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高层房屋建筑结构设计的几点思考

时间:2022-11-03 13:00:02 来源:网友投稿

摘要:基于我国的经济的不断发展,使得建筑业的不断推进。而在建筑行业中,建筑物的结构设计的作用非常重要。特别是在房屋建筑结构设计,房屋建筑是人们生活的必需场所,它直接关系到人们的生活质量及人身安全,也关系到公司直接的经济效益。所以,必需加强房屋建筑结构设计。

关键词:高层建筑;结构设计;要点分析

前言

一般而言,和其他建筑而言,高层建筑更加复杂,因此在高层建筑设计的过程中,设计着必须遵循其设计原则,同时及时发现问题,及时提出解决措施,做好高层建筑结构设计工作。

一、高层建筑的主要设计特点

近些年来,随着社会经济的不断发展,使得高层建筑在各地如雨后春笋般涌现,这为建筑行业的发展提供了良好地机遇。高层建筑的主要特征是不仅要承受在垂直方向上的重力负荷,还要承受大自然环境的风力等水平压力,同时高层建筑在抗震方面也要求有一定的抵抗力,相对于低层建筑高层建筑在这些方面的要求要高得多。其次随着高层建筑的高度增加,其水平位移也会越来越大,如果水平位移达到一定的程度就会对整个建筑物的安全性构成威胁。高层建筑的建筑设计相对于低层建筑在专业程度上要求更高,并且在专业中的地位更加重要。不同的建筑类型和高度等都对结构体系的选择产生影响,关系到整个建筑的平面布局、立体形态、管道机电和施工技术等,在工程造价和施工时间上都会有一定的要求。

二、高层建筑结构类型及原则

1.结构类型

1)剪力墙结构体系。在剪力墙结构中,一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙组成竖向承重结构,剪力墙不仅仅需要承受重力荷载作用,还在承受诸多水平荷载的作用,如风、地震等水平荷载作用。剪力墙结构和框架结构相比,测向刚度大、侧移小,该结构属于刚性结构体系。从理论角度来说,剪力墙结构可以用来建造上百层的民用建筑,然而从技术经济层面来说,地震区的剪力墙一般是控制在一定层数和高度下。这种结构的缺点是间距较小,一般在3米到6米之间,因而建筑平面的布置较为死板,缺乏灵活性,使得使用受到一定的限制。2)框架结构体系。框架结构是利用梁和柱组成的纵横两个方向的框架形成的结构体系,他同时承受竖向荷载和水平荷载,其优点是建筑平面布置灵活,可形成较大建筑空间,建筑立面处理也比较方便,主要缺点是侧向刚度小,层数较多时会产生侧向位移,易引起非结构构件破坏,影响使用,在非地震区,框架结构一般不超过15层。3)筒体结构体系。筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间,多用于写字楼建筑。

2.设计原则

在对建筑物进行建筑结构设计的过程中,要注意对经济、适用、安全、便于施工以及美观等方面的原则进行遵守,优秀的建筑结构设计通常是这五个方面的完美结合。在设计的过程中,要对传统的设计方式进行一定程度的改革,减少其中无用浮夸的成分,增加建筑物的实用性;还要注意对建筑物的质量进行严格的把关,使建筑物的质量得到保证,从而使居住者的人身安全得到保证。在对建筑物建筑结构进行设计的过程中,要注意在设计方案中对科学进行贯彻落实,使投入资金得到一定程度的节省;还应在设计中对美学原理进行合理融入,从而使建筑物的观赏性得到一定的保障。最后,要注意对建筑物的实际情况进行全面考虑,保证相关的结构设计具有可想性,从而使施工难度降低。

三、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。

四、高层建筑结构设计要点分析

1.基础设计问题

在高层建筑结构设计中,地基是其施工的基础,因此设计人员应首先全面了解建筑地基,分析好建筑结构和建筑环境,结合好环境和施工,切实提高建筑结构设计在施工过程中的可实行性。我国国土辽阔,建筑环境迥异,地质情况也各有不同,所以,设计人员需要深入研究地质状况,确保施工的顺利进行。建筑结构设计人员需要首先勘探水位,进一步综合考虑地质数据、上层结构类型、使用功能和施工条件。再者,设计者还需要研究周围建筑环境的安全度,从而观察建筑物倾斜或者沉降情况。最后,设计人员还需要了解建筑物设置位置和标高,分析建筑施工的科学性,从而确保建筑工程施工的顺利进行。

2.结构选型问题

高层建筑结构所选用的施工工艺不仅在很大程度上影响着建筑施工材料的消耗,还影响着工期和建筑质量。之所以,在进行高层建筑结构选型的过程中,设计人员需要全面控制建筑结构体系,合理选取建筑结构的工艺。在进行结构选型的过程中,设计人员需要对高层建筑结构平面和里面进行全方位的控制,优化单独架构的控制效果。完善建筑结构力学分析,确保建筑施工的受力效益和特性,设计高层建筑结构的选秀概念阶段,确保高层建筑施工的经济效益。高层建筑结构设计人员需要对选型环境和施工效果等进行充分的考虑,提高建筑结构的综合经济效益和社会效益,避免出现工程资源浪费现象。

3.水平荷载问题

垂直荷载、风力产生的水平荷载、地震抵抗力等都是在建筑工程施工的过程中能够影响到建筑质量的因素。水平荷载是建筑结构设计的主要控制因素,其对建筑质量发挥着决定性的作用。建筑结构设计人员需要分析水平荷载的方向和大小,预防、控制水平荷载可能会导致的高层建筑结构问题,加强对建筑结构的强化效果,从而减少水平荷载导致的建筑结构问题。

4.结构延性问题

在地震的作用下,高层建筑结构因具备很好的柔和性,会形成很大的变形。为了提高其抗震性能,设计人员需要强化对建筑结构塑性形变,确保其具备较好的抵抗变形能力。在高层建筑结构设计的过程中,对高层建筑结构进行合理的强度强化,合理处理高层建筑边角和底座等部分,确保其具备充足的延性,从而加强高层建筑的安全性和稳定性。

5.抗震及连梁问题

在进行高层建筑抗震设计的过程之中,一般情况下,高层建筑不使用单纯的框架结构体系,而是会选取框架一剪力墙、剪力墙、筒体结构等来实现对自身结构的加固,提高其抗震性能。这以上方法可以有效地提高对地震的抵抗效果,从而提高建筑结构的经济性。在框架-剪力墙结构中,设计人员可以降低连梁的刚度,折减刚度系数。如果在折减之后,建筑结构仍然无法满足设计的需要和设计要求,设计人员可以适当内调幅连梁,然而在实际调幅的过程中,还要保证调幅力度应低于20个百分点。

结语

总之,对于高层房屋建筑而言,其结构设计至关重要,一般而言, 结构设计是保证其安全的关键。因此,本文作者结合实际工作经验就高层房屋建筑结构设计进行了简要分析,希望有所帮助。

参考文献:

[1]孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].价值工程,2010.

[2]王续晶.高层建筑结构设计问题探讨[J].价值工程,2011.

[3]方浩波.建筑结构设计中的要点及问题[J].中华建设,2012.

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