刍议高层建筑结构设计要点

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  摘要:隨着社会经济的飞速发展,中国城市化建设脚步的加快,城市用地越来越紧张,因此高层建筑的建设越来越多,工程量越来越大,随着建筑高度的增加,建筑质量问题越来越受到人们的关注与担心。近年来,由于自然灾害的频繁发生,建筑倒塌现象越来越严重,尤其高层建筑,一旦倒塌,将为各方面都带来严重损失。所以高层建筑的质量要保证,就要在结构设计上保证合理。本文就高层建筑设计要点进行相关讨论。
  关键词:高层建筑;结构设计;结构体系;抗震设计
  随着我国城市化建设脚步不断加快,城市人口增加,规模变大,导致城市中用地越来越紧张,所以高层建筑的建设越来越站建筑中的主要地位,建筑行业的不断发展,人们对建筑质量的要求也会越来越高。尤其高层建筑,高度不同于一般建筑,所以结构设计方面的要求也比较高,结构合理是保证高层建筑质量合理的关键性因素。所以,在高层建筑设计中,不仅要保证美观,是要在保障结构合理的基础上在追求外观美。所以,要明确结构设计的要点。
  1.高层建筑结构工程特点
  高层建筑结构由于建筑高度特殊性导致建筑受力较特殊,所以有其独特的结构特点。高层建筑的开发可以节约土地资源,但是高层建筑的结构设计却比一般建筑要难,不仅要保证结构整体性,还要保证抗震能力。梁、板、柱、墙和基础等是构成建筑形体的力学构件和体系。所以,在结构设计中要保证它们的整体协调性,正确对构件进行选择,才是保证整个建筑质量的重要环节。
  2.高层建筑结构体系
  2.1框架结构体系
  框架结构体系是高层建筑结构体系中的一种。它是由梁、柱构件通过节点连接构成承载结构。框架结构的特点是体系在平面的布置中比较灵活,但是其占用的空间比较大,需要较大的空间来安排。近年来,由于建筑层数的增加,建筑高度不断变高,导致框架结构所承受的弯矩和剪力也随之而增加,所以,在结构的配料上就要进行相关的改进,配料的增加导致结构自身重量增加,占用的空间更大,所以,在空间处理上会出现一系列的问题,在成本造价方面也会不经济。导致使用受限。
  2.2剪力墙体系
  剪力墙体系是另外一种结构体系。一般用于钢筋混凝土结构中,由墙体承受全部水平作用和竖向荷载。在承受水平力的作用时,剪力墙相当于一根下部嵌固的悬臂深梁。它与框架结构相比,它的特点就是刚度比较好,不易变形,空间整体性好,在钢材的使用上比较节省,成本方面比较经济,空间处理也比较容易,在抗震设计上,由于不易变形,所以能够较好地满足抗震要求。
  2.3框架-剪力墙体系
  框架剪力墙体系是一种综合性较强的体系结构。此种体系是把框架和剪力墙两种结构组合在一起形成的体系。房屋的竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担,而水平作用主要由抗侧刚度较大的剪力墙承担。框架剪力墙结构体系拥有两种结构的优点,在空间布置中,比较灵活,而且使用方便,在抗震设计上,刚度大抗震能力较强,所以这种结构在高层建筑中得到广泛的应用,能够很好的保障高层建筑的稳定性与抗震能力。
  2.4筒体体系
  将剪力墙在平面内围合成箱形,形成一个竖向布置的空间整体受力的框筒,这就是所谓的筒体体系。近年来由于高层建筑的高度不断的创新,建筑结构设计受到前所未有的挑战。上诉三种结构由于结构自身特点,当层数超过一定限度后,就会导致结构要求的增强,承载力,抗震能力要求更高,所以,筒体结构体系的应用越来越受到重视,它可以较好地满足高层建筑在各种受力下的要求。具有很好的抗震能力,而且较其他结构来说,经济合理,成本较低。
  3.高层建筑结构设计要点
  3.1防止截面钢筋超配
  要保障结构的合理性就要保证结构构件质量合格。高层建筑的设计要点中,抗震能力的设计比较重要,要使高层建筑在遭遇强烈地震时具有很强的抗倒塌能力,最理想的办法是使结构中所有的构件都具有很高的延性。要提高构件的延性,适宜性比较困难的工程,在实际工程中很难完全做到这一点,但是保证构件的延性是保证高层建筑抗震能力的基础,所以,在设计中,可以根据不同类型不同高度的高层建筑进行不同的构件延性的提高。要使结构能进入弹塑性状态,并能通过结构的塑性变形吸收地震能量、抗御更高烈度的地震,就必须做到“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件”,才能使结构在进入弹塑性状态后形成合理的延性较大的屈服机制。构件的承载力大小受到配筋的影响,所以配筋的用量要适当。
  3.2保证高层建筑的整体稳定性
  高层建筑由于高度大,所以受风荷载的影响比较大,要保证其整体稳定性是关键。在地震发生时,如果整体稳定性差,整个建筑都可能发生倒塌。所以在设计时,要进行对整个建筑进行抗倾覆稳定性验算,使地震作用下的倾覆力矩与相应的重力荷载在基础与地基交界面上的合力作用点,不应超出力矩作用方向抗倾覆构件基础边长的 1/4。其次,建筑的高宽比也是影响建筑稳定性的因素,加大建筑物下部几层的宽度,使其满足规范高宽比的限值,从而保证上部结构的稳定。此外,稳定的基础是最重要的,要保证基础的埋设深度达到要求,埋设的深度要根据建筑高度进行相关的计算,要保证计算准确无误。每一个环节都很重要,都要严格要求,才会保障整个建筑的质量。
  3.3剪力墙设计
  剪力墙的合理设计也是保证整体结构合理的关键。规范规定,剪力墙在端部应设置暗柱、端柱等边缘构件。这些边缘构件的作用相当于砖混结构的约束柱,当结构的刚度较小,地震作用下层间位移和顶点位移较大时,边缘构件所起的作用也就越大,此时暗柱的截面和配筋就应加大。所以,在剪力墙设计中要注意,要根据结构要求进行尺寸与配筋的选择,不能随意进行配筋。
  3.4地下室的设计
  地下室对于高层建筑来说,虽不外露,但是在结构中却承担着重要责任。一般情况下,地下室外墙所承受的主要荷载为结构自重、地面活载、侧向土压力等。由于地下室有其独特的环境,结构也就不同于外部,在进行设计的时候,要综合考虑各个因素的影响,权衡成本,在保证结构合理的基础上还要保证经济。地下室结构设计中,外墙的设计比较关键。地下室外墙的受力状况与上部结构类型及平面布置有很大关系。所以在设计时,要仔细考虑分析受力特点,结合上部结构类型,以及平面布置特点,对外墙结构综合设计。例如,当上部结构为框架结构时,上部填充砌体及±0.00 楼板对地下室外墙顶端的约束程度很小,此时可假定墙体顶端为铰接。当上部结构为钢筋混凝土剪力墙结构时,剪力墙及±0.00 楼板对地下室外墙顶部的约束程度很大,此时可假定墙壁顶端为固接。这些专业性较强的结构知识都要有所考虑,所以设计者要有综合性的知识,保证结构的每一部分的合理性。
  4.结语
  总而言之,高层建筑是未来建筑的发展主要趋势,为了保证人民生命财产安全,保证高层建筑质量,就要保证结构设计合理规范,它是直接影响高层建筑的质量因素。为此就要求相关结构设计工作人员以及监管人员在过程中发挥作用,严格要求,对过程中出现的问题要及时总结并采取有效对策进行解决,保证结构的合理性,稳固性,保障高层建筑质量合格,达到国际化标准,为高层建筑行业的长远发展打好基础。
  参考文献:
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