摘要:目前,我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平持續(xù)上升,人民的生活條件逐步提高。與其相適應(yīng)的鋼筋混凝土高層建筑業(yè)也在不斷地完善,應(yīng)用性不斷加強(qiáng)。建筑設(shè)計(jì)人員也在不斷提高自己的業(yè)務(wù)水平。下文中我們就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一些問題進(jìn)行詳細(xì)說明。
關(guān)鍵詞:高層建筑,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),建筑設(shè)計(jì)論文發(fā)表,注意問題
一、高層建筑結(jié)構(gòu)受力方面
當(dāng)給我們一個(gè)設(shè)計(jì)物的方案時(shí),作為一個(gè)設(shè)計(jì)師應(yīng)該重點(diǎn)考慮的它的空間構(gòu)成特點(diǎn),而不是它的具體細(xì)節(jié)。
眾所周知,建筑物的豎向和橫向的穩(wěn)定性主要依賴于它的底面。一個(gè)建筑物往往由一些大的而且笨重的組件形成,由于重力作用和力的傳遞作用,總的荷載作用在底面上,所以我們要明晰在整個(gè)體系中向下的力和底面所承載的力之間的聯(lián)系。因此,為了更好地設(shè)計(jì)建筑物,我們需要對(duì)建筑物中的承受力的構(gòu)件數(shù)量和作用出做出一個(gè)設(shè)計(jì)。
我們接觸的建筑物,他的橫豎方向的設(shè)計(jì)原理都是一樣的。,但是,由于層數(shù)的不斷增加。我們?cè)诳紤]豎直方向的穩(wěn)定性時(shí),要考慮到:1較大的豎向力要求有較大的支撐物,可以用柱、墻或者是井筒;2按照力學(xué)原理,對(duì)柱等的側(cè)向力最終產(chǎn)生的力矩和剪切作用比平時(shí)要大很多。
我們知道,豎向荷載往往是線性增加的,但是側(cè)向荷載卻不相同,它隨著設(shè)計(jì)物的高度增加而增加。假設(shè)所以的條件都一樣,風(fēng)荷載作用建筑物,底面所所受到的力和建筑物的高度的二次方成線性關(guān)系,在建筑物的頂端的水平位移和高度的四次方成線性關(guān)系。當(dāng)有地震發(fā)生時(shí),作用效果會(huì)更加顯著。我們?cè)谠O(shè)計(jì)高層建筑物時(shí)不光要考慮到剪切作用,而且要對(duì)抗彎做出預(yù)防,因此,我們?cè)谠O(shè)計(jì)高層和低層的建筑時(shí)有很大的不同。
二、結(jié)構(gòu)選型階段
在我們進(jìn)行高層設(shè)計(jì)建筑時(shí),作為一個(gè)結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)人員,往往應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)。
2.1結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題。
我們?cè)趯W(xué)習(xí)規(guī)范時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn),新的規(guī)范發(fā)生了很大的變動(dòng),在新的規(guī)范中,增加了很大的條件。例如:平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,新規(guī)范采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。”因此,結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意,以避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。
2.2結(jié)構(gòu)的超高問題。
在抗震規(guī)范與高規(guī)中。對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制,尤其是新規(guī)范中針對(duì)以前的超高問題,除了將原來的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度的建筑外,增加了B級(jí)高度的建筑,因此。必須對(duì)結(jié)構(gòu)的該項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意,一旦結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑甚或超過了B級(jí)高度,其設(shè)計(jì)方法和處理措施將有較大的變化。 在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題。導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未予通過,必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開專家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況,對(duì)工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。
2.3嵌固端的設(shè)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(shè)置在地下室頂板,也有可能設(shè)置在人防頂板等位置,因此,在這個(gè)問題上,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的方面,如:嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等問題,而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作的大量修改或埋下安全隱患。
2.4短肢剪力墻的設(shè)置問題。在新規(guī)范中,對(duì)墻肢截面高厚比為5-8的墻定義為短肢剪力墻。且根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料和實(shí)際經(jīng)驗(yàn),對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制,因此,在高層建筑設(shè)計(jì)中,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻,以避免給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。
三、地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面
在進(jìn)行建筑物的設(shè)計(jì)時(shí),第一要考慮的就是低地基問題。主要因?yàn)樵诖穗A段設(shè)計(jì)的好壞,將對(duì)后期的設(shè)計(jì)施工造成很大的影響,地基造價(jià)對(duì)整個(gè)工程的造價(jià)產(chǎn)生決定性作用,如果在這階段出現(xiàn)問題,產(chǎn)生的后果將無法估計(jì)。我們?cè)谶M(jìn)行地基設(shè)計(jì)中,僅僅依靠一本國(guó)家性的地基規(guī)范是不行的,我國(guó)土地資源豐富,地理?xiàng)l件復(fù)雜,國(guó)家性的規(guī)范很難詳細(xì)準(zhǔn)確的對(duì)地方土地進(jìn)行陳述。所以我們要詳細(xì)的研究地方性的設(shè)計(jì)規(guī)范,以免在此階段設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題,為后期設(shè)計(jì)中造成影響。在此規(guī)范中,還往往會(huì)有一些地基設(shè)計(jì)的一些經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)常性問題的解決辦法。
四、結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析方面
整個(gè)工程的設(shè)計(jì)好壞往往依賴于精確的對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分析和按規(guī)定準(zhǔn)確地處理所遇見的問題。現(xiàn)如今,我國(guó)推出新的規(guī)范,這些規(guī)范對(duì)計(jì)算和分析有了很大的調(diào)整,因此我們要格外注意這些新的內(nèi)容。工程師更要對(duì)此有一個(gè)清晰地思路和準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。
4.1結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的軟件選擇。目前比較通用的計(jì)算軟件有:SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等,但是,由于各軟件在采用的計(jì)算模型上存在著一定的差異,因此導(dǎo)致了各軟件的計(jì)算結(jié)果有或大或小的不同。所以,在進(jìn)行工程整體結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析時(shí)必須依據(jù)結(jié)構(gòu)類型和計(jì)算軟件模型的特點(diǎn)選擇合理的計(jì)算軟件,并從不同軟件相差較大的計(jì)算結(jié)果中,判斷哪個(gè)是合理的、哪個(gè)是可以作為參考的,哪個(gè)又是意義不大的,這將是結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)工作中首要的工作。否則,如果選擇了不合適的計(jì)算軟件,不但會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力,而且有可能使結(jié)構(gòu)有不安全的隱患存在。
4.2對(duì)地震力的增加和自振周期的影響因素思考,這些問題在以前的規(guī)范中早有解釋,但是由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,有很大的弊端。新的規(guī)范的下達(dá),對(duì)自振周期有了很深入的研究,它根據(jù)各個(gè)結(jié)構(gòu)的不同計(jì)算出折減系數(shù)。
4.3振型數(shù)目是否足夠。 由上面知道,再新的規(guī)范中,出現(xiàn)了折減系數(shù)這個(gè)名詞,并且有了詳細(xì)的區(qū)間數(shù)值。但是在老的規(guī)范中沒有解釋振型參與系數(shù)甚至也沒有相關(guān)的解釋,這就要求我們必須在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),對(duì)我們產(chǎn)生的記過進(jìn)行一些分析判斷,或者調(diào)整這個(gè)系數(shù)的取值大小。
4.4多塔之間各地震周期的互相干擾,是否需要分開計(jì)算。先如今,地盤大的,樓層高的建筑屢見不鮮。我們?cè)谶M(jìn)行計(jì)算時(shí),需要將整個(gè)建筑物看成一個(gè)整體進(jìn)行分析計(jì)算,在計(jì)算一些局部時(shí),我們要對(duì)整個(gè)體系進(jìn)行拆分。在拆分時(shí),有許多問題需要注意。多塔式建筑也是我們要研究的對(duì)象之一,如果塔間具有足夠的剛度,往往在計(jì)算時(shí)要考慮振型參與系數(shù)。但是地震力的計(jì)算值和實(shí)際值仍有很大的差距,使得建筑物存在安全隱患。
4.5非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算與設(shè)計(jì)。用戶在對(duì)建筑進(jìn)行購(gòu)買時(shí),大多數(shù)都會(huì)考慮美觀的因素。設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)添加一些美觀但是不承受力的構(gòu)件。由于高層的風(fēng)荷載和地震對(duì)其影響很大。這就為這些構(gòu)件的添加產(chǎn)生一些難度。因此我們?cè)谟?jì)算時(shí),要小心處理該數(shù)據(jù),盡可能的減少不必要的問題。
五、小結(jié)
綜上,設(shè)計(jì)高層混泥土建筑是一個(gè)十分耗時(shí)并且復(fù)雜的過程,任何一個(gè)過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤都有可能造成很大的危害,并且給我們的建筑的設(shè)計(jì)增加很大的麻煩。因此我們要格外注意高層鋼筋混泥土的設(shè)計(jì)。
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