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重慶建筑設計院教您高層建筑的結構設計注意事項

編輯:重慶建筑設計公司 發表時間:2019-10-10 16:06

  隨著我國城市化進程的加快,我國建筑行業取得了非常迅速的發展,尤其是一些高層建筑和超高層建筑普遍建立,所以這就對建筑結構的設計提出了很大的挑戰,接下來是由重慶建筑設計公司為大家帶來的關于高層建筑的結構設計注意事項,將從以下四個方面為大家進行分享:

  (一)高層建筑結構受力方面

  1、對于一個建筑物的最初的方案設計,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構。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定是非常重要的,由于建筑物是由一些大而重的構件所組成,因此結構必須能將它本身的重量傳至地面,結構的荷載總是向下作用于地面的,而建筑結構設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相互關系,故,在建筑結構設計的最開始,就一定要對建筑的主要承重柱與承重墻的數量與分布作出總體的設計。

  2、對于低層、多層和高層建筑,豎向和水平向結構體系的設計基本原理都是相同的,但是,隨著高度的不斷增加。豎向結構體系成為設計的控制因素,其原因有兩個:其一,較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或井筒;其二,側向力所產生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。

  3、與豎向荷載相比,側向荷載對建筑物的效應不是線性增加的,而是隨建筑高度的增高迅速增大。例如,在所有條件相同時,在風荷載作用下,建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比,而其頂部的側向位移與高度的四次方成正比,地震的作用效應更加明顯。在高層建筑中,問題不僅僅是抗剪,而更重要的是整體抗彎和抵抗變形,可見,高層建筑的結構受力性能與低層建筑有很大的差異。

  (二)結構選型階段:對于高層結構而言,在工程設計的結構選型階段,應該注意以下幾點:

  1、結構的超高問題。

  在抗震規范與高規中。對結構的總高度都有嚴格的限制,尤其是新規范中針對以前的超高問題,除了將原來的限制高度設定為A級高度的建筑外,增加了B級高度的建筑,因此,必須對結構的該項控制因素嚴格注意,一旦結構為B級高度建筑超過了B級高度,其設計方法和處理措施將有較大的變化。在實際工程設計中,出現過由于結構類型的變更而忽略該問題。導致施工圖審查時未予通過,必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況,對工程工期、造價等整體規劃的影響相當巨大。

  2、結構的規則性問題

  新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動,新規范在這方面增添了相當多的限制條件,例如:平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此,結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格遵守,以避免后期施工圖設計時間工作的被動。

  3、嵌固端的設置問題

  由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防,嵌固端有可能設置在地下室頂板,也有可能設置在人防頂板等位置,因此,在這個問題上,結構設計中往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面,如:嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等等問題,而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。

  4、短肢剪力墻的設置問題

  在新規范中,對墻肢截面高厚比為5~8的墻定義為短肢剪力墻。且根據實驗資料和實際經驗,對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制,因此,在高層建筑設計中,應盡可能少采用或不用短肢剪力墻,以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。

高層建筑

  (三)地基與基礎設計方面

  地基與基礎設計一直是比較重要的方面,不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行,同時,也因為地基基礎是整個工程造價的決定性因素,因此,在這一階段,所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。高層建筑的基礎應選用整體性好、滿足地基承載力和建筑物容許變形的要求,并能調節不均勻沉降的基礎形式。

  高層建筑宜設置地下室以減小地基的附加應力和沉降量,有利于滿足天然地基的承載力和上部結構的整體穩定性。在地基基礎設計中要注意地方性規范的重要性問題,地方性的“地基基礎設計規范”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確,所以,在進行地基基礎設計時,一定要對地方規范進行深入地學習,以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。為此,在進行高層建筑結構的基礎設計時應注意以下幾個問題:

  1、基礎的總沉降量和差異沉降量應滿足規范規定的允許值;

  2、滿足天然地基或復合地基承載力及樁基承載力的要求;

  3、地下結構滿足建筑防水的要求;

  4、應綜合考慮經濟效益,不僅考慮基礎本身的用料和造價,還應考慮土方、降水、施工條件和工期等因素。

  (四)高層建筑結構抗震設計中的問題

  1、部分建筑物高度過高

  目前不少高層建筑超過了高度限制。在震力作用下,超高限建筑物的變形破壞性會發生很大的變化,建筑物的抗震能力下降,很多影響因素也發生變化,結構設計和工程預算的相應參數需要重新選取。

  2、地基的選取不合理

  高層建筑應選擇位于開闊平坦地帶的堅硬土場地或密實均勻中硬土場地,遠離河岸,不應垮在兩類土壤上,避開不利地形、不采用震陷土作天然地基,避免在斷層、山崖、滑坡、地陷等抗震危險地段建造房屋。高層建筑的地基選取不恰當可能導致抗震能力差。

  3、材料的選用不科學,結構體系不合理

  由于我國建筑結構主要以鋼筋混凝土核心筒為主,變形控制要以鋼筋混凝土結構的位移限值為基準。但因其彎曲變形的側移較大,靠剛度很小的鋼框架協同工作減小側移,不僅增大了鋼結構的負擔,而且效果不大,有時不得不加大混凝土的剛度或設置伸臂結構,形成加強層才能滿足規范側移限值。

  4、較低的抗震設防烈度

  建筑結構設計的安全度水平應大幅度提高。我國現行抗震設防標準是比較低的,中震相當于在規定的設計基準期內超越概率為百分之十的地震烈度,較低的抗震設防烈度放松了高層建筑的抗震要求。

  以上就是今天為大家分享的高層建筑設計的結構設計注意事項了,希望能為大家帶來幫助。

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