時間:2014年01月06日 分類:推薦論文 次數(shù):
摘要:高層建筑目前在我們的城市建設(shè)當中所占的比例是越來越大,而建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的變化也越來越多,很多新興的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案以迅猛的速度呈現(xiàn)在我們的城市建設(shè)中。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也越來越成為高層建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計工作的難點與重點。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項系統(tǒng)的、全面的工作,在設(shè)計中存在的問題是多種多樣的,需要扎實的理論知識功底,靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度。
關(guān)鍵詞:建筑設(shè)計師評職論文,發(fā)表論文期刊網(wǎng),建筑,結(jié)構(gòu)設(shè)計,抗震,高層
引言:結(jié)構(gòu)設(shè)計簡而言之就是用結(jié)構(gòu)語言來表達建筑師及其它專業(yè)工程師所要表達的東西。用基礎(chǔ),墻,柱,梁,板,樓梯,大樣細部等結(jié)構(gòu)元素來構(gòu)成建筑物的結(jié)構(gòu)體系,包括豎向和水平的承重及抗力體系。把各種情況產(chǎn)生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎(chǔ)。
一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的類型與基本內(nèi)容
(一)建筑結(jié)構(gòu)的類型。建筑物有各種不同的使用功能要求,因此有許多類型及分類方法。根據(jù)建筑物的用途,可以分為工業(yè)建筑與民用建筑。根據(jù)建筑物的層數(shù),可以分為單層、多層、高層和超高層建筑。建筑物根據(jù)所使用的結(jié)構(gòu)材料可以分為:木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)等。建筑物根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式,可以分為排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)和大路結(jié)構(gòu)等。
(二)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本內(nèi)容:
1、結(jié)構(gòu)設(shè)計的程序
建筑物的設(shè)計包括建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、給排水設(shè)計、暖氣通風設(shè)計和電氣設(shè)計等。每一部分的設(shè)計都應(yīng)圍繞設(shè)計的四個基本要求:即功能要求、美觀要求、經(jīng)濟要求和環(huán)保要求。
建筑結(jié)構(gòu)是一個建筑物發(fā)揮其使用功能的基礎(chǔ),結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑物設(shè)計的一個重要組成部分,主要包括以下四個過程:方案設(shè)計→結(jié)構(gòu)分析→構(gòu)件設(shè)計→繪施工圖。
2.建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求
為保證建筑結(jié)構(gòu)的可靠度達到設(shè)計要求,在設(shè)計中,必須遵循以下要求:
(1)計算內(nèi)容:結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進行承載能力極限狀態(tài)的計算和正常使用極限狀態(tài)的驗算,如直接承受動力荷載的構(gòu)件應(yīng)進行疲勞強度驗算;
(2)結(jié)構(gòu)上多種作用效應(yīng)同時發(fā)生時,應(yīng)通過結(jié)構(gòu)分析分別求出每一種作用下的效應(yīng)后,考慮其可能的最不利組合
(3)抗震設(shè)計:我國的抗震設(shè)防烈度為6至9度,建筑結(jié)構(gòu)根據(jù)所在地區(qū)的烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度采用不同的抗震等級。對應(yīng)不同的抗震等級,有不同的計算和構(gòu)造要求。
二 結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程
結(jié)構(gòu)設(shè)計的階段大體可以分為三個階段,結(jié)構(gòu)方案階段,結(jié)構(gòu)計算階段和施工圖設(shè)計階段。
1 結(jié)構(gòu)方案階段的內(nèi)容為:根據(jù)建筑的重要性,建筑所在地的抗震設(shè)防烈度,工程地質(zhì)勘查報告,建筑場地的類別及建筑的高度和層數(shù)來確定建筑的結(jié)構(gòu)形式(例如,磚混結(jié)構(gòu),框架結(jié)構(gòu),框剪結(jié)構(gòu),剪力墻結(jié)構(gòu),筒體結(jié)構(gòu),混合結(jié)構(gòu)等等以及由這些結(jié)構(gòu)來組合而成的結(jié)構(gòu)形式)。確定了結(jié)構(gòu)的形式之后就要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的特點和要求來布置結(jié)構(gòu)的承重體系和受力構(gòu)件。
2 結(jié)構(gòu)計算階段的內(nèi)容為:首先,荷載的計算。荷載包括外部荷載(例如,風荷載,雪荷載,施工荷載,地下水的荷載,地震荷載,人防荷載等等)和內(nèi)部荷載(例如,結(jié)構(gòu)的自重荷載,使用荷載,裝修荷載等等)上述荷載的計算要根據(jù)荷載規(guī)范的要求和規(guī)定采用不同的組合值系數(shù)和準永久值系數(shù)等來進行不同工況下的組合計算。其次,構(gòu)件的試算。根據(jù)計算出的荷載值,構(gòu)造措施要求,使用要求及各種計算手冊上推薦的試算方法來初步確定構(gòu)件的截面。再次,內(nèi)力的計算,根據(jù)確定的構(gòu)件截面和荷載值來進行內(nèi)力的計算,包括彎矩,剪力,扭矩,軸心壓力及拉力等等。最后,構(gòu)件的計算。根據(jù)計算出的結(jié)構(gòu)內(nèi)力及規(guī)范對構(gòu)件的要求和限制(比如,軸壓比,剪跨比,跨高比,裂縫和撓度等等)來復(fù)核結(jié)構(gòu)試算的構(gòu)件是否符合規(guī)范規(guī)定和要求。如不滿足要求則要調(diào)整構(gòu)件的截面或布置直到滿足要求為止。
3 施工圖設(shè)計階段的內(nèi)容 施工平面圖是布置施工現(xiàn)場的依據(jù),也是施工準備工作的一項重要依據(jù),是實現(xiàn)文明施工,節(jié)約土地,減少臨時設(shè)施費用的先決條件。施工平面圖是按一定比例和圖例,按照場地條件和需要的內(nèi)容進行設(shè)計的。單體工程施工平面圖的內(nèi)容包括:建筑平面圖上已建和擬建的地上和地下的一切建筑物、構(gòu)筑物和管線的位置或尺寸;測量放線標樁、地形等高線和取舍土地點;移動式起重機的開行路線及垂直運輸設(shè)施的位置;材料、加工半成品、構(gòu)件和機具的堆場;生產(chǎn)、生活用臨時設(shè)施(如攪拌站、高壓泵站、鋼筋棚、木工棚、倉庫、辦公室、供水管、供電線路、消防設(shè)施、安全設(shè)施、道路以及其他需搭建或建造的設(shè)施);必要的圖例、比例尺、方向及風向標記。
三 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點
1 水平力是設(shè)計主要因素
一方面,因為高層建筑樓房自重和樓面使用荷載在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值,僅與建筑高度的一次方成正比;而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力,是與樓房高度的兩次方成正比;另一方面,對某一定高度樓房來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風荷載和地震作用,其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度變化
2 側(cè)移成為控制指標
與較低樓房不同,結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加,水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大,因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。
3 抗震設(shè)計要求更高
有抗震設(shè)防的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外,還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能,做到小震不壞、大震不倒。
4 軸向變形不容忽視
高層建筑中,豎向荷載數(shù)值很大,能夠在柱中引起較大的軸向變形,從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響,造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小,跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大;還會對預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響,要求根據(jù)軸向變形計算值,對下料長度進行調(diào)整;另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響,與考慮構(gòu)件豎向變形比較,會得出偏于不安壘的結(jié)果。
.5 結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標。
相對于較低樓房而言,高樓結(jié)構(gòu)更柔一些,在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力,避免倒塌,特別需要在構(gòu)造上采取恰當?shù)拇胧,來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性
四 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾個問題
1高層建筑結(jié)構(gòu)受力性能
對于一個建筑物的最初的方案設(shè)計,建筑師考慮更多的是它的空間組成特點,而不是詳細地確定它的具體結(jié)構(gòu)。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的,由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成,因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面,結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的,而建筑設(shè)計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系,所以,在建筑設(shè)計的方案階段,就必須對主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布作出總體設(shè)想。
2 短肢剪力墻的設(shè)置問題:在新規(guī)范中,對墻肢截面高厚比為5~8的墻定義為短肢剪力墻,且根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和實際經(jīng)驗,對短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當多的限制,因此,在高層建筑設(shè)計中,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻,以避免給后期設(shè)計工作增加不必要的麻煩。
3 側(cè)向剛度不規(guī)則抗震問題。適當加大立面變化處樓層的板厚及配筋,并采用雙層雙向配筋,加強與立面變化樓層相交的豎向構(gòu)件的配筋,如25層局部凸出圓弧結(jié)束,豎向構(gòu)件截面變化則避開25層,并適當加強24~26層豎向構(gòu)件配筋。
4共振問題
當建筑場地發(fā)生地震時,如果建筑物的自振周期和場地的特征周期接近,建筑物和場地就會發(fā)生共振。因此在建筑方案設(shè)計時就應(yīng)針對預(yù)估的建筑場地特征周期,通過調(diào)整結(jié)構(gòu)的層數(shù),選擇合適的結(jié)構(gòu)類別和結(jié)構(gòu)體系,擴大建筑物的自振周期與建筑場地特征周期的差別,避免共振的發(fā)生。
結(jié)束語:結(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程的重要組成部分,是建筑安全應(yīng)用的基礎(chǔ)。因此,設(shè)計人員要從一個個基本的構(gòu)件算起,做到知其所以然,深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義,并密切配合其他專業(yè)來進行設(shè)計。在工作中應(yīng)事無巨細,善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗和教訓(xùn)。只有這樣才能做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,促進建筑工程質(zhì)量的不斷提高。
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