浅析高层建筑结构设计的影响因素

日期:2021-04-13 00:25:01 | 人气: 61568

浅析高层建筑结构设计的影响因素 本文摘要:浅析高层建筑结构设计的影响因素 概要:本文主要阐述了几点影响高层建筑结构设计的几点因素。

浅析高层建筑结构设计的影响因素 概要:本文主要阐述了几点影响高层建筑结构设计的几点因素。  关键词:高层建筑,结构设计,影响因素,抗震  近年来我国建筑层数和建筑高度减少,利用结构空间起到,又发展了框架简体结构、简中珍结构、多珍结构和巨型结构等多种结构体系。高层建筑结构的承载能力、侧移刚性、抗震性能、材料用量和耗资强弱,与其使用结构体系具有密切关系。有所不同结构体系,限于于有所不同层数、高度和功能的建筑。

在高层结构设计中,水平力是掌控的主要因素,在地震区水平力是高层建筑结构设计的决定因素。剪力墙结构刚性大、周期短、地震起到大,在设计中不应留意调整结构刚性。近年来经常出现了一系列新的结构体系,其中有巨型框架结构、巨型桁架结构、挂和悬挑结构。目前使用这些结构体系的工程尚较较少,经验不多,对于这些结构的研究也过于了解、成熟期尚能无法普遍推广于设计与施工中。

  1高层建筑的特点  1.1在完全相同的建设场地中,修建高层建筑可以取得更好的建筑面积,这样可以部分解决问题城市用地紧绷和地价加剧的问题。设计精致的高层建筑还可以为城市减少景观。但高层建筑过于多、过于密集也不会对城市带给热岛效应,玻璃幕墙过多的高层建筑群还有可能导致光污染现象。

  1.2在建筑面积与建设场地面积完全相同比值的情况下,修建高层建筑比多层建筑需要获取更好的空闲地面,将这些空闲地面用于绿化和睡觉场地,不利于美化环境,并带给更加充裕的日照、通风和通风效果。例如在新加坡的新建居住区中,由于修建了高层建筑群,留给了更好地面空间,可以更佳地建设城市绿化和人们休闲活动空间。

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  1.3高层建筑中的线脚交通一般由电梯来已完成,这样就不会减少建筑物的耗资,从建筑防火的看作,高层筑城的屏蔽拒绝要低于中低层建筑,也不会减少高层建筑的工程造价和运营成本。  2高层建筑设计的主要原因  水平起到是设计的主要因素,任何建筑结构都要抵抗线脚荷载和水平荷载,在低层和多层结构设计中,往往是以重力为代表的线脚荷载起掌控起到,对于高层结构的设计,尽管线脚荷载仍对结构设计产生最重要起到,但起掌控起到的是水平荷载。之所以如此,其根本原因在于侧移和内力随高度的减少而很快快速增长,例如一根悬臂杆件,在线脚荷载起到下,产生的轴力仅有与高度成线性比例,但在水平荷载起到下,其弯矩与低减少。

因此,在高层建筑结构设计中,外用侧力的设计是关键,水平荷载是决定因素。对于一定高度的建筑物,作为其水平荷载的风荷载和地震起到将随结构动力特性的有所不同而有明显的变化。

  3侧移沦为掌控指标  与低层或多层建筑有所不同,结构侧移已沦为高层建筑结构设计的关键因素。随着建筑高度减少,水平荷载起到下结构侧向变形很快减小结构侧移与高度呈现出四次方关系下降。在高层建筑结构设计中,不仅拒绝结构具备充足的强度,还拒绝具备充足的抗倒移刚性,以确保结构在水平荷载起到时所产生的侧移容许在一定范围内。

侧移是高层建筑的敌问题,之所以要控制结构侧移,其主要原因有:  3.1侧移过大,使建筑物内的人在心理上产生不适应环境,控制结构侧移是确保建筑物长时间用于的必须。  3.2侧移过大,使建筑物内的填充墙、建筑装饰和电梯轨道等服务设施产生裂缝、变形,甚至损毁。  3.3侧移过大,将造成结构裂开或损毁,进而严重威胁结构长时间用于和耐久性,实质上控制结构构件裂缝就是容许结构侧移。

  3.4地震对建筑物的毁坏程度,主要各不相同结构侧移大小,如果结构变形能力足以抵挡地震输出能量对结构变形的拒绝,结构则不会再次发生坍塌。  4抗震设计拒绝更高  在高层建筑结构的抗震设防设计时,要考虑到长时间用于时的线脚荷载、风荷载,还必需使建筑结构具备较好的抗震性能,做小震自在、中震可修、大震不推倒。计算出来结构的延性是艰难的,结构或构件的延性是通过一系列的结构措施构建的。

在高层建筑设计中,为使结构具备较好的延性,构件要有充足大的横截面尺寸,柱的轴压比、梁和剪力墙的剪压比、构件的配上筋率都要适合,不应遵照规范、规程的拒绝。  5轴向变形不容忽视  任何建筑结构在外力作用下产生的偏移都还包括倾斜、轴向变形和剪切变形三部分。

在低层建筑结构设计中,一般来说只考虑到倾斜变形,而忽视铀向变形和剪切变形的影响,因为一般结构构件的轴力和剪力产生影响较小,可不考虑到。而高层建筑由于层数多、轴力大,再行再加沿高度累积的轴向变形明显,轴向变形不会对高层结构的内力产生相当大影响。此外,高层结构中的剪力墙的横截面也往往相当大。因此,剪切变形的影响不能忽视。

  使用框架体系和框架剪力墙体系的高层建筑中,框架中柱的轴向压力往往小于边柱的铀向压力,中柱的轴向传输变形小于边柱的轴向传输变形。当房屋很高时,此种差异轴向变形将不会超过较小的数值,其后果相等于连续梁的中间支座产生下陷,从而使连续梁中间支座处的负弯矩值增大,横跨中正弯矩值和末端支座胜弯矩值减小。故在高层建筑设计中,轴向变形决不考虑到。  在高层建筑结构的力学计算出来中,根据所选计算出来手段,所计算出来的构件变形因素是有区别的。

对于修改助手计算方法,一般只计算出来最基本的变形。使用计算机方法计算出来时,计算出来的变形因素要多一些。

当用空间协同工作方法时,考虑到了梁的倾斜、剪切变形,考虑到了柱、剪力墙的倾斜、剪切和轴向变形;当用几乎的三维空间分析方法时,除考虑到了前面全部变形外,还减少了梁、柱、剪力墙的挽回变形,以及剪力墙墙体横截面的翘曲变形。  6概念设计与理论计算出来同等最重要  概念设计是指一些无法作出准确力学分析或在规范中无法明确规定的问题,必需由工程师运用概念展开分析,作出辨别,以便采取相应措施。概念设计具有一定经验性。高层建筑结构的抗震设计计算出来是在一定假设条件下展开的。

尽管分析的手段大大提升,分析的原理不断完善,但是由于地震起到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,有可能造成理论分析计算出来和实际情况差距数倍之多。特别是在是当结构转入弹塑性阶段之后,不会经常出现构件的局部裂开,甚至毁坏,这时结构就很难用常规的计算出来原理去展开内力分析。实践中指出,在设计中做到好高层建筑的概念设计,从整体上提升建筑的抗震能力,避免结构中的抗震薄弱环节,再行相结合适当的计算出来和结构措施,才能设计出有具备较好抗震性能的高层建筑。

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将侧重概念设计作为高层建筑结构的最低原则明确提出其主要内容为:  6.1不应尤其推崇建筑结构的规则性(还包括平面规则性和线脚规则性)。  6.2合理自由选择建筑结构体系还包括:a.具体的计算出来简图和合理的地震起到传送途径;b.防止因部分结构构件的毁坏而造成整个结构失去忍受重力、风载和地震起到的能力;c.结构体系不应不具备适当的承载能力和较好的变形能力,从而构成较好的耗电能力。  6.3采行适当的抗震措施提升结构构件的延性。  7减低高层建筑可调比多层建筑更加最重要  减低高层建筑的可调比多层建筑更有意义。

从地基承载力或桩基承载力考虑到,如果在某种程度的地基或桩基情况下,减低房屋可调意味著在不减少基础的耗资和处置措施的前提下,可以多辟层数,这在懦弱土层上有可能具备引人注目的经济效益。地震效应与建筑的可调成正比,减低房屋可调是提升结构抗震能力的有效地办法。高层建筑的质量大了,不仅起到于结构上的地层剪力大,还由于焦点低、地震起到翻覆力矩大对线脚构件产生相当大的可选轴力,也导致相当大的可选弯矩。

  8结构整体平稳和翻覆问题  8.1整体平稳。建筑物在线脚荷载起到下由于构件的压屈,有可能导致整体失稳。我国国内高层建筑层数大多在40层以下,刚性相当大,整体平稳一般不不存在问题。

当高宽比H/B5时应验算数其整体稳定性。  8.2翻覆问题。

高层建筑由于总高度值相当大,基底面积小,在水平荷裁和水平地震起到下,产生相当大的翻覆力矩,如果翻覆力矩多达平稳力矩,则建筑物将不会再次发生翻覆,此方面地层灾害实例也已证实。在抗翻覆验算中,翻覆力矩按风荷载或地震起到计算出来其设计值。计算出来平稳力矩时,楼面活载所取50%,恒载取90%,拒绝外用翻覆的平稳力矩不大于翻覆力矩设计值。

对于高度多达150m的高层建筑不应展开整体稳定性及外用翻覆验算。  结束语  总之,高层建筑的高度和数量,从一个侧面体现一个国家科学技术水平和经济发展程度但对于高层建筑亦应适当掌控,即要与原先建筑互为协商,还要与城市历史特点互为协商。  参考文献  [1]孙军.高层建筑结构设计的问题分析[J].山西建筑,2008(19).  [2]吴晓琳。浅析高层建筑结构设计与特点[J]。

中国高新技术企业,2009(11)  [3]何辉,吴祖跃。浅谈高层建筑结构的设计与分析[J]。科技创新导报,2009(13).。


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