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高层建筑概念范文1
随着人类生活水平的提高,人们对建筑功能的要求逐步趋于功能化、多样化,高层建筑的类型和功能也越来越复杂,高层建筑的结构体系类型也越来越多,结构体系及立面布置方式亦愈来愈复杂,这些都对高层建筑的结构设计提出了更高的要求。在方案设计阶段,结构工程师要和建筑师充分合作,从总体出发考虑技术问题,并考虑施工可行性、经济性和美观的需求,解决好结构和空间设计的矛盾,发挥结构工程师的创造力和创新精神,从而创造出一个优秀的作品。
结构概念设计在高层建筑结构设计中有着至关重要的作用,它在一定程度上能反映出一个结构工程师的设计水平。在高层建筑结构设计的过程中,通过采用概念设计的方式能够在方案设计阶段迅速的对结构体系进行构思、比较,并加以选择,还使得计算更加方便;同时,采用概念设计所得到的方案概念更加清晰,定性更加准确,能有效的避免后期设计阶段某些繁琐的运算,有着良好的经济效果;另外,结构概念设计还能够判断计算机内力分析的分析结果是否可靠。这对于那些只会依赖专业的、一体化的计算软件或是照搬规范做设计的年轻结构工程师们很有帮助。
1、高层建筑结构概念设计的基本原则
高层建筑结构的概念设计过程中,除了常规的以承载力、刚度、延性等为基础,实现多防线、刚柔结合的基本设计理念之外,由于其自身的特殊性,还有一些设计的基本原则。
1.1 尽量简化结构模型
在对高层建筑的结构进行设计时,要尽量将结构的受力和传力方式设计得简单、直接。因为实现传力的方式越复杂,其传力过程中越容易形成内力和变形的不协调以及各种导致结构破坏的薄弱环节,使得建筑结构的安全性降低。与此类似,对结构进行分析与计算的过程中,也尽量使用简单、直接、可靠的分析和计算方法。
1.2 构件设计应尽量均匀连续
为了达到避免高层建筑出现软弱层和层间位移角、内力及其传力途径突变等问题,在对那些沿建筑物竖直方向布置的抗侧力刚度构件进行设计时,应将之设计成均匀的、连续的。当然在考虑到建筑空间形式以及使用功能的要求下,也可以对设计作出一定的改进,可以有一定的例外,但是在设计过程中必须对结构层上、下间的剪切、弯曲刚度以及轴压刚度的平稳过渡方面进行有效的协调。
1.3 “两心”重合的原则
设计过程中尽量使得结构平面布置的正交抗侧力刚度中心与建筑物表面力的作用中心或质心重合(至少也得靠近),达到减小甚至消除在强风或地震等外力作用下对建筑产生的扭转破坏或者其他类似的破坏。
1.4 注重传、受力者共同抗力的概念
传、受力者共同抗力的概念,即建筑上层结构与其所支承的结构与构件整体共同作用机理。以框支剪力墙和转换梁为例,其实际的受力状态是跨中截面不但承受着弯矩,还承受有轴拉力,这一点可以说明在实际的受力中,上部剪力墙和转换梁起着共同整体抗弯的功用,而中和轴已上移到了剪力墙之上。实际的建筑中所有的结构构件也不是分散起作用的,而是以一种相当复杂的方式进行共同的、协调的受力支撑,是一个整体的、三维的、成体系的结构。
2、高层建筑结构概念设计的主要内容
2.1结构体系的选择
2.1.1 建筑设计首先应考虑的是建筑的功能需求,尤其是高层建筑的设计,高层住宅、公寓、宾馆等一般采用剪力墙结构;商场、车站、展览馆、餐厅、停车库等多层或小高层房屋采用框架结构;大型酒店、写字楼、教学楼、科研楼以及医院的住院楼等建筑宜采用框架―剪力墙结构或框架-核心筒结构。
2.1.2 其次结构体系的选择还可以按照建筑结构设计的要求来进行,高层建筑结构设计一般可以根据建筑的高度、高宽比、抗震设防的类别与烈度等因素对结构体系进行一个初步的选择。
2.2结构的平面布置
2.2.1 平面形状
① 对于高层建筑中的独立的结构单元,一般应以结构平面形状简单、规则、均匀、结构受力明确作为基本原则,这样可以使得其传力直接,利于抵抗水平及竖向的荷载,达到减少扭转破坏及降低构件应力集中的目的。对于平面形状的选择,一般以具有两个或多个对称轴的平面(如矩形、正方形、正多边形、圆形)作为首选。
② 平面的长度不宜过长,长宽比的选择应合适,尤其是对于建筑某些突出部分的长度的设计,由于当平面外伸较长时,外伸出段容易产生不规则振动,导致构件凹角处发生破坏,所以在设计的过程中构件的长度不应太长,应该严格遵循相关设计规范;如果采用复杂的平面形状,应进行更加细致的抗震验算并在构造上予以加强。
2.2.2 结构平面布置的基本原则
① 在一个独立的结构单元内,结构平面的布置应以简单、规则、刚度和承载力分布均匀作为基本原则。由于结构平面不对称容易造成质量和刚度偏心,这将直接导致在地震时引发结构的强烈的扭转效应,所以在设计的过程中尽量做到结构的刚度中心和质心重合,在适当位置设置防震缝形成多个较规则的抗侧力结构单元,从而有效的减少扭转,对于那些严重不规则的平面要尽量避免。
②尽可能避免结构中存在有凹角和较狭长的缩颈部位,因为这些部位的应力集中过于明显,会极大的削弱构件的强度,降低其可靠性。同时还要避免在凹角处或建筑物端部设置电梯、楼梯间,因为这些部位在以后的使用过程中将要承受较大的负载,而恰巧它们又是薄弱部位,所以一般应尽量避免。若确实因功能需要,可以采用剪力墙筒体予以加强。
③在建筑的设计过程中,往往处于功能需求,需要在楼板上开洞,这会大大的削弱楼板的强度和刚度,因此在设计的过程中应采用加厚洞口附近楼板或者在洞口边缘设置边梁、暗梁等措施。
④设置合理的多道抗震防线。由于地震一般具有一定的持续时间,而且可能还存在着多次反复的作用。以汶川地震为例,往往地震过程中的反复作用对结构进行一定的破坏,而最后导致建筑倒塌的根本原因是由于结构的破坏而导致其承受重力荷载的能力丧失。因此在建筑的抗震设计方面,要适当地处理各构件的强弱关系,以“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件、强压弱拉”作为设计的基本原则,形成两道或更多道抗震防线,达到增强高层建筑结构抗震能力的目的。
2.3结构的竖向布置
2.3.1 竖向体形
① 以抗震力作为主要控制因素的建筑,其立面应采用规则、简单的形状,同时还可以使用矩形、梯形、三角形等变化较均匀、连续的几何图形,没有过大的外挑或内收。
② 以风荷载作为主要控制因素的高层建筑,考虑到建筑所承受的风荷载是随着建筑高度的加高而增加,所以一般采用上小下大的梯形、双曲线梯形、三角形和逐渐退台内收的立面形状。
③ 在对高层建筑进行抗震设计的过程中,要避免侧向刚度不规则、竖向抗侧力构件不连续和楼层承载力突变等竖向不规则结构。
2.3.2 竖向构件布置的基本原则
① 高层建筑结构竖向布置的一个基本原则就是要使得其刚度均匀且连续,尽可能避免造成刚度突变而导致的结构薄弱层,在进行抗震设计时其结构的承载能力和刚度应自下而上逐步减小。
② 当底层或底部若干层取消剪力墙或柱子而采用转换层时,应采用加大落地剪力墙和转换层下柱子截面、加大转换层板的厚度等措施,使得其上下层刚度不会发生较大的突变。
③ 对于高层建筑结构竖向体型不规则的现象,我们可以通过采用对楼层的侧向刚度和楼层层间抗侧力结构的受剪承载力加以限制来控制不规则的程度。
高层建筑概念范文2
关键词:高层建筑结构;概念设计;因地制宜
近些年来,建筑业有了突飞猛进的发展,城市建设的发展中,高层建筑越来越广泛地应用。在不断的结构设计研究与实践中,人们积累了大量的实践经验。计算机技术的迅猛发展,为结构设计提供了快速、准确的设计计算工具。然而有很多设计还存在诸多缺陷,主要原因就是在总体方案和构造措施上未采用正确的构思,即未进行概念设计所致。
1 概念设计
概念设计是运用人的思维和判断力,在设计前期从宏观上决定结构设计中的基本问题。一般指不经数值计算,是从结构概念入手,依据整体结构体系与结构子体系之间的力学关系、相对刚度关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体角度来确定建筑结构的总体布置和结构措施。
(1)概念设计的意义
由于结构方案设计阶段,是不需要借助于计算机来实现的,这就需要我们综合运用其掌握的结构概念,能做到结构功能与外部条件一致,充分展现先进的设计,发挥结构的功能并取得与经济性的协调。运用概念性近似估算方法,可以在建筑设计的方案阶段迅速、有效地对结构体系进行构思、比较与选择。所得设计方案往往概念清晰、定性正确,避免后期设计阶段一些不必要的繁琐运算,具有较好的的经济可靠性能。同时,也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
(2)概念设计的依据
概念设计是以结构力学的基础原理和以往的成功经验为依据,符合工程客观规律和本质的方法;依据结构总体系与各分体系的工作原理和力学性质,设计和构造处理原则,计算程序的力学模型和功能,吸取或不断积累的实践经验。
(3)高层建筑结构设计的特点
①水平荷载成为决定因素;因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比。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。
②结构侧移成了关键控制因素;随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大;因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内,以保证高层建筑结构有足够的刚度,避免因侧移过大而造成结构开裂、破坏、倾覆以及一些次要构件和装饰的损坏。
③抗震设计要求更高;有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。
④结构延性是度量结构抗震性能重要指标:为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变现能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证具有足够的延性。
2 概念设计的步骤
(1)结构方案选用
一个成功的建筑设计,必须选择一个经济合理的结构方案,即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确,传力简捷,同一结构单元不宜混用不同结构体系,地震区应力求平面和竖向规则。总之,必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析,并应充分考虑与建筑、水、暖、电等专业所需要相协调 ,在此基础上进行结构选型,确定结构方案,必要时还应进行多方案比较,择优选用。
(2)选择合适的基础方案
基础设计应根据工程地质条件,上部结构类型及荷载分布,相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析,选择经济合理的基础方案,设计时宜最大限度地发挥地基的潜力。一般情况下,同一结构单元不宜采用两种不同的类型。
(3)正确分析计算结果
在高层建筑结构分析和设计中普遍采用计算机技术,对计算的合理性、可靠性进行判断是十分必要的。但由于目前软件种类繁多,不同软件往往会导致不同的计算结果。因此工程师以力学概念和丰富的工程经验为基础,应对程序的适用范围、技术条件等全面了解;对结构的振型、周期、允许位移、地震作用的分布和楼层地震剪力的大小等,是否在合理的范围中,应做出合理判断。
(4)采取相应的构造措施
始终牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则”注意构件的延性性能,加强薄弱部位,注意钢筋的锚固长度,尤其是钢筋的直线段锚固长度,考虑温度应力的影响。除此之外,还应注意按均匀、对称、规整原则考虑平面和立面的布置 综合考虑抗震的多道防线 尽量避免薄弱层的出现,以及正常使用极限状态的验算等等都需要概念设计作指导。
3 概念设计的应用
运用概念设计的思想,也使得结构设计的思路得到了拓宽。在结构设计过程中的结构布置应尽量简单、规则、对称,尽量使结构的刚度中心与质量中心重合,以减小扭转,结构的竖向布置要做到刚度均匀和连续,避免刚度突变和出现薄弱层。当有抗震设计要求时,结构的承载力和刚度宜自上而上逐渐减小,当上下层结构布置发生变化时,要设置结构转换层。对规范规定的不规则结构,应进行进一步的抗震验算,并对抗震薄弱部位采取有效的加强措施,对严重不规则的方案应不子采用。
在地震作用时必须充分领会和灵活运用抗震概念设计的优化准则和采取相应的构造措施。优化准则“强节弱杆”防止节点破坏先于构件;“强柱弱梁”防止杆系发生楼层倾移破坏机制,要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力;“强剪弱弯”防止构件剪力破坏,要求杆件的受剪承载力高于受弯承载力;“强压弱拉”对杆件截而而言,为避免杆件在弯曲时发生受压区混凝土破裂的脆性破坏,使受拉区钢筋承载力低于受压混凝土受压承载力。
在结构设计过程中由于每种结构采用的材料各不相同,且所处的环境各不一样,所受的外力更难统一定性,因此可以运用刚柔结合概念,从概念的角度去做结构设计。例如结构的抗风设计和抗震设计是相矛盾的,抗震设计希望结构适当柔一点,能吸收震动的能量,而抗风设计则希望结构的刚度大点,在风的作用下动力效应及变形能小点。因此要设计个抗风和抗震性能都很好的高层建筑结构很不容易,我们可以运用刚柔结合概念方法进行分析与设计。
例如由美国工程院院士林同炎教授于1963年设计的尼加拉瓜美洲银行大楼,建筑高度61m,地上18层,地下2层,由4个柔性筒组成,在风荷载和地震作用下,核心筒具有足够的刚度和承载力;当遭遇强烈地震时,作为第一道防线的连梁屈服出现塑性绞,4个L形柔性筒作为独立的抗震单元,结构刚度降低,自振周期增大,阻尼增加,地震作用减小,结构仍具有预期的受力性能。1972年12月23日尼加拉瓜首都马那瓜市发生强烈地震,10000多栋楼房倒塌,该楼虽位于震中,承受比设计地震作用0.06g大6倍的地震作用0.35g而末倒塌,允分地验证了刚柔结合概念设计思想的正确性及实用性。引起了世界结构界同仁的高度重视。
4 结束语
概念设计是从设计的基本原理,工程的客观规律和方法等出发进行综合考虑,并能尽快确定建筑结构的总体布置,为各专业设计提供相对可靠的结构数据。随着社会的进步,结构设计也在不断的进步,结构工程师和建筑师在设计中应以正确的科学理念为基础,让理论知识和实践相结合,探索新的思路,设计出更加适合经济可靠的方案,为每一个崭新的工程奠定基础,把概念设计推向主流。
参考文献
[1]高立人,王跃,结构设计的新思路――概念设计,工业建筑,1999(1).
[2]林同炎,S.D.思多台斯伯利,结构概念和体系,中国建筑工业出版社.
高层建筑概念范文3
关键词:高层结构;抗震;概念设计
一、引言
建筑工程的概念设计在我国应成为一个先于建筑工程的初步设计,以功能优越、造型美观、技术先进的总体方案为目标的设计阶段。建筑工程的概念设计一般有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设计两大部分,它们之间相互影响、相互协调、相互结合。而结构方面的概念设计其中一个重要的组成部分就是建筑的抗震概念设计,这在高层建筑中表现尤为突出。
建筑抗震概念设计是根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想,进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。概念设计涉及从方案、结构布置到计算简图的选取,从截面配筋到构件的配筋构造都存在概念设计的内容。强调结构概念设计的重要性,旨在要求建筑师和结构设计师在建筑设计中应特别重视规范、规程中有关结构概念设计的各条规定,设计过程中不能陷于只凭“结构软件计算”的误区。若结构严重不规则、整体性差,则按目前的结构设计及计算技术水平,很难保证结构的抗震、抗风性能,尤其是抗震性能。现结合工作的实践经验在以下几个方面浅谈一下结构抗震概念设计的基本原则
概念设计的定义、意义及一般原则,并从高层建筑的抗震抗风设计和延性设计两方面提出对高层结构抗震的措施,指出高层建筑在抗震设计中应处理得当,以取得理想结果。
二、概述
地震是一种突发性的自然灾害,也是一种突发性的随机振动。在地震最初几秒钟内地震加速度达到峰值,它们对高层建筑的影响不大,但地震将近结束时,地面运动的周期有可能接近高层建筑的基本周期,它的影响就会很大。另外地运动的强度又随震中距加大而减小,其中高频分量的衰减较低频分量快,这对高层建筑设计是一个重要因素,尽管高层建筑所处震中距较大,但是有时会比当地底层建筑承受的地震作用要大。面对地震作用的不确定因素很多,简单的依靠数值计算得出的结果不能充分解决现实中的抗震问题。到目前为止,抗震设计包括结构的概念设计、计算设计和构造设计三大部分。而抗震计算设计的计算模型与计算理论还未达到令人满意的程度,单纯依靠计算并不能保证结构具有可靠的抗震安全度:应用概念设计进行建筑结构总体布置并确定基本的抗震措施对高层结构的抗震设计来说是十分重要的。
三、概念设计的定义
所谓概念设计是相对于数值设计而言的,其着眼于结构的总体地震反应,可以理解成运用人的思维和判断能力,从宏观上决定结构设计中的基本问题。抗震概念设计是根据地震震害和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,进行建筑结构总体布置并确定基本抗震措施的。
四、概念设计的意义
由于地震作用的随机性、复杂性、间接性和偶然性,尤其在高层建筑中结构自振周期、材料性能、阻尼变化和基础差异沉降等因素的影响,使结构在地震作用下表现出极大的复杂性和计算假定与实际情况的不符,且目前各国所制定的抗震设计规范差异较大,甚至反映在定性分析上其结论完全相反,使计算结果差距很大。因此,仅仅靠结构分析计算往往不能满足结构安全性、可靠性的要求,不能达到预期的设计目标。从某种意义上来说,结构概念设计比结构分析计算更为重要。
五、概念设计的一般原则
高层建筑结构水平荷载是控制结构内力和变形的决定性因素,因此除考虑建筑功能要求外,结构单元抗震侧力结构的布置宜规则、对称,受力明确,力求简单,传力合理,传力途径不间断,并应具有良好的整体性,其大致应包括以下几点。
1、建筑体型应力求规则:在进行结构选型时,建筑物的体型应力求简单、规则、对称、质量和刚度变化均匀.尽量把抗侧力构件从中心布置和分散布置,改为沿建筑周边或四个角上布置,从而提高结构的抗扭能力,确保减少地震时地震作用产生的变形、应力集中及扭转反应。
2、结构应具有明确的传力途径:建筑结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径,竖向传力体系设计的建筑空间形态是由结构传力体系支撑的:传力体系的剖面形式,直接反映结构沿竖直方向传递荷载的路径,也关系到建筑物的使用性能。对于高层抗震来讲首先应注意控制建筑的高宽比和高层建筑的抗侧力结构刚度,尽量避免竖向上刚度发生突变的现象。在由于使用要求而造成刚度变化特别大或结构布置发生变化时,则应设置结构转换层。
3、结构构件连接应可靠:抗震结构的各类构件之间要有可靠的连接。只有通过可靠的连接才能充分发挥各构件的承载能力和变形能力,从而使整个结构获得更好的抗震性能。抗震支撑系统,应能在地震时保证结构稳定。
4、考虑非结构构件对主体的影响:在抗震设计中,处理好非承重结构构件与主体结构之间的关系,可防止附加震害,减少损失。因此,在处理上,附属结构构件应与主体结构有可靠的连接或锚固,避免倒塌伤人或砸坏重要设备。
5、结构体系应具有多道抗震防线:一个抗震结构体系应由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接协同工作。例如框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构。结构体系应具有多道抗震防线才能避免因部分构件破坏导致整个体系丧失抗震能力或对重力的承载能力。
六、高层建筑的抗震抗风设计
高层建筑的突出特点是高度高。根据一般的力学分析结果可知,高层建筑在均布水平荷载的作用下,竖向平面结构构件的弯矩与建筑的总高度呈二次方关系,侧移与总高度呈四次方关系,因此,高层建筑结构在承受竖向荷载的同时,抵御水平荷载,控制侧移,减少建筑在风荷载和地震作用下的摇晃和振动是高层建筑设计的决定性因素。增强高层的抗震抗风设计,可加大柱子截面、增加抗震墙到适量最能加强结构抗侧刚度。结构应在竖向平面内合理布置斜向支撑,形成组合桁架式结构是减小高层建筑侧移的既有效又经济的方法。
七、结构的延性设计
在延性设计中应努力做到“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点强锚固”、“强拉弱压”的设计要求。在设计中,也可以通过提高各个构件的延性来提高整体结构的延性。在设计上为提高梁的延性一般可采取的措施:梁上配置适量的受压钢筋;选取合适的梁断面;采用现浇结构,提高混凝土等级;;加密粱的箍筋。在设计上为提高柱的延性一般可采取的措施:严格控制柱的轴压比;2)尽量选取剪跨比较大的长柱;设计中应尽量避免采用短柱;尽量使柱受力处于大偏心受压状态;加密柱箍筋,采用复合箍筋;采用钢管混凝土柱、分体柱。
八、注意地震的减灾技术,进行隔震和消能减震设计
隔震和消能减震是建筑结构减轻地震灾害的有效措施。隔震体系通过延长结构的自振周期能够减少结构的水平地震作,从而消除或有效地减轻结构和非结构的地震损坏,提高建筑物及其内部设施和人员的地震安全性。增加了建筑物继续使用的功能。采用消能减震的方案,通过消能器增加结构阻尼来减少结构在风作用下的是公认的事实,对减少结构水平和竖向地震反应也是有效的。
九、结束语
总之,高层建筑在抗震设计上存在许多问题,只有正确应用抗震设计概念,处理得当,才会取得较为理想的结果。而且,对于复杂体型的高层建筑,应该运用弹塑性时过程分析法对结构进行二次验算,检查存在的薄弱部位并进行必要的加强处理。
概念设计需要结构工程师和建筑师的密切配合与合作,做的“功能、结构、美观、建筑的统一”是概念设计的最高追求。
参考文献
高层建筑概念范文4
【关键词】 结构设计;高层建筑;基础设计;概念设计
【中图分类号】 TU753【文献标识码】 C 【文章编号】 1727-5123(2013)02-064-02
概念设计一般指不经数值计算,尤其在一些难以作出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中,根据整体结构体系与分体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,从整体角度来确定建筑结构总体布置和抗震细部措施的宏观控制。它要求在设计过程中始终贯穿和应用结构概念,是一种定性而非定量的分析,是整体宏观控制和细部构造措施,设计原理和工程实践经验相结合的设计思想。在方案设计阶段就运用概念设计的思想是非常必要和及时的,而且要将它贯穿应用于整个设计过程,才能为建筑结构的安全性、可靠性、适用性和经济性提供有力的保证。本文论述了概念设计在高层建筑基础设计中的应用。
1筏型基础的设计理论
随着城市的发展,高层建筑的地下室一般都被用作地下车库的使用空间。所以设计人员往往倾向于采用筏型基础,而不愿意选择纵横内隔墙较多的箱型基础。筏型基础又可分为梁板式筏基和平板式筏基。计算筏板基础时,常用的方法有“倒楼盖”法、静定法(截面法)、弹性地基梁板方法和有限元分析方法。“倒楼盖”法和静定法都是一种简化计算方法。按“倒楼盖”法进行基础设计时,要求地基土比较均匀、筏板基础的刚度较大、上部结构刚度较大、柱轴力及柱距相差不大、荷载分布比较均匀;按静定法计算的要求与“倒楼盖”法大部分相同,只是静定法适用于上部结构刚度较小、柱轴力及柱距相差较大的情况。用上述两种方法计算的缺点是不能考虑基础的整体作用,也无法计算挠曲变形,“倒楼盖”法夸大上部结构刚度的影响,静定法则完全忽略了上部结构刚度的影响。当不满足上述要求时应按弹性地基梁板计算。近年来,随着计算软件的进步,上部结构、基础和地基共同作用分析法在筏板基础内力计算中得到广泛运用,该分析法基础按弹性地基上板考虑,地基模型一般采用文克尔地基、弹性半空间地基和压缩层地基等地基模型,常用数值分析方法为有限元法、有限差分法等,其中有限元法较为常用。
2桩筏复合基础的设计理论
《建筑地基基础设计规范》第8.5.2条11款规定,桩基设计时,应结合地区经验考虑桩、土、承台的共同工作。相关规范对桩筏复合基础的计算方法并未做出统一规定,采用的计算方法也不尽相同,多根据当地情况和经验确定,大致有以下两种计算方法。
2.1假定整个建筑物和重量全部由桩传到地基中去,而承台板只起连接桩顶和传递上部荷载的构造作用。在群桩布置中使桩的受力均匀,桩群形心与上部结构传给基础的荷载重心尽量重合。当群桩数量较多时,采用了“外密内疏”的内桩方法,即适当减少群桩中部的桩数而增加桩数。这种方法主要以桩受力为主,这种情况下,没有考虑承台板基础的支承力,将会增加桩的数量,造成浪费。
2.2发挥桩土的共同承载作用,利用天然地基的承载力,采用控制沉降的方法将上部荷载由桩和筏板共同互补承担,使桩的数量及筏板厚度得以减少。建筑物的沉降一般分为沉降量和沉降差。减沉设计是控制沉降而设置桩基的方法。也即是在设计时由基础的沉降控制值来确定桩数和桩长。减沉设计概念主要应用于软土地基上多层或小高层建筑的基础设计中,桩在基础中除承担部分荷载外主要起减少和控制沉降的作用,桩可视为减少沉降的措施,或作为减少沉降的构件来使用。同时,承台或筏板也能分担部分荷载,与按桩承担全部荷载设计的桩基相比,根据不同的容许沉降量要求,用桩量有可能减少,桩的长度也可能减短,因而可达到降低工程造价的效果。
2.3减沉设计的内容。
2.3.1桩长及桩身断面选择。选择桩长应尽可能穿过压缩性高的土层,桩端置于相对较好的持力层。在承台产生一定沉降时桩仍可充分发挥并能继续保持其全部极限承载力:选择桩身断面应使桩身结构强度确定的单桩容许承载力与地基土对桩的极限承载力二者匹配,以充分发挥桩身材料的承载能力。
2.3.2承台埋深及其地面尺寸的初步确定。首先按外荷载,全部由承台承担时其极限承载力仍有一定安全储备的原则,先初步确定承台的埋深及其底面尺寸,然后确定减沉设计的用桩量,再验算承台的初步尺寸,并给予调整。
2.3.3不同用桩数量时桩基沉降计算。根据初定的承台埋深及其底面尺寸,原定若干种不同的用桩数量方案,分别计算相应的沉降量,从而得到沉降s与桩数n的关系曲线图,减少沉降桩基础的桩距一般应大于6d,桩的分布与建筑物竖向荷载相对应。
2.4减沉设计的基本原则。
2.4.1设计用桩数量可以根据沉降控制条件,即允许沉降量计算确定。根据沉降s与桩数n关系曲线,按建筑物容许沉降量确定桩基实际所需的用桩数量。在用桩数量确定后,再按已经选定的桩数和初步确定的承台埋深及底面尺寸计算其极限荷载,验算安全系数或调整承台埋深及底面尺寸,以确保合理的安全度。减沉桩基础桩距较常规桩筏基础布桩要大,一般至少大于4倍~6倍桩径,故其介于天然地基浅基础与桩基础之间。
2.4.2基础总安全度不能降低,应按桩、土和承台共同作用的实际状态来验算。因而减沉桩基础也称之为控制变形疏桩基础。对于减沉桩筏基础的沉降计算则应结合当地经验考虑桩同作用。
2.4.3为保证桩、土、和承台共同工作,应采用摩擦型桩,使桩基产生可以容许的沉降,承台不致脱空,在桩基沉降过程中充分发挥桩端持力层的抗力。在上部土层为松软土质、次固结土以及承载力太低土组成时,桩与桩间同作用得不到保证时,就不能考虑桩与桩间同作用,而应该按现行桩基设计。
在共同工作分析中要重视的问题是如何根据共同工作分析的成果优化设计,而优化设计的关键乃是尽量减小沉降差,从而降低筏板内力和上部结构次应力,减小筏板厚度和配筋,提高桩筏基础的可靠性。为此,提出变刚度调平设计的概念和方法。这也是发展控制变形设计的一个重要内容。
3变刚度调平设计
3.1变刚度调平设计的内容。对无限大地基上的局部区域,其沉降应与该区域的荷载成正比,而与其刚度成反比。地基局部区域沉降较大,是该处荷载较大而刚度较小所致。削减该处的荷载或增大该处的刚度就可以减少该处的沉降。变刚度调平设计旨在减小差异变形、降低承台内力和上部结构次内力,以节约资源,提高建筑物的使用寿命,确保正常使用功能。
高层建筑桩筏基础的荷载分布是由上部结构确定的。而上部结构由于受到功能的限制,一般很难进行调整。只能调整基础的刚度,对于桩筏基础,可通过变化板厚、设置肋梁,缩小墙距等调整基础刚度分布。但费用往往很高,因此减少某处的沉降或进行调平设计主要是针对筏底布桩与筏底地基土。调整地基桩土刚度分布不仅可行而且调平效果显著,是变刚度调平设计的中心内容。变刚度调平设计总体思路:以调整桩土支承刚度分布为主线,根据荷载、地质特征和上部结构布局,考虑相互作用效应,采取增强与弱化结合,减沉与増沉结合,刚柔并济,局部平衡,整体协调,实现差异沉降、承台(基础)内力和资源消耗最小化。
3.2变刚度调平设计的步骤。
3.2.1根据设计资料,按上部结构的性质、荷载分布情况、地质条件、基础埋置深度等进行初始布桩并确定板厚。
3.2.2对上部结构、桩筏基础与地基共同作用进行分析,绘制基础沉降图形。
3.2.3对基础沉降图形进行分析,按“强化主体,弱化裙房”的原则进行设计。当天然地基总体沉降不大而局部沉降过大时,根据具体条件,对主体沉降过大部分采用局部加强处理。如采用筏底布桩或复合地基,在桩基沉降较小部位,应抽掉一部分桩;或视土层情况适当缩短桩长或减小桩径。对沉降较大的部位,应适当加密布桩或视土层情况,适当增加桩径桩长,重新形成刚度体系。是改变桩的平面布置、桩数、桩长、桩径以改变桩土刚度,还是采用复合地基改变筏底地基土和桩—土界面的性质,选择的标准只能是根据技术可行性与经济合理性。一般来讲,对桩筏基础,桩在基础中占主导地位,改变基桩的参数效果显著。
3.2.4进行共同工作迭代计算,直至沉降差减到最小。在此过程中,可根据沉降图形,判断主裙楼间是否设置后浇带或沉降缝,是否需对基础板厚和构造进行调整等。显然,调平设计的关键在于合理地计算桩筏基础的沉降分布与沉降差。
3.3变刚度调平设计的优点。减小核心筒冲切力,降低承台整体弯矩;优化承台设计,降低造价;减小地基差异变形,降低上部结构刚度次应力,提高耐久性;合理发挥桩、土、承台共同作用。
4上部结构、地下室、地基基础的相互作用
高层建筑的基础上部整体连接着层数很多的框架、剪力墙或筒体结构,地下室四周很厚的挡土墙有紧贴着有效侧限的密实回填土,下部又连接着沿深度变化的地基。无论在竖向荷载还是水平荷载作用下,它们都会有机的共同作用,相互协调变形。尽管在这方面的设计理论仍不够完善,但如果在把基础从上部结构和下部地基的客观边界条件中完全隔离出来进行计算,是根本无法达到真正设计要求的目的的。现在结构设计人员所用的一体化计算机结构设计程序仍是沿袭着不具体充分考虑相互作用的常规计算方法,所设计的计算结果往往和工程实测结果相差甚远。在诸多工程实例中可以看出,高层建筑基础底板实际所承受的弯曲内力都远远小于常规设计值,有很大的内在潜力。同时,设计中应充分挖掘地下室的潜在功能,利用它的有利作用。
5结语
对于实际存在的大量无法计算的结构构件的设计,可以运用优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的,弥补现行结构设计理论与计算理论之间存在的某些缺陷或不可计算性。
参考文献
1国家标准.建筑地基基础设计规范.GB50007-2011.北京:中国建筑
工业出版社,2011
2国家标准.建筑桩基技术规范.JGJ94-2008.北京:中国建筑工业出版
社,2008
3林同炎.S.D.思多台斯伯利.结构概念和体系.中国建筑工业出版社
4高立人.方鄂华.钱稼茹.高层建筑结构概念设计
高层建筑概念范文5
关键词:高层建筑结构设计 高层剪力墙结构优化
中图分类号: TU208 文献标识码: A
1、结构概念设计的概念
建筑工程的概念设计是指一个先于建筑工程的初步设计,是以获得功能优越、造型美观、技术先进以及能获得较好经济效益的总体方案为目标的设计阶段。建筑工程的概念设计一般有建筑方面的概念设计和结构方面的概念设计两大部分,它们之间相互影响、相互协调、相互结合。在建筑工程的概念设计里,要求在环境的布局和治理、建筑的空间和形式、结构的体系和材料、构筑的方法和效益之间协调一致,做到“功能、结构、美观、建造”的统一。
结构概念设计的前提,是对地区规划和自然环境、建筑意图和使用功能需要的理解,以及对资金状况、材料来源和建造条件的了解。
结构概念设计的成果,是初步确定结构的总体方案(指主要承重体系)、相应的分结构体系(指屋楼盖、基础等)以及它们间的关系(含主要连接方法)。
结构概念设计的主要手段,是对力学概念、材料性能、结构体系和建造技术的娴熟运用,同时还要有审美的眼光、工程的意识和丰富的实践经验。在概念设计过程中,要进行整体的考虑,全面的比较,快速的估算,综合的评价和果断的选择。
结构概念设计所需的时间,既可能在短期内完成,也可能要经历一个反复比较的进程,甚至要进行一些模拟试验;它们都要摆脱设计作品的一般化。
结构概念设计的目的,是在初步设计前为所设计的工程项目设想一个概念性的总体方案,使今后的设计、施工和使用都能够做到“又好、又快、又省”。
2、概念设计在我国建设工程中的地位
我国现行建筑工程的程序如图1所示。初步设计以前的“构思设计”,以及在综合地合理处理规划、建筑、结构、设备、施工诸方面关系后所形成的“总体设计方案”,是概念设计的成果。它为完成初步设计提供了正确的概念和思路。因而可以认为,概念设计既是设计的灵魂,也是整个建设过程中的灵魂。
①概念设计与初步设计的关系
初步设计文件应包括以下三方面:
(1)设计说明―含设计依据、设计规模、设计范围、设计指导思想和特点 (对总体布局、选用标准和结构选型的综合叙述)、总指标(占地面积、建筑面积、能源和主要建筑材料消耗量、概算等)。
(2)设计图纸―含区域位置图、总平面图、建筑平立剖示意图、竖向布置图。
(3)结构设计―含结构设计总说明(自然条件、安全等级、使用荷载、抗震烈度和其他特殊要求)和结构设计主要内容的说明(结构选型、地基处理、基础型式、材料选用、构造处理等)。
由此可见,概念设计的深度以能够进行上述初步设计的需要为前提。对结构的概念设计来说,则要按照长期安全使用的要求,建筑设计的需要,技术经济的可能,以及结构受力的分析,巧妙地做到以下几点:
―确定主体结构的体系(和其相应的楼盖、屋盖、承重结构和基础结构系统);
―选择主要的结构用材料;
―考虑关键部位的构造措施;
―合理地建议先进的施工技术。
图1我国现行建筑工程建设程序示意
3、结构概念设计的原则
结构概念设计的原则,是人们根据对建筑理论、力学、结构、材料以及施工技术和管理知识的认识,对建筑、结构和设备功能需求的理解,对设计、施工和使用实践的领会,在总结长期工程经验的基础上所制定的一些基本要求,对做好概念设计有着重要的指导作用。
①全面考虑原则(也称三维构思原则)
在做结构概念设计时,首先要对其所涉及的各个方面作全面的考虑。它包括建筑、结构和施工等方面的综合考虑,以及整体、局部和它们间关系方面的考虑。这3个方面的考虑构成了结构概念设计时的三维构思。
建筑方面指空间、尺度、联系等使用要求,采光、通风、防火等功能要求,美学、形式、风格等美观要求。
结构方面指所选择结构体系、型式的可靠性、经济性和新颖性,结构整体和关键部位受力、变形的合理性,以及结构所用材料在长期使用环境下的耐久性等。
施工方面指取材的现实,成型的可能,做法的合理……
做好上诉考虑,也就注意了使用、功能、美观、技术和经济方面的需求。
②功能协调原则
结构概念设计时,应尽可能做到建筑、结构、设备和施工手段的功能协调,以便取得尽可能大的效能和尽可能多的效益。如:
在结构和建筑功能协调方面,要做到建筑体型和结构体系相协调,建筑使用和结构布置相结合等。
在结构和设备功能协调方面,有设备系统和结构布局是相应的,设备路线和结构构件是相通的,设备部件和结构构造是相配的等:
在结构和设备功能协调方面,有设备系统和结构布局是相应的,设备线路和结构构件是相通的,设备部件和结构构造是相配的等;
在结构和施工手段综合协调方面,如在做现浇混凝土结构时,将模板作为结构构件的组成部分:在安装预制构件时,将施加预加力手段与构件连接方法相一致,考虑构件受力元素和受力状态与施工过程中的做法相一致等。
③实际出发原则
概念设计时必须从实际出发处理所遇到的各种问题。例如认真考虑当地固有的自然条件(如气候、建筑地段、地质条件等)、当地历史形成的人文条件(如文化背景、已建建筑物等)、当地当时的资源条件(如资金、原材料、设施等)。因而:
(1)概念设计前要对当地的实际情况进行全面了解和分析;
(2)概念设计时所取的各种条件要符合当地当时实际可能;
(3)所做的概念设计方案必须充分满足未来使用时的实际需要。
4、剪力墙结构体系概念设计的优化
①剪力墙结构体系基本概念
钢筋混凝土框架一剪力墙结构体系(以下简称为框一剪结构)由钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两部分组成,框架的梁柱为刚接,框架与剪力墙可为刚接,也可为绞接。框架结构的层抗推刚度上下比较均匀,在水平地震作用下其变形曲线为剪切型,即层间侧移越往下越大:而剪力墙的层抗推刚度底层很大,越往上急骤变小,其变形曲线为弯曲型,即层间侧移越往上越大。所以,把框架结构和剪力墙结构布置在一个结构单元中,用平面无限刚的楼板把两种结构连系成一整体,可以起到互相取长补短的作用。层数较多的纯框架结构,在水平地震作用下,往往由于层间位移较大引起非结构构件甚至结构构件的破坏。但在纯框架结构中加入少量剪力墙,可以大大改善结构的抗震性能,减小震害。但是,剪力墙越多,结构的抗侧移刚度越大,结构重量越大,因而结构吸收的地震能量也越大(见图2)。故剪力墙的抗震作用随着剪力墙的增多而减小,甚至多到一定数量,剪力墙再增多时,其抗震作用不会再提高,反而使结构的造价提高。在结构概念设计阶段,简捷、正确地确定框架一剪力墙结构中剪力墙最优数量,可避免重复、烦琐的结构刚度调整计算。因此正确选择剪力墙刚度,确定剪力墙最优数量是一个很切实的问题,也是目前工程届普遍关注的问题之一。因而,如何搞好框一剪结构设计,将直接影响到建筑物的安全使用与技术经济指标的高低。既要使结构满足抗震要求,又要使结构的造价最省,是设计者应追求的目标,也是结构概念设计所致力于解决的问题。
图2剪力墙数量与基底剪力关系
②剪力墙的布置
⑴基本原则
一般情况下,剪力墙应在纵横两个方向同时布置,并使两个方向的自振周期比较接近。在非抗震设计的条件下,也允许只设横向剪力墙而不设纵向剪力墙,这时,纵向风力全部由纵向框架承受。
剪力墙的一般布置原则是“均匀、分散、对称、周边”。均匀、分散是要求剪力墙的片数多,每片的刚度不要太大,也就是说布置很多片短的剪力墙;并且在楼层平面上均匀布开不要集中在某一局部区域。
对称、周边布置是对高层建筑抵抗扭转的要求,剪力墙的刚度大,它的位置对楼层平面刚度分布起决定性的作用。一方面,剪力墙对称布置可以避免和减少建筑物受到的扭矩。另一方面,剪力墙沿周边布置可以最大幅度地加大抗扭转的内力臂,提高整个结构的抗扭能力。
⑵剪力墙的平面位置
一般情况下,剪力墙宜布置在下述的各个部位:
1)竖向荷载较大处。这样可以获得三点好处:①较大重力荷载引起的较大地震作用,可以直接传到剪力墙上;②剪力墙承受很大的弯矩和剪力,有了较大轴向压力来平衡,可以减小墙体的拉应力,并提高墙体的受剪承载力:③可以避免使用较大截面梁、柱的框架来承担较大的竖向荷载。
2)平面形状变化处或楼盖水平刚度剧变处。这样可以消除地震时在该部位楼板中引起的应力集中效应。
3)楼梯间、电梯间以及楼板较大洞口的两侧。
⑶剪力墙最大间距
在框架一剪力墙体系中,剪力墙是主要抗震构件,承担着80%以上的地震力;框架是次要抗震构件,仅承担20%以下的地震力。要保持框架一剪力墙体系这一结构特性,以剪力墙为侧向支撑的各层楼盖,在地震力作用下的水平变形就需要控制在很小数值范围以内,使框架的侧向变形与剪力墙大致相同。因此,剪力墙的间距一般不应超过表1中的数值,否则,就需要通过空间分析来考虑楼盖水平变形所引起的框架剪力增值。
表1剪力墙间距(L)和楼盖长宽比(L/B)的限值
在实际工程中,剪力墙间距一般在2. 5B及30m以内。原则是建筑物越高,抗震设防烈度越高,间距取值越小。有30m长的一段无剪力墙的自由布置空间,完全可以满足建筑功能的要求。
结语:
随着我国社会与经济的蓬勃发展,特别是城市建设的发展,高层建筑在我国得到了越来越广泛地应用,不仅建筑面积、层数、高度有了明显增加,而且建筑外形与结构型式也越来越复杂。然而传统的设计方式己难以设计出满足当前人们需要的优秀建筑,探寻一种新的设计方法势在必行。
参考文献:
[1]罗福午,张慧英,杨军,建筑结构概念设计及案例,清华大学出版社,2003.
[2]中华人民共和国建设部.高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2002,J186-2002 ).中国建筑工业出版社,2002.
高层建筑概念范文6
【关键词】概念设计;高层建筑;结构设计;抗震
1.前言
高层建筑的设计方案布置日益的复杂化,设计师需要根据以往的经验对建筑物的结构布置进行系统的分析,并作出最经济合理的设计方案。概念设计能够突破建筑构建思路的局限性,使建筑物的设计方案更加符合目标的要求。概念设计在高层建筑中发挥了日益重要的作用。本文首先介绍了概念设计的含义及其重要性,说明了几点概念设计的基本原则,并重点分析了实现概念设计在高层建筑结构的有效应用的方法。
2.概念设计在高层建筑结构设计中的含义及重要性
2.1 概念设计的具体含义
结构工程师为了使建筑物的设计更加符合设计目标,会根据自己的思维进行主观判断,从宏观上对结构设计方案进行选择、鉴别评价。首先,在建筑方案设计的阶段,设计师要充分的发挥自身的创造力和创新能力,坚信高层建筑结构设计并不存在唯一的设计理念。在设计的过程中,工程设计师要清楚的认识到结构抗震的特点,并且进行正确的指导。其次,在初步设计时,结构设计师要全面的掌握各种结构体系近似计算方法,并且根据具体的计算来估算建筑物的实际情况,这样能够更好的提出可行的方案。结构工程师要必须了解侧力构件变形的近似计算,通过获取的各种构件变形的近似计算,来大致估算建筑物的变形程度,以便提出各种可行的具体方案。最后,在施工图纸的设计阶段,设计师要规范控制轴压比限值,要根据工程设计中的各种因素进行合理的调整。众所周知,影响钢筋混凝土框架的延的因素有很多,我们要对所有的因素进行一定的合理整合,从整体上提高高层建筑物的质量。
2.2概念设计的重要性
概念设计在建筑物的设计中起着决定性的作用,通过用概念设计来考虑结构布局等,才能够充分的利用结构分体与总结构之间的关系,确定出最为科学合理的设计方案。第一,现阶段的高层建筑一般都是采用混凝土方案现浇的施工工艺来进行的,只有具有了一套合理科学的框架设计,才能保证建筑物的安全性。在的实践的过程中引入了大量的概念设计的思维方法,并逐渐形成了一种特定的映射关系。第二,概念设计将不同的建筑物按照一定的标准和规范来进行设计,这样能够提高设计方案的实际指导作用。对于一些重复性的标准要进行筛选,提高标准的执行性。第三,概念设计的基本原则对结构设计的结构简单、结构整体、结构刚度有一定的补充作用。
3.概念设计基本原则
概念设计要遵循一定的原则,只有这样才能使概念设计充分的发挥应有的作用,让复杂的建筑结构日益趋于合理化。高层建筑的概念设计的原则的核心就是让结构布置简单化,构件传力力求明确。
3.1体型力求规则
体型力求规则是概念设计要遵循的首要的设计原则,那些高层建筑物只有体型结构尽量符合简单规则,它的安全才有保障。具体的说建筑物的结构高宽及平立面规则要符合相应的要求,它的结构质量和刚度要均匀的变化,尽量的避免钢度突变和结构扭曲问题的出现。
3.2构件间传力明确原则
概念设计的根本目的就是使建筑物的结构达到经济合理,要想实现这一目标各部件的传力就要合理。设计师在进行概念设计时要尽量的避免竖向布置变化过大,如果存在着不可避免的突变,应该在突变处设置一道转换层,使结构构件传力趋于明确合理的状态。
3.3多道抗震防线设置原则
概念设计的一个初衷就是在高层建筑中设置抗震防线,尽量的避免由于某一构件的破坏导致整个结构破坏的出现。在进行高层建筑的概念设计时,要对结构布置形式进行科学合理的设计,提高高层建筑的安全性。
4.概念设计在高层建筑结构设计中存在的问题及其优化
近几年来,概念设计在高层建筑物的结构设计中得到了广泛的应用得到了巨大的发展,它也从整体上提高了高层建筑物的质量,但是在具体的实践的过程中还存在着一定的问题。在概念设计的过程中缺乏具体的标准和准则,这导致概念设计在结构设计方面缺乏必要的理论支撑。概念设计也缺乏相应的保障措施,这两方面的问题极大的阻碍了概念设计的发展。
要想使概念设计在高层建筑结构设计方面得到更有效的运用,就必须对整个概念设计的理论系统进行不断的完善,具体的说要做到以下两点。首先,概念设计要针对高层建筑的具体特点设置相应的准则,不断的提高具体应用的实践性,扩大概念设计的应用范围。相应的准则,要符合国家相关的规定,要完善细致。在高层建筑的结构设计中要引入一些具有特殊性的指标,完善概念设计自身。其次,概念设计的应用过程中要建立相应的保障措施,调整整体规划并且要强制添加一些保障措施。对责任、标准、评价等保障体系的建设,充分的发挥概念设计在高层建筑的结构设计中的重要作用。在实际的设计过程中,设计师要根据概念设计的核心思想对建筑物的结构进行适当的调整。
5.概念设计在高层建筑结构设计中的应用
在高层建筑的结构设计中应用概念设计,能够使建筑的结构更加合理,并且减少荷载对结构的破坏。如何在高层建筑结构设计中科学的应用概念设计,是许多建筑类企业研究的重要课题。
5.1基础、地基概念设计
在进行基础、地基概念设计时,要确保高层建筑物基础的整体性。在设计基础时要选用整体性较好的方案,为上部结构和基础有较好的传力,提高建筑物的抗震能力。抗震规范中对基础概念设计有了明确的规定,同一结构单元要尽量采用相同的基础形式,并且要将同一结构单元的的技术放在性质相同的地基上。
5.2高层建筑结构布置的概念设计
结构布置是高层建筑结构设计中的关键,高层建筑只有结构质量刚度均匀度均匀对称的情况下才能提高其安全性能。设计人员可以通过结构布置的概念设计来探讨平立面的合理性,设计的结构要尽量的规则对称,将结构的质心和钢心结合在一起,避免出现结构扭转的问题。竖向结构布置的过程中,受力的构件要上下贯通,从下到上均匀减小竖向刚度,尽量避免出现转换的现象。若不可避免出现竖向构件转换的现象,则应根据相关的设计规范对转换构件和落地的竖向构件进行加强。建筑物的结构布置会受到多种因素的影响,因此,在概念设计的过程中要综合考虑各种因素。各个受力部件的布置要考虑各种负载的作用,不仅仅要考虑竖向负载还要考虑水平力的作用,甚至要考虑温度的影响。在水平受力的部件进行布置时,要做到传力途径简单快捷,用最快的方式将力传到主梁上,然后再传给柱。
5.3构造措施―概念设计重要内容
采取必要的构造措施,对提高高层建筑物的整抗震能力有着重要的作用。在高层建筑设计的过程中采用延性设计,可以有效的避免高层结构在高负荷的情况下发生脆性破坏。延性设计要尽量的做到“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点、强错面”。在结构的设计时要提高楼板的厚度,提高楼板的刚度,让负载均匀的传递给裙楼受力部件上。
6.结束语
概念设计在高层建筑结构设计中得到了广泛的应用,这使高层建筑的结构更加合理、简便。概念设计将成为今后高层建筑设计的主流思想,每个设计人员都要提高自身的综合设计能力,为提高高层建筑的质量提供保障。
【参考文献】
[1] 张青.概念设计在高层建筑结构设计中的重要性[J].建筑工程技术与设计,2014,19(20):12-13