法計算的不動支點 ,而應將柱底反力當集中荷載進行計算。 4.箱基設(shè)計應考慮洞口上下連梁的截面驗算 ,當洞口位置、大小修改時 ,應復核連梁的抗彎和抗剪強度。 5.在樁基設(shè)計中采用整體的箱基和筏基時 ,應考慮樁土共同工作的影響 ；計算基礎(chǔ)底板時 ,應考慮樁土共同作用時土的反力或樁沉降而引起地基反力等變化的影響。 三、軸壓比的控制問題 抗震受力延性需要：避免大震作用下框架柱壓屈脆性破壞?，F(xiàn)行規(guī)范框架柱軸壓比控 制計算原則：控制框架柱小震作用組合下軸壓應力設(shè)計值水平如式（ 1）所示，其中軸壓比限值 如表 1 所示。 （ 1） 式中 N 小震作用組合下框架柱軸力設(shè)計值 A 框架柱截面積 框架柱混凝土強度等級 表 1 框架柱軸壓比限值 分析：此軸壓比限值僅與框架柱所在結(jié)構(gòu)類型及抗震等級有關(guān)，而與框架柱在結(jié)構(gòu)中所處的地位無關(guān)。但實際地震作用下框架中、邊、角柱所受軸力水平不同，如右圖 1 所示： 中柱所受軸力較小，邊柱、角柱所受軸力較大，尤其角柱迭加斜向作 用、扭轉(zhuǎn)作用所受軸力最大。 結(jié)論：框架中、邊、角柱軸壓比控制應有所不同，以利于中、大震發(fā)生時，框架柱尤其邊角柱不致發(fā)生壓屈脆性破壞。 建議：現(xiàn)行規(guī)范框架中、邊、角柱軸壓比控制宜參照1984年高層建筑結(jié)構(gòu)學組高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計建議，區(qū)別對待，適當調(diào)整。中柱適當放松，邊柱不變，角柱適當從嚴，如表 2 所示。 表 2 調(diào)整后的框架柱軸壓比限值 四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較 ,結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置 ,不同結(jié)構(gòu)體系 的選擇 ,直接關(guān)系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設(shè)置、施工技術(shù)的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有 : 1.水平力是設(shè)計主要因素 在低層和多層房屋結(jié)構(gòu)中 ,往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結(jié)構(gòu)設(shè)計。而在高層建筑中 ,盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要影響 ,但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值 ,僅與建筑高度的一次方成正比 ；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力 ,是與建筑高度的兩次方成正 比。另一方面 ,對一定高度建筑來說 ,豎向荷載大體上是定值 ,而作為水平荷載的風荷載和地震作用 ,其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。 2.側(cè)移成為控制指標 與低層或多層建筑不同 ,結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度的增加 ,水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形迅速增大 ,與建筑高度 H 的 4 次方成正比 (= qH4/8EI) 。另外 ,高層建筑隨著高度的增加、輕質(zhì)高強材料的應用、新的建筑形式和結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)、側(cè)向位移的迅速增大 ,在設(shè)計中不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的強度 ,還要求具有足夠的抗推剛度 ,使結(jié) 構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移被控制在某一限度之內(nèi) ,否則會產(chǎn)生以下情況 : 第一，因側(cè)移產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力 ,尤其是豎向構(gòu)件 ,當側(cè)向位移增大時 ,偏心加劇 ,當產(chǎn)生的附加內(nèi)力值超過一定數(shù)值時 ,將會導致房屋側(cè)塌。第二，使居住人員感到不適或驚慌。第三，使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞 ,使機電設(shè)備管道損壞 ,使電梯軌道變型造成不能正常運行。第四，使主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)大裂縫 ,甚至損壞。 3.抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計要重視 地震帶來的災難是毀滅性的，但是有些卻是可以通過提高建筑物抗震結(jié)構(gòu)來避免的，為此，對高層建筑的抗震結(jié) 構(gòu)設(shè)計應引起足夠的重視，高層建筑都有著一定的抗震要求，隨著高層建筑高度的增加，地震的作用力帶來危害的可能性也會越來越大。 因此，高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計倍加重視，特別是在地震區(qū)，需要進行嚴格的地震作用計算，對于非地震區(qū)的高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，仍需要將抗震的構(gòu)造措施作為重要的考慮因素。在抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，我們應該注意到高層建筑隨著高度的增加顯得更柔一些，如此一來，受到地震作用勢必將引起更大的變形，為了有效地防止出現(xiàn)倒塌事故，在構(gòu)造的設(shè)計上必須積極采取合理的措施，保證建筑結(jié)構(gòu)具有足夠大的延性，也就是說確 保當建筑結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍能表現(xiàn)出超強的變形能力。 4.軸向變形的問題亦不容忽視 雖然說，隨著高度的上升，位移和彎矩呈現(xiàn)出指數(shù)曲線上升形態(tài)，對水平荷載的控制顯得越來越重要，成為控制的主要因素。但是我們也應該意識到，軸向力是與高度之間是正比例關(guān)系，隨著高層建筑高度的增大，其豎向荷載數(shù)值也是相當大的，勢必導致柱受力產(chǎn)生較大程度的軸向變形，進一步影響到連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大。理論研究和實驗結(jié)構(gòu)表明，軸向變形問題對預制構(gòu)件的下料長度也會構(gòu)成較大的負 面影響，在設(shè)計上需要仔細分析軸向變形的計算值對下料長度實施調(diào)整。除此之外，實驗研究表明，軸向變形對建筑結(jié)構(gòu)的影響并非是孤立的，軸向變形的同時也會對構(gòu)件的剪力和側(cè)移構(gòu)成一定的影響，設(shè)計中我們應該重視并將構(gòu)件豎向變形作為一個重要的因素，否則設(shè)計計算中將會得出偏于不安全的計算結(jié)果。 5.安全性、功能性和經(jīng)濟性的統(tǒng)一 我國還是一個發(fā)展中的國家，應該遵循建設(shè)節(jié)約型社會的原則，倡導節(jié)約，杜絕浪費，將建筑的安全性、功能性和經(jīng)濟性幾個方面因素綜合考慮。對目前我國規(guī)范中的構(gòu)造要求進行分析，有些已經(jīng)超過國外 的建筑。從外國大企業(yè)近些年在我國購置按我國規(guī)范設(shè)計的大樓這一現(xiàn)象來看就足以說明我國的規(guī)范完全可以進入國際市場。不過在目前的建筑市場上存在著一定的誤區(qū)，誤解提高建筑結(jié)構(gòu)安全度建筑物就安全了，為此高標準提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計，因此造成了相當程度且不必要的浪費。 五、工程實例的分析 本工程位于我市，住宅小區(qū)總建筑面積達 15.8 萬平方米，與本工程類似的住宅樓達 10多棟。如果通過對一棟樓進行結(jié)構(gòu)設(shè)計分析，找到其中可優(yōu)化改進的地方，就可使結(jié)構(gòu)設(shè)計得到部分的優(yōu)化、提高建筑產(chǎn)品的性價比、降低單 件造價和整個小區(qū)的工程造價。進行結(jié)構(gòu)設(shè)計分析的住宅樓為地下 2層，地上 16層，標準層平面布置圖如圖 2 所示。 圖 2 標準層結(jié)構(gòu)布置圖 總建筑面積約 1.2萬平方米。地下 2 層為車庫和物業(yè)辦公用房，層高均為 3.6m，首層商業(yè)層高 3.4m， 2 層及 2 層以上層為住宅，層高為 2.8m。建筑類別為丙類。 類場地，土質(zhì)不均勻。剪力墻及墻厚根據(jù)規(guī)范及工程層數(shù)、層高情況取值如下： 1 層及地下層 250mm(地下層外墻厚 300mm)， 2 層及 2層以上外墻 200mm，內(nèi)墻 180mm。結(jié)構(gòu)整體計算中剪重比較大結(jié)構(gòu)整體布置 有繼續(xù)優(yōu)化的可能。從節(jié)省造價角度考慮，暗柱、連梁等處構(gòu)件根據(jù)計算結(jié)構(gòu)按構(gòu)造要求配筋 (包括局部按計算配筋的 )，其中墻體分布筋基本與規(guī)范最小配筋及其他構(gòu)造要求相吻合。優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計不只是抽鋼筋。一棟建筑方案產(chǎn)生后，結(jié)構(gòu)的選型和布置就存在優(yōu)化與否的問題。但是，任何建筑體型都可能有最規(guī)則的和最經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)布置方案。所以，真正的優(yōu)化應是全過程的需要各專業(yè)的密切配合。經(jīng)過優(yōu)化后的計算指標如表 3 所示，經(jīng)濟指標如表 4 所示。 表 3 優(yōu)化后的計算指標 表 4 優(yōu)化后經(jīng)濟指標 六、結(jié)語 綜合本文 論述，在城市用地日趨緊張的背景下，高層建筑大量興起的形勢下，本文探討了高層建筑設(shè)計過程中需要注意的諸多事項。比如地基、軸壓比、水平力、側(cè)移量等需要研究者注意和研究的問題，本文在此基礎(chǔ)上結(jié)合實踐，論述了一個高層建筑的實踐案例，以此作為對所所述的一個舉證。本文的寫作目的在于實現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理化、科學化的發(fā)展。 參考文獻： 1李長得 ,李偉玲 . 淺談多高層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計 J. 華章 . 2010(11) 2李維敦 . 建筑節(jié)能指標對結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響 J. 蘭州工 業(yè)高等?？茖W校學報 . 2010(05) 3邱劍雄 . 高層建筑梁、板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究 J. 科協(xié)論壇 (下半月 ).2009(02) 4謝向東 . 高層建筑框架結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)地基共同工作的半解析靜力分析 J. 襄樊學院學報 . 2011(02) 5胡冬梅 . 結(jié)構(gòu)設(shè)計應注意的幾個問題 J. 才智 . 2011(11) 閱讀相關(guān)文檔 :淺論自來水公司收費管理系統(tǒng) 淺談建筑工程項目的現(xiàn)場施工管理與控制 淺談膨脹土路基的處理措施 農(nóng)村電網(wǎng)改造中配電工程施工的 管理 對高層建筑巖土勘察工作的論述 淺談市政給排水施工技術(shù) 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