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im电竞官方网站手机app下载建筑结构设计十篇
发布时间:2023-11-10
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  在建筑行业,钢结构设计应用的时间已经不短了,我们都知道,建筑钢结构的优点有很多,相比较传统的混凝土结构和砌体结构等,它性能稳定,质量轻强度高,抗震性能好,施工时可以在厂房进行加工再到现场装配,不仅装配的完整度好精密度高,而且能够大大的加快施工进度缩短工期。建筑师不是随心所欲在作设计,业主设计任务书对建筑师的平面和设计构思等发生的作用是重大的。客户希望设计师有更好的业绩,而且希望在其最终产品的确定过程中,设计师和市场专家都能更高效的参与决策。在这个阶段,建设项目更强调整体设计、更强调专业设计师、市场专家及开发商之间的协调,设计过程包括了持续的信息和知识的交流与整合。

  1.1 钢结构设计服务于钢结构的施工与使用,钢结构工程使用目的是为了创造效益。公共建筑偏重于社会效益,工业建筑则偏重于经济效益。因此,“钢结构经济性”是钢结构设计的另一个重要方面。

  “钢结构经济性”原则应从总体上加以分析,不能仅从某一方面孤立地去考察。在很长一段时间内,钢结构设计以耗钢量为标准,即耗钢量低就是先进的设计、是好的结构体系或形式,这在钢材匮乏的年代,节约钢材是一种重要的手段。然而,总体而言,单纯以耗钢量为评价标准是不完全的,也不尽合理。对门式刚架轻型钢结构房屋,全面评价结构体系的合理性应综合考虑用钢量、加工制作费、安装费、施工周期及基础费用等。

  因此,钢结构设计时,必须对钢结构体系的经济性进行深入分析和全面的考察,只有综合效益最佳的方案或钢结构体系才是合理的。评价结构体系的合理性,不仅要看耗钢量指标,还要看总体造价,也要看工期的长短,建筑物的早日投入使用或投产可获得的使用效益。此外,钢结构设计是要系统考察主要建筑材料的供应情况,及当地的制造与安装水平等,同时还应与业主加强沟通。

  1.2 根据实际情况,合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。因此如果结构太刚则变形能力差,强大的破坏力瞬间袭来时,需要承受的力很大,容易造成局部受损最后全部毁坏;但是太柔的结构虽然可以很好的消减外力,但容易造成变形过大而无法使用甚至全体倾覆。但是刚柔的程度历来都是专家们争论的焦点,现今的规范给出的也只是一些控制的指标,但无法提供“放之四海皆准”的精确答案。这就要靠设计者与业主进行沟通来确定一个方案。

  1.3 钢结构体系的“适用”原则是针对钢结构体系的功能要求而言的,钢结构体系适用性与建筑物的使用功能有密切联系。为此在结构设计时,必须把握以下方面:对建筑物的功能、特点和所处的环境条件有充分的了解,如建筑物是民用建筑还是工业建筑,民用建筑是用于展览馆还是体育馆等,工业建筑是钢结构仓库还是钢结构厂房,钢结构厂房的生产工艺对建筑结构的影响情况等;建筑物对防火、保温、隔热、隔振和防腐蚀有何要求;对建筑所在地的环境状况和气象条件应有足够的了解;建筑物内是否有特殊设备或特殊载荷作用,及吊车的设置情况如何等。

  2.1 对于钢结构加工制作箱型柱,我们一般使用钢板。所有加工以及钢结构构件的除锈和焊接都在加工车间完成。

  对于箱和筏基础底板的挑板问题,我们从结构角度来讲,如果能出挑板,能调匀边跨底板钢筋,特别是当底板钢筋通长布置时,不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋,较节约;出挑板后,能降低基底附加应力,当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时,加挑板就可能采用天然地基;能降低整体沉降,当荷载偏心时,在特定部位设挑板,还可调整沉降差和整体倾斜;窗井部位可以认为是挑板上砌墙,不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对,当有数层地下室,窗井横隔墙较密,且横隔墙能与内部墙体连通时,可灵活考虑;当地下水位很高,出基础挑板,有利于解决抗浮问题;从建筑角度讲,取消挑板,可方便柔性防水做法。

  2.2 钢结构安装。钢结构建筑的楼盖一般多采用压型钢板与现浇钢筋混凝土叠合层组合而成,它既是楼盖的永久性支承模板,又与现浇层共同工作,是建筑物的永久组成部分。

  钢结构压型钢板安装时其工序间的流程:钢结构主体验收合格――打设支顶桁架――压型钢板安装焊接――栓钉焊接――封板焊接――交验后设备管道、电路线路施工,钢筋绑扎――混凝土浇筑。

  2.3 钢结构建筑的混凝土施工。在钢结构建筑工程中,混凝土部分的施工主要有2个方面:一个方面是现浇混凝土楼面;另一个方面是核心筒筒壁。混凝土主要通过砼泵竖向运输。依据工程的结构特点,楼面模板支撑方案使用H型梁下翼缘支撑小规格H型钢,并在其上放置竹胶板和钢筋。箱型柱内浇混凝土所使用的方法是借助泵的压力把混凝土从下往上压入箱型柱,即顶升法。

  3.1 压型钢板在装、卸、安装中严禁用钢丝绳捆绑直接起吊;运输堆放应有足够的支点,以防变形;铺设前应将弯曲变形者校正好;钢梁顶面要保持清洁,严防潮湿及涂刷油漆。下料、切孔采用等离子弧切割机操作,严禁用乙炔氧气切割;大孔四周应补强。需支搭临时的支顶架,由施工设计确定,待混凝土达到一定强度后方可拆除。

  3.2 钢结构住宅建筑推广中的关键问题之一是选择和开发外墙板。除满足外墙板的各项技术要求外,还要做到墙板原材料因地制宜、工作化生产、运输、安装连接方便等等。

  3.3 以建筑设计为主导的钢结构住宅建筑,要和其他专业紧密互动配合。除此之外,钢结构住宅建筑还要注重解决一些问题,如:如何发挥钢结构的优势和避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板;还有要解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题等。

  3.4 当建筑大多数房间较小,而仅一两处房间较大时,如按大房间确定基础板厚会造成浪费,而按小房间确定则造成配筋困难,当承载力能满足要求时,可在大房间中部垫聚苯卸载,按小房间确定基础板厚。

  3.5 房地产开发商最关心的问题是钢结构住宅的造价。根据实际情况,钢结构住宅应定位于中、高档住宅,钢结构住宅建筑是一项系统工程,应从设计、制造、运输、安装、维修和管理等环节着手加强管理和协调,从而达到降低成本,提高综合经济效益的目的。

  3.6 钢结构结构布局不规则,地震时易损坏。如果想要做到安全合理、节点构造方便可靠。结构抗震性能与结构布局规则性需要下翻功夫。

  目前,随着城市经济的发展和高层建筑的增多,我国钢结构发展也开始迅速起来,钢结构住宅作为一种绿色环保建筑,已经开始做为重点推广项目。人们的生活水平越来越高,对钢建筑结构设计也提出了更高的要求。因此,加快新型高强、轻质、环保建材的研究与应用,使建筑结构设计更加安全、适用、可靠、经济是当务之急。其中,我们要充分发挥结构工程师的创新能力,因为他们是结构设计革命的推动者和执行者。

  [1]薛发,国内钢结构住宅的墙体发展状况[J].工程建设与设计.2004-09.

  [2]蔡玉春.钢结构住宅产业化的现状与进展[J].钢结构.2005-01.

  随着社会不断发展,人们生活水平越来越高,楼房建筑也朝着越来越漂亮的方向发展。然而建筑的质量却越来越受到人们的关注,尤其是在建筑材料不隔音的选择方面,使得许多人在日常生活中受到困扰。因此,这就要求施工建筑队在具体的施工过程中,要针对这一问题采取必要的手段和措施,提高房屋楼层的隔音效果,从而帮助人们展开更舒适的日常生活和工作。

  这一问题是我国建筑规划中突出的问题,一般造成声音的源头有两种,一种是人为活动;一种实际些活动。这主要是振动发出声音,通过振动传递到建筑墙壁中,通过整个建筑物不同部门之间相互的联系,例如楼板、房梁等传递到四面八方,从而形成影响人们日常生活的噪音。从这一方面我们可以分析出,撞击声的传播有着影响范围极广的特点,让生活在噪音下的人无法找出噪音主要来源地,认为声音来自所有的方向。这就严重影响了整栋建筑物住户之间的和谐关系。

  这种噪音是是整个建筑物住宅的检验指标其中之一,但是这一指标并没有出现在验收列表中,以及人们在买房时也没有销售者准确的告诉你个这一指标的确切指数。根据现阶段的一些毛坯房的实验中我们发现,国际上要求的噪音标准要限制在67Db(A)之内,我国远达不到这种标准,并且严重落后于日本等发达国家。

  根据对楼板撞击声的传播途经分析来看,整个楼板撞击声的传播靠的是固体振动传播方式,所以,这与整个混凝土楼板的厚薄没有直接的关系,反而与整个楼板结构的具体设计有着密切的联系。

  国内国外规范的具体标准不同,国内相关的机构认为楼房居住环境中,噪音不超过65Db(A)为适宜,最高不能超过75Db(A)。而我国《民用建筑隔声设计规范规定》对不同的房间噪音分贝有着不同的标准,在卧室等厅室内的标准要求详情看表1。

  所谓的浮筑结构就是在钢筋混凝土的楼板上再添加一层弹性垫,继而在对楼面进行铺设,这就能够使整个楼板吸引能力提高,能够保证内里楼板与外部墙壁之间隔离开来,从而缓解声音在楼板内部的传播,这样就能够提高整个楼板的隔音效果。这种结构也因为自身的特点,被称之为浮筑式的楼板,早在二十世纪六十年代就开始在建筑物内部中使用。这种结构出现之初就是为了提高楼层的隔音能力。

  我国目前的房屋建筑主要是商品性住房,完全按照建筑设计师的要求进行建造,楼面层是在钢筋混凝土构成的结构层面上利用水泥作为找平层,将整栋建筑物的撞击声维持在80dB(A)范围之内。如果住户一旦开始二次装修,将使得整个建筑物的隔音效果无法达到表1中规定的标准。这就说明在最初的建筑物设计过程中,就需要将这一个问题纳入设计过程之中。

  可以在整个承受重量的楼层板面上铺设弹性垫层,再浇灌混凝土层。这样的钢筋混凝土层就被看做是质量层,这样一个质量层中能够形成一个小而有力的隔断振动的层面,能够减轻整栋建筑物噪音的传播效果。

  3.2.1 传统浮筑结构选择的材料主要为有弹性并且能够变形的材料,例如软木板、毛毡等,这些材料的振动频率都很低,能够产生极好的振动隔离效果。所以许多建筑物都选择这些材料来当做自己的隔振材料。然而这些材料由具有不能忽视的缺点,他们容易发霉发潮,并且生虫等,所以就必须要选择更好的材料来满足建筑需要。

  3.2.2 地面隔振材料。现在有许多材料可以用在地面隔振工作中,例如橡塑、玻璃棉等。这些材料因为是化学复合产品,所以他们的复合结构抗振压能力更强,并且有着极高的弹性和强度,韧性也很好,材料可以随便的进行裁剪,施工方式极为简单,并且安装上手,不会出现任何的错误。最突出的特点在于这些材料物美价廉。

  浮筑结构也用于设备层的设备振动隔声阻隔、衰减。在就是在地面层与承重楼梯之间配置弹性装置,如弹性材料、弹簧等,也即把地面层浮筑于楼板上,这时地面层与弹簧装置就构成了一个共振系统。减弱振动设备传给建筑结构的振动是通过消除它们之间的刚性连接实现的。在振动设备与建筑结构间配置的隔振系统,可有效地隔绝振动,从而降低振动经建筑结构的传递。隔振效果的衡量标准是传递比T,它表示振动设备总的振动力有多少部分动力经由弹性隔振装置传给建筑结构。楼层浮筑结构对动力设备、仪器仪表的积极隔振降噪和消极隔振均有较好的效果而受到大力推广。在大楼的设备机房、演播室、录影棚、剧院、舞厅、KTV、酒吧、健身房等场所应用广泛。

  设置弹性隔离层,减少弹性隔离层的刚度,降低弹性隔离层的自振频率f0。以达到减少振动的传递。隔振系统承载的荷载产生的隔振系统压缩变形量越大,自振频率f0。愈低,频率比就愈大,从而使传递比小而隔振效果好。隔振效果即相应的噪声减低比例,而噪声减低量评价数NR由隔振体系振动传递比T求出。而利用原结构楼板上铺设的弹性隔离层,与二次浇筑混泥土层形成独立于结构楼板的浮筑结构,设备系统安装在二次浇筑钢筋混凝土层上,与设备系统一起振动。

  众多厂家生产出专门的浮筑结构使用的各种浮筑橡胶隔振隔声垫,主要由天然合成橡胶、聚安酷高分子茹合剂、中间锦纶尼龙骨架加强层通过高温硫化模压而成,下部凸台内设有孔,能起到一定的空气隔振和阻尼作用,固有频率较低、隔振隔声效果较好,主要用于浮筑层和动力设备的隔振隔声,能最大限度地缩减、隔离建筑物结构件上的振动、噪声的传递污染。单块尺寸约为500mmx500mm,厚度规格多种,二端面分别呈多点式和网纹,四周设有牙嵌槽,以便安装时联接,可大面积拼装铺设,能适用于大面积的隔振降噪。在浮筑橡胶隔振隔声垫上面设置细石钢筋混凝土楼面层。钢筋混凝土楼面层为质量块,弹性垫层为弹簧,构成一个隔振系统。

  综上所述,浮筑结构楼板是采用在结构或构造上采取间断的方式来隔绝空气传声和固体结构传声,所以,应了解各个工程的具体情况,需了解该建筑物的振动声源的频率、振幅及噪声敏感点的背景噪声的要求。然后根据隔声设计原则进行设计或选择隔声结构,即按隔声标准的隔声指数要求设置浮筑结构楼板,使之有合理的结构形式,选择适当的材料及施工工艺,既能满足设计要求,也能够做到较高的性价比。

  [1]赵峰.建筑中浮筑结构的设计[J].科学与财富,2015(32):325.

  随着科技水平的不断提高,我国建筑设计水平也更上一层楼。剪力墙整体性很好,本身的刚度较大,还具有良好的抗震性能,最重要的一点是价格低廉,达到了节省成本的目的,因而被广泛地应用于建筑结构设计中。如今,人们对建筑设计要求不断提高,设计人员只有不断优化剪力墙的设计,加大对剪力墙结构的研究,才能提高建设单位对建筑的满意度。

  用钢筋混凝土的墙板代替原来建筑物中的框架结构,把建筑物产生的各种荷载作用于墙板上,称为剪力墙结构,这种剪力墙结构能够有效地制约建筑结构产生的水平力。为了节省资本的投入,采用剪力墙结构,因为剪力墙结构价格低廉,具有很好的经济性,在我国高层建筑中,剪力墙结构被普遍的应用。

  无洞单肢剪力墙实际上是一竖向悬臂构件,立面上没有任何洞口,在受到水平压力时,其弯曲变形的能偏离程度对平截面的假定,墙肢截面的正应力为直线分布,可以利用材料力学方法计算其内力和变形。

  这种类型的剪力墙与第一种剪力墙的实质一样,仍然是一个悬臂构件,其墙面上只有很小的洞口,几乎没有影响。这种墙的正应力呈直线分布,其横截面的变形在平面的假定的范围内,这就是整体强。当开洞稍大一些,墙体可能引起局部弯曲,其墙肢应力不超过整体弯曲应力的15%时,墙肢截面的变形就不会超出平面的假定,其应力可以应用材料力学方法来进行计算,然后加以修正,这种墙叫小开口整体墙。

  联肢墙是由许多受弯构件连接在一起的。建筑墙体上有许多洞口,竖向排列,这些洞口在外墙上表现为窗口,而在建筑的内部,门或走道是其表现形式。在实际设计中,窗户、走道、门等将一片整墙分开,由连梁或楼板连接的墙肢,就称为联肢墙。

  短肢剪力墙是一种抗侧力构件,近年来在我国兴起,它的优点是保留了异形柱不凸出墙面,克服了异形柱抗震性能不理想的缺点,严格限制了轴压比,由于是新型的剪力墙形式,专业人士正在研究其力学性能、破坏形态、抗震性能以及设计方法等,以期能够更好地利用此种新型剪力墙。

  框支剪力墙,又名柱支剪力墙,是指当底层需要大空间时,采用框架结构来承受上部剪力墙的压力。形式分为常截面和变截面两种,也可以采用斜柱和V形柱来表示。根据建筑设计的要求,来决定使用单层的和多层的部框架。

  应建筑使用上的要求,墙体上会开设不规则的较大洞口,这无疑会给建筑质量带来不利的影响,尽量不要采用。当必须采用这种剪力墙时,为了减轻不规则开洞带来的较大应力,可以用刚度小的材料填塞这些洞口,也可以设置一些连续性较强的暗柱暗梁,分散压力。

  剪力墙具有很强的抗震能力,在对剪力墙结构设计过程中,第一振型的底部是地震倾覆力矩的位置,剪力墙墙体所承受的地震倾覆力矩要大于结构承受的地震倾覆力矩1/2,剪力墙在建筑设计的数量一定要适量,剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力;在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求:墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏,因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。

  与剪力墙相连的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小,截面大,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。因此,高层建筑在水平力作用下,连梁的内力往往很大。设计时,即使采取了降低连梁内力的各种措施,如:加大剪力墙的洞口宽度;在连梁中部开水平缝,在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减,对局部内力过大层的连梁内力进行调整等。而设计、构造不当将会造成结构在抵抗水平力时的强度、刚度不符合要求,进而影响承受竖向荷载的能力。在剪力墙结构设计中,连梁的跨高有着严格的规定,跨高比应该大于或等于2.5,如果采用低于2.5的连梁,就会严重超出限值,容易造成剪力墙的弯矩过大。还有一种情况,采用跨高比大于或等于5的连梁,宜按照框架梁设计,其连梁的刚度不能随意折减。

  平面内刚度和承载力大是剪力墙结构的突出特点,而平面外刚度和承载力相对较小,因此,应避免剪力墙和平面外的梁相互连接,如果相互连接,墙肢平面外就会发生弯矩,在实际结构设计时,为了避免弯矩现象的发生,要尽量避免剪力墙与平面外的梁进行搭接。

  为了提高结构整体刚度,要以主轴方向作为中心,尽量不要设计单方向的剪力墙,宜双向甚至多向的向四周延伸,应保证数量相当和布置均匀。

  墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏,同时起到抵抗温度应力防止混凝土出现裂缝,设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加,特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、短的房屋,其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。

  墙的竖向钢筋主要起抗弯作用,目前在一些多层低高层剪力墙中电算结果多为构造配筋;但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋,笔者认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的钢筋,墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距?芨300mm,也应该注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度,对抗震不利。

  综上所述,对于一个结构设计者来说,首先应从概念和结构形式整体特性上把握全局,其次遵循现行规范要求的计算方法计算,最后根据工程实际情况对结构构件进行构造设计补充。

  在建筑工程项目的施工中,建筑结构设计是十分关键的环节,其设计水平直接影响到整个建筑工程项目实施的质量,从分析工程建筑的结构设计充分说明了它的重要性,因此我们必须从本质上对工程建筑结构设计质量有所提高,通过多种方式达到建筑结构设计的效果,其中概念设计尤为突出,在建筑设计中,采用概念设计,充分发挥概念设计的最大价值,促使工程建筑结构设计水平的提升。

  第一,就不利地段,结构工程师需要提出相关的避开要求,在不能避开的时候,就需要采取相关的措施,充分考虑到地震因场地条件间接引起结构破坏的原因,比如说:地基土不均匀的沉陷,地震引起的地表错动、地裂等,即选择出对建筑抗震有利的场地,避免对建筑抗震不利的地段进行施工建设。第二,采用了哪一种的结构材料,什么样的结构体系,经过了对经济条件综合比较分析,力求结构延性较好、强度、重力比值较大,均质性较好,正交各向同性等,降低房屋重心,充分发挥了结构强度特点,提出结构两个主轴方向动力特点相近的抗震概念。第三,对于不规则的建筑结构进行设计时,应该对其水平地震作用进行计算,并且调整内力,对于薄弱部位,需要采用有效抗震构造的措施,借鉴国外先进的施工规范,实现对我们设计的优化,即在建筑平立面布置应该符合概念设计要求,避免采取不规则的方案。

  优化选型原则主要是对建筑结构进行优化,首先,在进行结构体系优化设计的时候,应着重掌握建筑结构的基本特点,按照周边的地理环境、使用状况等,确定出优化方案的措施,对各情况进行假设、猜测等,以便进行建筑结构的构建,按照几何结构,实现对建筑主体结构体系的完善。第二,优化结构布置的时候,在确保建筑工程使用需求、意向过程中,实现建筑楼层盖水平、柱墙竖向支撑系统、基础系统等进行优化。

  在建筑结构的优化设计阶段,应用概念设计需要充分体现出建筑物是以空间结构呈现出来的,以保障建筑结构空间设计合理性,促使建筑结构设计在建筑设计的过程中更加的科学合理。

  在一般情况下,由延性系数表示充分体现出结构的延性,主要是体现在结构极限变形、屈服变形之间的比值,若是比值较大,其自身的结构延性也就更好。反之,其结构延性也就更差,若是整体建筑结构的构建有着良好的延性,其建筑结构的自身就有着良好的延性。

  因为生态环境破坏,自然灾害也逐渐的变多。所以,在建筑工程结构设计过程中,着重抗震结构设计,确保建筑物的坚固,还需对其强度、耗能等进行设计,避免个别因素所引起的水平承重结构破坏,直接影响整个建筑抗震指标,给建筑施工、后期等埋下了安全隐患。因此,在建筑工程结构设计阶段,任何细节都是不容小觑的,对于薄弱环节需要加强分析,尽可能的考虑周全,除此之外,注重耗能设计的同时,注意耗能构件设计,以达到了工程项目相关标准。

  所谓的概念设计就是从个体到整体,从整体到个体的一种设计理念,建筑结构设计必须要落实到每一个环节上的设计,不过在实际建设中全面实行概念设计也是存在一定难度的。在现阶段,建筑结构设计中概念设计的应用主要有以下几种。

  完整的建筑结构设计主要是由很多因素所构建而成的,其主要包含了对建筑场地结构、地理环境因素等,由此保证了设计的方案的合理性。然而在实际的建筑设计中,在基础设计方案选择的时候,应充分结合当地的地质因素、施工条件、场地结构类型以及外加因素等,选择出最合适的基础设计方案。例如:在房屋地基设计的时候,应按照建筑实际的环境进行设计,相关设计人员需要在施工现场收集需要的资料数据等,确保了最终设计方案的可行性和真实性。只有掌握了全面的信息,设计方案进而实现经济性、合理性。

  在如今这个信息科技发展较快的时代,计算机技术已经在各个行业中的广泛的应用,当然工程建筑业是一样。根据当代建筑行业发展情况进行分析,计算机技术就在一定程度上增加行业工作的效率,减少施工人员的工作强度,而计算机的运行应根据相关程序编策实施,程序本身也会由于平凡的使用出现故障,因此要不断完善程序,使其能更完善的在检出工程结构设计中发挥其最大价值,避免不必要的问题出现。例如:结构计算软件计算简图的选用不妥当,结构安全事故的随时引发。因此,在分析计算中,可引入其概念设计,经过计算机软件广泛的使用,设计师能结合有关概念设计知识和实际情况在计算机中绘制建筑结构设计图,从而分析计算机做出的结果,从而确保建筑结构设计方案的合理性。

  一栋良好的建筑物不仅需要一个较好的结构设计做支撑,还需要做好建筑基础工作,确保承载地基的坚固性和稳定性及后续建设顺利开展。其中抗震因素也是在结构设计时必须考虑到的,在建筑场地的选择时,尽可能的选择在抗震指数较高的地基,如若抗震系数较低就会给后期施工及竣工后的使用埋下安全隐患。不过在土地资源稀少的环境下,很难找出抗震系数较高的建筑场地,所以,我们应该着重于建筑基础结构、主体结构方面的设计。通常来说,设计师从地震荷载、钢筋根数及结构框架等方面加强建筑的抗震系数。在实际建筑抗震结构的概念设计中,通过对建筑工程平面与结构体系的结合,全面分析建筑主体的结构体系和及基础结构体系的构建原理,对整个建筑物的平面、框架的调整,能增强整体结构的稳定性,提高结构的抗震系数,在一定程度上节俭了工程成本。

  总之,在我国科学技术不断的发展下,计算机应用程序也得到了广泛的应用,为建筑结构设计带来了较大的便利,极大地提升建筑结构工程施工设计质量,在一定程度上造成设计人员更加的依赖计算机,更加的懒惰,人为建筑结构的设计十分简单,只是按照图纸、规范性标准进行执行就可以。往往在实践中,个别设计人员还是没有深刻意识结构整体的稳定性和合理性的重要性,因此,我们必须着重注意概念设计的应用,从整体上推动工程建筑结构设计水平的上升阶段,使我们建筑行业能够快速稳步发展。

  作者:施红飞 李建飞 单位:1.浙江华越设计股份有限公司 2.浙江省地下建筑设计研究院

  1.1对于建筑结构设计施工的重视程度不够,有敷衍现象存在。我国的建筑结构设计施工存在对于其重视程度不够,严肃性不高的问题,对于建筑结构设计施工经常采取随意性的态度,建筑结构设计施工得不到相关设计施工人员的重视,甚至有些设计部门认为建筑结构设计施工时可有可无的,只是用来应付相关利益方检查的手段,而设计施工项目经理也不主动进行建筑结构设计施工的相关设计和编制的工作,认为建筑结构设计施工仅仅需要技术人员来制定和执行,而自己只是负责审核和盖章,结果导致建筑结构设计施工的设计和制定成了技术部门技术人员的任务,使得设计经常流于形式,没有从上到下一以贯之的指导作用,进一步导致生产部门在生产的时候无法按照此进行生产。1.2建筑结构设计施工投标前与投标后设计相同。建筑结构设计施工,即为投标性建筑结构设计施工的组织纲要,它根据招标方的招标文件进行设计和制定,它是为了能够投标中标设计对象,并且与其签订合同;标后建筑结构设计施工组织设计,即为实施性建筑结构设计施工组织设计,它是根据施工的合同和施工的方案进行编制,它是为了进一步具体的指导相关的设计施工作业和任务的完成,二者的设计目的和设计作用以及设计方向都有着很大的不同,标前建筑结构设计施工是一个承诺性的、合同性的、竞争性的文件,它并不能取代标后剪着结构设计施工的文件。但是目前存在着两种不正常的现象,一是在投标的阶段就把建筑结构设计施工制定的非常详细,但是其中的内容却是针对投标后的建筑结构设计施工,这样导致不仅设计缺乏针对性,而且内容上也没有提出行之有效的方案。二是在建筑结构设计施工的时候,又基本上参照着标前建筑结构设计施工来进行,这样就失去了建筑结构设计施工对于对象工程的指导意义和作用。

  我国的建筑结构设计施工开始于计划经济的时代,在那个时候经常是有一个单一的指令性文件,仅仅要求建筑结构设计施工提高效率。但是当今的时代建筑结构设计施工已经成为一系列综合的技术,经济以及管理的综合性工程。

  3当方面追求建筑结构设计施工的形式,却没有注重其深度,内容往往相似,没有针对性和指导性

  建筑结构设计施工离不开实际的工程的制定,建筑结构设计施工应该是一个具有创造性和创新力的脑力的劳动。不同的工程有着不同的特点,不同的地区有着不同的施工条件,所以造成建筑结构设计施工的困难也往往都是不一样的。所以,建筑结构设计施工应该有着针对性,在符合法律法规和规范标准的前提之下,结合建筑结构设计施工的实际情况进行制定,但是在实际过程中,有一些工作人员为了偷懒就直接照搬一些通用性的方法和措施,照抄一些专业的书籍和目前已有的建筑结构设计施工,从而导致所写的内容言之无物,没有对实际工程的针对性。

  建筑结构设计施工的施工结构设计、施工方案和相对应采用的技术之间内容重复、层次混乱,建筑结构设计施工的施工结构设计、施工方案和相对应采用的技术应该是具有层次性的,这是一个从宏观到微观,从粗放到细节、从抽象到具体的过程,建筑结构设计施工的施工结构设计应该具有指导性和全局性,它是第一级的指导性文件;建筑结构设计施工的施工方案应该具有针对性和实践性,它是第二级的指导性文件;建筑结构设计施工相对应采用的技术应该具有可操作性,它是第三级的指导性文件,建筑结构设计施工的施工结构设计、施工方案和相对应采用的技术之间应该相互统一,这与才能真正的成为建筑结构设计施工可以遵照的方案。

  建筑结构设计施工是一个有计划有组织的工程,它是一种事情的控制,建筑结构设计施工应该要符合相关的法律法规以及相关的标准,同时满足设计对象,设计文件以及相关政府部门的要求。在进行项目之前就应该做好建筑结构设计施工的前期准备,调查建筑工程的实际情况,结合具体情况具体分析,合理的规划具体项目的特定条件,制定好建筑结构设计施工的程序,合理的安排建筑结构设计的时间和空间,充分的发挥建筑结构设计施工各项资源各个方面的作用,选择恰当合理的技术进行提高和优化建筑结构设计施工的效率,在执行过程中要充分的想到主观和客观的因素,根据具体项目具体情况具体条件的变化,对原来的建筑结构设计施工进行积极的调整,做到根据不同的人员、不同的时间、不同的地点满足不同的要求,使得建筑结构设计符合主观和客观的情况,从而能够科学和高效的指导建筑结构设计施工。

  随着科技和社会的不断发展和进步,高层建筑在城市化建筑中的比例也越来越大。高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。因此要重点对高层建筑的结构设计进行研究,高层建筑结构设计人员应根据具体情况进行具体分析,运用掌握的知识处理实际建筑设计中遇到了各种问题。

  高层建筑结构不但承受着垂直方向的荷载,同时也承受着由外界的风产生的水平方向的风荷载,并且对于抵抗地震的能力也有相当高的要求。一般情况下的低层建筑受到结构水平方向上的风荷载的影响比较小,然而在高层建筑中,外界水平地震和风产生的水平方向的荷载的影响是主要的影响因素。随着建筑物高度的增加,高层建筑在风荷载作用下的水平位移增加较快,但是高层建筑过大的侧移不但影响人的舒适度,同时使得建筑物的使用受到影响,并且容易损坏结构构件以及非结构构件。基于此,在进行高层建筑结构设计时,首先要控制侧向位移在规定的范围之内,所以,高层建筑结构设计的核心是抗侧力结构的设计。

  在计算简图基础上进行高层建筑结构设计的计算,如果选择不合理的计算简图,那么就比较容易造成由于结构设计不合理而发生事故,基于此,高层建筑结构设计安全保证的前提是合理的计算简图的选择。同时,结构设计应该采用相应的构造方法保证安全。在实际的结构中,其结构节点不再是简单的钢节点或者饺节点,我们要保证和计算简图的误差在规范规定的范围内。

  按照高层建筑地质条件进行基础设计的选择。综合分析高层建筑上部的结构类型与荷载分布情况,考虑施工条件,相邻的建筑物的影响等各个因素,在此基础上选择科学合理的基础方案。基础方案的选择应该使得地基的潜力得到最大程度的发挥,必要的时候要求进行地基变形的检验。高层建筑设计要有详细的地质勘查报告,如果缺失,那么应该进行现场勘查并参考相邻建筑物的有关资料。一般情况下,相同结构单元应该采用相同的基础类型。

  合理的结构设计方案在满足安全的前提下必须满足经济性的要求,并且要满足结构形式和结构体系的要求。结构体系的要求是受力明确,传力简单。在相同的结构单元当中,应该选择相同结构体系,如果高层建筑处于地震区,那么应力需要平面和竖向的规则。在进行了地理条件,工程设计需求,施工条件,材料等的综合分析的基础上,并和建筑包括水,暖,电等各个专业的相协调的情况下,选择合理的结构,从而确定结构的方案。

  随着科技的不断进步,计算机技术被广泛的应用在建筑结构的设计中。当前市场上存在着形形的计算软件,采用不同的软件得到的结果可能不同,所以,建筑结构设计人员在全面了解的软件使用的范围和条件的前提下,选择合适的软件进行计算。由于建筑结构的实际情况和计算机程序并不一定完全相符,所以进行计算机辅助设计的时候,出现人工输入误差或者因为软件本身存在着缺陷使得计算结果不准确的问题,基于此,结构设计工程师在得到了通过计算机软件得到的结果以后,应该进行校核,进行合理判断,得出准确结果。

  高层建筑结构设计的原则是强剪切力弱弯变,强压力弱拉力,强柱弱梁。高层建筑结构设计过程中把握上述原则,加强薄弱部位,对钢筋的执行段锚固长度给予重视,并且要重点考虑构件延性的性能和温度应力对构件的影响。

  建筑的结构在抵抗来自于水平方向和竖直方向的荷载时构件的组成形式和传力的路径就是高层建筑的结构体系。通过包括墙,柱等的竖向构件和楼盖等水平构件将竖向荷载传递到基础,利用抗侧力体系将水平荷载传递到基础。

  根据高层建筑结构的材料将高层建筑的结构体系分为钢筋混凝土结构体系,钢结构体系,钢-混凝土混合结构体系以及钢-混凝土组合结构体系。钢筋混凝土结构体系被广泛的应用在各类的工程结构中,具有混凝土和钢筋两种材料的协同受力性能特征,造价低廉,耐久耐火,成本低,整体性能优良,但存在着自重大,延性差,施工慢等缺点;钢结构体系的强度高,抗震性能比较好,施工方便,跨度大,用途多,但是存在着费用高,防火性能差,施工复杂等不足;钢-混凝土混合结构结合了钢筋混凝土构件和钢构件的长处,不但增加了钢构件的材料强度,同时具有较高的抗震性能,成本低廉,然而这两种材料构件的连接技术还存在着不足;钢-混凝土组合结构具有承载能力高,抗震性能强,比钢结构具有更优良的耐火性,施工速度快,但是存在着节点的构造比较复杂的缺点,一般被用于小屁偏心受压构件。

  根据结构形式可以将高层建筑结构分为框架结构体系,剪力墙结构体系,框架-剪力墙结构体系。利用柱,梁等结构体系作为高层建筑竖向承重的结构,并且承受水平荷载,这种结构侧向位移大,框架结构内力大,适于50m高度以下的建筑;通过高层建筑的墙体当做抵抗侧力和竖向承重的结构体系,就是剪力墙结构体系。这种剪力墙结构的刚度大,整体性能好,不易受水平力作用发生变形,适应于高层建筑,但是由于剪力墙的间距小,使得平面的布置不灵活,因此,在公共建筑中不宜使用;利用框架和剪力墙组合的而构成的结构形式就是框架-剪力墙结构体系,这种结构形式不但具有实用性强,布局灵活的优点,同时承受水平负载的能力更高,在高层建筑中被广泛使用。在框架-剪力墙结构体系中,需要注意考虑剪力墙的位置,设计合理的剪力墙的数量,以及满足框架的设计要求。

  基于高层建筑抗震的要求,我国的建筑规范对高层建筑的结构的高度有严格的规定,针对高层建筑的超高问题,在新规范中不但把原来限制的高度规定为A级高度,并且增加了B级高度,使得高层建筑结构处理设计方法和措施都有了改进。实际工程设计中,对于建筑结构类型的改变对高层超高问题的忽略,在施工审图时将不予通过,应该重新进行设计或者进行专家会议的论证等。在这种情况下,整个建筑工程的造价和工期都会受到极大的影响。

  我国建筑新规范中,短肢剪力墙是指墙肢的截面的高度和厚度比在5~8的墙,按照实际经验以及数据,高层建筑结构设计中增加了对短肢剪力墙的使用限制。所以,在高层建筑的结构设计中,必须尽可能的减少或者避免使用短肢剪力墙。

  一般情况下,高层建筑配有两层或者两层以上的地下室或者人防。高层建筑的嵌固端一般设置在地下室的顶板或者人防的顶板等位置。因此,结构工程设计人员应该考虑嵌固端设置会可能带来的问题。考虑嵌固端的楼板的设计;综合分析嵌固端上层和下层的刚度比,并且要求嵌固端上层和下层的抗震的等级是一致的;高层建筑的整体计算时充分考虑嵌固端的设置,综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。

  在关于高层建筑的新规范中,对于高层建筑结构的规则性做出了很多限制,比如规定了结构嵌固端上层和下层的刚度比,平面规则性等等,并且硬性规定了“高层建筑不能采用严重不规则的设计方案。”因此,为了避免后期施工设计阶段的改动,高层建筑结构的设计必须严格遵循规范的限制条件。

  随着我国高层建筑的不断发展,高层建筑的结构设计的要求也越来越高,高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作,对于建筑的设计有着非常重要的作用和意义。在高层建筑结构设计中,结构工程师要遵循结构设计的原则,重视结构计算的准确性和结构方案的合理性,做出符合具体实际情况的结构设计。

  面对我国高层建筑规模越来越复杂化的今天,结构工程师将面临巨大的挑战,如何以简单清晰的思路应对设计的多元化,需引起足够的重视。尤其是在对钢筋混凝土高层建筑进行结构设计时,其中有许多的重点和细节需要加以注意。

  根据《民用建筑设计通则》GB 50352-2005第3.1.2条的规定,住宅建筑一层至三层为低层住宅,四层至六层为多层住宅,七层至九层为中高层住宅,十层及十层以上为高层住宅;公共建筑及综合性建筑总高度超过24m者为高层(不包括高度超过24m的单体主体建筑);高层大于100m的民用建筑为超高层建筑。

  根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010规定,10层及10层以上或房屋高度超过28m的住宅建筑,以及房屋高度大于24m的其他民用房屋属于高层建筑。[1]

  由于目前我国的城市建筑用地紧缺,以及一、二线城市资源汇聚,办公、住宅的需求量日益增加,增加建筑物高度是解决此两者矛盾的最有效手段。据数据表明,全球在建摩天大楼的87%是在中国,相信在未来,高层建筑设计将在建筑设计业成为主流。

  高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构设计相比较,结构设计在各专业中占有比较重要的地位,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期的长短和投资造价的高低。根据笔者近几年的观察来看,对于超高层建筑,因为使用空间对结构构件尺寸的限制,钢混结构占的比重较大;而普通高层建筑,特别是100m以下的住宅建筑,都是以普通混凝土结构为主导,其中又以剪力墙结构最为主流。

  根据以往地震震害的数据表明,砖混结构,特别是底框―砖混结构的震害较为严重。因此新规范对此类结构形式的要求加严了。

  一座优质的建筑最关键的因素是它的使用安全,因此,在进行建筑结构设计时首先要考虑人们的生命财产安全,结构设计人员在进行建筑结构设计的时候需要做到以下几个方面。(1)在进行结构设计时,设计人员要充分考虑设计的精度,在结构设计中对数值设计的要求非常高,必须把误差降到最小。对建筑结构所有部位的承载力极限状态进行准确计算,同时对其正常使用状态的最大承载力进行计算。(2)在进行结构设计时,设计人员应对建筑结构进行全面的分析,对建筑中的各个要素进行综合考虑。最重要的是要考虑到建筑的安全,把建筑物安全放在第一位,要尽一切可能提高建筑结构设计的质量。[2]

  对建筑结构的规则性,建筑抗震设计规范及高层建筑混凝土结构技术规程对结构平面布置及竖向布置作了详细的要求。对于结构的平面形状,宜简单、规则、质量、刚度和承载力分布宜均匀,不应采用严重不规则的平面;对于结构竖向布置,宜规则、均匀,避免有过大的外挑和收进,侧向刚度宜下大上小,逐渐均匀变化。对此,在高层建筑物结构设计时,应及早参与到建筑的前期设计中去,以控制建筑结构的规则性,达到经济合理的要求。

  高层建筑在进行结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端的位置,我们这里所说的嵌固指的是强度嵌固而非力学嵌固(完全刚性的固定)。嵌固端的设置是否准确不仅关系到结构中某些构件内力分配的准确性,而且还影响到结构位移的真实性,最终会影响结构的安全性及经济性。因此,结构设计师应通过计算结果及工程实际情况两者来确定嵌固端的合理部位,使其能较为真实地反映结构实际的情况,提高计算的精度。

  受建筑使用空间的影响,结构布置中经常会出现短肢剪力墙的情况。规范规定短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。而广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》DBJ 15-92-2013,第7.1.8条注1规定,短肢剪力墙指截面高度不大于1600mm且截面厚度小于300mm的剪力墙。

  抗震设计时,高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙;B级高度高层建筑以及9度的A级高度高层建筑,不宜布置短肢剪力墙,不应采用具有较多短肢剪力墙结构。

  在钢筋混凝土高层结构设计中,对于高层建筑的总高度,在抗震规范和高规中都有严格的要求,A级高度的为普通高层建筑结构,B级高度的为复杂高层建筑结构。对于B级高度的高层建筑,按照相关文献的规定,该类建筑属于超限建筑工程,需要进行抗震设防专项审查,且要求更为严格的计算分析和构造措施,以保证建筑物的安全。因此,在高层结构设计时,应该按照规范要求与建筑师协商严格控制建筑物高度,以合理控制造价,避免造成社会资源的浪费。

  作为建筑结构的最底层构件,基础承托上部结构传递来的荷载,并将其传递至地基。基础设计为结构设计的根本,处理不当,往往会出现牵一发而动全身的连锁反应。

  应选用整体性好,能满足地基承载力和建筑物容许变形要求的基础形式,以调节不均匀沉降,达到安全实用和经济合理的效果。根据上部结构类型、层数、荷载及基底土层的承载力及压缩模量,可逐次考虑采用独立柱基、条形交叉梁、满堂筏板或箱形基础、桩基、桩筏。其中筏板基础可以是梁板式和平板式,当建筑物层数较多、地下室柱距较大、基底反力很大时,宜优先采用平板式筏基。多高层建筑宜设置地下室以减少地基的附加压力和沉降量,以满足天然地基的承载力和增加上部结构的整体稳定性。基础有一定的埋置深度,对房屋抗震有利,可以减小上部结构的地震反应。同时,由于基础有一定的埋置深度后,地下室前后墙的被动土压力和侧墙的摩擦力限制了基础的摆动,使基础底板压力的分布趋于平缓。基础设计除满足地基承载力要求外,基础沉降复核也同样重要,因为沉降问题引起的问题年年都有,而且这方面的治理也较为复杂,所以需要设计人员在前期考虑清楚,采取相应的措施协调沉降,2013年的注册结构工程师考试加大了基础沉降计算的题量,也是志在引起大家的注意。

  作为全国性的规范标准,只能在大方向上对基础设计作出规定。但是地基基础的设计地方性很强,尤其是桩基的设计应因地制宜,各地区对桩的选型、成桩工艺、承载力取值有各自成熟经验,不少省、市有地区规范,当工程所在地区有地区性地基基础设计规范或标准时,应依据该地区的规范或标准进行地基基础的设计。例如贵州地区,对于独立基础的剪切计算有别于国家规范,如按国家规范计算,则会比相邻工程的造价高出许多,不符合地区情况,会影响设计院以后在当地的发展。[3]

  以现在的设计计算理论,对于上部结构、基础、地基的整体作用问题,还不够完善,还达不到真正设计计算量化的要求。虽然我国目前也有了专门的高层建筑与地基基础共同作用理论的相关程序,但大多数的设计人员还是引用以往不考虑上、下共同相互作用的影响,只考虑基础和地基共用的影响。实例表明,只考虑基础与地基间承载力关系设计的筏板基础,钢筋最大应力实测值远小于钢筋抗拉强度,造成很大程度上的浪费。在新理论没有得到证明之前,一线设计人员需顶着业主钢筋含量要求的压力,结合工程实测数据,对比工程情况,合理取舍。

  建筑工程质量的好坏直接关系到国家的利益和人民的生命安全,同时也决定了人们的生活质量。在今后的工作中,建筑结构设计人员需要重新认识自己工作的重要性,明确自己的责任,提高对结构设计质量安全问题的辨别能力,积累结构设计的工作经验,使建筑结构设计工作行业逐步步入正轨,使建筑物的设计更安全、更合理。

  随着社会经济的迅速发展和建筑功能的多样化,城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要,促使高层住宅建筑得以快速发展。文章结合笔者多年的设计实践和体会,就高层住宅建筑工程结构设计中的一些问题加以探讨。

  高层建筑结构不但承受着由于外界的风产生的水平方向的荷载,同时也承受着在垂直方向的荷载,并且对于地震的抵抗能力也有要求。一般情况下,建筑结构受到低层建筑结构水平方向上的影响比较弱,然而在高层建筑中,外界地震的影响和外界风产生的水平方向的荷载的影响是主要的影响因素。随着建筑物高度的增加,高层建筑的位移增加较快,但是高层建筑过大的侧移不但影响人的舒适度,同时使得建筑物的使用受到影响,并且容易损坏结构构件以及非结构构件。基于此,在设计高层建筑结构时,首先控制侧移在规定的范围之内,所以,高层建筑结构设计的核心是抗侧力结构的设计。

  2.1选择合理的高层建筑结构计算简图在计算简图基础上进行高层建筑结构设计的计算,如果选择不合理的计算简图,那么就比较容易造成由于结构安发生的事故,基于此,高层建筑结构设计安全保证的前提是合理的计算简图的选择。同时,计算简图应该采用相应的构造方法保证安全。在实际的结构中,其结构节点不单是钢节点或者饺节点,保证和计算简图的误差在规范规定的范围内。

  2.2选择合理的高层建筑结构基础设计按照高层建筑地质条件进行基础设计的选择。综合分析高层建筑上部的结构类型与荷载分布情况,考虑施工条件,相邻的建筑物的影响等各个因素,在此基础上选择科学合理的基础方案。基础方案的选择应该使得地基的潜力得到最大程度的发挥,必要的时候要求进行地基变形的检验。高层建筑设计要有详细的地质勘查报告,如果缺失,那么应该进行现场勘查并参考相邻建筑物的有关资料。一般情况下,相同结构单元应该采用相同的类型。

  2.3选择合理的高层建筑结构方案合理的结构设计方案必须满足经济性的要求,并且要满足结构形式和结构体系的要求。结构体系的要求是受力明确,传力简单。在相同的结构单元当中,应该选择相同结构体系,如果高层建筑处于地震区,那么应力需要平面和竖向的规则。在进行了地理条件,工程设计需求,施工条件,材料等的综合分析的基础上,并和建筑包括水,暖,电等各个专业的相协调的情况下,选择合理的结构,从而确定结构的方案。

  2.4对计算结果进行;隹确的分析随着科技的不断进步,计算机技术被广泛的应用在建筑结构的设计中。当前市场上存在着形形的计算软件,采用不同的软件得到的结果可能不同,所以,建筑结构设计人员在全面了解的软件使用的范围和条件的前提下,选择合适的软件进行计算。由于建筑结构的实际情况和计算机程序并不一定完全相符,所以进行计算机辅助设计的时候,出现人工输入误差或者因为软件本身存在着缺陷使得计算结果不准确的问题,基于此,结构设计工程师在得到了通过计算机软件得到的结果以后,应该进行校核,进行合理判断,得出准确结果。

  2.5高层建筑的结构设计要采用相应构造措施高层建筑结构设计的原则是强剪切力弱弯变,强压力弱拉力,强柱弱梁。高层建筑结构设计过程中把握上述原则,加强薄弱部位,对钢筋的执行段锚固长度给予重视,并且要重点考虑构件延性的性能和温度应力对构件的影响。

  根据高层建筑结构的材料将高层建筑的结构体系分为钢筋混凝土结构体系,钢结构体系,钢筋混凝土混合结构体系以及钢筋混凝土组合结构体系。钢筋混凝土结构体系被广泛的应用在各类的工程结构中,具有混凝土和钢筋两种材料的协同受力性能特征,造价低廉,耐久耐火,成本低,整体性能优良,但存在着自重大,延性差,施工慢等缺点;钢结构体系的强度高,抗震性能比较好,施工方便,跨度大,用途多,但是存在着费用高,防火性能差,施工复杂等不足,钢筋混凝土混合结构结合了钢筋混凝土构件和钢构件的长处,不但增加了钢构件的材料强度,同时具有较高的抗震性能,成本低廉,然而这两种材料构件的连接技术还存在着不足;钢筋混凝土组合结构具有承载能力高,抗震性能强,比钢结构具有更优良的耐火性,施工速度快,但是存在着节点的构造比较复杂的缺点,一般被用于小屁偏心受压构件。

  根据结构形式可以将高层建筑结构分为框架结构体系,剪力墙结构体系,框架一剪力墙结构体系。利用柱,梁等结构体系作为高层建筑竖向承重的结构,并且承受水平荷载,这种结构侧向位移大,框架结构内力大,适于50m高度以下的建筑 通过高层建筑的墙体当做抵抗侧力和竖向承重的结构体系,就是剪力墙结构体系。这种剪力墙结构的刚度大,整体性能好,不易受水平力作用发生变形,适应于高层建筑,但是由于剪力墙的间距小,使得平面的布置不灵活,因此,在公共建筑中不宜使用;利用框架和剪力墙组合的而构成的结构形式就是框架一剪力墙结构体系,这种结构形式不但具有实用性强,布局灵活的优点,同时承受水平负载的能力更高,在高层建筑中被广泛使用。在框架一剪力墙结构体系中,需要注意考虑剪力墙的位置,设计合理的剪力墙的数量,以及满足框架的设计要求。

  4.1高层建筑结构存在着超高的问题基于高层建筑抗震的要求,我国的建筑规范对高层建筑的结构的高度有严格的规定,针对高层建筑的超高问题,在新规范中不但把原来限制的高度规定为A级高度,并且增加了B级高度,使得高层建筑结构处理设计方法和措施都有了改进。实际工程设计中,对于建筑结构类型的改变对高层超高问题的忽略,在施工审图时将不予通过,应该重新进行设计或者进行专家会议的论证等。在这种情况下,整个建筑工程的造价和工期都会受到极大的影响。

  4.2高层建筑结构设计短肢剪力墙设置我国建筑新规范中,短肢剪力墙是指墙肢的截面的高度和厚度比在5~8的墙,按照实际经验以及数据,高层建筑结构设计中增加了对短肢剪力墙的使用限制。所以,在高层建筑的结构设计中,必须尽可能的减少或者避免使用短肢剪力墙。

  4.3高层建筑结构设计嵌固端的设置一般情况下,高层建筑配有两层或者两层以上的地下室或者人防。高层建筑的嵌固端一般设置在地下室的顶板或者人防的顶板等位置。因此,结构工程设计人员应该考虑嵌固端设置会可能带来的问题。考虑嵌固端的楼板的设计;综合分析嵌固端上层和下层的刚度比,并且要求嵌固端上层和下层的抗震的等级是一致的;高层建筑的整体计算时充分考虑嵌固端的设置,综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。

  4.4高层建筑结构的规则性在关于高层建筑的新规范中,对于高层建筑结构的规则性做出了很多限制,比如规定了结构嵌固端上层和下层的刚度比,平面规则性等等,并且硬性规定了“高层建筑不能采用严重不规则的设计方案。”因此,为了避免后期施工设计阶段的改动,高层建筑结构的设计必须严格遵循规范的限制条件。

  随着城市化建设进程不断加快,城市居民人均居住面积不断缩小,土地资源日益紧张,给高层建筑带来了极大的发展空间。高层建筑提高了土地利用率,增大了人均居住面积,已经成为城市未来发展的主要方向,并逐步深入到人们的日常生活中去。结构设计是高层建筑的关键部分,直接影响了高层建筑的实用性能以及后期的维护,做好高层建筑的结构设计,使其满足抗风、抗震等相关标准的同时,还能方便居住用户的生产和生活。

  根据近年的高层建筑建设情况来看,短肢剪力墙在高层建筑物结构设计中出现频率较高,而短肢剪力墙的增设对建筑物的稳定性、抗震性能、牢固度的提升不仅没有起到促进作用,反而在一定情况下还会产生不利影响。因此,在设计高层建筑时,应尽量减少短肢剪力墙的使用频率,以提升高层建筑物结构的质量。

  地下室和人防是高层建筑结构设计中不可或缺的组成部分,而且地下室或人防顶板地区通常会修筑嵌固端,这就降低了高层建筑结构的稳定性。设计者在对嵌固端进行布置时,应充分考虑由此引发的问题,如对结构稳定性的影响、嵌固端楼板设计等。嵌固端布局时,应对其上下层的刚度比例、方位布局进行全方位的综合考量,通过专业的计算软件,对各项参数进行准确计算,尽量保障嵌固端布局和抗震缝隙二者之间的平衡。

  建筑物超高问题是在施工过程中较为普遍的问题,高层建筑在施工过程中若超出相关的建筑标准,将严重影响建筑物结构的稳定性、安全性、抵御灾害的能力等,这是必须避免的问题。一些工程设计单位及建设单位,为了增加工程卖点,不顾客观实际,无限增高建筑工程的高度。相关部门应抓紧制定出台相关的法律法规制度,对高层建筑物的设计高度进行严格规定,并对建筑物的抗震性能、防火性能等其他与安全有关的性能进行科学控制。

  高层建筑物不同于普通的建筑物,该类建筑的机械性能和功能具有自身特点,这就要求在对高层建筑物进行设计时,要加强对结构设计的质量控制。然而,实际情况是,我国很多高层建筑设计者在专业水平和对相关技术法规了解程度方面,还存在极大的不足,无法将高层建筑物的抗震性、安全度和牢固度等参数纳入到结构设计范围之内,更有甚者,部分设计者受业主的影响,在没有充分安全保障的情况下,对高层建筑的结构设计进行更改,这势必会影响高层建筑物的安全性和实用性。高层建筑结构设计是否科学、规范,对于建筑物的使用寿命及用户的安全具有密切联系,应采取积极有效的管控措施,对建筑物的结构设计进行严格管控,保障高层建筑的使用性能和安全性能,维护用户的切身利益。

  高层建筑设计之前,应对高层建筑工程项目的所在地区实际情况进行自习勘探,了解工程项目所在地区的地质、地貌、水文、气候等要素,在科学的指导下选择基础设计方案;设计人员应对建筑项目的结构类型、荷载情况进行全方位的了解,以便能对工程项目的施工条件、施工影响因素进行准确判断,使基础方案达到最优化。

  计算简图是高层建筑物结构设计的计算依据,因此,保障计算简图的精准性,对于建筑物结构设计的科学性具有直接影响。

  现代信息技术的发展及应用,极大的推动了建筑设计行业的发展,在高层建筑结构设计中,可利用先进的计算机技术对工程项目进行结构设计,并通过各参数的优化,实现工程结构设计的安全化、科学化、先进化和节约化。如仿真模拟软件、CAD制图技术等均得到了广泛的应用。高层建筑设计人员应不断提高自身的计算机应用水平,提高工程项目结构设计的效率和安全性。

  高层建筑工程项目施工之前,应对工程设计方案的可行性进行科学判定,在对设计方案进行评价时,应从工程的经济性角度、实用性角度、科学性及安全性等多个因素进行综合评定,以确保工程项目设计方案能够按照既定计划加以实施。

  高层建筑物结构设计过程中,由于客观、主观因素的影响,不可避免的存在一些技术问题,影响了建筑物的安全性。为避免由于建筑物设计问题而带来的重大安全事故,在设计过程中,应采取有效的控制措施,以杜绝重大灾害的发生。如针对短肢剪力墙设置不合理问题,应根据工程实际情况,均匀分布短肢剪力墙,并对墙体的厚度及光滑度进行严格的质量控制。墙体控制在0.2-0.3m较为合适并保证墙体表面的光滑度;墙体过薄、过厚或墙体凹凸不平,都对建筑结构的稳定性造成极大的影响;同时,还可将部分剪力墙与较长的墙体进行结合,以提高整个建筑工程的安全性。

  高层建筑结构设计的各项问题的解决,最终需要设计人员的参与,因此,提升设计者的职业素养,对于提升高层建筑物的设计质量具有直接影响。设计者应不断加强专业设计知识的学习,同时还要加强对建筑领域各项技术标准、法律法规知识的学习、以及建筑领域先进设计理念、设计技术、相关的计算机技术的学习,以保障高层建筑设计的先进性和安全性。

  结构要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载,还要具有抵抗地震作用的能力。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,直接关系到建筑建设的各项事宜等。其主要特点有:

  任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载,还要具有抵抗地震作用的能力。在高层建筑中,尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响,但水平荷载却起着决定性的作用。随着高层建筑层数的增多,水平荷载成为结构设计中的控制因素。一方面,因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中产生作用,而水平荷载也对结构产生倾覆作用,并由此产生高层建筑在竖构件中的作用力;另一方面,对高层建筑来说,竖向荷载和地震作用,也随建筑结构动力特性而发生大幅度的变化。

  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。

  1. 轴向变形不容忽视对于高层建筑结构,由于层数多,高度大,轴力值很大,沿高度积累的轴向变形很显著,轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响:由于中柱和边柱的轴向压缩变形不同,往往会使连续梁中间支座处的负弯矩值及跨中正弯矩值和端支座负弯矩发生变化。对构件剪力和侧移的影响,在考虑竖向杆件轴向变形与不考虑竖杆件轴向变形相比较,各构件水平剪力和侧移都会产生很大的误差。由此可见,在进行高层建筑结构设计时,构件的轴向变形必须列入到设计考虑的范围中来。

  目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况,但是在遭受罕见地震或强台风作用时,高层建筑结构往往会产生较大的位移,出现裂缝,结构进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态,应按弹塑性动力分析方法进行设计。

  许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大,而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构的自由度,简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论提供了便利。一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是,对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或层数较少等情况,会使楼板变形较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。

  高层建筑施工工艺的不同,不仅会影响到材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标,而且也会影响到建筑结构的受力状态,抗震性能等。所以在高层建筑结构体系选型时就要对施工工艺连同其它因素加以权衡,综合考虑。

  剪力墙结构中竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙组成,剪力墙不仅承受重力荷载作用,而且还要承受风,地震等水平荷载的作用。同框架结构相比,该结构测向刚度大,侧移小,属于刚性结构体系。从理论上讲,它可建造上百层的民用建筑(如朝鲜平壤的柳京大厦);但从技术经济的角度来讲,地震区的剪力墙一般控制在35层,总高110米为宜。由于剪力墙的间距比较小,一般为3~6米,所以建筑平面布置不够灵活,使用受限制。

  凡采用简体为抗侧力构件的结构体系统称为简体体系,包括单简体、简体一框架、简中简、多束简等多种型式。简体是一种空间受力构件,分实腹简和空腹简两种类型。实腹简是由平面或曲面墙围成的二维竖向结构单体,空腹简是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。简体体系具有很大的刚度和强度,各构件受力比较合理,抗风、抗震能力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

  我国是发展中的国家,还是要尽量提倡节约, 目前我国规范中的构造要求,并非都比外国低。有的已经超过。外国大企业在北京买了按我国规范设计的大楼,说明我国规范不是进不了国际市场。现在对安全度进行讨论,应注意不要引起误导,千万不要误解提高建筑结构安全度建筑物就安全了,造成不必要的浪费。实践已经证明,现行规范安全度是可以接受的,这是重要的经验,不能轻易放弃。但考虑到客观形势变化,国家经济实力增强和住宅制度改革现状,可以将现行

  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都是非常重要的,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关系,所以,在建筑设计的方案阶段,就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。

  所谓的概念设计一般指不经数值计算,尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题巾,依据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体的角度来确定建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制。运用概念性近似估算方法,可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择,易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶段一

  些不必要的繁琐运算,具有较好的经济可靠性能。同时,也是判断计算机内力分析输LH数据可靠与否的主要依据。