关键词:高层建筑;结构分析;设计;特点;
Abstract:Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofeconomyinourcountry,andalargepopulationofpeoplemovetothecities,sohighbuildingstructureformhasbecomeakindofinevitabledevelopmenttendency,anditdominates.Butcomparedwithcommonbuildingstructure,high-risebuildingstructurehasitsuniquecharacteristicswhichdirectlyaffectthestructureofthehigh-risebuildingformanddesignway.Inthispapertheauthorbrieflyintroducethedesigncombinedwiththecharacteristicsofhighbuildingstructure.
Keywords:High-risebuildings;Structureanalysis;Design;Characteristics
中图分类号:TU208.3文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
我国虽然幅员辽阔,但是人口众多,所以土地的人均占有量在世界排名比较靠后。近些年,随着我国社会主义市场经济的迅速发展,城市人口的数量也在急剧增加,人们的生活水平不断提高,为了解决使用空间以及建筑多功能的要求,高层建筑已经成为现代建筑结构中的主导形式。目前,我国的高层建筑无论是在数量方面还是在建设速度方面都令世界惊叹,但是,在我们享受高层建筑带来的舒适生活的同时,也面临一些问题。人们对建筑功能的要求越来越多样化,这样就使得传统的结构设计理念根本满足不了建筑多样化的要求,使高层建筑结构设计停滞不前。因此,研究高层建筑结构与设计迫在眉睫。
高层建筑结构的特点
我国有句俗话“知己知彼,方能百战百胜”,对于建筑结构设计也是一样的道理,我们要解决高层结构设计问题,就要了解高层建筑的特点,然后对症下药,虽然高层建筑的结构形式多种多样,但是抛开这些外表,其结构形式主要具备以下特点:
1、结构本身自重大
建筑结构的自身重量和其抗震性能有直接的关系,高层建筑最突出的特点就是自重大,这样不仅对建筑的抗震性能提出更高的要求,还加大了基础的荷载。
2、节点的构造和形式复杂
因为高层建筑形式多变,所以不同的构件在连接处也非常复杂。节点的形式是由构件决定的,在钢结构的高层建筑中,节点设计是控制结构安全的重要因素,不同的设计形式还会影响到结构的整体设计。
水平荷载影响力大
对于普通的建筑物而言,建筑结构的设计主要是由竖直方向的荷载决定,而对于高层建筑结构设计,因为高宽比的增大,水平方向荷载产生的内力和侧向位移所占比例也增大了,所以,水平荷载成为确定结构设计的重要因素。
4、轴向变形影响较大
在高层建筑结构中,竖直方向的荷载比较大,容易在柱中引起轴向变形,影响连续梁的弯矩,减小支座位置的负弯矩值,还会影响预制构件的下料长度,此外,对构件的剪力以及侧移也会产生影响。
扭转效应大
如果高层建筑结构在质量以及刚度分布方面不均匀的话,由于水平荷载的作用,就会产生比较大的扭转作用,导致抗侧力结构发生侧向位移,进而影响所有抗侧力结构受到的剪力,所以,在设计高层建筑结构的过程中,结构的扭转效应是至关重要的。
6、动力效应大
针对不同的结构形式,在受到地震作用或者风力荷载等外力作用的时候,所产生的动力效应也不同,对于高层建筑,这种动力效应的影响相对比较大,有时候甚至会影响建筑结构的正常使用,严重的还会使建筑结构遭到破坏。
高层建筑的结构形式
1、简体形式
通常情况下,简体建筑结构形式就是采用简体作为抗侧力构件的一种结构形式,简体形式主要包括以下几种:简体-框架、单简体、筒中筒以及多束筒等。简体形式的两种主要类型是空腹筒以及实腹筒。所谓空腹筒就是由窗裙梁和密排柱或者开孔的钢筋混凝土外墙共同构成的一种空间受力构件,而实腹筒就是通过平面或者曲面围成的一种三维竖直方向的结构单体。2、剪力墙形式
剪力墙结构形式是指建筑受力的主体结构都是由平面剪力墙组合而成的。剪力墙形式在强度以及刚度性能方面都比较高,而且具有一定的延展性能,传力过程不仅直接,而且均匀,整体性能比较好,还具有比较强的抗倒塌能力,属于一种比较好的结构形式。此外,剪力墙结构形式属于刚性结构,它的位移曲线不是直线型的,所以单片剪力墙就能够承受所有的水平力和垂直荷载。3、框架-剪力墙形式
框架一剪力墙结构形式在强度以及刚度性能方面不能满足要求,所以要在适当的位置增设一些较大的剪力墙,用剪力墙替代部分框架。在框架-剪力墙结构形式中,承受垂直荷载主要是靠框架,而水平剪力则是靠剪力墙来承担,当受到水平力的时候,剪力墙和框架就会协同工作。剪力墙增加了建筑结构的侧向刚度,减小建筑物水平方向的位移,降低了框架承受的水平剪力,同时使框架的内力沿竖直方向均匀分布。
高层建筑结构设计需要注意的问题
1、减轻自重和低层或者多层建筑结构相比较,高层建筑减轻自重更有意义。
首先,从地基或者桩基的承载方面考虑,在使用相同的桩基或者地基的情况下,如果能够减轻建筑结构的自重,就会减轻基础的荷载,这样就可以增加建筑的层数,尤其是针对软弱土层作地基的情况,效果更加明显。
其次,地震效应和建筑结构的质量是成正比的,减轻建筑自重可以有效的提高建筑结构的抗震能力。
由此可见,在高层建筑结构设计中,最好使用高强度材料作为结构构件,而非结构构件以及围护墙体等应该选择轻质材料,这样就可以减轻建筑自重,对受力以及抗震方面都有很大的帮助。
基础设计
对于一个建筑来说,基础就像大树的根基一样,如果基础不牢固,无论上面的结构怎么坚实都是没有用的。尤其在我国,地质条件复杂,所以在高层建筑结构设计中要特别注意基础的设计,在设计初期,仔细勘察地质情况,如果属于软土地基就要采取一定的加固措施,避免留下安全隐患。
3、具有较高的受力性能
对于高层建筑来说,受力性能是影响其使用功能和使用寿命的直接因素。建筑物的底面和框架构成了一个整体受力系统,所以在高层建筑结构设计开始的时候,建筑师首先需要考虑的是建筑结构的空间组成特点,而不是详细的结构情况。要保证建筑物能够把它自身的重量有效的传递到地面,而且建筑结构的荷载是向下传递的,所以,在建筑结构设计中,最基本的要求就是要选择合理的结构体系。因此,要求建筑设计人员在设计初期,一定要对主要的承重柱、墙的分布和数量做出总体的规划。
4、抗风设计高层建筑在顶端受到的风力作用都比较大,所以在设计的时候要保证结构具有足够的承载能力,尤其是结构上面部分的刚度要足以抵御风力的侵袭。并且严格控制在风力荷载作用下的位移,保证建筑的正常使用。对于外墙、窗户以及玻璃等装饰构件也要进行精密的测试,避免产生局部的破坏。
5、控制侧移
和低层建筑不同,高层建筑结构容易发生侧向位移,随着建筑高度的增加,结构在水平荷载作用下的侧移也会迅速增加,所以在设计的时候一定要将侧向位移控制在一个限度之内。
延性设计
高层建筑的结构和低层相比要更柔和以下,所以在地震作用下更容易导致变形。为了使结构具有较强的变形能力,需要采取必要的措施,加大结构的延性,避免倒塌。
7、节约为本节约是我们国家的一种美德,也是实现可持续发展的基础。建筑工程的主要特点就是工程量大,工期长,投资多。所以在建筑结构设计的时候一定要注意成本的节约,为国家的长足发展提供有力的保障。
结束语:高层建筑已经成为一种发展趋势,也是现代生活中不可或缺的一部分。它不仅解决了空间问题,还满足了人们对建筑多功能的要求。然而,高层建筑也有其不足的地方,由于层高比较高,所以自重大,建筑顶端受到的自然外力较多,建筑结构在竖直方向和水平方向都比较容易发生位移,这样就给高层建筑结构设计带来了一定的难度。为了保证建筑质量,解决这些问题成了人们关注的热点问题。本文笔者针对高层建筑结构的特点提出了自己的一些见解,希望可以为高层建筑结构设计提供一点参考意见。
参考文献:
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王震,试论高层建筑结构设计中的几个方面,城市建设理论研究,2011年25期;
【关键词】剪力墙结构;高层住宅;钢连梁;混凝土双连梁
本文依据整体结构的受力变形特征,通过深入的计算分析并采取相应的构造措施,力求设计出具有良好抗震性能和经济性能的高层剪力墙结构,并针对高层剪力墙结构中出现的问题加以研究和解决,对高层剪力墙结构住宅的设计具有实践意义和参考价值。
一、高层建筑的定义
关于高层建筑的定义,到目前还没有统一的规定。从理论上来讲,应当按照结构的受力特性,即按水平荷载作用对建筑物的影响程度来划分。9层及9层以上的建筑定义为高层建筑,并建议按建筑物的高度将高层建筑分为4类:第一类,9~16层(最高到50m);第二类,17~25层(最高到75m);第三类,26~40层(最高到l00m);第四类,40层以上(高度在100m以上),也称超高层建筑。在我国,关于高层建筑的划分规定也未完全统一。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2010)规定,10层及10层以上和高度超过28m的钢筋混凝土民用建筑属于高层建筑。国家标准《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-1995)规定,10层及10层以上的住宅建筑(包括底层设置商业服务的住宅)和建筑高度超过24m的公共建筑为高层建筑。建筑高度指建筑物室外地面到其檐口或屋面、屋面板板顶的主体高度,屋顶上的望塔、排烟机房、电梯机房、水箱间和出屋面的楼梯间等不计入建筑高度和层数内。
二、高层住宅剪力墙结构体系的优化设计必要性
随着软件的飞速发展和设计理念的不断更新,高层建筑的结构形式也越来越多。但是由于高层建筑受水平荷载和地震作用影响较大,在高层建筑的设计中,也常伴随着一些难以解决的问题。本文结合实际工程,对高层剪力墙结构住宅的结构布置以及优化设计进行了研究。并针对高层剪力墙结构中连梁超筋的问题进行了研究,当根据规范进行刚度折减仍无法满足时,尝试用其他形式的连梁来代替混凝土连梁。本文的研究目的就在于,通过对几种不同形式连梁的受力性能的对比研究,发现其他形式的连梁代替混凝土连梁,以解决高层剪力墙结构中连梁超筋的问题,实现高层剪力墙结构的最为经济合理的结构布置形式。
文章的研究意义在于通过软件对实际工程的模拟分析,对结构的整体受力性能进行研究,并对高层剪力墙结构中连梁的性能进行研究和分析,用其他形式的连梁代替混凝土连梁,以解决传统设计时连梁容易超筋的问题,为高层剪力墙结构建筑的合理结构布置及优化设计提供依据和建议。
三、剪力墙的合理布置
(一)剪力墙的类型及其结构形式
根据剪力墙开洞率对其自身受力特性的影响,常常把单片剪力墙分为以下几种类型,不同类型的剪力墙,其结构形式也存在着差异。
(1)无洞单肢剪力墙;
(2)整体墙和小开口整体墙;
(3)联肢墙;
(4)短肢剪力墙。
(5)此以上四种类型以外,另有开有不规则洞口的剪力墙,如错洞剪力墙和叠合错洞墙等。
(二)剪力墙的结构布置原则
(1)《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2010)第7.1.1条中规定:剪力墙宜自下到上连续布置,避免刚度突变。在设计上,如果剪力墙沿高度是不连续的,必然导致结构沿高度刚度的不连续性,容易引起突变,不利于抗震。
(2)剪力墙平面布置宜简单、规则,宜沿两个主轴方向或其他方向最好采用双向或多向布置方式,两个方向的侧向刚度不宜相差过大,同时最好将不同方向的剪力墙分别进行联结,布置上力求拉通、对直,促使其空间工作性能达到最佳。抗震设计时,不应采用仅单向有墙的结构布置。
(3)沿高度方向允许适当地改变墙厚和混凝土强度等级,也允许适当减少部分墙肢,以保证侧向刚度沿高度连续地逐渐变小。
(4)有时剪力墙的长度比较长,此时,如果要确保每个墙段高宽比超过2,工程中往往是通过开设洞口的方式把长墙分为较小长度、较为均匀的多个独立墙段,设计上每个独立的墙段是整截面墙或是联肢墙均可以,考虑到弱连梁对墙肢内力的影响可以忽略,所以,在各个墙段之间通常借助弱连梁连接,如此一来可近似认为分成了若干独立墙段。
(5)剪力墙洞口的布置对剪力墙的力学性能有着极大的影响。所以工程中布置的剪力墙的门窗洞口都是上下对齐,成列布置,形成明确的墙肢和连梁,应力的分布非常规则,同时较为符合目前设计上普遍应用的计算简图,设计出来的结果安全性能高。
(三)实际工程的剪力墙布置
该工程为高层剪力墙结构住宅,平面布置呈“U型”的不规则布置,户型大小各异,每层中有A、B、C、D四种不同面积的结构户型。
(1)建筑结构总信息
1)结构信息
该工程位于燕郊,是高层住宅。结构类型为剪力墙结构,结构重要性系数为1.0。工程地上主体部分29层,地下室2层,无裙房和转换层,地上主体高度为85.1m。取地下室两层和地上四层作为剪力墙底部加强区。底部加强区高度为20.7m。其中混凝土容重为27kN/m3,钢材容重为78kN/m3,钢筋选用HRB400.
2)地震和风荷载信息
根据该工程场地类别为Ⅱ类,地面粗糙度为C类,体型系数μs=1.30,修正后的基本风压w0=0.45KN/m2;该工程地震烈度为8度(0.20g),设计地震分组为第一组,剪力墙抗震等级为一级。特征周期Tg=0.35s,结构基本周期T1=1.90s,多遇地震影响系数最大值αmax1=0.16,罕遇地震影响系数最大值αmax1=0.90。周期折减系数为0.95,活荷质量折减系数为0.5,结构的阻尼比为5.0%。
3)调整信息
根据规范要求:中梁刚度增大系数取1.80,梁端弯矩调幅系数取0.85,梁设计弯矩增大系数取1.00,连梁刚度折减系数取0.55,梁扭矩折减系数取0.40。
(2)结构设计
将结构模型输入到PKPM中进行结构设计。由于户型各不相同,结构平面布置不规则,故而布置普通剪力墙的同时,适当的布置了短肢剪力墙,使得结构布置更加灵活。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2010)第7.1.8条规定:抗震设计时,高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙;B级高度高层建筑以及抗震设防烈度为9度的A级高度高层建筑,不宜布置短肢剪力墙,不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构,即在规定的水平地震作力墙承担的底部倾覆力矩不小于结构底部总地震倾覆力矩的30%。所以在结构布置时,要注意控制短肢剪力墙的数量,尽可能少的布置短肢剪力墙。
参考文献:
[1]梅洪元,梁静.高层建筑与城市[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
关键词:超高层建筑;结构施工;模拟技术;最新进展;实践
根据近年来的经济发展呈现出稳步上升的情况,而在建筑行业中也出现了需要新技术以及新的施工方式,这对超高层的建筑带来良好的技术支持,同时使得我国在超高层建筑方面取得了较大的成就。由于超高层建筑具有细、高以及柔等特点,因此,在实际建设过程中就需要掌握好结构的承载能力以及抗震能力。文章重点分析超高层建筑在结构施工方面的模拟技术发展情况,并结合工程实践而做出具体阐述。
1超高层建筑中施工模拟计算情况
由于超高层的建筑在构建内力以及重力荷载方面十分重要,同时与实际施工过程也具有密切关系,因此,超高层建筑就需要通过模拟计算的方式而帮助人们把握结构施工情况,从而更好地提升我国超高层建筑的质量[1]。一般情况下,超高层建筑中的主体结构是根据一定的方式而逐层施工的,而增加在建筑结构方面的荷载力量也是逐渐增加的过程。当建筑完成其中一层的结构之后,而该层的恒荷载作用力也是同步完成的。但是从超高层建筑的整体结构分析可知,这种只有一次性施工而形成的刚度会对建筑结构的荷载情况产生较大的影响,如果没有根据逐层施工情况分析,此时在计算建筑中各层荷载的增加情况就只能通过一次性的方式完成,因此,在超高层的建筑顶层中有许多竖向会发生变形值,这与实际变形值之间具有较大的差异性[2]。超高层建筑建设过程中,一定要进行模拟计算书,并且在计算过程中要结合楼层增加情况而设计一定的框架梁,这能够帮助建筑分散压力,然后结合良好的施工方式而保障高质量的完成超高层建筑。
2模拟施工建设的方法
2.1采用逐层激活的方式
这一方式主要是为了能够更好地减少超高层建筑在施工过程中所导致的误差情况,因此,这就需要在设计超高层建筑中运用逐层激活的方式开展工作,并结合有限元软件的方式而将结构中对应的单元进行“杀死”,这就能够保障超高层建筑可以在荷载能力以及自重良好的条件下开展工作,此时结构所承载的属性是零[3]。接着根据具体结构的实际情况而进行施工,但是这需要在顺序方面做好安排工作,并能够通过逐层激活的方式而更好地提升超高层建筑承载重力的能力(见图1)。采用“生死单元”的技术主要是更好地消除超高层的建筑结构中刚度和荷载情况,并且还能够更好地保障建筑施工中能够有效地保障建筑的质量。通过这种方式建筑能够较为真实地掌握超高层建筑的情况,并为施工做好准备。
2.2分析分区激活的方式
一般情况下,一些超高层的楼中其高度会达到500米,而建筑的层数也有100多层,因此,在实际的施工之前,就可以通过模拟分区的方式而进行激活。这种方式就是讲超高层的结构进行分段处理[4],而其中的每个不同的区段都能够设计楼层,而实际施工中则主要是采取自下而上的方式进行依次激活,采用这种计算方式就能够帮助人们减少计算量,而且计算结果所出现的误差也不会太大。除此之外,超高层的建筑结构还在地面会增加一些措施,例如隔墙、吊顶、机电设备及幕墙等,这在无形中会增加了建筑结构的恒荷载压力,再加上建筑室内外的装修等都会增加压力[5]。然而采用分区激活的方式进行模拟可以将这些压力进行分散,从而减少了施工结构所需要承受的压力。
3结合工程实际进行分析
某市的瞭望塔建筑的主体是紧邻于中轴的景观大道,其组成部分是五个不同的直径和高低有一定差异的单塔而组成,其中最大的高度是244.5米。而每一个单塔则由一个圆柱形的塔身和顶部树冠的形状结合在一起,从而构成了景观的组成平台,在大厅的入口处,最大的高度是18米,而周围的上部中带有厚度大约是0.6米的夹层。由于大厅结构设计的是混凝土的结构,并采用注浆钻孔的方式进行施工,为了能够更好地增加建筑的刚度,则通过组合塔式的结构提升建筑结构的抗压能力,同时也更好地满足了建筑承受风以及抗地震的能力。但是由于框架结构需要具有良好的连接性,这就需要进一步提升建筑结构的刚度。通过模拟计算可知,就需要在基础沉降方面以及竖向变形等方面而设计良好的连接方式,最终能够充分保障建筑结构的稳定性,同时在建筑施工方面也极大地保障了建筑的质量。这个瞭望塔工程通过施工模拟计算之后,就沿着建筑高度大约是20米的位置分区进行建设,这就能够较好地保障了这一超高层建筑这的分塔和主塔间都能够具有良好稳定性,同时还设计了交叉的支撑方式,从而把五个独立的塔身能够保障建筑的刚度,进而使得建筑施工过程中能够更好地满足实际需要。
4结束语
文章主要结合超高层建筑在结构设计方面的实际情况分析结构施工问题,结合构建特征以及形式而制定出良好的施工顺序,并且能够更好保障超高建筑施工中受力情况,从而更好地提升超高层建筑的质量。在文章中结合最新的模拟技术进行分析,希望能够对我国今后在超高层建筑的结构设计以及模拟方面提供一定的指导价值。
作者:严虎单位:武汉时代建筑设计有限公司
参考文献:
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关键词:高层建筑;转换层;结构设计
引言
近年来人们的生活水平不断提升,对建筑物要求也逐年增高。转换层结构设计可以有效提升建筑物的质量以及建筑物使用性能,属于高层建筑设计过程中十分关键的一个环节。社会现代化进程的发展,带动着高层建筑朝着更高、更复杂以及功能化更强的角度进发,结构也相对完善。为了满足当下社会发展趋势的要求,必须要做好高层建筑结构转换层设计工作,下文将对相关问题加以阐述。
1转换层结构设计方式阐述
1.1梁式转换层结构设计研究
梁式转换层结构属于当前我国高层建筑中比较常见的一种转换层施工形式,将墙体转换成梁柱,以此来掌握传力的具体途径。利用这种结构比较简单的转换层来进行施工,不仅条理清晰,而且需要投入的项目施工成本也比较低廉。正因为有上述各种优点,所以高层建筑转换层结构的使用频率才会越来越高,操作起来也更加方便。因为结构结构存在多样化的特点,所以在工程项目建设过程中,转换梁结构形式也开始变得更加丰富多样。转换梁需要承受大量的荷载,这些盒子啊来自于竖向杆件的作用。对不同结构形式转换梁受力状态进行分析,深入研究不同受力状态下转换梁的具体情况,明确转换梁设计方法所受到的荷载。
1.2桁架式转换层结构研究
衔架式的转换结构,其受力规律相对明显,操作起来难度较低,十分灵活,可以有效起到抗震的作用。该转换层结构属于梁氏转换层结构的一种深入变形,转换层的主要构成要素是钢筋混凝土,衔架结构的上杆件、下杆件都布置在转换层结构当中。衔架结构高度比较高,但是下部的各种杆件界面尺寸相对较小。虽然当下衔架式转换结构整体性能较为理想,但是在设计过程中,却经常出现各种问题。如果节点的受力比较大,很容易导致剪切位置出现损坏,适当的增加一些配筋量可以缓解这一情况。衔架式的转换层结构设计对高度的要求十分严格,所以在对其进行施工的整个过程中,相关工作人员必须要控制高度,避免因为受到地震等情况,对其造成破坏。
1.3箱式转换层结构研究
箱式转换层结构形式,是单向和双向托梁与上下层楼板相互作用而形成的一种新式结构,传力比较强。从近年来我国常见的高层建筑结构角度分析,这种传统的结构占用空间比较大,并不适合在住宅转换层设计中使用,因为如果强行的使用在住宅的转换层中,会导致转换层结构设计和设备布置以及管道等位置产生冲突。这种转换层结构形式缺点比较明显,其自重比较大,而且项目的整体施工成本高昂。
1.4厚板厚梁转换层结构
高层建筑结构当中,一般都存在上下柱网轴线错开的问题,并且这些位置的轴线错开程度比较大,需要使用厚板来承重,并形成专业的厚板式转换层结构体系。这种转换层结构体系形式灵活多变,可以十分灵活的布置一些下层的柱网,且这种柱网并不需要和下层结构相互对齐。该结构的自重比较大,项目施工需要消耗的材料总量比较多,严重影响了项目的经济效益,导致项目施工成本明显提升。厚板式的转换层结构强度比较大,工作人员在对上层结构进行布置的时候难度较小,整个操作流程比较简单易懂。因为传力形式比较模糊,所以结构计算会受到一定的限制,且这种限制会对结构的整体设计产生影响。厚板式的转换层结构会受到地震的影响,反应比较强烈,导致厚板层自身的受力明显增加,同时也会产生一定量的刚度变化,让上下层结构都承受到荷载的作用,转换层结构设计方式总结如图1所示。
2高层建筑转换层结构设计原则与需要关注的问题阐述
2.1高层建筑转换层结构的设计原则阐述
根据不同高层建筑的具体情况,来对转换层进行布置,并改变建筑物竖向刚度,让建筑物的竖向刚度产生一定的变化。因为受到地震作用力的影响,导致建筑物的许多位置都成为薄弱环节,会影响到高层建筑物结构体系的抗震效果,所以在对其进行设计的整个过程中,都必须要严格遵守设计理念及设计原则。在对结构体系进行设计的整个过程中,要尽量减少结构转换竖向构件数量,如果竖向的构件数量不断减少,则对应的转换结构也会明显减少,对建筑物竖向刚度突变的影响也会明显缩减,进而提升建筑结构的抗震性能。高层建筑结构转换层竖向设计,要尽量的选择一些地势相对较低的位置进行设计,并且在对转换层结构形式进行选择的时候,尽量选择一些传力路线比较明显的结构,这有这样才能为后续结构设计及施工奠定良好的基础。
2.2高层建筑转换层结构设计要点阐述
转换层刚度突变,是高层建筑转换层结构最常见的一种问题,同时也是解决起来难度最大的一个问题。为了全面满足当下高层建筑抗震设计的硬性需求,相关工作人员必须要做好转换层结构上下层总体刚度处理,尽量减少刚度突变地震所带来的负面影响。在对其进行设计的全过程中,尽量增加截面位置的尺寸,并提升混凝土材料强度,利用增加剪力墙等形式来从根本上提升部分环节的刚度水平。负责对项目进行设计的工作人员,在对转换层结构进行设计的过程中,必须要多考虑这方面的影响要素。高层建筑转换层结构刚度必须要始终都控制在地震作用的影响范围以内,不能超过规定的地震作用影响范围,也不能过小。如果刚度超标,并且受到地震的作用,很容易提升建筑的地震反应。如果刚度比较小,会影响到建筑物上下层结构受力状态,所以从整体上来看,在对建筑进行设计的过程中,必须要控制好建筑物的刚度,并保证材料消耗控制质量,避免高层建筑转换层结构出现问题。
3实例分析
以贵州省某工程项目的建设情况为例,该建筑工程项目主要组成部分是住宅结构,将住宅结构作为建筑的主体结构,结合办公、酒店及商业多项内容于一体,构成综合性建筑工程项目。占地面积超过5万m2,建筑面积为10万m2,地上位置建筑总量在7万m2以上,地下位置的面积为3万m2。对该建筑工程项目进行转换层结构设计,先对转换层结构进行布置与选型,该工程项目A楼地面以上共计30层,高度94m,塔楼结构的框支层层高5m,每层的标准高度为3m。该楼利用放裂缝处理模式,与其余的裙楼相互间隔,而且地面之上的部分建筑物呈现出十字轮廓。在对楼塔进行设计的时候,选用框支剪力墙结构进行设计,并按照建筑的实际使用功能以及建筑的使用要求,分别对顶板位置进行剪力墙结构转换处理。梁板位置混凝土的强度设计为C30-C35,竖向的构件混凝土强图设计为C35-C60区间。剪力墙厚度按照项目的实际情况,设置为275mm,在对框支柱截面进行设计的时候,控制框支柱截面在1200mm,最后再按照项目建设与项目设计情况,对换梁截面位置进行设计。该建筑楼盖采用现浇混凝土梁板结构进行建设,设计楼塔的核心筒内板厚度150mm,标准层厚度为100mm。之后对建筑物自身的应力情况进行分析,并将建筑物转换层与上下相邻的楼板厚度增加到170mm,按照实际的状态来提升混凝土强度等级,最终起到提升转换层稳定性的目的。
4结束语
上文首先从梁式转换层结构设计研究、桁架式转换层结构研究、箱式转换层结构研究、厚板厚梁转换层结构四个方面,对转换层结构设计方式进行了阐述。之后从高层建筑转换层结构的设计原则阐述、高层建筑转换层结构设计要点阐述两个方面,论述了高层建筑转换层结构设计原则与需要关注的问题,再配合实例分析,对相关论点进行了补充与论证。希望可以通过上文的研究,对日后工作的开展奠定基础,提升日后工作质量。
参考文献
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近年来,高层住宅的主体结构形式有从钢筋混凝土结构向钢结构发展的新趋势,而国内外关于高层钢结构建筑的设计理论尚未成熟。所以本文在中国钢铁产量过剩的背景下,对高层钢结构建筑设计应注意的问题进行浅显的讨论分析。
关键词:
钢结构;设计;高层住宅
随着经济的快速发展,钢结构建筑开始兴起,与传统的钢筋混凝土结构住宅相比,钢结构建筑能更好地满足大开间灵活分隔的要求,节能效果好,延性好、塑性变形能力强,建筑总重轻,施工速度快,环保效果好。符合住宅产业化和可持续发展的要求。在中国钢铁产量严重过剩的背景下,钢结构住宅的普及与发展将充满活力,国内外关于低层、小高层的钢结构建筑设计理论已经比较完善,而关于高层钢结构住宅设计理论尚未成熟。,因此我们必须提高高层钢结构建筑设计水平,高层钢结构建筑的设计包括很多方面,像平面设计、空间设计、生态设计、结构设计等内容,每一个环节的设计过程中都要注意相关问题,下面我们来分别了解一下各环节注意的问题。
1高层钢结构建筑空间设计与平面设计方面应注意的问题
1.1充分利用广场空间高层钢结构建筑相对与普通建筑来说体量较大,会给场地空间沉重感,建筑的体量与街道空间形成了明显对比,非常不协调。为此,在街道两旁的高层建筑,在进行建筑设计时要进行后退处理,从而利用剩余的土地来留给广场空间,使这个广场空间在两者之间发挥视觉缓冲的作用,这样的空间让人感觉比较具有层次感。
1.2丰富空间形式传统钢筋混凝土结构高层建筑的空间形式比较单一,在高密度的居住环境中,会感觉视觉拥挤,因此在高层钢结构建筑设计中要运用有效的办法来丰富空间形式,改变这种状况。钢结构高层建筑的上部结构可以利用钢结构的特性进行适当的改变;它的底层也可以进行改造,例如用增加裙楼的方法,从而丰富建筑的外形,并且由于增加了裙楼,满足了人们通常认同的上小下大的稳定形式,给人以安全感另外,也可以运用入口缩进的方法,将入口的空间凹进建筑的下方,从而缓解用地紧张的情况,使基地面积得到有效的利用,使空间更加丰富。
1.3高层钢结构建筑在内部平面和空间利用上障碍性的最小化虽然说钢结构建筑与传统建筑相比,空间布置更加灵活,获得的使用空间也更大,但是也会出现以下问题:框架截面通常大于墙体厚度,且钢柱的形状无法像钢筋混凝土住那样做成异形柱,从而凸出墙外;框架梁会使局部空间层高较低,对空间划分造成妨碍。所以应注意做到合理设计开间、进深的模数;合理调整梁、柱与维护分割墙体的位置,以保证主要空间的完整性;采用隐式结构体系,达到室内空间无梁,保证使用空间完整性。还可以利用框架梁柱设置管线的夹墙。从而使建筑在内部平面和空间利用上障碍性的最小化。
2高层建筑生态设计方面应注意的问题
2.1采光设计不管是高纬度地区还是高纬度地区,人们都比较注重住宅的采光问题,因此,一定要做好建筑的朝向和空间布置设计工作。特别在寒冷地区,高层建筑的南面开窗面积尽量大一些,北面及东面的开窗面积尽量小一些,这样使得室内采光得到了满足,同时也减少了热损失;板式建筑尽量东西朝向,点式建筑尽量不采用东西朝向,因为点式建筑北边房间基本全年不能采光;当高层建筑规模较大,可以围成庭院时,尽量让庭院缺口朝南,使室外的庭院场地充分采光,从而吸引人们到庭院活动。
2.2建筑墙体的设计高层钢结构墙体采用的轻质复合材料,应该能够起到保温隔热,防止空气流动,防潮、隔声、防火、满足结构安全性等功用,比如运用CCA灌浆板作为隔墙材料,不仅其质量轻而且很好的满足使用要求。
2.3通风和抗风设计既要重视通风要求,建筑整体布置要利于形成穿堂风,保证住宅的空气清新;又要防止风速过大,由于高层建筑易受风速、风压力变化的影响,产生偏移和振动,使人们产生不安全感。所以要合理布置建筑,避免产生通道效应、缝隙效应、拐角效应,从而不会产生过大的风速。比如利用将高层建筑布置在北面,主要起挡风作用,还可以通过布置裙楼,使被高层建筑挡住后下行的风,在裙楼楼顶处改变风向并减小风速。
2.4绿化设计由于高层钢结构建筑同传统的高层建筑一样,只有低层的住户可以比较直接的接触地面的自然物,而高层住户由于视角、视力等因素,便很难切实感受自然,所以设计师应该充分考虑住户有渴望接触自然的心理,做合理的绿化设计。
3高层钢结构建筑结构设计方面应注意的问题
由于高层建筑结构设计具有以下特点:水平荷载成为决定因素,轴向变形不容忽视,侧移成为控制指标结构延性是重要设计指标。那么高层钢结构住宅设计也具有这些特点,结合这些特点高层钢结构住宅设计时应注意以下问题。
3.1高度问题对于超高限建筑物,应当采取科学谨慎的态度!随着建筑物高度的增加,许多影响因素将发生质变,即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围,如安全指标“延性要求”材料性能“荷载取值”力学模型选取等。
3.2结构体系选型问题应用于住宅建筑的钢结构体系主要有轻钢龙骨体系、纯钢框架体系、钢支撑框架体系、钢框架-混凝土剪力墙体系、错列桁架体系、钢框架核心筒体系。但应用于高层住宅的只有钢框架—混凝土剪力墙体系和钢框架核心同体系,所以应根据楼层高度、公用等合理选择结构体系。使得钢结构的优点得以充分发挥,比如选择钢框架核心筒结构,利用钢筋混凝土的核心筒承受横向剪力,,钢结构只要满足抗压要求即可,从而减小了钢柱的横截面积,这样就既节约了钢材用量,又充分利用了钢结构的抗压性能。
3.3结构的规则性问题结构应尽量满足结构简单规则的原则,以保证结构良好的受力条件,由于新规范在这个方面限制条件多,所以设计者应该严格遵守规范,避免后期施工图设计阶段工作的被动。
3.4楼板体系设计问题楼板体系在满足基本承载力、防火要求的同时,要尽量采取干作业的施工方法,体现钢结构施工速度快的特点;楼板的工厂装配化化程度高;设备管线敷设方便,空间效果好,达到无需吊顶,净空较大的要求。
4结语
通过对高层钢结构建筑设计时应注意问题的简单讨论,发现高层钢结构建筑的设计与传统钢筋混凝土结构的高层建筑,既有相似的地方,也各有特点,在进行高层钢结构建筑设计时应该在借鉴前人在传统建筑上的经验,也要结合高层钢结构建筑自身的特点进行具体设计。
参考文献
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[2]邵大卫.建筑钢结构设计思路及其规范[J].建设科技,2010(10)
【关键词】高层建筑;结构选型;要点
0.前言
高层建筑结构选型综合性较强,在选择过程中会面对诸多不确定因素,在进行结构选型的时候除了要考虑造价与投资的能力外,还要考虑到结构选型对建筑功能、施工条件、技术能力、施工工期,建筑材料与能源供应等的影响,在进行高层建筑结构选型的过程中主要考虑到以下几点。
1.高层建筑结构选型的有关概述
高层建筑结构体系可以分为框架结构、异形柱框架结构、剪力墙结构等,即由多种材料构件共同构成的结构,包括钢筋混凝土构件、钢构件、组合结构构件等等。一般情况下可以将其分为:
1.1一般高层建筑结构体系
框架系、剪力墙体系、框架一剪力墙体系、框架一筒体体系、筒中筒体系等都属于这一体系范围内。
1.2复杂高层建筑结构体系
复杂高层建筑结构体系多是指带转换层结构体系、连体结构体系、悬挑结构体系、平面不规则体系、带加强层结构体系等。
1.3新颖高层建筑的结构体系
随着人们要求的不断变化,高层建筑结构体系也在不断变化,比较具有代表性的有束筒体系、巨型框架体系、脊骨体系等结构体系等等。
2.高层建筑结构选型的重要性
2.1高层建筑会影响社会的发展
城市进程的加快,人口的增多对城市居住、生活也提出了更高的要求,为了节约土地资源,降低拆迁费,市政工程费和复杂地形处理费用,改善城市社会的吸纳能力及综合效益迫在眉睫。从当前的发展形势来看,要想缓解城市膨胀及城市房屋的严峻供需矛盾,改善城市环境与调节心理等复杂的社会问题,就必须要增加高层建筑的数量。目前,我国高层建筑的规模、高度、复杂性等都呈上升趋势。
2.2高层建筑结构十分复杂
随着人们的要求在不断增多,结构复杂性在不断增多,这就要求提高高层建筑的先进、优化的结构形式。现代的高层建筑主要表现在以下几个方面:
首先,需求多元化、功能综合化。
近年来,随着需求的多元化的发展,一定会导致高层建筑方案平立面形状与内部分布等多样化、个性化与复杂化,为了增加建筑净空高度,也提高了对结构系统的形式要求。
其次,随着高度与规模的增加,高层建筑的优势更加明显。建筑结构的优化,首先要进行形式的优化,然后才是其布局与构件参数的优化。
最后是要考虑到诸多的影响因素,在进行高层建筑选型的时候可能会面临诸多问题,对知识信息的要求也较大,同时还会受到人为因素的影响。
3.高层建筑结构选型的要点
从上文的分析中我们看到,高层建筑是当今城市发展重要的组成部分,这就要求现代管理人员做好结构的选型工作,具体来说,有以下几点特别要注意:
3.1竖向结构的选型
在进行竖向结构的选型过程中,要以建筑物的功能及高度为前提。结构体系不同的刚度与强度的要求不同,所适应的高度也是不同的。一般情况下,对于高度较低,层数少的建筑可以采用框架结构;而对于层数高的建筑则多采用框架一剪力墙结构或者剪力墙的结构。层数多、设防高的建筑多采用筒体结构。结构体系的选择还要考虑到建筑物的用途。当前,按照用途可以将我国的建筑物分为三类:首先是住宅、旅馆及公共性建筑,包括商业、科研、教学、医院等等。
3.2水平承重结构的选型
水平承重结构主要是为了保证结构的整体稳定及传递水平力的重要功能。水平承重结构的选择主要可以分为平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋形楼盖。平板体系:平板体系采用单向板或双向板,常用于剪力墙结构或筒体结构。其最大的优势是板底平整,可以不用吊顶,结构的高度较低,降低了层高。如果跨度较大的情况下,采用平板的难度大,一般非预应力平板不宜成过6m,预应力平板不宜超过9m,否则平板的厚度过大,就会增加楼面的重量。使用现浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚。无梁楼盖:就是在层高受到限制的情况下,公用建筑中使用的无梁楼盖。无梁楼盖最好带现浇柱帽,以加强板柱连接的可靠性。无梁楼盖的合适跨度是:普通钢筋混凝土楼面6m以内;预应力混凝土楼面可达9m。密肋楼盖:密肋楼盖多用在跨度较大而梁高受限制的情况下。筒体结构角区楼面也常用密肋楼盖。当采用装配式楼板时,框架-剪力墙结构应加混凝土现浇面层。楼盖结构应满足:房屋高度超过50m时,框架—剪力墙结构、筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇搂盖结构;剪力墙结构和框架结构宜采用现浇结构。房屋高度不超过50m时,8、9度抗震设计的框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构;6、7度抗震设计的框架-剪力墙结构可采用装配整体式楼盖;框架结构和剪力墙结构可采用装配式结构。同时对于现浇楼盖,混凝土强度等级不宜低于C20,也不宜高于C40。
3.3下部结构的选型要点
基础永远是建筑的根基,只有根基打稳,建筑才能屹立不倒。它将上部结构传来的巨大荷载传递给地基。高层建筑基础形式选择的好坏,不仅会影响到结构的安全,同时对房屋造价、施工工期等都会产生不同程度的影响。高层建筑基础形式通常有以下几种:
(1)柱下独立基础:适用于层数不多、土质较好的框架结构。当地基为岩石时,可采用地锚将基础锚固在岩石上,锚入长度≥40d。(2)交叉梁基础:即双向为条形基础。适用:层数不多、土质一般的框架、剪力墙、框架-剪力墙结构。(3)片筏基础:适用于层数不多土质较弱或层数较多土质较好时用。当基岩埋置深度很深,水下水位又很高,但是在距地表不深处有一定承载力和一定厚度的持力层时,选用片筏基础比选用桩基础可以节省投资和缩短工期。但片筏基础的刚度较弱,应注意对基础不均匀沉降、变形和裂缝进行验算。当地下水位很高时,还要进行抗浮验算。(4)复合基础:适用于层数较多或土质较弱时采用。CFG桩复合地基是高粘结强度复合地基代表,目前它已大量应用于高层建筑地基。它既可适用于条形、独立基础,也可用于筏基和箱形基础。可用于填土、饱和土及非饱和土粘性土。
4.结束语
高层建筑的结构选型与结构布置对于整个工程的管理来说都是十分中啊哟的,其对抗震的影响也是不可替代的,直接关系到结构的安全与经济性。总之,高层建筑结构选型不仅包括布置平面结构,同时也包括竖向布置及变形缝的设置等等。在设计过程中,要根据当地的环境要求即房屋的高度、宽度等要求选型最合适的结构体系,为工程后续施工及管理奠定基础。
【参考文献】
【关键词】高层建筑转换层;施工质量控制;问题
我国经济的发展使得人民生活水平逐渐的提高,对建筑功能的要求也越来越多,高层建筑正向着多样化、综合性能强的方向发展。高层建筑下部结构受力大,上层受力小,所以为了平衡受力,满足建筑功能的要求,需要在建筑结构中设置转换层。
1高层建筑转换层施工特点
高层建筑在我国城市建设中越来越多,其工程施工与普通的建筑施工相比具有以下几个方面的特点:
1.1高层建筑由于结构的特点,其下部受力大,而上部受力较小,所以在建筑布局方面建筑下方的墙一般较多,柱分布也较为密集,而上部的墙少,柱也相对稀疏。随着人们生活水平的提高,以及我国建筑技术的快速发展,人们对于建筑功能的要求也越来越严格,所以传统的建筑结构布局已经不能满足人们的需要,必须在在建筑结构中设置转换层,这样就能实现建筑轴线由上到下的自由过度,形成从上到下的建筑结构形式。
1.2对于高层建筑转换层结构的布局方面,常见的有三种建筑结构转换形式,分别是上下层结构转换、上下层轴线、柱网转换以及结构与轴线同时转换。其中结构形式转换主要适用于建筑类型为上部剪力墙以及框架剪力墙结构的,通常用将上部剪力墙转换成下部框架的方式,这样能够将建筑内部的自由空间扩大;在建筑外框筒下层,可以在建筑上下层固定的基础上,将下部的柱间距扩大,这样能够获得更大的入口;将建筑的上部剪力墙通过转换层结构布局,实现轴线错开,这样就能形成上下结构不对称的布置,实现建筑特殊的功用。
1.3高层建筑转换层结构还具有多样性的特点,这主要是由于对建筑的功能需求以及风格设计方面存在差异,转换层结构的形式常见的有板式结构、箱式结构、梁式结构、柑架式等,如果按照转换层施工的具体结构又可以划分成其他的形式。
2高层建筑工程转换层施工质量控制措施
在高层建筑转换层施工过程中,主要包括的分项目工程中模板工程、钢筋工程以及混凝土工程是施工的关键,所以必须对其施工质量加以控制,才能保证转换层施工质量。
2.1转换层施工中模板工程质量控制
对于模板工程的质量控制主要表现在模板安装以及拆除方面。
在转换层施工模板的安装方面,包括底板模板的安装以及梁侧模板的安装。一般用一定规格的竹压板做底板模板,在竹压板的四周可以用镀锌铁皮进行包边处理,这样就能有效的防止在安装过程中对其的损害。
2.1.1在安装的过程中,需要注意的有:(1)首先要在水平杆上用一定规格的木拐进行铺设,木拐的间距为200毫米;(2)在模板铺设完成后,要用钉子将其固定在木枋上;(3)在安装完成后,需要混凝土施工单位的技术人员对模板安装进行质检,检验合格后方能进行混凝土施工。
2.1.2梁侧模板的安装过程中,其质量控制要点主要包括:(1)用一定规格的扁铁当做拉片,拉片的长度一般是梁截面宽度与两倍的钢模板肋高之和,在拉片的两端相应的位置需要进行钻孔;(2)用似8钢管扣件将钢模板外侧的模板夹住,保证每一个横杆上有一个夹,并将所有的夹用水平背杆进行连通;(3)对于模板的拼缝,要用毛草纸或者塑料泡沫进行嵌缝,这样就能在混凝土浇筑过程中避免漏浆的现象。
2.1.3对于转换层施工中模板的拆除,需要控制以下一点:(1)当混凝土浇筑工作完成后,要根据混凝土强度以及梁跨度等进行模板的;(2)一般要等到混凝土的强度达到设计的75%以上,就能将底板模板拆除,但是对于梁侧模板来说,当其跨度小于8米,则在混凝土强度达到75%时就能进行拆除,若梁的跨度超过8米,则必须等到混凝土的强度达到设计强度后,才能进行模板的拆除。(3)无论是底板模板还是梁侧模板的拆除,在拆除之前,施工方都必须提出申请,有专业的技术人员进行检验合格后,才能进行拆除。
2.2转换层施工中钢筋工程质量控制
钢筋工程在建筑转换层施工中所占的比重较大,起着承重等重要的功能,其质量直接关系着整个转换层施工的质量。对于转换层施工质量控制,主要需要注意的有以下几个方面:
2.2.1严格控制钢筋原材料的质量,从采购、进场以及存储方面都要严格控制,特别是在钢筋进场后,要进行相应的防护措施,防止钢筋出现变形、生锈等现象;
2.2.2在施工过程中,要严格的按照转换层施工设计选用相应规格的钢筋;
2.2.3对于转换层剪力墙结构、承重柱等的结构钢筋,必须保证插入到转换层的柱、梁之中,还应该对柱内的钢筋进行焊牢,并在相应的位置设置二道箍筋,这样才能保证转换层上部结构钢筋位置正确;
2.2.4对于高层建筑转换层工程中的结构施工中,对于钢筋的数量以及型号等是有具体的严格的规定的,没有经过建设单位、监理单位等有关参建单位审批是不得任意进行更改的;
2.2.5施工过程中,为了避免出现钢筋位移或规格与设计不符等情况的发生,要严格控制插筋的位置。还要控制面板负筋高度,特别是悬挑部位钢筋的施工,为了避免踩踏后落低,还需要设置钢筋支架和跳板。
2.3转换层施工中混凝土工程施工质量控制
对于建筑转换层施工中的混凝土工程,在质量控制方面主要体现在混凝土的配制、下料以及浇筑方面。
转换层施工中混凝土的配制,一定要严格的控制其配合比,一般来说,都是根据工程的实际情况,在实验室中对混凝土的原材料进行检验实验,最终确定出符合工程施工的混凝土配合比。由于建筑转换层结构额重要性,一般都需要在混凝土中添加一定量的缓凝减水剂,这样就能有效的避免混凝土浇筑过程中出现施工冷缝的现象。
对于混凝土的浇筑,一般都是从建筑一段的边梁开始,平行向前推进的方式进行。在浇筑框架的过程中,如果其截面的高度达到1800毫米,需要进行四次下料,并进行四次振捣,每次的浇筑厚度控制在500毫米以内;对于1200毫米高的截面梁,需要进行三次下料三
次振捣的方式进行,这样可以将混凝土振捣密实,保证在施工中没有冷缝等缺陷存在,并减
小梁侧模板承受的侧向压力。
值得注意的是,在混凝土配制、运输、浇筑等各个环节,都需要进行有效的质量监督,并做好后勤保证,保证能够为施工持续供应。
3结语
高层建筑随着我国城市化建设的深入而逐渐的发展起来,但是随着人们生活水平的提高,常规的高层建筑结构布局已经不能满足人们对建筑功能的需求,所以必须在建筑结构中设置转换层,对于转换层施工的质量控制,需要对其模板、钢筋、混凝土工程施工的质量进行控制,才能保证转换层施工质量,以实现高层建筑功能全面性的要求。
参考文献:
[1]周怀阳,张振萍.探讨高层建筑转换层施工技术及质量控制[J].中华民居,2013,21(6):112-113.
[2]梁植成.试论高层建筑转换层施工工艺和质量控制[J].民营科技,2013,31(5):225-226.
【关键词】高层建筑;结构设计;隔震体系;技术
建筑的诞生之初就被认为是技术与审美融合的产物。这就意味着一个好的建筑,它必经得起适用性、经济性与美观性这三重考验。而伴随着高层建筑在我国的迅速发展和建筑高度的不断增加,高层建筑的安全性,坚固耐用性亦成为人们所追求的目标。当今世界自然环境生态平衡被严重破坏,自然灾害不加发生,为了人们生活安定,家园和谐,我们专门对高层建筑的结构设计特点做了分析,并对高层基础隔震体系做了研究,为高层建筑抗震领域的研究提供的指导和帮助,以减少自然灾害对人类所造成的伤害。
1高层建筑的结构与设计理念
现代的高层建筑变得越来越纤细,产生更大侧移的可能性比以往大体积的多层高楼要大。建筑愈高,自然界所产生的重力荷载、风荷载和地震荷载的影响愈大。正因为如此,抵消这些荷载的结构作用成为高层建筑设计的一个重要方面。高层建筑对侧向荷载的动力反应,可以通过改进结构系统以及选择有效建筑形式的措施加以控制。因此,高层建筑的形式在很大程度上和结构的有效性有关,这也就决定了建筑的经济性。建筑的结构性能可以定义为建筑承受荷载以及抵抗侧移的能力,同时也决定着建筑各体量的组成。
从表象层面看,建筑表现为空间方面的概念的形式是表现总体环境的。对于某个建筑物最初方案设计.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。但是,关于空间形式的整体设想,也要求建筑师必须考虑建筑形式中有关荷载与抗力之间关系的某些准则.即结构概念。这包括以下几方面:一是所设想的空间形式应当固定在地面上。二是所设想的空间形式必须能抵抗水平风力作用的地震作用。所以,在进行高层建筑设计时,建筑师的基本任务是;一方面要与结构工程师及其他工程技术人员协调合作,另一方面要根据建筑功能要求、建筑立意,场地情况、外力特征,施工条件及效率等因素,寻找出最经济、合理、美观的建筑方案。
2高层建筑结构设计的特殊性
2.1水平荷载成为决定因素。一方面。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;另一方面,对某一定高度楼房来说,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,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2.2轴向变形不容忽视。高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续粱弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大,还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整。另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。
2.3侧移成为控制指标。与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。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。
2.4结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
3高层隔震体系的特殊性
高层、超高层陨震体系与常规的隔震体系相比,具有特殊性。首先对高层隔震建筑,上部结构不能满足刚体运动的假定,高振型反应分量的影响不能忽视,不能简单地以结构第一振型为主确定上部结构反应;二是由于高层、超高层结构的水平地震力产生的倾覆力矩比较大,在较大地震和强风作用下,隔震支座可能会有拉应力的出现,如何避免和控制隔震支座的拉应力是一个问题。三是高层、超高层的自振周期都比较长,所以必须进一步延长高层、超高层隔震建筑的基本周期,以达到更好的隔震效果。低弹性、大变形能力的隔震支座的开发和性能研究是在强震和强风作用下的各种分析,具有较高的研究价值和重大的工程意义。
4高层基础隔震系统组成
基础隔震建筑体系通过在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震层,将建筑物分为上部结构、隔震层和下部结构3部分。地震能量经由下部分结构传到隔震层,大部分被隔震层的隔震装置吸收,仅有少部分传到上部结构,从而大大减轻地震作用,提高隔震建筑的安全性。经过人们不断的探索,如今基础隔震技术已经系统化、实用化,它包括摩擦滑移系统,叠层橡胶支座系统、摩擦摆系统等。目前工程最常用的是叠层像胶支座隔震系统。这种隔震系统.性能稳定可靠,采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件,该支座是由一层层的薄钢板和橡胶相互盛置,经过专门的硫化工艺粘合而成,其结构、配方、工艺需要特殊的设计,属于一种橡胶厚制品。目前常用的橡胶隔震支座有:天然橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。
5高层基础隔震技术原理
关键词:高层建筑;结构转换层;形式;体系
1结构转换层概述
建筑功能复杂化的发展趋势下,要求在同一幢建筑中既有小开间的住宅,又有大空间的商场,还需要一定的地下停车场。综合功能的高层建筑已经成为现代高层建筑设计中的大潮流。结构转换层作为将建筑上部楼层结构的类型和布置转换为下部楼层结构类型和布置的水平结构,主要的结构形式一般有梁式转换层、厚板式转换层、桁架转换层、箱型转换层以及悬挂结构等。在建筑设计过程中,如何选择结构转换体系,必须结合建筑各方面具体情况,保证结构的安全与经济。
一般来说,高层建筑转换层结构可在建筑高度的任意楼层上灵活布置,在适当的处理下还可以作为技术设备层或者正常的楼层进行使用,其布置原则有:第一,要求底层有较大的空间。转换层结构体系可以是一个水平结构体系也可以是一根满足受力特性的大梁,使得底层尽量摆脱立柱的影响,取得较大的底层空间。第二,任意楼层上要求开敞空间或改变柱列。在转换层设置的时候可以根据建筑结构传力以及使用功能等特点进行分段布置、间隔布置和托挂相兼的方式。
2常见结构转换层形式介绍
2.1梁式转换层。梁式转换层作为目前高层建筑转换层中应用最广泛的结构形式,具有受力性能好、构造简单且造价较低便于施工等优点。但是梁式转换层对于开洞有着一定的限制,其开洞位置适宜设置在梁中部或者轴附近。转换层大梁的截面尺寸一般由剪压比计算确定,公式为:(μV=Vmax/fcbh0),且其截面高度在抗震设计时必须小于计算跨度的1/6,在非抗震设计中需要小于计算跨度的1/8。当建筑结构纵横向都需要转换时,还可以采取双向梁布置的转换方式来满足要求。
2.2厚板式转换层。当建筑上下轴线布置错位且不方便使用梁式转换层直接承托时,可以选择厚板式转换方式,进行结构转换。在实际中对于抗震要求比较高的高层建筑不适宜选用此方式,因为厚板本身自重很大,会将自重集中作用在建筑的中部,且由于结构转换层刚度大于下部楼层刚度,容易在建筑底部发生变形集中,使得传力途径复杂化。但是厚板式转换层可以保证上下层柱网灵活布置,在实际工程中运用也较为广泛。厚板的厚度一般可取2.0~2.8m,大约为柱距的1/3~1/5,且对于转换层上、下层的楼板应适当增加其强度,一般不小于150mm。
2.3桁架转换层。桁架转换层结构相较于以上两种转换层结构形式,可以实现建筑大跨度的转换,且具有传力途径明确、结构自重小、开洞和管道设置方便等优点。但是该结构形式的受力机理比较复杂,力学计算比较困难,同时在抗震设计上也存在着很多问题。
在进行设计时需要注意当转换层位置较高时,位于转换层附近的楼层之间侧移会随之变化,并影响结构内力,使得转换层附近的楼层成为结构薄弱点;当转换层位置较低时,容易受到地震的影响,需要考虑桁架转换层竖向抗震设计。
2.4箱型转换层。箱型转换层较少用于高层建筑结构设计中,其平面内刚度性能处于梁式转换层和厚板转换层之间,一般由单向或者双向托梁连同其上下较厚的楼板组成箱型结构,且上下楼板厚度不宜小于180mm。
2.5悬挂结构。一般的悬挂结构有核心筒体悬挂和巨型框架结构悬挂,前者通过伸臂桁架将悬挂楼段悬挂于核心筒上;后者可以提供较大的无柱空间,作为较为复杂的转换层结构主要形式有框筒型、桁架型等。此转换层结构类型可以实现建筑空间在不同楼层的不同变化,或者是满足建筑设计造型结构开洞的要求。
建筑的转换层结构主要用于满足建筑底部柱距的扩大,形式主要有墙式转换、梁式转换、绗架式转换、间接式转换、合柱式转换、拱式转换等。
实例―日本I.B.M大楼
I.B.M大楼共有41层,建筑高度达156.3m,转换层大梁主要支撑24~41层的全部结构,总荷载有10707t,转换层大梁跨度有41.7m。且建筑东侧立面有一个巨大的矩形孔洞从18层直接延伸到24层。在设计时为了尽量简短应力状态,选择以简支的方式连接芯筒与大梁。大梁预应力的施加分为两次进行,保证大梁在全荷载作用下跨中挠度接近于零。选用两端矩形过渡到中部为工字型的截面形状,满足跨度和荷载要求。
转换层结构体系中钢结构大梁的主要特征数据如下表所示:
由此实例可以看出,由于建筑跨度和荷载的要求,在选择转换层体系上就会有不同的侧重点。高层建筑结构转换体系设计时需要考虑的因素有竖向挠度、竖向荷载、层刚度比以及层间侧移等。由于此大楼的跨度比较大,所以采用预应力混凝土大梁并以简支的方式连接支座以解决应力复杂的问题。
实际工程中还有很多诸如此类的解决方法例如:建筑要求较高质量的功能空间时,可以选择钢筋混凝土空腹桁架结构进行转换,已到达设计要求的刚度和强度;在建筑跨度较小的情况下,可以考虑采用结构相对简单、内力分析简便的实腹式大梁;不管选择哪种转换层结构体系,都应该尽量保证受力明确传力直接的结构,并注意控制工程综合造价。
3总结
由于我国高层建筑的大力发展,结构技术问题已经成为了建筑设计中重要的部分。在满足建筑功能需求的情况下保证建筑结构的安全性。在选择结构体系时,需要综合考虑建筑使用功能、建筑材料受力特点、施工技术以及施工条件等,选择经济安全的转换层结构体系。
参考文献
[1]张彪.简述某高层建筑转换层结构施工监理控制要点[J].科技与企业,2012,(2):140.
摘要:随着高层建筑在我国的工程建设中越来越普遍,高层建筑基础作为高层建筑结构体系的一个重要组成部分,也日益被业内人士所重视,那是因为高层建筑基础承担着将高层建筑上部结构的荷载传递给地基的重要作用,在设计时,应将高层建筑上部结构、基础与地基协同考虑,选择合理的基础形式。
关键词:高层建筑;基础设计选型;分析方法;适用条件
1高层建筑基础设计选型的重要性
1.1高层基础如果设计方法不对或者选型不当,将严重影响建筑物的安全性。不恰当的基础设计,可能因承载力不足引起建筑物的不均匀沉降,导致建筑物开裂或倾斜,引起难以修复的工程质量问题。
1.2选择合理的基础形式是降低工程造价的一个有效措施。基础工程在建筑工程造价中占有很大的比重,通常情况下可以达到25%左右,在结构复杂或者地质情况复杂时,所占比重还会有所增加。因此,选择合理的基础形式能够有效降低工程造价。
1.3合理选择基础形式对缩短施工工期具有重要意义。据统计,基础工程的施工工期可以占到土建工程工期的30%左右,因此正确选择合理的基础形式对节省施工工期有很大的意义。
2高层建筑基础设计分析方法
经过工程技术人员多年的实践与研究,高层建筑地基、基础共同作用的事实已被人们所认同。目前,最理想的分析方法是上部结构与地基、基础共同作用的分析方法。在这种方法中,地基、基础、上部结构之间,同时满足接触点的静力平衡和接触点的变形协调两个条件,即将上部结构、基础和地基三者看成是一个彼此协调的整体进行分析。
3高层建筑基础选型
3.1基础选型的依据。在一般情况下,高层建筑基础设计选型时应考虑以下因素的影响:
①地质条件的影响。地质条件是影响高层基础选型的一个非常重要因素,虽然建设场地的地质条件在多数情况下是隐蔽的、复杂的和可变的,但目前的工程勘察和技术手段,一般能做到相对的准确。作为设计人员,对提供的地质资料要能够进行准确分析和正确判断,进而能够合理地进行基础设计,并在施工过程中根据具体的地质条件变化修改设计。②上部建筑结构形式的影响。不同的上部结构,对地基不均匀沉降的敏感程度也不相同,对地基不均匀沉降越敏感的上部结构,则应选择刚度较大的基础形式。因此要根据上部结构的不同结构形式(框架、框架剪力墙、剪力墙结构等)选配合理的基础型式。③要根据建筑结构的特点,荷载大小,建筑物层数,高度、跨度大小等因素来选择最佳的基础形式。④高层建筑基础设计应满足建筑物使用上的具体要求。
例如要满足人防、地下车库、地下商场等各种建筑类型的具体要求。⑤高层建筑基础设计还要满足构造的要求。例如箱型基础,要满足埋深、高度,基底平面形心与结构竖向静荷载重心相重合,偏心距、沉降控制等要求。⑥抗震性能对基础选型的影响。高层建筑对地震作用更加敏感,在地震作用下,基础可能出现过大变形、不均匀沉降和倾覆,所以在基础选型时,一定要充分考虑到地震作用的影响。⑦周围已有建筑物对基础选型的影响。周围已有建筑物对基础选型影响也很大,如与已建建筑物间距过小时,若采用筏型或箱型基础,在深基坑开挖时,是否会对已有建筑物的基础或主体造成局部下沉、开裂等;如基础采用预制桩,打桩时的震动能否造成已有建筑物开裂或女儿墙、雨篷等构件的倾覆、倒塌、坠落等。⑧施工条件对基础选型的影响。施工队伍素质能否保证施工质量;材料、设备、机具等能否就近购买或租赁;施工期间的气候条件等都是影响基础选型的因素。⑨工程造价对基础选型的影响。应在满足功能的前提下,选用造价最经济的基础设计方案。
3.2几种常见基础类型的适用条件分析。
3.2.1筏型基础。是高层建筑常用的基础形式之一。它的适用条件为:①对于软土地基,当使用条形基础不能满足上部结构的容许变形和地基容许承载力时;②当高层建筑的柱距较小,而柱子的荷载较大,必须将基础连成一整体,才能满足地基容许承载力时;③风荷载或地震荷载起主要作用的高层建筑,欲使基础有足够的刚度和稳定性时。
3.2.2箱形基础。箱形基础是高层建筑中广泛使用的一种基础,具有很大的刚度和整体性。对地基的不均匀沉降起到调节或减小的作用。因此适用于上部荷载大而地基土又比较软弱的情况。
3.2.3桩基础。桩基础也是高层建筑中常用的一种基础形式。它的适用条件为:①浅表土层软弱,在较深处有能承受较大荷载土层作为桩基础的持力层时;②在较大深度范围内,土层均较软弱,且承载力较低时;③高层建筑结构传递给基础的垂直和水平荷载很大时;④高层建筑对于不均匀沉降非常敏感和控制严格时;⑤地震区采用桩基础可提高建筑物的抗震能力时。
3.2.4柱下独立基础。它的适用条件为:当上部结构为框架结构、无地下室、地基土质较好、荷载较小、柱网分布较均匀时,可采用柱下独立基础。在抗震设防区,其纵横方向应设连系梁,连系梁可按柱垂直荷载的10%引起的拉力和压力分别验算。
3.2.5十字交叉钢筋混凝土条形基础。它的适用条件为:①当上部结构为框架剪力墙结构、无地下室、地基条件较好时;②当上部结构为框架剪力墙结构、有地下室、无特殊防水要求、柱网、荷载及开间分布比较均匀、地基较好时;③当上部结构为框架或剪力墙结构、无地下室、地基较差、荷载较大时,为了增加基础的整体性和减少不均匀沉降。
3.2.6其它基础形式,如板式、桩箱基础、桩筏基础等,可根据各种影响因素的具体情况,合理地进行比选,由设计者自行选择。
【关键词】高层建筑;结构转换层;技术工艺;质量控制
近年来,随着社会生活条件的不断改善,加快高层建筑工程的合理性开发成为推动城市化建设进程、缓解土地资源供求紧张形势的有效途径。当前建筑施工技术条件下,追求建筑结构多样化服务功能的理念,加剧了建筑领域内对高层建筑结构性能的创新和应用。作为高层建筑结构的重要组成部分,结构转换层施工在现代高层建筑工程施工中发挥了重要的功能特征。当前住房需求愈加紧张的环境形势下,有必要针对高层建筑结构转换层的设计与施工进行合理分析与研究。
1、高层建筑转换层结构的形式特征分析
相对于建筑构造来说,转换层是指采用不同结构类型针对平面使用功能不同的建筑楼层上、下部分进行荷载转换,而将上部荷载向下进行合理传递的缓冲结构层。高层建筑转换层结构主要是为符合现代建筑的多功能设计需求,在整体建筑结构体系施工中,为有效解决建筑平面或竖向结构的突变性变化问题,实现主体建筑不同柱网、开间结构荷载的转换过渡,而特别设计的单元转换结构。
当前建筑施工技术条件下,不同的建筑造型和功能需求,所采用的转换层结构各有迥异。常见的转换层方式主要包括梁式转换层、板式转换层、斜柱转换层、桁架转换层及箱式转换层等多种结构形式。梁式转换层是采用托梁施工技术在现浇钢筋混凝土楼板上布置托梁,用来承托上部各层建筑结构重力的转换层结构,常用于底部大空间剪力墙建筑结构。板式转换层结构通常是在高层建筑上下柱网出现不规则工况或轴线错位较大情况下采用板式构造进行设置转换的结构层,其结构布置相对简便。斜柱转换层传力效果直接,转换方式灵活,能有效减小转换梁尺寸,减轻了梁柱所承受的建筑剪切应力负荷。桁架转换层是利用转换桁架针对高层建筑的竖向荷载,通过增减节间跨度来改变内力分布的建筑结构形式,桁架转换层在满足建筑功能的同时能充分利用建筑空间。箱式转换层通常采用箱式基础造型由上、下层较厚的楼板与单向托梁、双向托梁共同组成的转换层结构,箱式转换层整体空间刚度大,能够胜任较大跨度、较大空间、较大荷载的转换。
转换层结构的设置,主要是为了满足建筑结构不同的使用功能需求,设置结构转换层已成为高层建筑施工中传递上部结构荷载的重要技术措施。
2、高层建筑转换层结构的施工技术及其质量控制
高层建筑是当前城市化建设开发的重要项目工程,随着当前人们对高层建筑使用功能的多样化追求,不同的空间划分布置以及不同的建筑结构形式,成为高层建筑结构转换层施工中需要重点解决的问题。当前建筑施工条件下,高层建筑结构转换层施工通常涉及到如下技术工艺的具体实施:
2.1模板支撑安装施工技术控制
高层建筑转换层结构的模板工程中通常会运用一次性支模技术、荷载传递法支模技术、叠合梁浇筑法支撑以及埋设型钢法支撑技术等多种模板支撑体系来分别针对转换梁施工进行模板支护。高层建筑转换层结构的模板搭设应根据施工现场环境工况结合工程设计需求,选择适宜的支撑体系来施工,支撑时要求上、下层模板必须支撑在相应位置。梁侧模板安装时应采用适宜长度的扁铁拉片,借助钢管扣件夹具竖向夹住模板外侧,梁、板支撑部分横向水平杆的端部应顶住梁的两侧模板,并与钢管扣件夹具连接以承受新浇筑混凝土侧向压力。采用塑料泡沫条或毛草纸对拼缝进行嵌缝以防混凝土不漏浆。根据梁、板跨度需要将梁、板底模应按全长跨度的2%起拱量起拱布置。板底模板安装时采用竹压板,安装时应设置木拐,模板安装后应用钉子将模板与木枋固定。密封模板拼缝以防漏浆。若转换结构下层空间可采用叠合浇注法或埋设型钢法支模,应在其模板支撑系统设置后针对转换梁板及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。
2.2钢筋安装施工技术控制
钢筋材料是预应力混凝土结构施工中强化结构刚性强度及抗压性能的重要介质,钢筋布设是高层建筑转换梁结构施工过程中的重要环节。高层建筑转换梁结构中的转换梁板含钢量高,主筋较长,梁柱节点区的钢筋布设相对密集,施工时应根据施工设计要求准确下料,严格控制钢筋轧制与搭接端头的节点焊接质量,确保钢筋配置的强度性能,合理安排钢筋就位次序。对于梁内同一位置的多层钢筋设置,应采用短节钢筋横向支撑和竖向间隔,确保受力钢筋安放准确,摆放平直。对于梁底混凝土结构内的钢筋应设置保护层和垫块,对于截面较高、自重较大的框架梁,其钢筋安置必须采用短节钢筋作垫块;对于转换层结构中位于主梁及次梁上层的承重网柱或剪力墙等结构,其钢筋设置时必须插入转换层的梁柱内并与梁柱内钢筋相接焊牢固定,确保上部结构钢筋位置正确。
2.3转换层混凝土结构浇筑施工控制
转换层混凝土结构施工应选择水化热及强度性能适宜的水泥和相关混凝土拌制原料,必须严格按配合比混合拌制,充分均匀搅拌,保障混凝土温度,控制混凝土质量。转换层结构混凝土浇筑采取从边梁端部开始浇筑,完成后再浇筑垂直于该边梁的其余各框架梁,至相邻轴线框架柱时返回浇筑楼盖板混凝土,以此向前平行推进直至浇筑完成。浇筑框架梁混凝土过程中,对于截面较高的框架梁应采用分层下料浇筑和均匀振捣,以确保混凝土密实性和强度,严禁出现施工冷缝以减小梁侧模板承受的侧向压力。浇筑拆模后应加强梁板转换结构的科学养护管理,避免结构损坏。预应力混凝土转换层结构施工时可采用择期张拉技术,在强化转换结构下支撑体系基础上,待转换结构上部施工数层之后再张拉预应力,在预拉区配置一定数量的预应力筋用以反拱;可采用分阶段张拉技术逐渐施加预应力以平衡各阶段荷载,防止张拉阶段预拉区开裂或反拱过大。
3、结束语:
总之,当前建筑施工技术条件下,采用结构转换层合理地实现荷载转换,是当前多功能综合性高层建筑工程体系开发的重要技术措施。高层建筑施工中,基于安全稳固施工基础上,强化转换层结构的模板支护,钢筋布设以及混凝土浇筑等技术施工的工艺流程和质量控制,能够有效解决空间布设与荷载转换问题。
参考文献:
关键词:高层建筑;转换层;特点;结构设计
一、高层建筑转换层特点
高层建筑转换层主要特点:使楼层的上部结构荷载通过转换层重新分配并传递给下部结构和地基基础;由于转换层刚度大、应力集中且力的传递突变,因此遇到偶然荷载(水平地震作用)作用时,转换层受到较大外力和产生水平位移;转换层梁柱和梁上墙节点较多,节点处的钢筋锚固、插筋与变径较复杂。若施工不当,会造成转换层应力集中,产生裂缝、挠度超出规范要求范围等现象。在一些地震多发区域,需对高层建筑的水平受力进行合理控制。整个建筑的楼层刚度、质量不允许出现突变状况,需确保其变化的均匀性。在遭遇地震作用时,避免建筑物出现薄弱层,对整个结构稳定性造成不利影响。
二、转换层的功能意义
1、上、下层结构类型转换转换层将上部剪力墙转换为下部的框架,此结构多用于框—剪和剪力墙结构中,如此便可使得下部结构具有较大的内部自由空间。
2、上、下层结构柱网布置的改变转换层上、下结构形式相同,通过它可以使下部结构的柱距扩大,形成大柱网空间。多用于商住楼,以形成下部的大空间用于商场、停车场等。
3、同时转换上、下层结构类型和柱网布置上部剪力墙结构通过转换层变成框支剪力墙结构的同时,上部剪力墙的轴线与下部柱网错开,形成上下柱网不对齐的结构。多用于办公楼,上部用于小开间办公室,下部用于停车场或者大厅等。
三、高层建筑施工中需要注意的技术问题
1、施工技术形式的选择高层建筑施工技术的合理应用是整个建筑行业良好发展的基础所在,同时也是准确衡量一个国家建筑发展水平的重要指标。高层建筑其内部层数设计越高,相应的施工难度也就越大,因此对于建筑高度会产生极大限制的便是施工技术。在现今的高层建筑建设中,对于施工技术形式的科学选取极为重要。针对不同的施工项目、环境、功能布局要求,最终选取的施工技术也应有所不同。在高层建筑建设中,应确保技术形式具有较强的针对、安全性,以此确保整个工程施工的顺利进行。
2、施工管理体制的强化现今我国的建筑工程管理水平已得到了极大的提升,但是不可否认的是,在其管理体制方面还存在着些许问题。一个科学、合理的施工管理体制的落实实施能够全面保障整个建筑工程的施工进度及质量。强化高层建筑施工管理体制的系统化改革是有效提升管理水准的重要保障。
四、建筑结构设计中的转换层设计原则
1、在转换层设计过程中应尽量减少结构转换的竖向构件,应尽可能的多采用直接接地的构件,其能有效避免建筑刚度的减小,对建筑物抗震性能的提升有着重要的作用。
2、转换层的设计位置不能偏高,应尽可能的靠近底层位置。主要是由于建筑框支剪力墙结构的传力途径以及刚度发生变化时会直接造成转换层成为薄弱层,很大程度上降低了建筑物的抗震性能。
3、在进行转换层的设计时应注意传力路径的明确性,并且确保转换层的刚度。由于转换层结构本身起到的是结构转换作用,所以应保持其自身的受力平衡性。
4、要对剪力墙以及框支剪力墙的比例进行综合考虑,保证其横向落地剪力墙的数目超过横向墙的50%。
5、为了避免立柱柱角发生变形,在进行转换层设计时应保持其上部柱子和剪力墙的对称分布,将梁上立柱设置在转换梁垮中,从而避免转换梁变形作用下产生的支柱柱角变形加大。
五、转换层结构设计
1、梁式结构转换层技术设计
(1)需要设计模板支撑系统。从结构的安全出发,必须要通过软件或者是人工的精确计算来得出支撑系统的安全参数和支撑钢管的横截面和跨度、空间间距,从材料的利用程度考虑,要可以满足到模版的数次周转和装拆卸的便利;从结构设计的方面考虑的话,要对比较难支膜的部分和隐蔽的分支节点要通过软件得出详细的设计图。(2)需要设计钢筋的下料和绑扎方案。转换梁纵筋直径较大、数量较多、排数也多,箍筋直径较大、肢数较多、一般全长加密,构造腰筋须按受拉钢筋的锚固要求锚固在两端柱子内,所以钢筋的下料和绑扎比较困难。每一道梁式转换层的钢筋放样和下的材料都应该符合国际规定或者是本项目的行业规范和设计图纸的要求,必须先进行简单的布局排列,找出符合实际操作的捆绑方式再进行实际的操作,以此来防止下料之后没有按照一定的规则安置钢筋,使得钢筋没有捆绑好,作用力不强,影响到了混凝土的鼓捣密实程度。(3)设计混凝土的浇筑方案。转换层的横截面积和转换内部的构件体积过于大的时候,混凝土的浇筑必须符合该项目的浇筑要求,一般一次浇筑完毕,可以保证结构整体性较好,但是这个方法会导致鼓捣不到位而影响到了梁柱体的美观与质量,而且荷载会增加,对模版的安全系数也是一个很大的考验,施工时应加以注意。
2、桁架式转换层设计
桁架式转换层主要用于建筑不同功能区域上下部的连接,是由多榀钢筋混凝土桁架组合而成的一种承重结构。一般情况下桁架的下杆的截面面积较小并且高度较高,所以这一结构形式的施工难度较大且工序较为复杂。在具体施工设计过程中,应对转换层的内部结构进行综合分析,并对其受力情况进行分析计算,从而保证设计符合建筑质量要求。
3、厚板式转换层设计
厚板式转换结构虽然具有布置灵活、不需要正对下层结构的优点,但是其在施工设计过程中多需要的材料耗费较大,所以如果在采用厚板式转换层结构时,应注意对其受力角度的分析,适当的加强其配筋量,同时也可以从抗剪力和抗冲切力的角度出发,减轻其受力程度,对其内力以及配筋量进行合理准确的计算,并从其经济效益出发对其进行综合考虑。
六、设计中应注意的几点问题
1、转换层设置高度不宜过高
转换层高度越高,使得转换层对下部结构的动力特性影响越明显,同时传力路线的突变越大,使得下部结构更容易破坏;转换层高度低的建筑,只需控制侧向刚度比即可控制转换层附近的层间位移角;对于转换层高度更高的建筑,还须控制转换层上下部结构的等效刚度比。转换层高度越高,转换层上下部结构在地震作用下的变形效应就越大,转换层上下部结构等效侧向刚度比的作用也就越小。
2、柱宜直接落在转换层主结构上
根据《建筑抗震设计规范》中第E.2.4条规定:转换层上部的竖向抗侧力构件(墙、柱)宜直接落在转换层的主结构上。即上部密柱宜与转换桁架斜腹杆的交点、空腹桁架的竖腹杆在位置上重合。这样使得结构的传力路线明确,受力合理,且相邻斜腹杆可形成拱效应,与竖腹杆共同承受竖向力,同时有利于提高结构抵抗地震竖向作用的能力。
七、结束语
总之,转换层结构设计问题一直受到人们的高度关注,在进行建筑设计的时候,要根据具体的实际情况,对转换层设计高度重视,优化设计结构,保证建筑的质量和安全。
作者:李风威单位:郑州市规划勘测设计研究院