城市高層建築結構存在哪些設計問題

2021-05-12 02:43:21 字數 4278 閱讀 1155

1樓:天大結構

隨著經濟的快速增長,城市化程序的飛速發展,高層建築在我國的一些大中城市發展迅速,大大豐富了城市景觀,與此同時高層建築的結構型別和功能也更加趨向於複雜化和多樣化,為此,對建築結構設計也就提出了更高的要求。在本文中,小編主要從高層建築結構的選型設計、抗風設計三個方面論述了城市高層建築結構的設計問題。

近代隨著科學技術的發展,尤其是鋼鐵、電梯的出現以及後來鋼筋混凝土的應用,為高層建築發展創造了前所未有的機遇,高層建築也成為城市空間中一道獨特的風景。

1高層建築結構的選型設計

對於一個城市而言,高層建築往往具有一定的代表性和象徵性,可以反映一個城市經濟水平和發展程度,根據工程實踐經驗,如果高層建築結構體系選型不當,任憑再用先進的結構理論和精確的計算方法,也較難作出安全可靠、經濟合理的高層建築結構設計。正確處理高層建築結構體系的選型問題,對於高層建築結構設計而言,具有重要意義。

01 高層建築結構體系的分類

02 結構選型階段要注意的問題

一是要注重結構的規則性。

由於新、舊規範在這一方面出現了比較大的變化,新規範在此增加了比較多的限制因素。比如平面規則性方面的資訊、嵌固端上、下層之間剛度比方面的資訊等。與此同時,新規範採取了強制性規定,要求建築物不能採用嚴重不規則之設計方案。

所以,工程技術人員在明確新規範的限制條件中一定要加以注意,從而避免出現後期施工圖設計階段之被動。

二是要注重結構的超高性。

新規範在應對超高問題上,除了把原先的限制高度設定為a級高度之外,同時還應增加b級高度之建築。所以,一定要對高層建築結構中的這一項控制因素加以注意,假如結構為b級高度建築,或者已經超過了b級高度,那麼其設計方法與處理方法都將出現一個相當大的變化。在具體的工程設計之中,出現過因為結構型別之變更而忽略這一問題的情況,從而造成施工圖在審查時未能通過,一定要重新做出設計,這對於工程的工期與造價等總體規劃存在著相當大的影響。

三是要注重嵌固端設定。

因為高層建築普遍帶有二層或者二層以上的地下室與人防工程,嵌固端極有可能被設定於地下室的頂板上,同時也有可能被設定於人防頂板等處。例如,對嵌固端樓板設計、加強對嵌固端上下層剛度比限制、在進行結構整體運算時做好嵌固端設定等。假如忽視了其中的任何一方面,均有可能對後期設計工作造成大量安全隱患。

2高層建築的抗風設計

【左側】高層框架抵抗豎向荷載時的變形,【右側】高層框架抵抗水平荷載時的變形。

01 高層建築結構在風荷載作用下的破壞形式

1、主體結構開裂或損壞,如位移過大引起框架、剪力牆、承重牆裂縫或結構主筋屈服;

2、層間位移引起非承重隔牆開裂;

3、區域性風壓過大引起玻璃、裝飾物、圍護結構破壞;

4、建築物的頻繁、大幅度擺動使居住者感到不適;

5、長期的風致振動引起結構疲勞,導致破壞。

02 高層建築結構抗風的一搬設計原則

1、保證結構具有足夠的強度,能可靠地承受風荷載作用下的內力;

2、結構必須具有足夠的剛度,控制高層建築在水平荷載作用下的位移,保證良好的居住和工作條件;

3、選擇合理的結構體系和建築外形,採用較大的剛度可以減少風振的影響;

4、圓形、正多邊形平面可以減少風壓的數值;

5、儘量採用對稱平面形狀和對稱結構佈置,減少風力偏心產生的扭轉影響;

6、外牆、玻璃、女兒牆及其它圍護構件必須有足夠的強度並與主體結構可靠地連線,防止區域性破壞。

03 抗風設計的主要研究內容

1 風荷載的計算

我國規範gb50068-2001《建築結構可靠度設計統一標準》對荷載統計採用50年設計基準期,並且用平穩二項隨機過程來描述荷載的隨機過程。氣流遇到建築物時,在建築物表面上產生壓力或吸力,即形成風荷載,其大小主要與近地風的性質、風速、風向有關,也與建築的高度、形狀和地表面狀況有關。 根據新規範進行主體結構計算時,垂直於建築物表面的風荷載標準值按下式計算,風荷載作用面積應取垂直於風向的最大投影面積:

式中:wk為風荷載標準值(kn/m2:);wo為基本風壓(kn/m2 );μz為風壓高度變化係數;μs為風荷載體型係數;βz範圍為高度處的風振係數。

2 風荷載作用下高層建築的振幅、震動速度和加速度控制

3 高層建築的水平位移指標

根據現行的建築結構設計規範,對於高層建築結構在風荷載作用下的變形響應主要作以下兩方面的限制:

1)限制結構的頂端水平位移u與總高度h的比值(u/h),目的是控制結構的總變形量;

2)限制相鄰兩層樓蓋間的相對水平位移δh與層高h的比值(δu/h),一般δu /h在結構的各層中具有不同的比值,且往往最大的δu/h要超過u/h的限值。限制最大的δu/h目的是防止填充牆、裝飾部件的損壞,避免電梯軌道和管道等設施產生過大的變形。

高層建築結構的設計特點有哪些

2樓:alone_樹

1)水平荷載成為決定性因素。建築物自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值,僅與建築物高度成線性關係;而水平荷載對結構產生的傾覆力矩,以及由此在豎向構件中引起的軸力,是與建築物高度的二次方成正比.另外,對某一定高度建築物而言,豎向荷載大體上是定值,而作

為水平荷載的風荷載和**作用,其數值是隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。

2)軸向變形不容忽視。高層建築中,豎向荷載數值很大,能夠在柱中引起較大的軸向變形,從而會對連續樑彎矩產生影響,造成連續樑中間支座處的負彎矩值減小,跨中正彎矩和端支座負彎矩值增大;還會對預製構件的下料長度產生影響,要求根據軸向變形計算值,對下料長度進行調整;另外對構件

剪力和側移產生影響。

3)側移成為控制指標。與較低樓房不同,結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素.隨著樓房高度的增加,水平荷載下結構的側移變形迅速增大,因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。

4)結構延性是重要設計指標。相對於較低樓房而言,高樓結構更柔一些,在**作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段後仍具有較強的變形能力,避免倒塌,特別需要在構造上採取恰當的措施,來保證結構具有足夠的延性。

高層建築結構設計有什麼特點

3樓:快樂的嘻嘻哈哈

水平力是設計主要因素在低層和多層房屋結構中,往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建築中,儘管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響,但水平荷載卻起著決定性作用。因為建築自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值,僅與建築高度的一次方成正比;而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力,是與建築高度的兩次方成正比。

另一方面,對一定高度建築來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風荷載和**作用,其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

側移成為控制指標與較低樓房不同,結構側移已成為高樓結構設計中的關鍵因素。隨著樓房高度的增加,水平荷載下結構的側移變形迅速增大,因而結構在水平荷載作用下的側移應被控制在某一限度之內。

抗震設計要求更高有抗震設防的高層建築結構設計,除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外,還必須使結構具有良好的抗震效能,做到小震不壞、大震不倒。

軸向變形不容忽視高層建築中,豎向荷載數值很大,能夠在柱中引起較大的軸向變形,從而會對連續樑彎矩產生影響,造成連續樑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;還會對預製構件的下料長度產生影響,要求根據軸向變形計算值,對下料長度進行調整;另外對構件剪力和側移產生影響,與考慮構件豎向變形比較,會得出偏於不安壘的結果。

結構延性是重要設計指標。

相對於較低樓房而言,高樓結構更柔一些,在**作用下的變形更大一些。為了使結構在進入塑性變形階段後仍具有較強的變形能力,避免倒塌,特別需要在構造上採取恰當的措施,來保證結構具有足夠的延性。

4樓:百度文庫精選

內容來自使用者:李達

高層建築結構設計特點水平荷載為重要因素在高層建築中,與低層建築結構通常以抵抗豎向荷載為主所不同,較大的建築高度造成了與底層結構完全不同的受力情況,所以高層結構總是要同時承受豎向荷載和水平荷載作用。水平荷載對結構產生的傾覆力矩以及由此在豎向構件中引起的軸力與樓房高度的兩次方成正比。高層建築樓面使用荷載和樓房自重在豎向構件所引起的彎矩和軸力的數值,僅與建築高度的一次方成正比。

對某一定高度的樓房來說,豎向荷載大體是定值,但水平荷載不是定值,它隨結構動力特性的不同而有較大幅度的變化。所以對高層建築來說水平荷載是重要因素。結構延性為重要指標現在**的頻繁爆發使抗震效能成為高層建築中的重要考慮因素。

為了避免高層建築的倒塌,使其具有高強的變形能力,特別需要在其構造設計上採取一定措施,來保證結構的良好延性。能做到「小震不壞,中震可修,大震不倒」。也就是說,在強烈**下,當結構構件進入屈服階段後具有較強的變形能力,能夠吸收**作用中產生的能量,並維持一定的承載力。

所以對高層建築來說結構延性是重要的指標。側向位移為控制因素隨著樓房高度的增加,水平荷載作用下結構的側向變形迅速增大,結構頂點側移與建築高度的四次方成正比。設計高層結構時不僅要求結

高層建築結構體系有哪些 請簡述它們各自的特點

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