设计高层建筑结构的论文

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设计高层建筑结构的论文

篇1:高层建筑结构概念设计论文

近些年来,建筑业有了突飞猛进的发展,城市规划设计中的高层建筑越来越广泛。它以其高度强烈地影响着规划、设计、构造和使用功能。就结构特性而言,高层建筑是必须着重考虑水平荷载和竖向荷载组合影响的建筑物。设计高层建筑时,它的结构除在上述荷载组合下的强度、刚度和稳定性应予以保证外,还必须控制由风荷载(或地震水平作用)所产生的侧向位移,防止由此产生的结构的和非结构性材料的破坏;控制由风荷载造成顶部楼层的加速度反应,以使用户对摆动的感觉和不舒适感降到最低程度。这就需要设计师从一开始就应该以一个立体的概念设计为基础。

一、高层结构概念设计

(一)高层结构概念设计的三维层次

把房屋看成一个三维空间块体分层次来分析,对于复杂的高层,例如多塔机构也可以把它分成几块,分别研究其倾覆、刚度、承载力等问题,然后组合起来。首先,在方案阶段(I),可以把基本设计方案概念化,建立一个符合建筑空间三维形式的结构方案。在该阶段分析总结构体系的荷载和抗力关系;高宽比与抗倾覆;承载力和刚度;并预估基本分体系的相互关系。由于整个结构必然是由一些平面单元组成,因此在初步设计阶段(Ⅱ),要扩展方案,把那些体现初步设计基本要求的、主要是二维的平面体系包括进来,进行基本水平和竖向分体系的总体设计,从而得到主要构件及其相互的关系。而在最后的.第Ⅲ阶段,即施工图设计阶段,处理一维的构件设计,具体设计所有分体系的构件、连接和构造详图,对第Ⅱ阶段做出的粗略决定进行细化。

对于高层建筑结构,可以设想成为一个从地基升起的竖向悬壁构件,承受水平侧向荷载和竖向重力荷载的作用。侧向荷载是由风吹向建筑物引起的水平压力和水平吸力,或者是由地震时地面晃动引起的水平惯性力。重力荷载则是建筑物自身的总重力荷载。这些侧向荷载和重力荷载的组合,趋向于既可能将它推倒(受弯曲),又可能将它切断(受剪切),还可能使它的地基发生过大的变形,使整个建筑物倾斜或滑移。对抗弯曲而言,结构体系要做到不使建筑物发生倾覆,其支撑体系的构件不致被压碎、压屈或拉断,其弯曲侧移不超过弹性可恢复极限;对抗剪切来说,结构体系要做到不使建筑物被剪断,其剪切侧移不超过弹性可恢复极限;对地基和基础来说,结构体系的各支撑点之间不应发生过大的不均匀变形,地基和地下结构应能承受侧向荷载引起的水平剪力,并不引起水平滑移。由于风力和水平地震作用力对于高层建筑是动荷载,使建筑结构抗弯曲和抗剪切时都处于运动状态,就会导致建筑物中的人有震动的感觉,使人有不舒服感。如果建筑物晃动得太厉害,还会使非结构构件(如玻璃窗、隔墙、装饰物等)断裂,甚至危及屋外行人的安全。所以,高层建筑结构要避免过大的震动。例如:在建造机关事务局12层的办公综合楼,它长48m、宽18m、高36m。建筑物两边各有9根柱,横行柱距为18m,纵向柱距为6m,中央有一个6×12m的电梯和管道井筒。考虑水平荷载的传递有几种不同方式,进行结构方案优选,分析两种结构方案:一种为仅由核心筒承受水平力,外柱仅承受大部分竖向荷载,不抵抗水平力,梁和柱铰接;一种为纵横两个方向柱和梁刚接形成框架,来抵抗纵横两个方向的水平力。在方案一中:筒井所受的风荷载为1。4×6×8=67。2KN/m,竖向荷载近似为15120KN,井简墙自重为6×36×(6+12)×2=7776KN,可得抵抗倾覆弯矩的竖向荷载为22896KN。则可计算出合力偏心矩e=M/G=67。2×36×18/22896=1。9m,超过核心范围(6/6=1m),不满足稳定要求。必须加强、加宽基础或采用下部锚固,才能避免基础向上抬起。在方案二中:由横行跨度的框架承担全部水平力。因此,在一个方向风荷载作用下,总框架一侧柱子受压,另一侧柱子受拉,并可近似求得总压力或拉力为:67。2×36×18/18=2418。2KN,大致由每侧9根柱子平均分担2419。2/9=268,8KN/柱<7×3×9×10=1890KN,即比每根柱所承受的恒载小很多,基础不会向上抬起。因此方案二比方案一好,应采用方案二的结构。

二、高层建筑的结构体系

通过受力因素分析,下一步就考虑采用什么结构体系,有下面几种高层建筑结构体系可供选择,其结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架一剪力墙结构、筒中筒结构等。根据其受力特点,结合高层概念设计的三维层次考虑,选取合适的结构体系或其组合体系。

(一)框架结构体系

由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由梁联系起来,形成空间结构体系。框架结构的优点是建筑平面布置灵活,可以做成有较大空间的会议室、餐厅、车间、营业厅、教室等。需要时,可用隔断分割成小房间,或拆除隔断改成大房间,因而使用灵活。外墙采用非承重构件,可使立面设计灵活多变。但是框架结构本身刚度不大,抗侧力能力差,水平荷载作用下会产生较大的位移,地震荷载作用下较易破坏。不高于15层宜采用框架结构,可以达到比较好的经济平衡点。

(二)剪力墙结构体系

剪力墙结构体系是利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构体系。墙体同时作为维护及房间分隔构件。剪力墙间距一般为3—8m,现浇钢筋混凝土剪力墙结构整体性好,刚度大,在水平荷载作用下侧向变形小,承载力要求容易满足,适于建造较高的高层建筑。而且其抗震性能良好,在历次的地震中,都表现了很好的抗震性能,震害较少发生,程度也很轻微。但是剪力墙结构间距不能太大,平面布置不灵活,而且不宜开过大的洞口,自重往往也较大,不是很能满足公共建筑的使用要求,而且其成本也较大。

(三)框架一剪力墙结构体系

框架一剪力墙结构体系由框架和剪力墙组成。剪力墙作为主要的水平荷载承受的构件,框架和剪力墙协同工作的体系。在框架一剪力墙结构中,由于剪力墙刚度大,剪力墙承担大部分水平力(有时可以达到80%~90%),是抗侧力的主体,整个结构的侧向刚度大大提高。框架则承受竖向荷载,提供较大的使用空间,同时承担少部分水平力。由于有了剪力墙,其体系比框架结构体系的刚度和承载力都大大提高了,在地震作用下层间变形减小,因而也就减小了非结构构件(隔墙和外墙)的损坏。这样无论在非地震区还是地震区,都可以用来建造较高的高层建筑。还可以把中间部分的剪力墙形成简体结构,布置在内部,外部柱子的布置就可以十分灵活;内筒采用滑模施工,外围的框架柱断面小、开间大、跨度大,很适合现在的建筑设计要求。

(四)筒中简结构体系

筒中筒结构体系由一个或多个简体为主抵抗水平力。通常简体结构基本形式有三种:实腹筒、框筒及桁架筒。筒体结构最主要的特点就是它的空间受力性能。不论哪一种简体,在水平力作用下都可看成固定于基础上的箱形悬壁构件,它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力,并具有良好的抗扭刚度。简中筒结构是一种抵抗较大水平力的有效结构体系,但是由于它需要密柱深梁,当采用钢筋混凝土结构时,可能延性不好,而且造价昂贵。

除了上述的几种结构体系外,还有其他一些结构体系,如薄壳、膜结构、网架等。随着时代的进步,会涌现出越来越多更好的结构体系。这就需要不断学习,从各方面考虑运用经济合理的手段到达目标。

篇2:超限设计高层建筑结构论文

1高层建筑结构超限设计与普通高层建筑的区别

一是层数和高度的增加,竖向荷载也不断加大,墙、柱结构面积也随之相应的增加。

二是由于高度的增加,超限结构的水平荷载急剧增长,风力随着各层作用点高度的增加而不断加大,重力荷载代表值、各层作用点高度及构件截面刚度也会导致地震作用的加大,结构受力的主要思想因素来自于水平荷载。

三是随着高层建筑层数的增加,所累加的效应也会越来越明显。而且在这其中还会由于压缩变形差而导致节点附加弯矩、倾覆弯矩所产生附加轴力,这也是超限结构设计时不可忽视的重要因素。

四是层数的增加,导致需要调整的系数也加大,构件内力变形、位移值和位移比的控制难度都会有所增加,从而需要对其抗震等级进行提高。

2高层建筑结构超限设计的主体因素

2.1基于性能的抗震设计能否满足抗震性能目标

在高层建筑结构抗震设计中,通常分为小震、中震和大震作用下的抗震设计,计算分析方法也具有一定的区别。通常利用振型分解反应法或是弹性动力时程法来对小震作用进行计算分析;而中震则利用弹性计算和结构构件屈服判断分析法来对其抗震性能进行计算;在大震设计时,则利用静力弹塑性一Pushover推覆分析及动力弹塑性来对进行计算。利用这些计算方法可以有效的对各阶段所要实现的抗震目标进行判断,确保结构的安全性。

2.2考虑可能的风载作用控制并验算风作用下舒适度

通常情况下在对抗震超限审查项目中并不包括风荷载作用。但对于高层超限结构工程来讲,由于其高度与正常高层建筑的高度超出较多,这就会导致风起到较大的控制作用。所以需要在高层超限结构中对风载进行必要的分析。在具体分析过程中,需要通过风洞试验的数据对超高层建筑受相邻超高层建筑物风扰的影响进行分析,根据其横风作用的大小来采取必要的控制措施。在对横风和顺风作用进行超限计算时,需要将两个方向的风压值都要与放大系数1.3相乘,从而计算出相应的位移和强度,从而进一步对可能起控制的横向风作用进行有效控制,确保在风作用下高层超限结构设计的最佳舒适度。

2.3根据高层超限结构构件和刚度需求分析温差效应

目前高层结构采用的都为竖向构件筒体,桩截面和刚度都较大,这就导致就会导致在混凝土浇筑过程中楼盖梁板在水平方向上温差变形会有较大的约束力产生。从而导致相应约束力产生,即水平温差效应。所以在实际设计过程中需要对混凝土终凝时的温度差值所可能对结构带来的附加内力影响进行充分的考虑。

2.4针对超限分析要考虑混凝土徐变收缩对结构的影响

混凝土自身固徐变收缩的特性,但钢结构则不存在这个问题,但当混凝土附着在钢结构上时,随着时间的持续,则会导致徐变变形的发生。同时作为超限高层建筑,由于其竖向构件高度较大,这就会导致其徐变变形累计数量较大,而且同时还会有收缩变形发生,在这两种叠加变形的作用下,会导致超高层建筑竖向构件后期的塑性变形达到较大的一个量级,导致其超出荷载直接发生弹性变形,从而对部分结构构件或是非结构构件带来较大的影响。所以在实际设计过程中,需要对这种徐变收缩进行量化分析,对其可能导致的不利影响进行评估,根据分析的结果来对是否需要采用相应的对策进行判断,确保超限高层建筑的质量。

3高层建筑结构超限设计中主体问题的解决措施

对于超限高层建筑,其对于抗震性能进行设计时,需要采用科学合理的设计方法从而对高层建筑结构在大、中、小三个地震级别的抗震性能进行具体的分析和判断,对于竖向荷载及风载的作用,则需要在设计和计算时确保所选择的.方法的规范性。从而有效的确保结构构件的弹性,确保其在小需作用下结构具有良好的弹性和完好性,不会有损伤发生,使结构在小震中具有较好的抗震性能。

在对中震作用下结构的弹性进行计算时,需要利用地震反应谱曲线来对中震弹性进行计算,由于需要在计算中对各项系数进行确定,所以可以将荷载、材料及城市承载力调整等各项系数都取1.0为准,而在计算过程中可以不对地震作用下内力放大调整进行考虑,其标准值可以根据材料的强度来进行选取,以构件地震作用组合效应小于强度标准值计算的抗震承载力为标准,在这种情况下,则可以做到中震作用下,高层超限结构具有良好的不屈服性,具有较好的抗震性能。

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,其他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。高层建筑超限结构设计,为了确保其安全性,在对其抗震进行超限审查时,还需要通过对风载、温差和混凝土徐变收缩可能带来的影响进行深入的分析,确保真正实施高层超限结构时其性能能够得到有效的保障。

4结束语

高层建设超限结构设计,在设计过程中除了利用软件和模拟分析外,还需要对主体结构需要承受的荷载、风载和地震等作用进行综合考虑,对混凝土徐变收缩可能带来的诸多影响因素进行计算,从而更好的确保高层超限结构设计的质量。

篇3:高层建筑结构优化设计论文

1.1高层建筑结构类型分析

高层建筑结构选型决定高层建筑的整体安全性和可靠性。常见的几种结构可类型为分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等。①框架结构主要是由梁柱、楼板等部分组成,根据建筑功能的需求,完成对平面框架的布置。框架结构造价低,但在水平荷载影响下变形较大,抗震效果不佳;②框架-剪力墙结构,高层建筑中,剪力墙主要布置在电梯间,通过核心筒承担水平荷载,抵抗地震力,整体稳定性高。但是框架剪力墙结构容易受到平面布局限制,出现质心和钢心不重合的现象,结构扭转过大,可能会出现的安全隐患;③剪力墙结构,具有较好强竖向和水平向的承载能力,对高层建筑的整体刚到和稳定性具有显著的提升效果,重点在于剪力墙的布置及自重的控制;④筒体结构,在电梯间及建筑外围布置剪力墙,形成筒体,该结构具有更高的刚度。

1.2高层建筑结构选型的影响因素

高层建筑结构选型,除了受建筑需求影响外,其主要因素可归纳为:①环境条件。主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等;②建筑方案特征。主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比以及建筑体型,其中建筑体型包括平面体型和立体体型。平面体型是由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成,立体体型是由结构高宽比、立面收进体型、塔楼和层间刚度等组成;③建筑使用功能要求。高层建筑的使用功能大体上可分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼等。某种功能的建筑可能只有某几种结构型式和它相匹配。比如高层住宅,由于其使用空间较小,分隔墙体较多,且各层的平面布置基本相同,因此这种功能的建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构;④结构抗灾水平及现场施工、后期使用、运营维护等。

1.3结构选型实施案例

本章节以某工程为例,该工程中主要包含的高层住宅和多层商务办公两部分,建筑的`总占地面积95388.440m2,其中工程中主要以1号楼、2号楼、3号楼为高层建筑,且楼层均为36F,其中且高度分别为117.390m、119.400m、119.400m。本工程主要采用钢材、混凝土等材料。本章节以1号楼为研究对象,1号楼拟建楼层36层,设防烈度7度,基本风压0.75KN/m2,场地Ⅱ类。建筑对称布置,平面规则,其空间分隔小,隔墙多,且各层平面布置基本相同。通过考虑其竖向、水平向荷载、造价施工方面等因素,本工程采用剪力墙结构,通过合理布置剪力墙,控制结构的整体刚度及侧向位移等,使结构更安全、更稳定、更经济。

篇4:高层建筑结构优化设计论文

2.1结合建筑类型进行优化

汶川地震震害结果表明,对于教育类项目,如中小学,由于使用功能要求,相比其它建筑,教学楼竖向结构体系相对较弱,强度和刚度不足,并且建筑体型不对称,致使建筑在地震中易倾倒。因此教育类项目,应在建筑侧边及楼梯间布置剪力墙,以增强建筑结构的整体性与稳定性,使其具有良好的工作性能。针对文化体育类项目,例如图书馆、博物馆,根据其典藏书籍及文物的特点,其荷载大,使用空间大,平面不规则,在结构进行竖向布置时不必按照传统9m模数布置,某项目案列按12m模数优化柱网后,结构截面变化不大,但能更好满足建筑使用功能需求。

2.2结合建筑总高度进行优化

在某超高层中,通过对比分析钢骨砼柱—砼梁与钢管砼柱—钢梁,钢梁组合楼盖可有效降低梁柱截面,满足建筑使用净高要求,且中庭洞口各层交错布置,采用钢梁组合楼盖解决了传统支模难题;可有效控制塔楼标准层室内梁高,内部净高高出150~200mm;绝大部分构件都在工厂加工完成,最大化地提高建筑产品工业化水平,大大减少施工现场建筑垃圾;施工工期大大缩短。

2.3结合建筑荷载进行优化

越来越多的企业在项目建设过程中承受着巨额成本的压力,地下室优化的必要性不容忽视。在满足安全和建筑功能、效果的前提下,充分考虑覆土、消防车、人防等荷载,再进行平面布置,并进行多方案比选,项目实例表明,在常规8.5m×8.5m柱网情况下,荷载越大,采用大板结构,建筑物含钢量最低,最经济。在结构优化过程中应多方面考虑,对建筑安全、美观、经济等全面比较,以实现项目效益最大化。

2.4剪力墙结构优化理论在实际工程中运用

(1)在进行结构计算时,应通过软件分析,满足最大层间位移、周期比、位移比、轴压比等各项指标确要求。(2)通过适当的缩减剪力墙的长度,减轻自重,增加高层建筑内部使用空间。(3)剪力墙的肢截面控制,在具体的控制中,需要保障肢截面以简单、规则为基准,具体的门窗洞口,同样需要设计整齐成列,并形成明确的墙肢与连梁,进而使得应力可以的合理的分布,提升高层建筑的整体安全性和稳定性。(4)剪力墙过长的部分,采用的开设洞口的方式,完成对剪力墙的均分,再由的弱连梁对他们进行连接,避免剪力墙出现的脆性剪切破坏,影响高层建筑的整体质量和安全。(5)剪力墙应自上而下的连续性布置,减少高层建筑出现刚度突变的情况,保障剪力墙的连续性。设计过程中适当对剪力墙的厚度和混凝土强度进行调整,满足轴压比的要求。(6)对窗口梁和阳台梁等截面进行调整,完成对结构刚度及位移的微整,是结构布置更合理。针对高层建筑的结构选型设计的基本情况,可完成高层建筑的结构优化,从而使得高层建筑的空间效果、结构性能和高层建筑的整体综合效益等均可得到改善,在保障高层建筑基本功能的基础上,提升高层建筑的稳定性和安全性。

3结束语

高层建筑提升空间利用效率,高层建的结构选型及优化设计使高层建筑整体更安全稳定、空间更合理,本次研究还得到:①高层建筑结构主要框架结构、框架结构-剪力墙、剪力墙、筒体结构等,且结合工程的具体情况,充分分析荷载、场地、周边环境,选取合适的结构体系;②通过分析不同建筑类型、高度、荷载情况下优化方案及具体的高层建筑剪力墙结构优化情况,总结出结构优化方法,保证结构设计优化能高出建筑基本需求,同时能保障高层建筑安全与质量,更加经济合理。

篇5:设计高层建筑结构的论文

设计高层建筑结构的论文

1基于常微分方程求解器的分析方法

我国当前主要通过常微分方程求解器对高层建筑结构力学进行分析。高层建筑结构力学常微分方程求解器功能强大,自适应求解效果非常好,可以有效满足对用户进行预先解答,提高解答的精度,降低解答指定的误差限。当前我国在高层建筑结构分析通过对常微分方程求解器的应用,有效实现了对高层建筑结构楼板变形时的动力计算、稳定计算和静力计算,实现对数据的整体分析和处理。建筑人员通过使用常微分方程求解器的分析,有效降低了在进行高层建筑结构分析时的处理量,降低了高层建筑结构分析中的方程组数,有效提高运算效果,从本质上实现了对建筑结构的优化。

在对高层建筑结构常微分方程求解器进行深入研究的过程中,清华大学教授包世华和袁驷有效提高了常微分方程求解器的应用,实现了对常微分方程求解器的深化研究。袁驷教授利用有限元技术,对偏微分方程的半离散化进行控制,有效实现了对常微分方程组的求解,提高了对结构线性函数的应用。通过常微分方程求解器的直接求解,对有限元线进行实际应用,有效对一般力学问题进行计算,在很大程度上提高了一般力学问题的.计算效果。而包世华教授对半解析-微分方程求解器方法进行分析深化,有效将半解析-微分方程求解器方法应用到高层建筑结构结构静力、动力、稳定性的分析验证中,提高了对高层建筑结构力学分析的效果。

2高层建筑结构弹塑性动力分析方法

高层建筑结构弹塑性动力分析方法在高层建筑结构力学分析中又被称为时程法。高层建筑结构弹塑性动力分析方法主要是对地震波直接输入结构,完成结构的弹塑性性能分析。这种方法要求结构力学分析人员建立专门结构弹塑性恢复性动力方程,通过逐步积分法实现对地震过程中速度、加速度、位移等的时程变化,完成对建筑结构的描述。高层建筑结构弹塑性动力分析方法对建筑结构在强震的作用下弹性及非弹性阶段的内力变化进行深入研究,有效对高层建筑构件可能出现的损坏、开裂、屈服、倒塌进行分析,提高建筑结构力学的分析效果。当前在国内的高层建筑结构弹塑性动力分析方法主要输入地震波为随机人工地震波,结构模型的计算多采取层模型。除此之外,高层建筑结构弹塑性动力分析方法还加大了对楼板结构变形的分析,使用并列多质点计算模型进行计算,对高层建筑结构的基础转动和评议进行研究,有效提高了对土体、基础及上部结构耦合振动的模拟效果。

近年来我国还高层建筑结构弹塑性动力分析方法中对扭转振动进行分析,取得显著进展。高层建筑结构弹塑性动力分析方法能够有效对高层建筑结构中存在的薄弱环节进行分析,提高对结构延展性、变形的实际分析效果。高层建筑结构弹塑性动力分析方法预计的破坏形态与实际地震的破坏效果非常接近,有效对地震危害进行防护处理,提高了高层建筑结构的防震效果。但是当前对高层建筑结构弹塑性动力分析方法的整体看法不一。部分人员认为采取大型高速计算机对典型地震波进行分析;但是部分人员认为典型地震波本身不一定能代表真正的地震,因此在进行研究的过程中要对研究算法进行简化,对近似方法进行研究。随着高层建筑结构弹塑性动力分析方法的逐渐发展,越来越多国家在进行高层建筑结构力学分析的过程中开始对地震波根据实际情况进行选取,模拟效果大幅提高。

3基于最优化理论的结构分析方法

基于最优化理论的结构分析方法主要是通过数学上的最优化理论及计算机技术实现对高层建筑结构设计的一种新方法。基于最优化理论的结构分析方法有效实现了对结构设计的被动分析道主动设计的转变,提高了高层建筑结构设计的灵活性,对设计具有非常好的促进效果。基于最优化理论的结构分析方法对空间的要求较为严格,设计过程中要保证以最小的质量产生最大的刚度。因此,设计人员要对框架剪力墙结构中的剪力墙进行充分分析,实现墙体的优化布置和数量选取,提高基于最优化理论的结构分力学析效果。基于最优化理论的结构分析方法中要求保证适度的刚度,对刚度要进行严格控制。尤其是在分析剪力墙与地震作用的时,要对剪力墙刚度进行优化设计,确保建立正确的最优化刚度模型,提高基于最优化理论的结构分析方法的模型实际应用效果。目前我国的基于最优化理论的结构分析方法发展还不全面,在进行单位建筑面积上剪力墙惯性矩度量指标设计的过程中还存在较多问题。我国的基于最优化理论的结构分析方法仍处於研究和发展阶段。高层建筑结构力学分析人员要对基于最优化理论的结构分析方法中的数学模型进行深入研究,对剪力墙最优刚度进行有效分析,从本质上提高数据分析处理效果,拓宽基于最优化理论的结构分析方法的应用前景。

4基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法

在进行分区的过程中,高层建筑结构力学分析人员要对有限元进行全面分型。有限元中杂交元和非协调元的发展在很大程度上促进了分区广义变分原理的发展,为分区广义变分原理奠定了坚实的理论基础。清华大学龙驭球教授对分区广义变分原理进行研究,实现了对分区广义变分原理的深化。龙驭球教授的分区混合有限元法将分区广义变分原理进行拓展,实现了继位移法、杂交元法之后的改革和完善。分区混合有限元法对弹性体分类,对势能区使用位移单元能量分析,将结点位移作为基本未知量。而余能区使用应力单元,将结构应力函数作为基本未知量,实现对能量项的交界面附加。分区混合有限元法在满足位移和力的基础上保证了位移的连续和收敛性,有效对总能量泛函驻值分区混合进行方程选取。分区混合有限元法适应性非常强,分区较为灵活,在很大程度上保证了函数的收敛性,对高层建筑结构力学的分析具有非常好的促进效果。

分区混合有限元法对计算框支剪力墙、框支剪力墙角区应力集中、托墙梁结构等方面具有非常好的计算效果,在高层建筑结构分析中具有非常好的应用前景。总结:当前我国的高层建筑结构力学的分析方法主要包括:基于常微分方程求解器的分析方法、基于有限条法和样条函数法的分析方法、基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法、高层建筑结构弹塑性动力分析方法、基于最优化理论的结构分析方法。高层建筑结构力学分析人员要对以上五种分析方法不断进行深入研究和合理应用,将高层建筑结构力学分析和高层建筑艺术进行完美结合,增强高层建筑结构力学分析的实用效果。要对高层建筑结构力学分析的方法不断进行完善,确保我国建筑飞速发展。

篇6:高层建筑结构抗震概念设计论文

摘要:随着我国建筑行业的快速发展,高层建筑的结构设计安全逐渐成为人们关注的焦点。防震概念设计是高层建筑结构设计的重要组成部分,直接关系到高层建筑物在自然灾害的影响下能否会给人们造成生命和财产的危害。所以本文先分析了高层建筑结构设计中抗震概念的概述,然后从四个方面阐述了高层建筑架构设计中抗震概念设计的应用策略。

关键词:高层建筑;结构设计;抗震概念;应用

防震设计是高层建筑结构设计必不可少的一部分,并且地震是一种无法消除的自然灾害。因此,高层建筑结构设计人员应采取科学、合理的措施来降低地震对高层建筑物的危害系数,以提高高层建筑物的稳定性,从而保证人们的生命和财产安全,这同时也是我国高层建筑物结构设计工艺不断优化的必然结果。

1高层建筑结构设计中抗震概念概述

地震的发生是无规律的,因此做好高层建筑物的防震设计是十分必要的。实践证明,只有利用科学、合理的设计措施,整体布局高层建筑的结构细节,才能降低地震对于高层建筑物的危害。一般抗震设计是从抗震值和抗震措施两个方面进行的,其过程是:地震情况统计、数据分析、提出概念。抗震概念设计的主要内容就是保证高层建筑整体的稳固性和细节结构的抗震性。简单地说,抗震概念设计就是基于工程抗震的基本理论和实际的抗震经验总结出的工程抗震概念,是决定建筑物抗震能力的基础。抗震概念设计中包含空间作用、非线性性质、材料时效、阻尼变化等多种不确定的'因素。抗震概念设计的原则是建筑结构设计简单性、刚度适宜性、匀称性、整体性。例如在一些地震频发的地区设计高层建筑时,应该考虑都高层建筑上下部分结构性质不同的问题。

2高层建筑架构设计中抗震概念设计的应用策略

2.1合理的场地

高层建筑物的建设地点也是保障建筑工程施工质量的关键因素。选择合理的建筑施工场地,不仅可以减少企业的投入成本,还能提高建筑物的稳固性。因此,施工人员可以利用现代先进科技设施来选择理想的地段。场地的选择应当避开地震危险地段,如地震时会发生崩塌、地裂以及在高强度地震下容易发生地表错位的场地。一般地震危险地段包括断层区、坡度陡峭的山区、存在液化和润滑夹层的坡地以及大面积采空的地区。如发生严重地震的四川北川地区,其区域特点是县境内地形切割强烈,地形起伏大,相对高差超过1000m,沟谷谷坡一般大于25°,部分达40°~50°,甚至陡立。并且地貌类型以侵蚀构造山地、侵蚀溶蚀山地为主。另外在县境内还存在一条断裂带。这也就是北川地区成为汶川地震重灾区的原因,该地区的地震宏观烈度达到了Ⅺ度。因此,建设高层建筑的重点就是选择地势开阔、平坦以及中硬场地土。如我国中部平原地区,其地势平坦,并且属于地震低发区。当然,如果无法避免区域限制,那么也可以选择抗震性比较好的地区,如避免存在孤立山包的区域以及表面覆盖层厚度较小的区域。总之,因地制宜,选择合适的高层建筑建筑建设场地是保证高层建筑物稳定性的最佳途径。

2.2合理布局建筑平面

建筑物的房屋布置和结构布置都是影响高层建筑物稳定性的重要因素。依据抗震的概念,合理布局能够有效提高高层建筑物的抗震能力,延长建筑的使用年限。一般施工人员都会根据地震系数选择适当的建筑物高度和宽度,使高层建筑的抗震能力达到最大值。建筑平面的布置可以从四个方面考虑:一是布置平面时,应当遵循简单、对称的结构特点,以减少偏心;二是应当保证质量和刚度变化均匀,避免楼层错层问题;三是尽量设计合理的平面长度,且建筑物突出的长度也应该符合相关标准;四是尽量避免采用角部重叠的平面图形以及细腰形平面图形。如早前发生在墨西哥的地震,相关人员在地震发生后对房屋的结构进行了分析。据数据表明,建筑物刚度明显不对称会增加15%的地震破坏率,拐角形建筑会增加42%的地震破坏率,因此,高层建筑施工人员应该科学合理的设置建筑平面。此外,现浇钢筋混凝土高层建筑适用高度的确定需要考虑地区的地震烈度,如高层建筑的抗震墙在烈度系数达到6的地区,其最高适宜高度为130米;在烈度系数为7的地区,最高适宜高度为120米。总之,合理的高层建筑物平面布局是保证高层建筑抗震能力的关键。

2.3合理的结构设计

高层建筑的结构设计不仅要满足抗震要求,还要满足经济、功能齐全、施工技术等要求。在设计高层建筑结构时要考虑实际的场地环境和建筑物本身的建设标准。另外,结构的设计还应该满足对称性。总之,对于高层建筑的结构设计应该从各个方面综合考虑。首先,高层建筑结构的设计需要考虑多种影响因素,除材料、施工、地基、防烈度等因素外,还要考虑经济因素,之后才能确定建筑物结构类型。有利于防震的建筑平面设计包括方形、圆形、矩形、正六边形、正八边形等,不利于防震的建筑平面设计包括多塔形、错层、楼板开口等。次外,如果建设的高层建筑属于纯框架高层建筑,那么设计人员应避免出现框架柱倾斜、楼体倾斜等问题。因为如果框架柱倾斜,一旦发生地震就会出现剪切破坏问题,造成高层建筑的严重损坏。其次,更为重要的是结构设计一定要遵循对称原则,避免扭转问题的出现。如果高层建筑结构采取对称的结构,那么当发生地震时,其建筑物只会发生平移震动,建筑物各个部分的受力比较均匀,从而降低地震对高层建筑的破坏程度。

2.4设置多条防震线

设置防震线是为了提高高层建筑结构的抗震系数,提高建筑物体的稳固性。之所以设置多条防震线是因为建筑物中各个部分的结构和功能是不相同的,设计相应的反震线能整体提高高层建筑物的抗震能力。设置多条防震线的优势在于如果发生地震时,第一道防线的抗侧力构件在遭到破坏之后,其地震的冲击力和破坏力就会减弱。这样当地震经过多道防震线之后,地震的破坏力就会降到最低。如尼加拉瓜的马拉瓜市的美洲银行大厦,就是应用多道防震线的典型建筑,其大楼采用的是11.6米*11.6米的钢筋混凝土芯筒作为主要的抗震和防风构件,并且该芯筒又由四个小芯筒组成。相关数据显示,该高层建筑对于地震的反应用数据表示是,当发生地震时,其四个小芯筒的结构底部地震剪力值达到了27000KN,结构底部地震倾覆力矩达到了370000KNm,其结构顶点位移值为120毫米。总而言之,设置多条防震线提高高层建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社会经济快速发展的背景下,重视抗震概念的设计是延长高层建筑物使用年限,提高我国建筑工艺水平的关键。

3总结

综上所述,随着我国经济水平的不断增长,高层建筑物的数量也在迅速增长。因此,做好高层建筑结构设计中的抗震概念设计就凸显的尤为重要。将抗震概念设计应用到高层建筑结构设计中,不仅要考虑高层建筑结构施工的各个方面,还要考虑各种外界因素以及抗震标准。这样才能提高高层建筑的稳定性,降低地震给高层建筑造成的危害程度,从而保证人们生命和财产的安全。

参考文献:

[1]张念华.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用[J].中国新技术新产品,,04∶78-79.

[2]李国珍.高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用浅析[J].江西建材,2014,02∶29.

[3]陈琳琳.高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用[J].江西建材,2014,09∶30.

[4]郑亚迪.抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用分析[J].山东工业技术,,03∶77.

篇7:高层建筑结构的创新设计论文

2.1基本结构的设计

在设计过程中,必须优化结构设计。首先,结构水平力、竖向力传力途径要具备名确、简单等特征,这样便于把握结构计算模型情况,可及时把控抗震性能中的薄弱环节。其次,要考虑到当苏与结构抗侧力的均匀性,便于优化竖向构件布置,另外还需重视抵抗扭转振动与抗扭转刚度能力。最后,要遵循强柱弱梁的原则,确保柱的'受弯能力比梁高。

2.2调整结构布置方案

在结构优化工作中,最重要的就是调整剪力墙长度。局部墙肢长短会对某区域内的抗侧力造成很大影响,在布置剪力墙的过程中,必须考虑到对墙体压轴比是否与规范限定要求相符,同时还需保证建筑立面效果,优化调节周期。合理布置结构竖向构件,有利于为抵抗侧向水平力的设置提供条件,不过若剪力墙集中过渡,便会使结构自重增加。

2.3楼盖的设计

在整体房屋结构设计中,楼盖的设计至关重要,从力学简化模型角度而言,可将楼盖视为水平隔板,它需要具备一定平面刚度,便于连接竖向抗侧构件,各个构建可以通过协同变形,对地震力作用进行承载。通过优化楼盖设计,可以使楼板协调能力增强。

2.4框梁高的设计

边框梁在结构形成中做出了重要贡献,它对结构扭转可以起到抑制作用,使结构处于正常状态。框梁加大了之后,可解决因抗剪不足所诱发的问题。在设计过程中,要遵循强柱弱梁的原则,值得注意的是,若单纯为了与梁截面相互配合,将边框柱截面增大,则会对建筑使用功能造成很大影响,同时也难以调整倾覆力矩。框支梁有着复杂的受力模式,在安全储备齐全的状态下,尽量减少不良效应的发生。在结构中,连梁属于耗能构件,若配置太强,则很难取得理想耗能效果,严重情况下,甚至会对构件刚度构成威胁。将耗能构件弱化后,可以达到控制造价的目的,同时会使结构安全性增加。

2.5框架柱的设计

框架柱是设计过程中最为重要的环节,在设计的同时,必须考虑到设计模型与实际要求相符。因角柱部位受荷面积相对较小,其轴压比也较小,受到地震荷载与风荷载水平力后,侧向力与抗扭转力非常重要。将角柱截面加大后,可以使箍筋、角柱钢筋配筋率大大提升,同时使角柱抗变形能力得以优化。要想确保结构的安全性与整体性,必须严格控制框支柱压轴比,便于增强框支柱的抗压倒性。

2.6抗震设计

抗震设计包含多方面的内容,它存在于整个结构周期之中,包括选取结构体系、结构设计准则、布置结构体系、明确具体构件、维护结构、把握结构质量等,便于保证预期性能目标的实现。在抗震设计中,需要考虑到抗震的性能水平、性能目标与目标选用三个方面。

(1)性能水平:超限高层建筑结构抗震水平主要从以下几方面判定:①受到地震作用后,结构依旧保持完好,未受到任何损伤,通常无需采取修复措施。②受到地震作用后,结构基本完好,有少量次要构件出现了较小的裂缝,通常无需修复,能够继续使用。③受到地震作用后,结构重要部位与薄弱构件保持完好,其余部位出现裂缝,不过采取修复措施后,能够使用。④受到地震作用后,结构重要部位与薄弱构件被轻微损坏,有裂缝形成,非重要部位出现了不同程度损坏,也有裂缝形成,经修复后且采取特殊措施后,才可使用。⑤受到地震作用后,大部分构建被损坏,有明显裂缝产生,对人们正常出入造成影响,通过修复加固后,能够使用;⑥受到地震作用后,建筑结构明显被损坏,部分结构甚至严重损坏,会对人们造成一定伤害,不过不会危及到他们的生命。

(2)性能目标:任何超限高层建筑结构,均可以投资者经济能力、房屋高度、抗震设防等因素为依据,对抗震性能目标进行选择。

3结语

在结构设计过程中,设计人员要综合考虑到多方面的问题。本文首先对高层建筑结构整体结构概念创新设计的含义进行了简单的介绍,然后具体分析了高层建筑的设计方法,有利于为日后此种建筑类型的设计提供依据。

篇8:高层建筑结构的创新设计论文

结构概念创新设计主要是指在明确结构性能与地震作用的基础上,遵循工程设计的基本原则与基础理论,并结合实践经验,在规范规程的指导下,制定结构总体方案,从而确定材料使用、构建布置、结构体系的一种方法。在实际工作过程中,工程有设计人员在通过大量计算后,发现最初制定的结构体系难以与设计计算需求相符,最终只能临时将总体体系方案完全更改,导致大量人力、物力、财力的浪费。就异形复杂高层而言,在因其结构体形具有一定缺陷,在结构建模及计算分析过程中,极有可能出现因局部改变,导致整体结构均需更改的情况,为了防止这种现象发生,这就要求设计人员能够对结构体系准确定位,明确设计方向。高层建筑结构可分为很多种,其中包括带加强层结构、连体结构、错层结构等,均属于比较复杂的高层。高层因受到各方面限制,其体形严重不规则,在抗震设计上的难度较大。总体而言,在高层设计中,需要注重四个方面:①水平荷载。异形高层平面竖向存在缺陷,会有明显的地震水平震害效应,扭转、偏心最主要来源就是地震水平力。②侧移变形。异形高层会有明显的变形扭转效应,对侧移变形参数进行调整与控制后,便可抑制变形的发生。③轴向水平变形。水平轴向作用力会使异形高层转换梁变形加剧,如果考虑不够全面,构件便易处于不安全状态。④结构延伸设计。结构延伸设计在抗震结构中,处于核心地位,必须重视。

篇9:高层建筑结构分析与设计探究论文

关键词:高层建筑;结构;设计

随着城镇化速度的加快,推动了高层建筑的快速发展。作为城市发展的基础和社会活动的载体,高层建筑是营造良好的城市环境与宜人的生态体系不可或缺的部分,其设计多元化与标准中化越来越受到社会的重视。如何加强现代城市道路高层建筑设计工作的管理任务,已成为当今城市建设研究的重点课题。

篇10:高层建筑结构分析与设计探究论文

1.1水平荷载

建筑必须承受垂直荷载和风产生的水平荷载,必须具备较强的能力来抵抗地震的侵袭。在低楼层的建筑结构中,因水平荷载产生的内在动力和位置移动相对较小,对建筑建构的影响不大,主要是以重力为代表的竖向荷载控制着建筑结构的设计。而在高楼层的建筑中,是水平荷载对建筑结构起决定性作用,尽管竖向荷载对结构设计会产生重要的影响,但相对于水平荷载来说,影响较小。

1.2轴向变形

由于轴力项相对于弯矩项来说,产生的影响不是很大,施工单位只关注和考虑弯矩项。但是对高楼层建筑结构进行分析所要考虑的因素就不太一样了,需充分考虑到高层建筑的.层数、高度值、轴力值等相关因素。随着高度的不断增加,轴力变形也会变得特别明显,当轴向的变形达到一定的程度,会将高层建筑的结构内力数值和分布都改变。

1.3建筑侧移

楼层的增加,在结构侧向变形速度在水平荷载的作用下也会不断的增大。高层建筑设计时,需要保证足够的结构强度,在应对风荷载产生的内力作用时,才能产生足够大的力量去抵御。为了能够将水平荷载作用下产生的侧移距离控制在一定的限度之内,就必须拥有足够的抗侧刚度能力,才能较好的保障居住和工作的环境。

2高层建筑的结构类型体系

2.1框架―剪力墙类型体系

为使总体强度和硬度能满足设计和应用的要求,需在建筑物的合适位置设计一个体积相当大的剪力墙,用来代替建筑物框架,这也是框架剪力墙形成的原因。当建筑物在承受来自水平方向的一个力时,该结构类型可通过硬度很强的建筑物楼板,然后与连梁可形成一个能协同工作的建筑结构体系。垂直荷载在这一体系中起作用,而剪力墙所承受的是水平荷载,该结构承载荷载的形式,使得其形成了弯剪型的位移曲线。对于剪力墙这样的结构体系设置,会增加结构的侧向硬度、减小水平位移、降低框架结构应该承受的水平剪力,并且所产生的内力主要顺着竖的方向均匀的分布。

2.2剪力墙类型体系

剪力墙体系是由于受力的主题结构因平面剪力构建造成的。着剪力墙结构体系中,单片的剪力墙承载着全部由水平和垂直方向带来的荷载作用。当剪力墙体系的位移呈现型的曲线时,剪力墙体系属于刚性结构,这时候的剪力墙体系的强度和高度都比较强,而且具备一定程度的延展性。剪力墙结构体系整体上很好,而且框架-剪力墙体系小于能建高度,整体结构传力均匀而直接,整体的性能都比较好,不容易发生倒塌。

2.3简体类型体系

筒体类型体系即使用的筒体带有抗侧力建筑构件的结构类型,类型主要分为:筒中筒体系、单筒体体系、筒体―框架体系及多束筒体系等。从本质上来看,筒体体系是一种建筑受力构件,具备较强的空间性,实腹和空腹是它的两种类型。其中,实腹筒属于由曲面强或是平面强围城的一种三维竖向单体结构;空腹筒属于由窗裙梁、密排柱或者是开孔的钢筋混凝土的建筑外墙组合构成的空间性的受力构件。由于筒体类型体系的构成能够使建筑的刚度和强度较强,而且该体系内具有比较合理的受力,抵御地震和对抗风寒的能力都比较强,所以该结构体系常被应用于一些有较大跨度、空间或高度的高层建筑中。

3高层建筑设计方案

3.1弹性假定

当建筑处于一般风力的或者垂直荷载的作用下时,建筑结构设计常常处于弹性的工作阶段,特殊的情况除外,但是这一假定与实际的工作情况存在的差异不大。当遭遇地震或者强烈的台风天气时,建筑产生的位置移动会比较大,然后才会转入弹塑性的工作阶段。在这个时候就应当按照弹塑性动力分析方法进行设计,而不能按照弹性的方法对内力和位移进行计算,不然就不能将结构的真实工作状态反映出来。

3.2小变形假定

小变形假定方法是除了弹性假定之外另一种比较常用的方法,但也有学者对几何非线性问题进行研究。除了弹性假定,小变形假定方法也常被采用。但有不少学者对几何非线性问题(P-Δ效应)做了一些研究。一般情况下,当顶点水平位移Δ与建筑物高度H的比值Δ/H>1/500时,P-Δ效应的影响就不能被忽视了。

3.3刚性楼板假定

针对我国目前的分析方法而言,大多数高层建筑结构体系以建筑物的楼板在其自身这一平面内的刚度是无线大的为假定,往往会忽视建筑物自身平面外带有的刚度。因此,刚性楼板假定方法将高层建筑结构体系的自由度一定程度减少,简化计算方法。并且假定方式还为那些在空间上采用了薄壁杆件的理论在对筒体体系的结构进行计算时提供了较大的便利。通常来讲,受其自身计算方式和计算时相关的因素的影响,使得该方式比较适用于高层建筑中的框架和剪力墙两大体系。

3.4计算图形的假定

在高层建筑架构体系中,整体分析将采用的计算图形分为一维、二维协同分析和三维空间分析三中。其中,三维空间分析的普通杆单元,每一节点含有6个自由度,按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应该考虑截面翘曲,截面翘曲有7个自由度。

4结束语

总而言之,现代城市高层建筑的建设是一项漫长而复杂的过程。任何看似先进的技术均会随着时代的发展而显的落后,无法满足城市发展的需求。在新时代的发展背景下,人民日益增长的社会需求对现代城市道路的设计工作提出了更高的要求,同时也给设计从事者们带来了更加严峻的考验。只有不断研究,不断创新,立足于设计任务的标准化与多元化发展方向,才能确保我国现代城市高层建筑建设的可持续发展。

参考文献:

[1]况志涛.当前高层建筑中结构施工技术探讨[J].工程技术研究,,(6):77.

[2]邓均扬.高层建筑中建筑施工技术的合理应用探析[J].冶金丛刊,2016,(4):77-78.

[3]胡海燕,朱琦.复杂高层与超高层建筑结构设计要点分析[J].工程技术研究,2016,(7):183+187.

篇11:超高层建筑结构抗震设计论文

1超高层建筑

超高层建筑高度要求与结构类型和抗震烈度密不可分,超高层结构设计要进行两种方法以上的抗震核算,并且进行抗震设防专项审查。世界超高层建筑有迪拜哈利法塔,高828m;广州塔,高600m、上海环球金融中心,高492m等。超高层建筑因其超高的高度而具有不同于普通建筑和高层建筑的特点。首先,对于超高层建筑,传统的砖、石等材料已难以适用,其结构类型也更具选择多样性,如钢筋混凝土结构、全钢结构和混合结构等。其次,超高层建筑的垂直交通与消防,由于其超高的高度,较依赖于垂直交通,同时也给消防增加了困难,这就要求超高层建筑的每一层都需设置灵敏的烟雾报警器、自动喷淋和适当的避难所。最后,超高层建筑通过对风作用效应、重力荷载作用效应、施工过程的影响、空间整体工作计算、结构整体内力与位移、抗震性能等设计计算分析,进而提高超高层的抗震性和安全性。

2超高层建筑结构抗侧刚度设计与控制

为了提高超高层建筑的抗震性,其足够的结构侧向刚度必不可少。足够的结构侧向刚度不仅可以保障建筑物的安全性、抗震性,还可在一定程度上有效抵抗建筑结构构件的不利受力情况及极限承载力下的安全稳定性。设计超高层建筑的结构抗震侧向刚度,应重点从其结构体系和刚度需求进行。

2.1结构设计。结构初步设计根据建筑高度和抗震烈度确定高度级别和防火级别。超高层结构设计首先满足规范要求的高宽比限值和平面凹凸尺寸比值限值,其次控制扭转不规则发生:在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,扭转位移比不大于1.4;最大层间位移角不大于规范限值的0.4倍时,扭转位移比不大于1.6;混凝土结构扭转周期比不大于0.9,混合结构及复杂结构扭转周期比大于0.85。最后设计过程中严格控制偏心、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变、承载力突变、刚度突变等现象。满足结构设计规范的同时,还应考虑建筑师的设计意图和功能需求,同时满足设备专业设计要求。结构平面的规整程度直接影响着抗震设计的强弱,尽量采用筒体结构,以使得承受倾覆弯矩的结构构件呈现为轴压状态,且其中的竖向构件应最大程度的安置在建筑结构的外侧。各竖向构件和连接构件的受力合理、传力明确,降低剪力滞后效应,杜绝抗震薄弱层产生。

2.2结构侧向刚度控制。超高层建筑的抗震性能设计主要与结构侧向刚度的最大层间位移角和最小剪力限制相关。对于层间位移角限值,其是衡量建筑抗震性的刚度指标之一,地震作用应使得建筑主体结构具有基本的弹性,保证结构的竖向和水平构件的开裂不会过大。同时,因超高层建筑的底部楼层、伸臂加强层等特殊区域的弯曲变形难以起主导作用,所以应采取剪切层间位移或有害层间位移对其变形进行详细的分析与判断。对于最小地震剪力,其最重要的两个影响因素是建筑结构的刚度和质量,当超高层建筑难以达到最小地震剪力要求时,设计人员应该结合具体情况适度的增加设计内力,提高其抗震能力和稳定性,然而,当不能满足最小地震剪力时,还需通过重新设计或调整建筑结构的具体布置或提高刚度来提高建筑物在地震作用下的`安全性,而非单纯增高地震力的调整系数。

3超高层建筑的性能化抗震设计

超高层建筑的抗震性能设计,国内主要根据“三个水准,两个阶段”,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。超高层建筑来说,其建筑工程复杂、高度极高、面积大、成本高,一旦受到地震损害,其损失程度会更高,因此,必须充分考虑各方理论、实际情况和专家意见,兼顾经济、安全原则,定量化的展开超高层建筑的性能化抗震设计。同时,相关文件虽针对超高层建筑结构的性能化设计制定了较具体且系统的指导理念,涉及宏观与微观两个层面。但是,由于结构构件会受到损坏,且损坏与整体形变情况的分析计算都需进行专业的弹塑性静力或动力时程计算,而目前我国尚未形成相关的定量化的评价体系,因此,设计人员应在积极参考ATC-40和FEMA273/274等规范。此外,对于弯曲变形为主导的建筑结构,在大震作用后应尤其注重构件承载力的复核。

4超高层建筑多道设防抗震设计

除了上述注意事项外,针对超高层建筑进行抗震性设计时,还因注重设计多道的抗震防线。多道抗震防线是指一个由一些相对独立的自成抗侧力体系的部分共同组成的抗震结构系统,各部分相互协同、相互配合,一同工作。当遭遇地震时,若第一道防线的抗侧移构件受到损害,其后的第二道和第三道防线的抗侧力构件即会进行内力的重新调整和分布,以抵御余震,保护建筑物。目前,我国超高层建筑主要依靠内筒和外框的协同工作来达到提供抗侧刚度的目的,包含两种受力状态:首先,建筑的内外结构通过楼板和伸臂析架来协调作用,进而使得外部结构承受了较多的倾覆弯矩和较少的剪力,而内筒则承受了较大的剪力和一些倾覆弯矩,广州东塔就是此受力方式的典型;其次,以交叉网格筒或巨型支撑框架为代表的建筑外部结构,其十分强大,依靠楼板的面内刚度,外部结构即可同时承受较大的倾覆弯矩和剪力,如广州西塔。

5结语

综上所述,超高层建筑的抗震性能不仅关乎着建筑工程的投资,还威胁着人们的生命财产安全,因此,设计单位和相关工作人员必须树立正确的观念,积极学习并引进国内外的先进理念和设计,不断提升自身的设计水平,为促进超高层建筑的发展奠定基础。

篇12: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13:高层建筑结构特点论文参考

高层建筑结构特点论文参考

[论文摘要]文章分析高层建筑结构的六个特点,并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。

[论文关键词]高层建筑;结构特点;结构体系

我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米;上海金茂大厦88层,高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼:地王国际商会中心即地王大厦共54层,高206.3米。随着城市化进程加速发展,全国各地的高层建筑不断涌现,作为土建工作设计人员,必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系,只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

一、高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有:

(一)水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

(二)侧移成为控指标

与低层或多层建筑不同,结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大,与建筑高度H的4次方成正比(△=qH4/8EI)。

另外,高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大,在设计中不仅要求结构具有足够的强度,还要求具有足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内,否则会产生以下情况:

1.因侧移产生较大的附加内力,尤其是竖向构件,当侧向位移增大时,偏心加剧,当产生的附加内力值超过一定数值时,将会导致房屋侧塌。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏,使机电设备管道损坏,使电梯轨道变型造成不能正常运行。

4.使主体结构构件出现大裂缝,甚至损坏。

(三)抗震设计要求更高

有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。

(四)减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基的情况下,减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。

地震效应与建筑的重量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力,从而造成附加弯矩更大。

(五)轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中,框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力,中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时,此种轴向变形的差异将会达到较大的数值,其后果相当于连续梁中间支座沉陷,从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

(六)概念设计与理论计算同样重要

抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的,尽管分析手段不断提高,分析的原则不断完善,但由于地震作用的复杂性和不确定性,地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性,可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多,尤其是当结构进入弹塑性阶段之后,会出现构件局部开裂甚至破坏,这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明,在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

二、高层建筑的结构体系

(一)高层建筑结构设计原则

1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合,做到安全适用、技术先进、经济合理,并积极采用新技术、新工艺和新材料。

2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造,择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案,并注意加强构造连接。在抗震设计中,应保证结构整体抗震性能,使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

(二)高层建筑结构体系及适用范围

目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,它是高层建筑中常用的结构形式之一。

框架结构体系优点是:建筑平面布置灵活,能获得大空间,建筑立面也容易处理,结构自重轻,计算理论也比较成熟,在一定高度范围内造价较低。

框架结构的缺点是:框架结构本身柔性较大,抗侧力能力较差,在风荷载作用下会产生较大的水平位移,在地震荷载作用下,非结构构件破坏比较严重。

框架结构的适用范围:框架结构的合理层数一般是6到15层,最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间,平面布置灵活,可适合多种工艺与使用的要求,已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度,在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”,剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度,墙体同时也作为维护及房间分格构件。

剪力墙结构中,由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载,剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置,它刚度大,空间整体性好,用钢量省。历史地震中,剪力墙结构表现了良好的抗震性能,震害较少发生,而且程度也较轻微,在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点,而且可以使房间不露梁柱,整齐美观。

剪力墙结构墙体较多,不容易布置面积较大的房间,为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求,以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求,可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架,形成框支剪力墙结构。

在框支剪力墙中,底层柱的刚度小,形成上下刚度突变,在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形,因此,在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。

3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的`剪力墙,可以组成框架—剪力墙结构,这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又有较大的刚度和较强的抗震能力,因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高,以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系,往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体,成为竖向悬臂箱形梁,加密柱子,以增强梁的刚度,也可以形成空间整体受力的框筒,由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有:

(1)框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒,由它受大部分水平力,周边布置大柱距的普通框架,这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构,目前南宁市的地王大厦也用这种结构。

(2)筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成,内筒为剪力墙薄壁筒,外筒为密柱(通常柱距不大于3米)组成的框筒。由于外柱很密,梁刚度很大,门密洞口面积小(一般不大于墙体面积50%),因而框筒工作不同于普通平面框架,而有很好的空间整体作用,类似一个多孔的竖向箱形梁,有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦(88层、420.5米)、广州中天广场大厦(80层、320米)都是采用筒中筒结构。

(3)成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体,每个筒体都比较小,这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。

(4)巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱(通常由电梯井或大面积实体柱组成)以及巨梁(每隔几层或十几个楼层设一道,梁截面一般占一至二层楼高度)组成一级巨型框架,承受主要水平力和竖向荷载,其余的楼面梁、柱组成二级结构,它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小,使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。

除以上介绍的几种结构体系外,还有其他一些结构形式,也可应用,如薄壳、悬索、膜结构、网架等,不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

[参考文献]

[1]GB50011-建筑抗震设计规范.

[2]GB50010-混凝土结构设计规范.

[3]吴景祥.高层建筑设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1987.

[4]包世华,方鄂华.高层建筑结构设计[M].北京:清华大学出版社,1990.

篇14:高层建筑结构抗震概念设计

高层建筑结构抗震概念设计

经过唐山、汶川大地震灾害的`经验逐渐认识到,抗震概念设计比结构计算设计更为重要.抗震概念设计在实际工程设计中,尤其是提高结构抗震能力方面发挥了重要作用.本文阐述了结构设计过程中必须充分运用抗震概念设计的原则及其相应的构造措施进行分析,确保工程质量.

作 者:魏红辉  作者单位:珠海市建筑设计院,广东,珠海,519000 刊 名:中国新技术新产品 英文刊名:CHINA NEW TECHNOLOGIES AND PRODUCTS 年,卷(期): “”(20) 分类号: 关键词:高层建筑   结构设计   抗震概念设计  

篇15:高层建筑结构有哪些设计特点?

高层建筑结构有哪些设计特点?

1)水平荷载成为决定性因素,建筑物自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑物高度成线性关系;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖向构件中引起的轴力,是与建筑物高度的二次方成正比.另外,对某一定高度建筑物而言,竖向荷载大体上是定值,而作

为水平荷载的风荷载和地震作用,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。高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成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;还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件

剪力和侧移产生影响,

3)侧移成为控制指标。与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素.随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

4)结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。

篇16:高层建筑结构施工技术研究论文

在建筑安全与使用保障方面,高层建筑的结构施工具有重要的影响作用,而高层建筑结构施工通常非常复杂,而且工程量十分庞大,需要多领域专业,涉及大量的分项工程,这就导致施工需要面临很大的难度,如下笔者主要结合三个方面研究高层建筑结构施工技术相关要点展开探讨。

1高层建筑在结构施工方面的特点

1.1地基处理技术复杂

高层建筑施工需要把握这样的基础:首先高层建筑必须达到整体稳定性,这一点一定要保证。因此,高层建筑在地基处理方面相关技术特别复杂。通常条件下,埋置高层建筑的地基在深度方面需要达到建筑高度的8.5%,如果选用的方式为桩基方式,埋置深度至少要高过建筑物高度的6.7%。换而言之,即高层建筑在稳定性方面一定要保证,因此地基处理技术非常复杂,如果高层建筑是建设在软土层上的,因为可供选择的施工方案不止一个,要是方案的选择有一定的差异,这容易造成工期与工程造价方面也出现差异。

1.2高技术与高作业

高层建筑势必在高度方面相当高,因此必然涉及大量的垂直运输作业。普通建筑施工与高层建筑施工比较,高空作业量大成为最突出的特点。高空作业必定涉及建筑人员、建筑材料、相关设备等方面的垂直运输工作,这一方面的工作必须妥当安排好,尤其要做好高空坠物事故的安全防护,有效保障好高空作业者的人身安全,高层建筑建设是一项高危工作,一定要在安全方面做好防护与预防,这样才能达到防患于未然的效果。在国内,从低层建筑与高层建筑建设需要的材料比较来说,明显存在很大的差异。低层大部分采用砖混材料,而高层建筑物大部分采用钢筋混凝土,开始呈现出向钢混结构发展的趋势。钢筋混凝土大部分采取现浇的方式,因此建筑施工需要面对的难度很高。

1.3高层建筑施工离不开各个方面的共同协作

高层建筑的突出特点主要体现在结构特别复杂、工程量狠大、技术含量高等方面。同时,国内目前的高层建筑大部分是同步展开准备环节、设计环节、施工环节,所以参与到实际工程建设中有很多单位,因此要想保障工作效率,一定要加强相互质检的合作与协调。1.4高层建筑需要很长的施工时间通常条件下,不管是低层建筑还是高层建筑都需要大约10个月的建设工期。但因为高层建筑工程量庞大,技术含量比较高,会明显受到季节因素的影响,因此从其平均工期来看通常都特别长,基本都要超过两年。目前国内为了实现高层建筑施工工期的缩短,采用的方法主要有建筑架构、缩短装饰的方式。要是采用的模板体系不一样,那么耗费的时间势必会有一定的差异,因此需要结合实际确定恰当的模板体系,这对于有效缩短工期是非常有效的。

2模板工程施工

2.1关于柱模板方面

在对柱模板进行安装的时候,在楼板上面将边线与轴线弹出,接着和边线第一片安装侧纵板相互对准,同时还要增置临时支撑或者临时固定铁丝和柱主筋,将他们进行绑扎,接着对第二片柱模立即安装,为了有效防止发生漏浆的情况,将两厘米后的海绵条黏贴到接缝位置,然后按照顺序对第三片、第四片侧纵板安装,做好链接,用线锤对垂直度做好校验,以螺栓有效完成它们之间的连接,对柱套箍遵照自下而上的顺序进行安装,让它们能够保持方桶型。对柱模的垂直度偏差、轴线位移进行校验,最后确保其牢靠结实,做好固定。

2.2关于墙模板方面

在安装墙模板过程中,第一步需要对墙中心线与墙的边线弹出,安装顺序需要遵照先横墙,之后再安装纵墙的原则,依据顺序把一个流水段的.内墙正号模板向安装处移动,对模板位置进行调整,以墙中心线与模板的起止线为参照依据,同时对模板的水平度、垂直度、标高进行校正,依靠钢管完成就位以后,需要第一时间扭紧螺栓。对反号模板开始安装,对它的水平度、垂直度、标高完成校对以后,把两个模板用穿墙螺栓使劲锁紧,模板接缝一定要确保非常严密,浇筑砼时要防止发生漏浆的情况。依据一样的方法,对外墙外侧模板与内侧模板依次安装同时做好校正,最后对墙模和侧模之间,墙模之间、施工缝的位置是不是有缝隙存在做好检查,确保相关位置能够严密连接,非常可靠,而且牢固结实。

2.3关于梁模板方面

在没有对梁模支架开始安装前,将垫板铺设到梁模下方地面上。通常采用双排来支撑,间距的范围在0.5米至1.0米比较理想,通常在支撑上方位置与梁底短钢管连接固定,支撑之间大约每隔1.5米的距离,设置一个纵横水平联结杆,此外还要与满堂架子拉结,对大体积深梁一定要进行剪刀撑设置,并对相关连接件重视做好检查,确保其牢固完整。楼层间的上支座与下支座之间需要保持位于相同的直线上。

3钢筋工程施工方面

3.1对钢筋原材料一定要严格把控好质量

在没有开始高层建筑结构施工以前,在钢筋采购方面,需要对其质量以及性价比综合展开对比,选择具有较好信誉、钢筋具有稳定性能、具有较好质量的生产厂家,在供应商选择方面同样要青睐那些具有良好信誉,能够及时供货的。钢筋原材料需要与现行的标准、设计规范、设计要求相符合,每进购进来一批钢筋,都需要对其的质量报告、产品合格证等材料严格检查,在外观质量方面做好检查,钢筋外观必须保证没有损伤、保持平直,同时要在现场进行抽样,展开力学性能方面的检验。

3.2加工钢筋方面

(1)在钢筋工程没有施工之前,具体下料要依据图纸要求的钢筋形状、直径、尺寸、级别根数等,保护层的大小,接头的位置,都不能超出设计要求与规范。在进行钢筋制作以前,需要对其表面的氧化皮与污垢做好清除;(2)对下料单以及下料卡一定要科学编制,对具体规格、编号、形状、尺寸、具体的数量做好标示,各部位的钢筋制作件的加工需要以钢筋下料单为参考依据;同规格钢筋需要结合下料单具体长度做好科学搭配,防止发生以短尺量长料的情况,预防最终带来累积误差进而对工程质量产生不利的影响;(3)钢筋加工尺寸要想确保与设计要求与相关标准稳和,必须要有样板,在预检取得合格之后才能开始进行下一步的批量生产。

3.3安装、绑扎钢筋

(1)在绑扎、安装钢筋的筋时,需要结合相关的规范要求以及设计标准确定钢筋规格、数量、尺寸、实际位置、锚固具体长度、节点构造、连接接头,确保能够非常牢固地绑扎;(2)钢筋绑扎的准备时期一定要对配筋图、施工图全面掌握,对绑扎地点清扫,对规格直径、形状、尺寸大小,实际数量做好核对,对各部位做法做到清楚掌握,将构件的边线、中线以及钢筋位置线弹出;(3)安装、绑扎梁钢筋,受力钢筋纵向呈现多层排列的情况下,需要将直径长度是25毫米的短钢筋垫在两排相邻的钢筋之间,就纵向钢筋直径长度在25毫米的情况下,纵向钢筋规格与短钢筋直径规格是一样的。主梁与次梁出现交叉的地方,主梁钢筋处于下方的位置,次梁钢筋处于上方的位置,要是存在圈梁或着垫梁这种情况,位于上部位置的是主梁钢筋;(4)在对柱模板开始安装以前进行绑扎柱钢筋的操作,竖向钢筋具有的弯钩在方向上需要面向柱的中心,中间钢筋的弯钩与角部钢筋的弯钩同模板之间形成的角度分别是90°与45°。对箍筋的接头需要在四角纵向钢筋位置按照交错的方式布置,纵向钢筋同箍筋转角会形成一个交叉点,在这个位置一定要确保扎牢,对箍筋进行绑扎的时候,绑扣间需要保持八字形;(5)钢筋绑扎安装全部结束后,在施工阶段一定要做好防护措施,严防出现踩踏以及变形的情况,特别是要对弯起钢筋、梁、板的构造钢筋加大力度做好保护。在浇筑混凝土时,钢筋工需要跟班作业,这样才能保证做好加固与及时有效的调整。

4混凝土工程施工

(1)高层建筑的施工混凝土用量大,应尽量采用预拌混凝土和泵送混凝土;(2)高强混凝土适用于高层建筑底层柱等部位,但施工中应注意不宜使用强度过高的混凝土,以免引起收缩;(3)混凝土的浇筑时应注意每层楼按二次浇筑,分别浇筑柱和梁板。对于高度超过3m的柱子的浇筑,应在两侧开设门子板,并由其斜槽向模内灌入混凝土,按300-500mm的厚度分层浇筑,并采用高频振捣棒从顶部插入振捣。泵送混凝土时,应使料斗内始终保持有20cm以上厚度的混凝土,以防空气进入造成混凝土逆流形成堵塞。同一施工段的混凝土宜连续进行浇筑,在下一层的混凝土达到初凝前完成上层混凝土的浇筑;(4)混凝土浇筑后应及时养护,尤其要注意不能忽视墙、柱等竖向部位混凝土的混凝土。应结合季节和工程特点来选用浇水、蒸汽、综合蓄热、电热等养护方法,并覆盖薄膜等保温材料;(5)高层建筑混凝土结构标准层的楼板、梁的强度等级通常都是一致的,而板、梁的强度等级又比柱的强度低,并由下而上逐渐降低,因而节点处存在强度差,不利于施工操作,所以应采取有效措施,保证施工质量;(6)应由设计单位提出后浇带的浇筑时间和位置,并同施工方商量;后浇带宜选用早期,补偿收缩混凝土浇筑,浇筑混凝土前,应将后浇带表面清理干净,浇筑后也需对表面进行覆盖养护。

5结束语

以上三个方面是高层建筑结构施工的技术重点,也是难点,所以我们建筑工程技术人员一定要掌握好这三个方面的施工技术要点,做好施工质量管理,严格按照设计及规范施工,确保高层建筑结构的质量。

作者:胡阳琛 单位:厦门市斯特安装饰工程有限公司

参考文献:

[1]李珺.高层建筑结构施工技术要点[J].山西建筑,2011,33(2).

[2]袁廷伟,蒋根谋,杨克.高层建筑主体结构施工过程仿真分析[J].华东交通大学学报,2010(3)

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