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建筑设计院教您高层建筑的结构设计注意事项

编辑: 发表时间:2019-10-10 16:06

  随着我国城市化进程的加快 ,我国建筑行业取得了非常迅速的发展 ,尤其是一些高层建筑和超高层建筑普遍建立 ,所以这就对建筑结构的设计提出了很大的挑战 ,接下来是由为大家带来的关于高层建筑的结构设计注意事项 ,将从以下四个方面为大家进行分享:

  (一)高层建筑结构受力方面

  1、对于一个建筑物的最初的方案设计 ,建筑师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 ,而建筑结构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相互关系 ,故 ,在建筑结构设计的最开始 ,就一定要对建筑的主要承重柱与承重墙的数量与分布作出总体的设计。

  2、对于低层、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:其一 ,较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或井筒;其二 ,侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。

  3、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 ,而是随建筑高度的增高迅速增大。例如 ,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。

  (二)结构选型阶段:对于高层结构而言 ,在工程设计的结构选型阶段 ,应该注意以下几点:

  1、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、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  必须严格遵守 ,以避免后期施工图设计时间工作的被动。

  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   ,结构设计中往往忽视了由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。

  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。且根据实验一资料和实际经验一 ,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 ,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。

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  (三)地基与基础设计方面

  地基与基础设计一直是比较重要的方面 ,不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行 ,同时 ,也因 为地基基础是整个工程造价的决定性因 素 ,因 此 ,在这一阶段 ,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。高层建筑的基础应选用整体性好、满足地基承载力和建筑物容许变形的要求 ,并能调节不均匀沉降的基础形式。

  高层建筑宜设置地下室以减小地基的附加应力和沉降量 ,有利于满足天然地基的承载力和上  部结构的整体稳定性。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题 ,地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验一描述和规定得更为详细和准确 ,所以 ,在进行地基基础设计时 ,一定要对地方规范进行深入地学习 ,以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。为此 ,在进行高层建筑结构的基础设计时应注意以下几个问题:

  1、基础的总沉降量和差异沉降量应满足规范规定的允许值;

  2、满足天然地基或复合地基承载力及桩基承载力的要求;

  3、地下结构满足建筑防水的要求;

  4、应综合考虑经济效益 ,不仅考虑基础本身的用料和造价 ,还应考虑土方、降水、施工条件和工期等因 素。

  (四)高层建筑结构抗震设计中的问题

  1、部分建筑物高度过高

  目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下 ,超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化 ,建筑物的抗震能力下降 ,很多影响因 素也发生变化 ,结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。

  2、地基的选取不合理

  高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地 ,远离河岸 ,不应垮在两类土壤上   ,避开不利地形、不采用震陷土作天然地基 ,避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。

  3、材 料的选用不科学 ,结构体系不合理

  由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主 ,变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因 其弯曲变形的侧移较大 ,靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移 ,不仅增大了钢结构的负担 ,而且效果不大 ,有时不得不加大混凝土的刚度或设置伸臂结构 ,形成加强层才能满足规范侧移限值。

  4、较低的抗震设防烈度

  建筑结构设计的安全度水平应大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的 ,中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为百分之十的地震烈度 ,较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。

  以上  就是今天为大家分享的高层建筑设计的结构设计注意事项了 ,希望能为大家带来帮助。

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