高層建筑結構概念設計與高層剪力墻結構的優(yōu)化

李源新

摘 要:高層建筑通常情況都會受到高度因素的影響,造成高層建筑結構受力非常復雜,不僅建筑本身具有極大的自重和使用荷載,而且還要承受水平方向的風荷載以及地震力等側向荷載的影響。尤其是水平方向的風荷載和地震力等側向荷載是建筑工程設計人員進行高層建筑結構設計過程中主要考慮的問題,因此對高層建筑結構的設計提出了很高的要求。所以,本文就針對高層建筑結構概念設計與高層剪力墻結構的優(yōu)化進行淺顯的分析和研究。

關鍵詞:高層建筑結構概念設計高層剪力墻結構優(yōu)化

中圖分類號:TU2 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0044-01

隨著我國市場經濟的快速發(fā)展,我國建筑行業(yè)得到了突飛猛進的發(fā)展。在城市建設的發(fā)展過程中,高層建筑被廣泛的應用。在高層建筑結構設計過程中,建筑工程設計人員通過社會實踐不斷的積累豐富的高層建筑結構設計經驗。并且隨著網絡信息技術的應用,為設計人員進行高層建筑結構設計提供了方便,提高了高層建筑結構設計的準確性。但是,我國很多高層建筑的結構設計都存在的一些缺陷,主要是建筑工程設計人員沒有對高層建筑進行科學的概念設計,沒有合理的優(yōu)化高層建筑結構。所以,建筑工程設計人員應該重視高層建筑結構概念的設計以及對高層建筑結構的優(yōu)化。

1 高層建筑結構概念設計

高層建筑結構概念設計主要是建筑工程設計人員通過科學的思維分析和準確的判斷力,在高層建筑結構設計前期能夠從宏觀上決定高層建筑結構設計中的基本問題。通常情況下,高層建筑工程設計人員是不需要進行數值計算,主要是從高層建筑的結構概念出發(fā),根據高層建筑整體結構體系與各個分體系的力學關系、剛度關系,震害以及工程經驗等相關因素獲取高層建筑結構的設計思路,從而能夠在整體上對高層建筑結構進行科學的整體布置。

1.1 高層建筑結構概念設計的特點

高層建筑結構概念設計的特點主要包括起決定因素的水平荷載、作為關鍵控制因素的結構側移、要求較高的地震設計和結構延性等。高層建筑設計人員在進行高層結構概念設計過程中必須要充分掌握案這些特點,能夠幫助高層建筑設計人員順利的完成高層建筑結構的設計。首先,高層建筑工程設計人員要掌握水平荷載。由于水平荷載對高層建筑結構產生的傾覆力矩和在豎構件中引起的軸力與樓房高度的兩次方成正比。并且水平荷載受到風荷載和地震的作用,導致水平荷載的數值會受到結構動力性的影響。其次高層建筑工程設計人員應該掌握結構側移,由于樓房高度不斷增加,水平荷載下的結構側移的變化程度也不斷增大,由于結構在水平荷載的作用下會將側移控制在一定的范圍內,從而能夠保證高層建筑具有足夠的剛度。第三,高層建筑工程設計人員在抗震設計過程中,要充分考慮的豎向荷載、風荷載以及結構的抗震性能,保證高層建筑結構的抗震能力。第四,對于結構的延性應該在結構進入到塑性變形階段后仍然具有很強的變現能力,并且避免結構出現倒塌的現象,應該采取合理的措施應用到結構上,保證結構的延性。

1.2 高層建筑結構概念設計的步驟

高層建筑結構概念設計的步驟主要包括高層建筑結構方案的選用、選擇較為合適的基礎方案、正確分析計算結果以及采取較為合理的構造措施。首先在高層建筑結構方案的選用方面,要選擇一個具有可行性的結構形式和結構體系。所選擇的高層建筑結構體系應該做到受力明確,傳力簡捷,使得結構體系能夠符合工程的設計要求。與此同時,在選擇結構方案過程中應該綜合分析建筑工程的地理環(huán)境、材料供應和施工條件等具體實際情況,還要合理的協(xié)調建筑、水、暖、電等專業(yè)性較強的工程,最后選擇出較為合適的結構方案。其次,科學的選擇較為合適的基礎方案。對于基礎設計應該根據高層建筑工程所處位置的地質條件,上部結構類型和荷載分布情況,相鄰建筑物影響和施工條件等進行科學的分析,選擇出較為合適的基礎方案。第三應該正確的分析計算結果。在分析和設計高層建筑結構過程中已經廣泛的應用計算機技術,建筑工程設計人員在力學概念和豐富的工程經驗的基礎上,對計算機軟件程序的應用范圍和技術條件進行充分的了解,最后對結構振型、周期、地震作用分布和樓層地震剪力的大小所在范圍進行科學的判斷。最后,根據選用的結構方案,應用相應的構造措施。采用相應的構造措施應該注意構件的延性,重視薄弱部位,掌握好鋼筋的錨固長度,考慮平面和立面的布置和抗震的多道防線等?？偠灾?從而高層建筑結構概念設計的步驟看,對高層建筑結構概念設計是一項非常復雜的工作,也是非常重要的工作。

2 高層剪力墻結構的優(yōu)化

在高層建筑工程施工過程中采用高層剪力墻結構,主要是因為高層剪力墻結構剛度大,整體性較好,用鋼量較為節(jié)省。因此,對高層剪力墻結構的優(yōu)化的必要的,能夠有效的提高高層剪力墻的安全性和可靠性。

2.1 剪力墻結構構件的經濟含鋼量

隨著我國高層建筑不斷增多,建筑結構的高度也不斷提升,在高層建筑結構中應用剪力墻結構已經非常普遍。通過對高層建筑結構設計和施工經驗的分析,認真研究了高層建筑剪力墻結構構件適宜的含鋼量。對剪力墻結構構件的經濟含鋼量進行準確的計算,能夠保證構件設計的經濟性。

2.2 剪力墻結構的適宜方案

由于高層建筑剪力墻結構的選擇有多種方案,為了保證高層建筑結構的安全性,有效的降低工程造價,應該選擇合適的剪力墻結構方案。在設計高層建筑剪力墻結構和初步設計階段,對高層建筑結構體系和相關構件的截面以及所應用的施工材料要進行準確的選擇,保證高層建筑結構體系要與其構建相對應,保證施工材料的質量。選擇出合適的高層建筑結構體系能夠在設計方案階段有效的控制工程的整體成本。在高層建筑結構體系選擇,對于層數相對較少的高層建筑應該選擇斷肢剪力墻結構體系?？梢院侠淼慕鉀Q墻肢軸壓比,墻體配筋和墻體承載能力,有效的降低工程成本。并且,應用斷肢剪力墻結構體系可以將結構頂點位移、周期、水平地震剪力合理的控制在一定的范圍內。對樓層數量較多的高層建筑應該應用傳統(tǒng)的現澆剪力墻結構體系,就可以較好的解決結構較柔,結構頂點位移和層間位移不一定滿足規(guī)范要求,底部剪力系數偏低,結構不安全等問題。但是,在有一些較為特殊的情況下應用傳統(tǒng)的高層建筑現澆剪力墻結構體系,如果出現結構剛度計算值偏大的問題,可以將較大的墻肢合理的開設結構洞或者將窗臺改為其他砌體進行合理的調整,能夠有效的保證高層建筑結構的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。

3 結語

本文通過對高層建筑結構概念設計與高層建筑剪力墻結構的優(yōu)化的分析和研究,高層建筑工程設計人員在開展高層建筑設計過程中應該做好高層建筑概念設計工作,合理的設計高層建筑結構,選擇合適的高層建筑結構體系,保證高層建筑結構的安全性和穩(wěn)定性,并且及時的優(yōu)化高層建筑剪力墻結構,提高高層建筑剪力墻結構的可靠性。

參考文獻

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