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【摘要】随着我国城市的不断发展,城市建筑的数量呈现为逐年递增的趋势,在物质条件不断被满足的基础上,人们对于建筑的要求也越来越高。因此相关设计人员在对建筑物进行设计的过程中必须加强相关因素考虑的全面性,这对于建筑职能的发挥极为重要。连体结构是高层建筑中常见的结构之一,其设计的合理性对于整个建筑都有着一定影响,因此相关人员必须加强重视。
【关键词】建筑物;连体结构;关键点;结构分析
一、前言
目前来看,城市建筑物连体结构比比皆是,建筑连体有助于两个建筑物直接连通,方便人员在两个建筑物间走动,同时建筑连体还有稳固建筑物的功能。但是目前我国存在部分的建筑连体结构设计合理性不足的现象,这对连体结构作用的发挥有着一定的阻碍,本文将对建筑连体结构设计的关键点进行分析。
二、连体结构设计需要遵循的原则
1.设计图的数据合理性能够满足建筑要求
(1)数据计算应该采用多个力学模型的计算软件来计算;连体是一个复杂的建筑结构,内部结构多样又特殊,承受多部位压力所以必须用现有力学模型进行分析计算,对其连接关键点部位要采用弹性楼盖来计算分析。
(2)连体设计还要考虑抗震能力,抗震系数是我们要计算的数据,不同地区不同建筑物的抗震系数有所不同,但都要在正常范围内。对于平扭耦联结构的振型应该大于等于15,而对于多塔楼的振型数大于等于楼层数的9倍,同时要保证振型质量大于总质量的90%。必要时还需使用至少两种结构计算软件对连体结构进行抗震性能分析,以满足相关的结构抗震性能目标。一般情况下,关键构件,对与连体结构相连的塔楼,需满足小震弹性、中震抗剪弹性(正截面不屈服)、大震满足抗剪截面要求;而对连体结构,则需满足小震弹性、中震弹性、大震抗剪弹性(正截面不屈服)。
2.构型合理性能够满足于建筑要求
两个有连体结构的高层建筑物应该有相同的外形,同样的材质和刚度,这样两个建筑物的稳定性才能保持一致。而有的高层建筑为了方便会修建连体结构,连体结构不宜采用普通的模式,要根据建筑结构的弹性动、静力分析结果进行包络设计,使连体结构满足相应的抗震性能目标要求。连体结构设计时应该考虑到建筑材料的问题,选用轻质高强材料,减轻自身重量,可设计成钢结构。连体主要结构可以考虑采用空间刚架、桁架,提高建筑刚度和协调能力,以及结构变形能力。
三、连体结构的受力情况
连体结构的受力比较复杂,具体表现如下:
1.结构扭转程度大
通过试验和计算结果分析显示连体结构振型复杂多样,主要包括顺向振型、反向振型、扭转振型等。除了单体振型简单一些外其余振型扭转性能差,在地震发生时可能发生平动变形和扭转变型,在连体结构发生扭转时会导致两侧结构变化,如果两侧结构不同或者不对称时引起的后果更加不利。
2.设计连体结构时设计师需要注意连体结构中间部位最为薄弱,刚度较小,所以该部位应该加固,受力需平均到其他部位一些保持连体的整体性。
3.连体结构受多方面压力,情况复杂,连体设计既要协调两侧建筑结构又要在水平方向承载内力,如果连体横跨范围较大层数又多时,纵向重力也十分明显,在地震发生时对稳定有很大影响,因此设计师应该尽量减少跨度大层数多的设计。
四、连体设计应用
连体设计后是要应用在实际生活中的,因此连体设计必须符合实际情况。对于两个相同建筑物之间的连体结构设计与施工较为简单,譬如;两个高层建筑的层数都为12层,高度都为53米,并且两个高层建筑都采用钢筋混凝土材料建筑,抗震强度均为七级,那么在对这两者之间的连体结构进行设计与施工时只需要选择相同的楼层进行施工即可,建筑连体施工时按照设计采用钢筋混凝土作为刚性连接材料,连接的一端以剪力墙固定,另外一端在高层建筑的大梁上。除此之外,为了克服连体结构的重力作用在连体中间部位尽量减少建筑材料的自重,但是一定要保证连体的稳定和牢固性。对于那些在不同建筑间修建连体就会复杂一些,有设计图的辅助,在实际应用使后要注意扭转系数,两栋建筑材料质量不同抗震能力也不同,连体结构要与高抗震建筑能力相适应,这对于整体稳定性保证有着极为重要的意义。
五、连体结构设计中应该注意的问题
连体结构设计中最应该注意的问题就是外形不规则以及其位置的不合理。连体结构的位置是抵抗震动的关键因素,位置过高结构不稳定,位置过低没有意义,因此需要根据计算分析和实际情况设计连体结构的位置。外形问题也是不可忽略的问题,外形包括抗侧力构建、外形大小和质量分布等问题。在距离远的高层建筑之间设计连体结构时要格外注意,在对连体结构的受力情况以及重力分布进行分析的基础之上加以连体外形设计合理性的保证,不能为了外形美观不顾实际情况。设计连体时设计师一定要把设计构想建立在专业知识上,不能够为了达到业主的要求而使得设计的科学性欠缺,在满足设计原则条件下尽量达到业主要求。
六、设计图中的构造方案
1.为了保证连接体的稳定性和整体结构的稳定性,必须采取安全的构造措施,连体和结构构件周围的建筑抗震级别要有所提高。
2.在连体高度范围内和上下层周围,连体支柱密度要增加,其他数据也要有所修改,轴压比限值数值要缩减。
3.设计连接体的框架与主楼的上下楼层要衔接稳固,使连接体与两个高层建筑形成一个整体。
4.与连接体对应的楼板需要采用双向配筋,楼板厚度之和需要达到180毫米,并且能够延伸到主楼。
5.在与连接体相连的主楼部分采用钢砼柱,在与之相连处采用钢砼梁,另外一端的连接体内型钢柱要延伸下一层。
结束语:
连接体的设计对于高层建筑作用的发挥有着极为重要的影响,其不仅是对建筑师的考验也是对结构设计师的考验,一个好的连体结构的设计能够起到稳定建筑美化外观的作用,这就对结构的设计合理性有很高的要求,因此设计师必须提高自己的专业素养,为设计的科学性创造条件。
参考文献
[1]李福泉.高层建筑的复杂设计.[J]中国建筑期刊,2014,(20).
[2]顾庆辉.浅析连体住宅结构设计[J].北部建材,2013,(07).
[3]刘光州.城市高层建筑的连体设计[J].沈阳建筑大学,2013,(01).
作者简介:
李秋全(440902198706115230),男,1987年06月出生,专业:建筑与土木工程,研究方向:结构工程,学历:硕士研究生。
【关键词】建筑物;连体结构;关键点;结构分析
一、前言
目前来看,城市建筑物连体结构比比皆是,建筑连体有助于两个建筑物直接连通,方便人员在两个建筑物间走动,同时建筑连体还有稳固建筑物的功能。但是目前我国存在部分的建筑连体结构设计合理性不足的现象,这对连体结构作用的发挥有着一定的阻碍,本文将对建筑连体结构设计的关键点进行分析。
二、连体结构设计需要遵循的原则
1.设计图的数据合理性能够满足建筑要求
(1)数据计算应该采用多个力学模型的计算软件来计算;连体是一个复杂的建筑结构,内部结构多样又特殊,承受多部位压力所以必须用现有力学模型进行分析计算,对其连接关键点部位要采用弹性楼盖来计算分析。
(2)连体设计还要考虑抗震能力,抗震系数是我们要计算的数据,不同地区不同建筑物的抗震系数有所不同,但都要在正常范围内。对于平扭耦联结构的振型应该大于等于15,而对于多塔楼的振型数大于等于楼层数的9倍,同时要保证振型质量大于总质量的90%。必要时还需使用至少两种结构计算软件对连体结构进行抗震性能分析,以满足相关的结构抗震性能目标。一般情况下,关键构件,对与连体结构相连的塔楼,需满足小震弹性、中震抗剪弹性(正截面不屈服)、大震满足抗剪截面要求;而对连体结构,则需满足小震弹性、中震弹性、大震抗剪弹性(正截面不屈服)。
2.构型合理性能够满足于建筑要求
两个有连体结构的高层建筑物应该有相同的外形,同样的材质和刚度,这样两个建筑物的稳定性才能保持一致。而有的高层建筑为了方便会修建连体结构,连体结构不宜采用普通的模式,要根据建筑结构的弹性动、静力分析结果进行包络设计,使连体结构满足相应的抗震性能目标要求。连体结构设计时应该考虑到建筑材料的问题,选用轻质高强材料,减轻自身重量,可设计成钢结构。连体主要结构可以考虑采用空间刚架、桁架,提高建筑刚度和协调能力,以及结构变形能力。
三、连体结构的受力情况
连体结构的受力比较复杂,具体表现如下:
1.结构扭转程度大
通过试验和计算结果分析显示连体结构振型复杂多样,主要包括顺向振型、反向振型、扭转振型等。除了单体振型简单一些外其余振型扭转性能差,在地震发生时可能发生平动变形和扭转变型,在连体结构发生扭转时会导致两侧结构变化,如果两侧结构不同或者不对称时引起的后果更加不利。
2.设计连体结构时设计师需要注意连体结构中间部位最为薄弱,刚度较小,所以该部位应该加固,受力需平均到其他部位一些保持连体的整体性。
3.连体结构受多方面压力,情况复杂,连体设计既要协调两侧建筑结构又要在水平方向承载内力,如果连体横跨范围较大层数又多时,纵向重力也十分明显,在地震发生时对稳定有很大影响,因此设计师应该尽量减少跨度大层数多的设计。
四、连体设计应用
连体设计后是要应用在实际生活中的,因此连体设计必须符合实际情况。对于两个相同建筑物之间的连体结构设计与施工较为简单,譬如;两个高层建筑的层数都为12层,高度都为53米,并且两个高层建筑都采用钢筋混凝土材料建筑,抗震强度均为七级,那么在对这两者之间的连体结构进行设计与施工时只需要选择相同的楼层进行施工即可,建筑连体施工时按照设计采用钢筋混凝土作为刚性连接材料,连接的一端以剪力墙固定,另外一端在高层建筑的大梁上。除此之外,为了克服连体结构的重力作用在连体中间部位尽量减少建筑材料的自重,但是一定要保证连体的稳定和牢固性。对于那些在不同建筑间修建连体就会复杂一些,有设计图的辅助,在实际应用使后要注意扭转系数,两栋建筑材料质量不同抗震能力也不同,连体结构要与高抗震建筑能力相适应,这对于整体稳定性保证有着极为重要的意义。
五、连体结构设计中应该注意的问题
连体结构设计中最应该注意的问题就是外形不规则以及其位置的不合理。连体结构的位置是抵抗震动的关键因素,位置过高结构不稳定,位置过低没有意义,因此需要根据计算分析和实际情况设计连体结构的位置。外形问题也是不可忽略的问题,外形包括抗侧力构建、外形大小和质量分布等问题。在距离远的高层建筑之间设计连体结构时要格外注意,在对连体结构的受力情况以及重力分布进行分析的基础之上加以连体外形设计合理性的保证,不能为了外形美观不顾实际情况。设计连体时设计师一定要把设计构想建立在专业知识上,不能够为了达到业主的要求而使得设计的科学性欠缺,在满足设计原则条件下尽量达到业主要求。
六、设计图中的构造方案
1.为了保证连接体的稳定性和整体结构的稳定性,必须采取安全的构造措施,连体和结构构件周围的建筑抗震级别要有所提高。
2.在连体高度范围内和上下层周围,连体支柱密度要增加,其他数据也要有所修改,轴压比限值数值要缩减。
3.设计连接体的框架与主楼的上下楼层要衔接稳固,使连接体与两个高层建筑形成一个整体。
4.与连接体对应的楼板需要采用双向配筋,楼板厚度之和需要达到180毫米,并且能够延伸到主楼。
5.在与连接体相连的主楼部分采用钢砼柱,在与之相连处采用钢砼梁,另外一端的连接体内型钢柱要延伸下一层。
结束语:
连接体的设计对于高层建筑作用的发挥有着极为重要的影响,其不仅是对建筑师的考验也是对结构设计师的考验,一个好的连体结构的设计能够起到稳定建筑美化外观的作用,这就对结构的设计合理性有很高的要求,因此设计师必须提高自己的专业素养,为设计的科学性创造条件。
参考文献
[1]李福泉.高层建筑的复杂设计.[J]中国建筑期刊,2014,(20).
[2]顾庆辉.浅析连体住宅结构设计[J].北部建材,2013,(07).
[3]刘光州.城市高层建筑的连体设计[J].沈阳建筑大学,2013,(01).
作者简介:
李秋全(440902198706115230),男,1987年06月出生,专业:建筑与土木工程,研究方向:结构工程,学历:硕士研究生。