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多层建筑与高层建筑的区别范文1
【关键词】高层建筑结构特点;结构体系的分类
前言:
我国的建筑业从改革开放发展到现在,有了一个本质上的飞跃,无论是在施工技术、施工工艺还是施工质量相比之前都有了不同程度上的提高,再者由于现今社会科学技术与高科技产品和设备不断的应用在建筑行业中,这就使得现今社会形式下的建筑行业完全优化于早期的建筑行业。
由于城市化步伐在不断的加快,高层建筑在全国个大小城市纷纷的涌现而出,因此高层建筑的施工质量便成为人们所关注的焦点,同时也成为施工企业、施工技术人员、施工管理人员在施工工作中关注度最高的环节。因此在高层建筑的施工中,施工人员和技术人员就必须了解高层建筑结构的施工的特点,在依据设计图纸和规范进行施工,从而确保整体工程的施工质量。
一、设计因素体现在高层建筑中的特点
高层建筑的结构体系完全不同于多层建筑和别墅建筑的的结构体系,在建筑物得平面布置、造型设计、建筑物整体高度、管道井口、施工要求、技术要求、投资造价都有很大的区别,其主要分为以下方面:
首先,水平力是控制的主要因素
多层建筑和其它形式的建筑结构,通常都主要是将重力作为控制竖向和在的结构设计,而对于高层建筑结构来说,不仅仅只有在竖向对结构产生重力荷载的影响作用,还在水平方向受着荷载的影响。这种区别的产生是因为高层建筑产生的自重和建筑物在竖向作用的构件产生的轴力和弯矩的数值,是和建筑物的高度成正比的;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。
第二,高层建筑结构的侧移
和多层建筑相比较,高层建筑结构的侧移也在高层结构的设计中起到了一定的影响作用,伴随着建筑物高度的不断增加,水平方向对结构产生的作用力就形成了侧移,并且由于高度的不断增加其侧移的幅度也随着提升。再一点,由于建筑物高度的递增、所用的轻质高强度的材料不断的应用、侧移的幅度不断的增加,为此在高层建筑的结构设计中就必须要求,建筑的结构具有规范所要求的强度,同时还要体现出较强的抗推刚度,保证建筑物的结构在水平方向产生的荷载在设计和要求的控制范围,一旦超出这个规定的范围就会出现如下问题:
1、由于结构产生水平方向的侧应力,从而出现结构侧向的移动,当移动的范围大于规定和结构所能控制的范围,就会出现建筑物侧塌的严重施工问题。
2、一旦建筑物出现侧向偏移,无论再不在结构所控制的范围,都会带给建筑物内的人带来危险。
3、一旦出现侧向的位移就会导致建筑物内部的的墙体和装饰构造出现开裂和损坏的现象,甚至还会导致设备管道被破坏,使得电梯等电器设备不能正常的工作。
4、最严重的后果就是会导致整体结构出现大幅度的开裂,最终造成建筑物的坍塌,给人们的生命安全带来危险。
第三,高强度的建筑结构抗震要求
由于高层建筑的总体高度不同于多层的高度,因此在结构抗震方面的要求就要严格的多。其不但要保证在承受竖向和水平方向的荷载,还要具有抵抗一定等级的风荷载、地震带来的荷载。
,尽管高层建筑结构的抗震设计的模拟分析手段不断提高,但由于自然不可抗力的复杂性和不确定性,地基土质影响和建筑体系本身的复杂性,可能导致理论分析计算和实际情况相差很多,尤其是当结构进入弹塑性阶段之后,会出现构件局部开裂甚至破坏,这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析,所以,理论设计要结合实际的施工情况进行设计。
二、高层建筑结构体系的设计规范和应用范围
首先,高层建筑的结构设计遵循的规律
建材、设备和施工过程与高层建筑结构设计密切配合,做到安全适用、技术先进、经济合理,并积极采用新技术、新工艺和新材料。同时应重视结构坚固性选择,使用抗震、抗风性能好而经济合理的结构体系与布置方案,并注意加强构造整体协调,保证结构整体抗震性能,避免局部薄弱环节出现,使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
第二,高层建筑结构体系及适用范围
1. 框架结构体系。框架结构体系主要由基础、梁、柱及楼板四种承重构件组成。只要承重结构是由梁、柱、基础构成基本平面框架,各平面框架再由连系梁连接起来,这一空间结构体系是高层建筑中常用的结构形式之一。
2. 剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度,在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”,这一结构体系可以提高建筑的抗剪力强度,墙体同时也作为维护及房间分格构件。
3. 框架—剪力墙结构体系。顾名思义,这一体系是前两种体系的结合体,这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又有剪力墙体系所具备的较大的刚度和较强的抗震能力,因此广泛地应用于办公楼和旅馆。
4. 筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高,上述几种基本体系往往不能满足建造要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体,成为纵向悬臂箱形梁,以增强梁的刚度,也可以形成空间整体受力的框筒,这种由筒体构造抵抗水平力的结构称为筒体结构。
结束语:
进过上文对几种高层建筑结构体系的介绍,能够使得读者了解高层建筑不同于多层建筑,无论是在形式上还是在结构上,同时也凸显了高层建筑在现今社会建筑中的重要性,这也是全国各大城市高层建筑不断涌现而出的最终原因。
参考文献
[1]GB50011-2010建筑抗震设计规范.
[2]GB50010-2010混凝土结构设计规范.
多层建筑与高层建筑的区别范文2
关键词:结构设计;水平力;扭转
Abstract: n, the specification only given the minimum limits or recommended values for the considerable part of the components in structural design, in the actual design process, everyone's different understanding may be take considerable differences in the entire design. There are some areas belonging to the conceptual design especially worthy us to explore together.Key words: structural design; horizontal force; to reverse
中图分类号:TB482.2 文献标识码: A 文章编号:
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,促使高层建筑得以快速发展。另一方面由于轻质高强材料的开发及新的设计计算理论的发展,抗风和抗震理论的不断完善,加之新的施工技术和设备的不断涌现,特别是计算机的普及和应用以及结构分析手段的不断提高,为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。
一、高层建筑结构设计的问题
(一)高层建筑结构受力性能
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。
(二)高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心,在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点, 即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一,在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏, 应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局, 尽可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下,高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀,减轻结构的扭转振动,应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。在某些情况下,由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制, 高层建筑不可能全部采用简面形式,当需要采用不规则L 形、T 形、十字形等比较复杂的平面形式时, 应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内,同时,在结构平面布置时,应尽可能使结构处于对称状态。
(三)高层建筑结构设计中的侧移和振动周期
建筑结构的建筑结构的振动周期问题包含两方面: 合理控制结构的自振周期; 控制结构的自振周期使其尽可能错开场地的特征周期。
1、结构自振周期
高层建筑的自振周期(T 1) 宜在下列范围内:
框架结构: T 1= (0. 1~ 0. 15)N
框―剪、框筒结构: T 1= (0. 08~ 0. 12)N
剪力墙、筒中筒结构: T 1= (0. 04~ 0. 10)N
N 为结构层数。
结构的第二周期和第三周期宜在下列范围内:
第二周期: T 2= (1 3~ 15 )T 1; 第三周期: T 3= (1 5~ 17)T 1。
2、共振问题
当建筑场地发生地震时, 如果建筑物的自振周期和场地的特征周期接近, 建筑物和场地就会发生共振。因此在建筑方案设计时就应针对预估的建筑场地特征周期, 通过调整结构的层数,选择合适的结构类别和结构体系, 扩大建筑物的自振周期与建筑场地特征周期的差别, 避免共振的发生。
3、水平位移特征
水平位移满足高层规程的要求, 并不能说明该结构是合理的设计。同时还需要考虑周期及地震力的大小等综合因素。因为结构抗震设计时, 地震力的大小与结构刚度直接相关, 当结构刚度小, 结构并不合理时, 由于地震力小则结构位移也小, 位移在规范允许范围内, 此时并不能认为该结构合理。因为结构周期长、地震力小并不安全; 其次, 位移曲线应连续变化, 除沿竖向发生刚度突变外, 不应有明显的拐点或折点。一般情况下剪力墙结构的位移曲线应为弯曲型; 框架结构的位移曲线应为剪切型; 框―剪结构和框―筒结构的位移曲线应为弯剪型。
(四)位移限值、剪重比及单位面积重度
1、位移限值
在结构整体计算的输出结果中, 结构的侧移(包括层间位移和顶点位移) 是一个重要的衡量标准, 其数值大小从一个侧面反映出结构的整体刚度是否合适, 过大或过小都说明结构刚度过小或过大(或者体现结构两个主轴方向的刚度是否均衡) , 以致要引起设计者对其中的结构体系选择、结构的竖向及平面布置合理性的再思考。现行规范中将顶点位移与层间位移并重对待,经实践探索并参照国外经验, 得出的结论为: 高层建筑尤其是超高层建筑, 顶点位移限值决定的不仅是其数值大小而且还有其振动频率,人的舒适感觉与振动频率有关而与振动幅度(绝对位移) 关系不大, 即摆动频率不太高时就可满足人们的舒适度; 其次, 防止结构由于变形过大而可能遭受损坏或破坏的控制因素是层间相对位移, 而其限值在现行规范中似偏严, 可予放松。同一结构用不同的计算程序计算, 如果其层间位移数值差异很大,则有可能是其“层间位移”内涵不同所致, 有的是指楼层形心位移, 有的则专指考虑楼层转动后的最大角点位移, 后者通常比前者要大, 形心位移对规则建筑有意义, 而角点位移则更能反映结构楼层的真实位移,因此角点位移是结构工程师必须关注的一个数值。
2、剪重比及单位面积重度
结构的剪重比(也即水平地震剪力系数)是体现结构在地震作用下反应大小的一个指标, 其大小主要与结构地震设防烈度有关, 其次与结构体型有关, 当设防烈度为7、8、9度时, 剪重比分别为0. 012, 0. 024, 0. 040; 扭转效应明显或基本周期< 3. 5s 的结构剪重比则分别≮0. 016, 0. 032, 0. 064。单位面积重度是衡量结构构件截面取值是否合理和楼层荷载数据输入是否正确的一个重要指标。
以上两个指标不仅在施工图设计阶段, 而且在初步设计阶段都是非常重要的数据, 其数值正常与否从另一个侧面反映出结构体系的选择是否合适, 结构布置(包括构件截面确定) 是否合理, 电算数据输入是否正确, 以及最后决定电算结果是否可信可用等, 因此结构设计者对这两个指标切不可掉以轻心, 更不可认为是无关紧要的。
二、高层建筑结构设计的特点
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,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有:
(一) 水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中, 尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比; 而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。另一方面,对一定高度建筑来说, 竖向荷载大体上是定值, 而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
(二)侧移成为控制指标
与低层或多层建筑不同,结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大,与建筑高度H 的4 次方成正比。另外,高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大, 在设计中不仅要求结构具有足够的强度,还要求具有足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内,否则会产生以下情况:
1、因侧移产生较大的附加内力,尤其是竖向构件,当侧向位移增大时,偏心加剧,当产生的附加内力值超过一定数值时,将会导致房屋侧塌。
2、使居住人员感到不适或惊慌。
3、使填充墙或建筑装饰开裂或损坏 使机电设备管道损坏,使电梯轨道变型造成不能正常运行。
4、使主体结构构件出现大裂缝,甚至损坏。
(三)减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑, 如果在同样地基或桩基的情况下, 减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数, 这在软弱土层有突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了,不仅作用于结构上的地震剪力大,还由于重心高地震作用倾覆力矩大,对竖向构件产生很大的附加轴力,从而造成附加弯矩更大。
多层建筑与高层建筑的区别范文3
【关键词】高层建筑 混凝土施工
一、 高层建筑的施工特点
1. 强度
低层、多层建筑的结构受力主要考虑垂直荷载, 包括结构自重和活荷载、雪荷载等。高层建筑的结构受力, 除了要考虑垂直荷载作用外, 还必须考虑由风力或地震力引起的水平荷载。垂直荷载使建筑物受压, 其压力的大小与建筑物高度成正比, 由墙体和柱子来共同承受。受水平荷载作用的建筑物,可以视为悬臂梁,水平力对建筑物主要产生弯矩, 弯矩与房屋高度的平方成正比,即垂直压力。弯矩对结构产生拉力和压力, 建筑物超过一定的高度, 由水平荷载产生的拉力就会超过由垂直荷载或地震力的作用而处于周期性的受拉和受压状态。
2. 刚度
高层建筑要保证结构刚度和稳定性, 控制结构水平位移。由于水平荷载产生的楼层水平位移, 与建筑物高度的四次方成正比。随着高度的增加, 高层建筑的水平位移增大较强度增大更迅速。过大的水平位移会使人产生不舒服感, 影响生活、工作; 会使电梯轨道变形。会使填充墙或建筑装修开裂、剥落; 会使主体结构出现裂缝。水平位移再进一步扩大, 就会导致房屋的各个部件产生附加内力,引起整个房屋的严重破坏, 甚至倒塌。必须控制水平位移,包括相邻两层的层间位移和全楼的顶点位移。
3. 延性
有抗震设防要求的高层建筑还必须具有一定的延性,使结构在强震作用下, 当某一部分进入屈服阶段后, 还具有塑性变形的能力, 通过结构的塑性吸收地震力所产生的能量, 使结构可维持一定的承载力。
4. 基础稳定性
由于高层建筑上部结构所承担的垂直荷载和水平荷载大, 各种荷载最终要通过地下室和基础传递到地基。因此,对其基础选型和埋置深度与多层建筑不同。一般根据上部荷载、结构类型、地基情况和施工要求的不同综合考虑,选用筏型基础、箱型基础、桩基础和复合基础等。
5. 抗震性
高层建筑结构要抵抗竖向和水平荷载, 在地震区, 还要抵抗地震作用。
二、 高层混凝土工程基本要求
1. 高性能混凝土以耐久性为基本要求,并根据不同用途强化某些性能,形成补偿收缩混凝土、自密实免振混凝土等。
2. 列举混凝土工程应符合的主要标准。
3. 强调混凝土应及时有效养护及养护覆盖的主要方法。
4. 列举现浇预应力混凝土应符合的技术规程。
5. 高层建筑不同强度的梁、柱节点混凝土浇筑需要有关单位具体商议解决。
6. 混凝土施工缝留置的具置和浇筑应符合本规程和有关现行国家标准的规定。
7. 如工程需要适当提前浇筑后浇带混凝土,应采取有效措施,并取得设计单位同意。
8. 混凝土结构允许偏差主要根据有关规定,其中截面尺寸和表面平整的抹灰部分系指采用中、小型模板的允许偏差,不抹灰部分系指采用大模板及爬模工艺的允许偏差。
三、 高层建筑的强度控制
1. 配比的选定
工程开工前,一般均要按设计要求配制不同强度等级的混凝土,并都要到法定试验机构做级配试验,待级配报告出来后,根据级配做配合比试验,在实际施工时照此执行。但问题就在于级配与现场施工过程中是否相符。
2. 严格养护制度
高层建筑多采用泵送混凝土。泵送混凝土不仅能缩短施工周期,而且能改善混凝土的施工性能。但在某些工程上的使用表明,在配比、原材料、振捣控制严格的情况下,仍出现混凝土强度不足。分析其原因,多为抢工期、养护时间严重不足。
3. 加强混凝土强度评定
《混凝土强度检验评定标准》规定,混凝土强度应分批进行检验评定。一个验收批的混凝土应由强度等级相同、龄期相同以及生产工艺条件和配比基本相同的混凝土组成。根据相应条件选定一种,这其中都涉及到一个标准差问题。高层建筑由于施工周期、混凝土的浇筑、养护等气候条件相差大,混凝土试验值的离散性也较大,即标准差过大,如笼统地作为一批来评定,很可能不合格,因此应分批,按条件基本相同的划为一批进行评定,这样做既符合国家规范要求,也符合现场实际。
4. 垂直度的控制
控制垂直度是保证高层建筑的质量基础,也是关键的环节之一。为了控制建筑大楼的垂直度,首先应根据大楼柱网布置情况,先将大楼四个边角柱的位置确定。在安装四个边角柱的模板时,沿柱外层上弹出厚度线,立模、加支撑,采用吊线的方法测定立柱的垂直度:在保证垂直度100%后,对准模板外边线加固支撑、浇筑混凝土。待四角柱拆模后,其他各列柱以该四柱为基线,拉条钢线,控制正面的平整度和垂直度。
四、 保证大体积混凝土质量的措施
1. 选择合适水泥。
2. 掺外加剂.控制水灰出
根据设计要求.混凝土中掺加水泥用量4%的复合液.它具有防水剂、膨胀剂、减水剂、缓凝剂4种外加剂的功能。溶液中的糖钙能提高混凝土的和易性.使用水量减少20%左右.水灰比可控制在0.55以下.初凝延长到5h左右。
3. 严格控制骨料级配和合泥量
选用10.40mm连续级配碎石。细度模数2.80-3.00的中砂(通过0.315n凹筛孔的砂不少于15%.砂率控制在40%―45%)。砂、石含泥量控制在1%以内.并不得混有有机质等杂物.杜绝使用海砂。
4. 优选混凝土施工配合比
根据设计强度及泵送混凝土坍落度的要求.经试配优选.确定混凝土配合比。
5. 严格控制混凝土入模温度
施工过程中应对碎石洒水降温.保证水泥库通风良好。自来水预先放入地下蓄水池中降温。浇筑主楼承台时.将水预先放人商住楼地下二层水箱中降温.使入模温度控制在25度以下。
6. 加强技术管理
加强原材料的检验、试验工作。施工中严格按照方案及交底的要求指导施工.明确分工.责任到人。
7. 采用切实可行的施工工艺
主楼、车库、商住楼承台浇筑.均由东向西不间断地推进。根据泵送大体积混凝土的特点.采用“分段定点.一个坡度.薄层浇筑.循序推进.一次到顶”的方法。这种自然流淌形成斜坡混凝土的方法.能较好地适应泵送工艺.避免混凝土输送管道经常拆除、冲洗和接长。
多层建筑与高层建筑的区别范文4
关键词:高层建筑;混凝土剪力墙;设计
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:
只有合理的结构体系才能保证建筑结构的经济性和安全性,因此设计人员应当遵循规范的要求以及甲方的需要,来选择合理的结构体系。而在剪力墙结构设计中,整个体系的剪力墙布置和调整过程就是一个逐步优化的过程,直到按照周边均匀对称的原则将结构体系的位移与刚度趋于最合理,才能使材料发挥最大的效能。其中的连梁作用不可忽视,其刚度将直接影响整个剪力墙结构的整体刚度。尤其不可盲目增大某一个或几个构件的刚度,以至于造成薄弱位置转移甚至产生新的薄弱部位。
1 高层建筑结构的受力分析
建筑结构通常主要是受到来自于垂直与横向两个方向的外力。多层建筑由于其高宽比较小,平面的尺寸较大,结构的高度较低,并且结构受到地震作用和风荷载作用也很小,因此在多层建筑的设计中主要是考虑如何来抵抗其垂直的荷载。然而随着建筑物高度的不断增加,其受力特点也同样在逐步地产生变化,而在设计时则主要考虑垂直荷载、横向荷载、结构展延性以及侧向移动等方面。
1.1 垂直荷载
通常高层建筑物的垂直荷载都较大,并会在柱中产生相当的垂直应力,以此来影响连续框架梁的弯矩,而且同时还会影响预制构件的下料长度。所以必须考虑其垂直荷载对其轴向变形的影响,从而对其下料长度作出相应的调整。
1.2 横向荷载
对于高层建筑来说,其在一定高度范围内的垂直荷载基本上是固定的,但是包括来自地震作用与风荷载作用的横向荷载值,则会随着建筑结构动力特性的区别而导致较大的影响和变化。
1.3 结构延性
与多层建筑相比,高层建筑的结构在碰到地震作用时,其所发生的变形就会大得多。为了保证建筑在其塑性的变形阶段当中仍能具备较强的变形能力,就必须在结构的设计中采取相应措施来保证其结构展延性。
1.4 侧向移动
对于结构侧向移动的控制是在高层建筑结构设计中的关键所在。而且随着其建筑高度的逐渐增加,在横向荷载作用下的结构侧移变形就会随其建筑高度的增加而迅速增大。针对高层建筑的这一特征,其在横向荷载的作用下产生的侧移就必须进行严格的控制。
2 高层建筑混凝土剪力墙的结构设计
高层建筑结构中主要受力的构件包括框架梁、柱、楼板和剪力墙。其中作为垂直构件的混凝土剪力墙是其提供结构刚度的第一构件,它在高层建筑当中承受结构的绝大部分横向荷载和垂直荷载。而当高层建筑的受力结构主体全部由剪力墙构件来构成时,就形成了通常所说的剪力墙结构。在剪力墙结构中单肢的剪力墙承担了所有的横向荷载和垂直荷载。混凝土剪力墙结构是一种较为优良的结构体系,属于刚性结构,其刚度和强度都比较高并且具备一定的展延性,传力也均匀直接,有不错的抗倒塌能力和较高的整体性。高层建筑混凝土剪力墙的结构设计应从下述几个方面来考虑。
2.1 合理的结构布置
所有民用建筑的结构布置都应尽可能遵循简洁、规则的原则,保证结构的质心与刚心相一致,而对于剪力墙结构来说,剪力墙的方案布置、墙肢的长短等均应合理。因为底部框架——剪力墙结构中的剪力墙属于低矮墙,且其抗剪刚度相对较大,所以如果平面形式复杂、布置的墙肢较长,就很容易出现受力过于集中、局部刚度过大的现象,甚至往往出现只布置极少的剪力墙就能满足上下层的抗侧刚度比限值的情况。所以在剪力墙布置方案上必须要坚持对称、均匀、周边、分散的原则,且墙片不宜过长,墙片平面形式也不宜采用增强抗侧刚度的“T”、“L”等平面形式,而应尽可能采用“一”字平面形式。同时还应控制好剪力墙的最大间距,以满足规范的要求。纵向剪力墙还应在外纵轴布置好开窗洞的剪力墙,这样就能大大增强其横向抗倾覆的能力,以避免边柱产生过大的拉力和压力。
2.2 建筑高度和层数要求
根据资料和研究证明,随着楼层数的增加,剪力墙结构的震害将会加剧,所以规范对于结构形式为剪力墙结构的建筑物的高度和层数有着严格的限值要求。其中的建筑高度指的是从室外地面至檐口或者屋面板板面的高度,对于半地下室结构则从室内地面算起,而对于全地下室或者嵌固条件较好的半地下室则仍然应从其室外地面算起。对于那些带阁楼的坡屋顶则应算至山墙的半高处。
2.3 抗震要求
根据历史上地震的记录及其分析研究,之所以底层框架——剪力墙结构会产生严重的破坏,究其原因就在于其上部刚度和底层刚度之比太过于悬殊。因而导致当地震集中作用到底层时,就会因为底层刚度较上部结构要小得多而造成底层弹塑性的明显且突出的集中变形的现象。所以控制上部刚度和底层刚度之比是非常关键的。对于不同的抗震设防烈度,抗震要求也有一定的区别。
2.4 底层框架柱布置
如果剪力墙结构的底层是全框架的结构形式,那么在其内柱X、Y向轴线的砌体墙中均应设置构造柱或者框架柱,且其底部全框架结构的柱距不宜太大,一般要求控制在到八米以内,而且每根框架梁上最多只能设置一道非落地的剪力墙。从使用功能来讲,通常底部全框架结构的民用建筑大部分为商住楼,而该跨对应的上部结构即可分割成两个开间,无论上部结构是用作办公还是住宅,该跨所对应的上部结构开间的尺寸都能够达到填充砌体结构所能达到的功能,以此来控制每根框架梁上部仅设置一道非落地墙。与此同时考虑到大框架梁的梁高一般控制在梁跨的八分之一到五分之一,而如果柱距过大,就会使得梁截面及其配筋率出现超限,而且增加上部结构非落地墙的数量也会使这种现象趋于严重。
2.5 过渡层的设计
对于存在过渡层或者转换层的剪力墙结构,比如底层框架剪力墙结构,其过渡层或者转换层的剪力墙墙体在地震中需要提供的抗倾覆力矩和抗剪切力最大,且其受力也最不利。除此之外,由于在垂直均匀荷载的作用下,过渡层或者转换层的剪力墙墙体处于拉剪或者者压剪的应力状态,而一旦有横向荷载作用时,过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力及其抗裂性能都将相应地降低。根据试验表明,在垂直和反复横向荷载的作用下,过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力大约会降低两到三成。而如果按验算一般墙体横向承载力的方法,当其托梁的高跨比或者者垂直荷载较小时,就将会过高地估计过渡层或者转换层剪力墙的抗震承载力,从而降低结构抗震的安全可靠性。因此过渡层或者转换层应在每开间设置圈梁以及构造柱,以形成类框架体系,从而增强过渡层或者转换层传递地震剪切力的能力,并大大增加其展延性以及耗能能力。
2.6 连梁设计
剪力墙的连梁是一件耗能构件,因此它的剪切破坏将对抗震不利,并会使结构的延性大大降低。在设计过程中就要注意对连梁进行强剪弱弯的验算,以保证连梁的剪切破坏晚于弯曲破坏。所以切忌人为来加大连梁的纵筋,这样就有可能无法满足其强剪弱弯的要求,也不能单纯地认为加大箍筋就一定能保证其强剪弱弯的要求。因为当连梁不能满足其截面控制条件时,一味盲目地增加箍筋必然会导致连梁在其箍筋还未充分发挥作用时就发生剪切破坏。而连梁截面的抗剪计算中,对于那些跨高比大于2.5的连梁,应注意将其剪力设计值乘以增大系数。
2.7 长墙肢的处理
高层建筑剪力墙的结构还必须具备足够的展延性,特别是对于呈高细形状的剪力墙(即高宽比超过二)而言,就具有较好的展延性和弯曲破坏的属性,从而能够很好地避免发生脆性剪切破坏。然而在墙肢长度比较长的情况中,为了满足其每个墙段的高宽比都超过二,就可以采取开洞的方式来将长墙分割成为独立的、小而均匀的墙段。此外,当其墙段的长度较小时,因受弯而导致产生裂缝的宽度也比较小,这样就可以充分地发挥出剪力墙墙体配筋的作用。另外对于剪力墙结构当中存在的不多的长度超过八米的剪力墙长墙肢而言,在理论计算当中其楼层的剪力绝大部分都是由这些剪力墙的长墙肢来承担。因此在发生地震尤其是超烈度的强震时,这些长墙肢就是最容易遭到破坏的。而短墙肢则会因没有足够多的配筋,从而使整个墙面的结构遭到全面的破坏。为了避免这种不利的现象发生,因此对于大于八米的长墙肢,可以通过以下两种方法来处理:一方面,采取开施工洞,也就是在施工的过程当中于墙上留洞,而混凝土结构完成时再砌筑填充墙体,从而将长墙肢分隔成为短墙肢。第二,采取开计算洞,也就是在进行结构设计PK计算的过程中假设有洞,而在绘制施工图时却不留洞,从而通过这种特殊的计算方式来加强其它的短墙肢的配筋。对于这种方法而言一般适合用作地下室外墙等不允许开施工洞的长墙肢。
参考文献:
多层建筑与高层建筑的区别范文5
关键词:高层建筑; 环境条件; 土质
Abstract:The high-rise building is a reflection of a city economic development and social progress of the important symbol. In China, a senior said, people often first associate to Shanghai, Beijing, guangzhou...... , high-rise buildings in the idea of people are associated with these metropolis, international vice versa, visible high building more represents a city's social image.
Keywords: high building; Environmental conditions; soil
中图分类号:[TU208.3]文献标识码:A 文章编号:
何所谓高层建筑,我国对于高层建筑在《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定,房屋高度超过28米的,或者10层及10层以上的建筑物为高层。建筑物高度超过100米时,不论住宅建筑或公共建筑,均为超高层。
随着建筑市场的不断发展和土地资源的不断开发,高层建筑将是城市建设中的主要建筑形式。高层建筑能如此广泛的应用到城市建设中,自然有其突出的特点:
1、在相同的建设场地内,建造高层建筑可以获得更多的建筑面积,可以部分解决城市用地和地价高涨的问题。因此,高层建筑更多的得到开发企业和投资商的支持和认可。设计精美的高层建筑可以为城市增加景观,但是高层建筑太多、太密集也会对城市带来热岛效应,玻璃幕墙过多的高层建筑群还可能造成光污染。
2、在建筑面积与建设场地面积相同比值的情况下,建造高层建筑比多层建筑能够提供更多的空闲地面,将这些空闲地面用做绿化和休息场地,有利于美化环境,并带来更充足的日照、采光和通风效果。人们生活水平的提高,对生活质量的要求也更高,已经不单纯满足于有房屋住,而是要更美丽、更舒适的生存空间,尤其是绿化、日照等生活环境也成为人们对住房的选择条件。
3、从城市建设和管理的角度看,建筑物向高空延伸,可以缩小城市的平面规模,缩短城市道路和各种公共管线的长度,从而节省城市建设与管理的投资。一个城市高层建筑的多少尤其是超高层建筑的数量直接代表了一个城市的经济发展水平,合理的规划和设计还可以使高层建筑达到美化城市环境的效果。
4、高层建筑中的竖向交通一般由电梯完成,从建筑防火的角度看,高层建筑的防火要求要高于中低层建筑,但也因此增加了高层建筑的工程造价和运行成本。
5、从结构受力特性来看,侧向荷载(风荷载和地震作用)在高层建筑分析和设计中将起着重要的作用,特别是超高层建筑中将起主要作用。因此,高层建筑的结构分析和设计要比一般的中低层建筑复杂的多。
有鉴于高层建筑的广泛和趋势,作为工程类从业人员,需要更多的了解和掌握高层建筑与中低层建筑的区别和侧重点。千里之行始于足下,万丈高楼平地起,基础对每个工程都是相当的重要,由于高层建筑上部结构传到地基上的荷载很大,为此多建造补偿性基础,而为了充分利用地下空间,高层建筑一般都设计有地下室,有的更是多层地下室,所以高层建筑的基础埋深较深,施工时基坑开挖深度较大,都需要进行基坑支护,所以,简单的谈谈对高层建筑的基坑支护。
一、深基坑支护结构的形式
支护结构的种类很多,按照工作原理和挡墙形式,一般分为以下类型:
1、 水泥土墙式,一般有深层搅拌水泥土桩和高压旋喷桩;
2、 排桩与板墙式,又可以细分为板桩式、排桩式、板墙式和组合式。钢板桩、钢筋混凝土板桩、型钢横挡板都属于板桩式;钢管桩、预制钢筋混凝土桩、钻孔灌注桩、挖空灌注桩则属于排桩式;板墙式有现浇地下连续墙和与之装配式地下连续墙;组合式则有SMW工法和高应力加筋都会你土墙;
3、 边坡稳定式,土钉墙和喷锚支护都属于边坡稳定式;
4、 逆做拱墙式。
二、支护结构的选型
选型是支护结构设计的第一步,也是非常关键的一步,需要考虑基坑的安全等级、开挖深度、周围环境情况、土层及地下水位,并根据工程经验或专家系统并经过经济比较,才能正确选择支护结构的形式。
1、基坑侧壁的安全等级
基坑根据其破坏后果的严重程度,分为三级安全等级,在选型和计算时要选用不同的重要性系数γ0。
而有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级还要根据具体情况进行确定。
基坑侧壁安全等级和重要性系数γ0
安全等级 破坏后果 重要性系数γ0
一级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重 1.10
二级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很一般 1.00
三级 支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重 0.90
2、基坑工程勘察要求
为使支护结构的设计和施工有据可依,对需进行基坑支护的工程,在勘察时就应充分考虑将来支护时对勘测资料的需求,对拟建建筑物的周边环境、土质等均进行勘察。
一般来说,对与高层建筑的地基勘测阶段有以下要求:
确定勘察范围时,宜在开挖边界外按开挖深度的1~2倍范围内布置勘探点,对软土,勘探范围更应扩大。当开挖边界外无法布置勘探点时,应通过调查去点相应资料。
勘探时查明基坑开挖深度及挡墙边界附近范围内的暗浜、地下管线及障碍物的分布和埋藏情况,当使用浅层效螺纹钻孔勘探难以查明时,可采用浅层物探方法进行普查。
勘探点的间距视地层条件确定,可在15~30米范围内选择,地层变化较大时,应增加勘探点以查明地层分布规律。
勘探点的深度,应满足支护结构的设计要求。在软土地区,为满足支护结构稳定性验算的要求,深度一般不宜小于基坑开挖深度的2.5倍,对重要的基坑宜穿透淤泥质软弱土层。
勘探时还要查明开挖范围及附近场地地下水含水层和隔水层的层位、埋深和分布情况;查明各含水层的补给条件和水力联系。同时要分析施工过程中水位变化对支护结构和基坑周边环境的影响,提出应采取的措施。
进行基坑工程勘察时,岩土工程测试参数应包括:土的常规物理试验指标;直接剪切试验测定固结快剪指标φ,c值;室内或原位试验测试渗透系数K等。
对基坑周边环境的勘察,应包括以下内容:
1)查明基坑开挖影响范围内的建(构)筑物的结构类型、层数、基础类型、埋深、基础荷载及上部结构现状;
2)查明基坑周边的各类地下设施,包括上水、下水、电缆、煤气、污水、雨水、热力等管线、管道的分布和性状;
3)查明场地四周道路与基坑的距离、车辆载重、道路的构造与重要程度。
多层建筑与高层建筑的区别范文6
关键词:建筑结构;刚度;延性;主振型;鞭梢效应
中图分类号:TU375.4 文献标识码:A 文章编号:1006—8937(2012)23—0150—02
建筑结构具有很多形式,包括砌体结构、框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、索膜结构、筒体结构等,不同的结构形式,其抗震性能有明显的不同。
建筑的抗震等级一般是由多层和高层钢筋混凝土结构、构件进行抗震设计计算和确定并最终构造措施的标准。为了抗震设计的安全可靠与经济合理,应充分考虑多方面因素及各种不同情况,并且针对钢筋混凝土结构、构件的抗震要求,在计算和构造上应区别对待。因此,地震作用越大(或房屋高度越大),抗震要求亦越高;对于不同的结构体系,应有不同的抗震要求。此外,同一结构中的不同部位以及同一种结构形式在不同结构体系中所起的作用不同,其抗震要求也应有所区别。例如,在框架结构中,框架是主要抗侧力构件,而在框架一抗震墙结构中,框架是次要抗侧力构件(抗震墙是主要抗侧力构件),因此框架结构中的框架应比框架一抗震墙结构中的框架抗震要求高。又如,在部分框支抗震墙结构中,框支层由于刚度和强度的削弱,往往成为塑性变形集中的薄弱楼层,因此其落地抗震墙底部加强部位的抗震要求就应高于一般抗震墙的抗震要求。
为此,我国抗震规范和高层规程综合考虑建筑抗震重要性类别、地震作用(包括区分设防烈度和场地类别)、结构类型(包括区分主、次抗侧力构件)和房屋高度等因素,对钢筋混凝土结构划分了不同的抗震等级。抗震等级的高低,体现了对抗震性能要求的严格程度。不同的抗震等级有不同的抗震计算方法及相应的构造措施要求,从最高等级四级到一级,抗震要求依次提高;高层规程中还规定了抗震等级更高的特一级。
对于砌体结构,由于整体性比较差,抗震性能较差,对其进行科学的配筋,可有效的提高其抗震性能,但也只限于多层建筑,已经逐渐退出建筑市场。框架结构其具有较大的刚度,用自身的刚度进行抗震,但是在水平地震作用下框架结构将发生侧向变形,由于框架结构的整体抗侧刚度对称处理不利,会导致结构整体在地震过程中产生整体的扭转,发生复合破坏,因此,框架结构对抗震来说并不理想。根据此种问题,产生框架剪力墙结构、筒体结构,在抗震性能上有明显的提高,成为高层建筑的首选结构形式。
1 问题的提出
随着高层建筑的建造,高层建筑抗震在建筑设计中占有很大的比重,由于地震作用的复杂性于人类对地震规律认识的局限性,目前对建筑物的抗震设计水平还停留在一个初步的阶段,尚无法做出精确的计算,现有的地震作用力的计算方法和结构抗震设计的计算大都是近似方法。因此结构设计对抗震的设计内容应包括概念设计与计算设计两方面,本文论述就属于概念设计的理论阐述,建筑物结构抗震设计应考虑到在六度与九度范围内设防,不同场地根据不同的烈度进行地震作用力计算与截面抗震验算,同时应符合相应的抗震构造要求。
2 两种抗震因素分析
地震作用力实际上是建筑物对地面运动的反应,他与许多因素有关。人们针对建筑结构的不同配以不同的计算方法,例如,高层建筑物地震作用力的计算宜采用振型分解反应谱法,对刚度和质量不对称的结构采用扭转藕连震动影响的振型分解反应谱法,此外还有剪力法计算,对于甲类高层建筑,较高的高层建筑。复杂的高层建筑物,以及刚度和质量分布特别不均匀的高层建筑,还要采用时程分析法进行多遇和罕遇水平地震作用下的计算。可见地震计算相当繁琐,相比之下地震的概念分析显得生动易懂,对于非专业学生了解结构抗震设计有很好的益处。下面介绍概念设计中的两种抗震因素分析。
我国是一个地震多发的国家,设计时需要充分考虑抗震设防的区域辽阔,因此,研究结构的抗震性能在我国具有充分的必要性。我国的现代抗震设计理念是从20世纪50年代开始,在国际抗震理论的推动下发展起来,并逐渐形成了自己的地域特色,大部分内容都符合现代抗震设计理念,下面就结构抗震理论中的影响抗震性能的两方面因素进行简要的论述。