高层建筑结构特点、现状及发展趋势摘要:高层建筑是社会生产的需要和人类生活需求的产物,是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。而科学技术的发展,高强轻质材料的出现以及机械化、电气化在建筑中的实现等,为高层建筑的发展提供了技术条件和物质基础。简要论述了高层建筑结构的特点、现状及今后的发展趋势。关键词:高层建筑结构;特点;现状;趋势前言超过一定层数或高度的建筑称为高层建筑。高层建筑的起点高度或层数,各国规定不一,且多无绝对、严格的标准。它与各个国家和地区的地理环境、地震强度、建筑材料、建筑技术、电梯的设置标准以及防火的特殊要求等很多因素有关。如在美国,24.6m 或7 层以上视为高层建筑;日本则为31m 或8 层以上;英国为等于或大于24.3m;在我国一般8 层以上的房屋就需要设置电梯,对10 层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范,因此我国的《民用建筑设计通则》(GB50352-2005)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95) 将10 层及10 层以上的住宅建筑与高度超过24m 的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。从结构受力性态的角度来看,8 层以上的房屋,风和地震等水平荷载或作用显得越来越重要,甚至起控制作用,因此《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)将10 层及10 层以上或高层超过28m 的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑结构高度超过100m 时,称为超高层建筑。1 高层建筑的特点建筑结构需同时承受水平和竖向的荷载或作用。低层建筑结构通常抵抗竖向荷载为主,水平荷载(如风荷载)或作用(如地震作用)的影响较小,它所产生的内力和位移较小,一般可以忽略。因此在低层建筑结构中,竖向荷载往往就是设计的控制因素。但在高层建筑结构中,较大的建筑高度造成了完全不同的受力情况,水平荷载不仅是主要荷载的一种,跟竖向荷载共同起作用,而且往往还成为设计中的控制因素。因此,在水平荷载作用下,若高层建筑结构的抵抗侧向变形能力或侧向刚度不足,将会产生过大的侧向变形,不仅使人产生不舒服的感觉,而且会使结构在竖向荷载作用下产生附加内力,会使填充墙、建筑装修和电梯轨道等服务设施出现裂缝、变形,甚至会导致结构性的损伤或裂缝,从而危及结构的正常使用和耐久性。因此设计高层建筑结构时,不仅要求结构有足够的强度,而且要求结构有合理的刚度,使水平荷载所产生的侧向变形限制在规定的范围内。同时,有抗震设防要求的高层建筑还应具有良好的抗震性能,使结构在可能的强震作用下当构件进入屈服阶段后,仍具有良好的塑性变形能力,即具有良好的延性性能。除了上述的结构受力特点之外,高层建筑还具有建筑功用上的特点。人们常说建筑是凝固的音乐,优美的高层建筑犹如艺术品,成为城市的一道道绚丽景观;建筑同时是时代跳动的脉搏,高层建筑占地面积小,符合了地价昂贵时代的需求,它可以节约建设用地或获得更多的空闲地面,以作为绿化等环境用地,并因向高空方向发展而缩短了城市道路和各种管线(如给排水管线等)的长度,减少了基础设施的投资。当然,大量高层建筑的建设,也会给城市带来不利的影响,如人口会密集化而造成交通拥挤问题;城市局部热场发生不利的变化以及地质的沉陷、消防的复杂化等问题。综合高层建筑的上述受力特点可知,与低层结构不同,高层建筑结构在强度、刚度和延性三方面要满足更多的设计要求。抗侧力结构的设计成为高层建筑结构设计的关键。2 高层建筑的发展概况随着工业化、商业化、城市化的进程,城市人口剧增,造成城市生产和生活用房紧张,地价昂贵,迫使建筑物向高空发展,由多层发展为高层。19 世纪末期,开始出现了现代形式的钢框架和钢筋混凝土框架结构的高层建筑。1898 年修建的secodRandMeNa119 层大楼(美国,芝加哥),是世界上第一幢具有现代形式的钢框架结构高层建筑。而最早的钢筋混凝土框架结构高层建筑,为世界上第一幢具有现代形式的钢框架结构高层建筑。而最早的钢筋混凝土框架结构高层建筑,为1903 年修建的位于美国Cincinnati 的InallaBuildin和法国巴黎Franklin 公寓。所以,现代形式的高层建筑,只有117 年的历史。到了20 世纪50 年代以后,由于轻质高强材料研制成功,抗风、抗震结构体系的发展,新的设计计算理论的创立,电子计算机在设计中的应用,以及新的施工技术和机械不断涌现,为大规模地、较经济地建造高层建筑提供了充分的条件,使高层建筑得到迅速发展。在钢筋混凝土结构方面,其结构体系的发展历程也类似于钢结构的结构体系,由最初的框架结构(1903 年,glnallsBuildin ) 逐渐发展出框架剪力墙结构或框架简体结构和巨型结构等结构体系,使得混凝土结构的建造高度越来越高。钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好等优点,钢结构的构件可在工厂加工和制作,施工速度快,工期短。钢是建造高层建筑结构比较理想的材料,但是全钢结构用钢量大,造价高,耐火性能差,需用昂贵的防火涂料。而钢筋混凝土结构具有节省钢材、造价低、材料来源丰富、可模性好等优点,且承载力也不低,经过合理设计也可获得较好的抗震性能。因此,只有在发达国家,大多数的高层建筑才采用钢结构形式,而在发展中国家,绝大部分的高层建筑采用钢筋混凝土材料建造,且由于高性能混凝土的发展和施工技术的进步,钢筋混凝土结构仍是今后高层建筑的主要结构形式。特别是近年来,由于钢筋混凝土结构的优点,发达国家采用钢筋混凝土材料建造的高层建筑的数量也在日益增多。当然,钢筋混凝土结构的构件断面尺寸大,减少了建筑使用面积;自重大,致使基础造价增高,抗震性能也不如钢结构。因此为充分发挥钢材和混凝土这两种材料的特点,更为合理的结构形式是同时采用钢和钢筋混凝土材料的混合结构或组合结构。该结构形式经合理设计,可取得经济合理、技术性能优良的效果,近年来已成为研究的热点和发展的方向。3 高层建筑结构的发展趋势高层建筑的发展,充分显示了科学技术的力量,使建筑师从过去强调艺术效果转向重视建筑特有功能与技术因素。未来的高层建筑将朝着技术功能先进和艺术完美相结合的方向发展。3.1 新材料、超强材料的开发和应用在高层建筑结构的技术问题中,首先要解决的是材料问题。现在混凝土的强度等级已经达到C100 以上。高强度和良好韧性的混凝土有利于减小结构构件的尺寸,减轻结构的自重,改善结构抗震性能。同时,为了达到轻质高强的目的,必须在高层建筑结构中,发展轻骨料混凝土、轻混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、侧限(约束)混凝土和预应力混凝土。高性能混凝土的开发和应用,将继续受到人们的重视,也必将给高层建筑结构带来重大和深远的影响。从强度和塑性方面考虑,钢是高层建筑结构的理想材料,增进或改善钢材的强度、塑性和可焊性性能的工作人们从未停止过。特别是对新型耐火耐候钢的研发,具有重要意义,可使钢材减小或抛弃对防火材料的依赖,提高建筑用钢的竞争力。复合材料用于制作高层建筑部分构件正在开发和实践中。3.2 混合结构在高层建筑结构中广泛应用如前所述,经合理设计的混合结构可取得经济合理、技术性能(如抗震性能)优良的效果,且易满足高层建筑的侧向刚度的需求,可建造比钢筋混凝土结构更高的建筑,因此在较高的建筑中,混合结构往往仍是合理、可行的结构方案,今后建造混合结构的比率将会越来越大。3.3 新的设计概念、新的结构形式的应用现代建筑功能趋于多样性,建筑的体形和结构体系趋向复杂多变,趋向立体化,应运而生新的设计概念和结构技术的深化,采用新的结构体系,如巨型结构体系,蒙皮结构,带加强层的结构,建筑立面设置大洞口以减小风力,采用结构控制技术设置抗震机构等。3.4 高层建筑结构的高度出现新的突破进入20 世纪90 年代后,高层建筑迅猛发展,在数量、质量及高度上都有了大飞跃,高层建筑中的科技含量越来越高。参考文献[1]常跃峰,赵文忠.高层建筑结构用钢板的开发与生产[A].1999 中国钢铁年会论文集(下) [C].1999.
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高层建筑中的问题和解决对策论文
摘要: 随着社会的全面发展,高层建筑在整个建筑体系中所占比例日益的增加。为了避免建筑结构设计中的失误对工程质量造成重大的影响,不仅需要对高层建筑中结构设计的各种问题进行分析,还要采取相应的措施进行全面优化。
关键词: 结构设计;高层建筑;问题;对策分析
一、高层建筑结构设计中存在的问题
近年来,随着人们生活水平不断提高以及建筑设计技术的发展,高层建筑结构的设计也在不断提升,就当前的设计情况而言,在对高层建筑结构进行设计的过程中还存在着许多的问题,这样会使得高层建筑结构的建设质量以及设计质量很难得到保证。首先,需要对高层建筑结构中存在的设计问题进行分析,并且针对这些问题进行有效的解决。
1.1设计的中间过程的把握
在日常的设计中,设计人员通过辅助计算软件计算出来的结果对照着配筋,但在计算的结果上会有一定程度的放大,作为安全储备。尤其是面对高层建筑的时候,我们很难做到淡定。因为高层建筑和多层、低层比较的话,无论是从设计还是从施工和建造上来讲,都要复杂得多。所以很多时候,我们的设计人员在中间过程的很多环节由于过分谨慎,层层放大,导致最终的结果过大,严重不符合实际受力情况,造成极大浪费。
1.2过度优化的问题
随着高层建筑的越来越多,人们对于高层建筑也越来越熟悉,尤其是对于住宅建筑,结构形式相对于公共建筑来说,要简单些,也比较有规律性。所以一栋住宅从前期规划到最后建设完成,把其中的各个环节摸清弄懂,不难。另外住宅建筑具有可复制性,可参照性。因此拥有更好的经济指标就成了很多的建设方和设计单位追逐的目标,前者想要获取最少的投入,后者想借此获得更多的设计任务。设计优化本身是一件造福社会的事情,但如果这件事情对施工造成了困扰,则很有可能会造成安全隐患。
1.3建筑结构风荷载设计的问题
高层建筑是属于对风荷载比较敏感的建筑,风荷载对于高层建筑来讲,是很重要的荷载,但是现阶段对计算风荷载的各种因素和方法还不十分确定,所以对于设计人员来讲,如何来确定风荷载的大小,这个应该引起足够重视。另外当多个建筑物,特别是群集的高层建筑,相互距离较近时,会产生风力相互干扰的群体效应。但是目前高层建筑的结构设计过程中,结构建模都是以单个建筑物主体为单位,单独计算和分析,往往容易忽视群体效应的影响。
1.4高层建筑的结构抗震设计问题
高层建筑结构设计中最重要的环节就是抗震设计,但这也是我国建筑结构设计中最薄弱的环节,由于高层建筑结构设计中的抗震设计较为复杂,需要对建筑结构体系、建筑基础形式、建筑高度、建筑材料等方面的问题进行综合考虑。在以汶川大地震为代表的几次大的'地震发生之后,人们对于地震以及其带来的危害有了全新的认识,也引起了足够的重视。但是抗震设计是基于抗震概念的设计,如果概念错误,再怎么认真设计,也无事于补。目前存在的主要问题是设计人员对于抗震概念设计的意识比较薄弱,只知道一味地遵循规范。
二、高层建筑结构设计对策
通过对高层建筑结构设计中存在的问题进行分析可知,高层建筑结构设计水平需要不断的提升,针对产生的问题,采取相应的对策,对于提升建筑结构设计水平,建筑结构设计控制的加强及建设质量具有重要意义。
2.1中间过程加强检查,最终结果安全储备
设计人员在设计的中间过程只要做到严格检查,不漏项,不缺项,在最终的计算结果的基础上适当放大,作为安全储备即可,既经济,又能做到心中有数。
2.2适当优化才是正道
走出优化误区,优化不是挑战设计和施工的极限。建筑结构设计是偏重于理论的工作,施工则是偏重于实际操作的工作,如果设计不断压缩施工的空间,结果可能会让很多构件和节点的结构功能无法实现,造成主体结构安全隐患,此为过犹不及。设计人员应该在理论和实际施工中寻找一个平衡点,让建筑功能完美体现。
2.3对高层建筑结构的风荷载合理取值
我们在对待风荷载这一重要荷载的时候,应该如何把握?首先应充分认识到高层建筑对于风荷载的特殊性,基于目前计算方法的局限性,我们对于高层建筑的基本风压应适当提高,确保其安全性。如何提高基本风压值,仍可由各结构设计规范,根据结构自身的特点作出规定,没有规定的可以考虑适当提高其重现期来确定基本风压。至于如何处理风荷载群体效应的问题,我们可将单独建筑物的体型系数乘以相互干扰系数,避免由于漩涡的相互干扰,造成房屋某些部位的局部风压显著增大的现象。
2.4高层建筑结构抗震设计
在高层建筑的结构抗震方面,首先需要加强抗震的概念设计的培训。只有方向把握对了,我们才有可能设计出质量优良的产品。抗震设计主要包括三个方面,概念设计,抗震计算设计和构造设计。建筑抗震的概念设计是把地震及其影响的不确定性和规律性结合起来,就是进行结构抗震设计时着眼于结构的总体地震反应,按照结构的破坏机制和破坏过程,灵活运用抗震设计准则,从设计一开始就全面合理的把握好结构设计中的基本问题(总体布置、结构体系、刚度分布和延性等),并顾及关键部位的细节,力求消除结构中的薄弱环节,从根本上合理的保证结构的抗震性能。抗震设计的三个层次的内容是一个不可割裂的整体,忽略任何一部分,都可能造成抗震设计的失败。要使建筑物具有较好的抗震性能,首先应该从大的方面入手,做好概念设计,再结合计算设计,构造设计,才能得到一项较为满意的抗震设计结果。如果不重视概念设计而过分的相信仔细的计算,对结构抗震设计不仅没有必要,而且还可能在概念设计中出现不当甚至错误。
三、结语
结构设计在高层建筑中常常会暴露诸多的问题。为了能够让整体的设计效率得到相应的提升,需要结合其设计中的问题不断优化其整体的设计体系。加强抗震概念设计,严格把握中间过程,适当优化的同时还要做好风荷载设计以及抗震设计。只有这样,高层建筑结构设计才能朝着一个质量稳定的方向发展。
作者:杨明珠 单位:广州南方建筑设计研究院武汉分院
参考文献
[1]浅谈高层建筑设计[J].居雪涛.科技创新与应用.2014(05)
[2]高层建筑设计中存在的问题与对策[J].万艳红.四川水泥.2014(12)
高层建筑结构设计常见问题与对策论文
在高层建筑结构设计方面,我国起步较晚,近几年来,各大城市才不断出现了一些高层建筑,甚至超高层建筑,这些建筑的结构设计非常重要,决定着建筑的使用质量与寿命,业主的需求不断增加,也给设计人员提出了更多的要求。针对在高层建筑结构设计中的问题,需要进行一一解决,才能真正实现高质量建筑投入运行。
1 高层建筑结构设计特点
高层建筑结构设计中水平力是决定性因素。水平荷载在高层建筑结构中的稳定性贡献非常大。与普通建筑相似,高层建筑结构在竖向的荷载多以重力表示,但在水平荷载方面,高层建筑与普通建筑有着极大的不同,高层建筑的自重与荷载在竖向构件可以产生一定的轴力与弯矩,在建筑结构的稳定性方面起着决定性的作用。
在高层建筑结构设计中需要严格控制好侧移指标。当建筑的高度不断增加,水平荷载下的结构侧向移动将会不断被放大,对高层建筑的稳定性造成威胁,同时也会对人的生活舒适度造成一定的影响,所以需要保持侧移能够控制在一定的范围之内,这成为结构设计的核心元素。
高层建筑结构的设计对于抗震设计要求已经明显提高,随着近几年来地震现象不断频繁,任何一个等级的偏差都有可能会造成稳定性破坏;当高层建筑的竖向荷载不断增大时,柱内的轴向严重,连续梁弯矩变化让支座处的负弯矩减小,从而对预制构件的下料长度造成影响。所以在高层建筑设计时需要注意轴向变形问题; 要通过一定的措施,确保建筑结构具有相当的延性,当高层建筑物遇到危险时,避免出现倒塌的问题,如果没有延性设计,将会对使用效率产生危害。
2 高层建筑结构设计原则
2. 1 合理计算简图
首先要保证计算简图合理,简图对结构有着决定性作用。为了确保计算简图的安全,需要采用相应的构造方法,除了要在钢节点与铰节点进行关注外,还需要不断减小计算误差,把计算简图控制在一定的范围之内( 见图 1 -2) .
2. 2 基础设计选择
其次,在进行基础设计时,要充分了解高层建筑所在的地质条件,另外对高层建筑的结构类型与荷载分布分析要全面,根据施工条件以及邻近相互影响进行综合考究,在全面了解基础信息的前提下进行科学合理的基础方案确定。基础方案中,地基的潜力将发挥最大的作用,需要提前进行地基检测。
2. 3 结构方案选择
合理的结构方案需要达到高层建筑结构设计的总体要求,并尽可能达到经济的目的。在相同的结构单元中,使用相同的结构体系,根据地理条件、工程要求、施工因素综合确定结构选择,从而制定出最佳方案。
3 高层建筑结构设计中的问题分析与改善方向
3. 1 建筑结构超高
一些城市为了进行评比,在楼宇的高度上不断进行更新,仿佛楼层越高,城市的地位就更靠前。但建筑物不断超高却对抗震性与建筑质量提出了更高的要求。相关的建筑规范对建筑物的高度与抗震要求进行明确的规定,无论是多高的建筑物,都需要满足相对应的抗震等级要求。针对目前多地存在的建筑物超高问题,建筑物规范将会进行限定,不断细化规则,与时俱进,这使得高层建筑结构的设计方法与措施有了明显的改进。每一个建筑单位的项目管理部都要注重建筑的超高问题,在设计图与施工组织审核时都应该及时发现潜在的风险问题,不断进行论证,避免对工程的'造价与工期造成影响。
3. 2 短肢剪力墙的设置
随着我国高层建筑结构设计的不断深入,对短肢剪剪力墙的设置问题更加关注。目前我国的相关建筑规范已经对它进行了充分严格的定义,并对其使用进行了限制。短肢剪力墙主要是指建筑物墙肢截面的高厚度在 5 - 8 左右的情况,根据经验表明,在高层建筑结构设计中人尽可能使用些种结构墙,所以在建筑设计时,要尽可能地避免。
3. 3 嵌固端设置
高层建筑的嵌固端在二层以上的地下室顶板上,同时也有可能会设计到人防顶板上,嵌固端设置时,结构设计工程师对于嵌固端设置带来的问题没有提前判断与预测,比如楼板的设计、上下层的刚度要求等等,这些问题都有可能在后来的设计中做出更改,造成不必要的损失与安全隐患。
3. 4 结构规则性问题规则性问题
在目前的高层建筑结构设计规范中已经进行了明确的限制。如新规范对结构嵌固端上下层的刚度进行了规定,现代建筑不宜采用严重不规则的设计方案。不规则的设计将对建筑的竖向荷载计算产生偏差,不易估计,有可能会存在安全风险。但是在目前的高层建筑结构设计中,仍然会存在着这一问题,对建筑的整体质量造成了一定的影响。为了避免图纸在后续施工过程中进行变更,所以结构设计者要对结构设计中的规则性问题进行提前分析,遵守相关的规范规则,提高整体质量。
3. 5 消防结构设计
高层建筑结构本身的特点非常明显,它的功能复杂性决定着建筑结构在设计时非常复杂,需要选用不同的建筑功能材料。传统建筑中所选用的材料多为可燃性材料,这种材料无形中增加了高层建筑火灾的发性频率,更不易进行救火。高层建筑间空气流动强,风力非常大,如果发生高层火灾事故,救援难度可想而知。在传统高层建筑结构设计时,把火灾线路设计成垂直形态,建筑人员在进行火灾疏散时将花费更多的时间,对人身财产安全造成了更大的延误。在消防结构设计中,也需要对排烟结构设计,这对于高层建筑的安全性设计有着重要的意义。在设计中要保证烟气能够有效排出,避免在火灾发生时不利情况的蔓延。
3. 6 抗风结构设计
在高层建筑设计中,抗风性研究非常重要。在进行设计建造时,要注意抗风压性,对有效的设计非常重要。随着高层建筑的高度不断增加,结构本身对风起着扰动作用与阻隔作用,不利于风量的及时移动,在风速较大时,会对静止的高层建筑产生振动效果,从而造成一定的动力荷载力,将会对其稳定性造成威胁,甚至有可能会导致主体结构受到破坏,导致玻璃幕墙破裂、装饰物毁坏甚至墙体断裂等工程质量受到影响的危险。
4 高层建筑结构设计策略总结
在高层建筑结构设计时要注重设计原则,合理选择基础条件与结构设计方案,对高层的消防结构、抗震结构、抗风结构设计进行优化。
在消防结构设计方面,要设计合适的防火间距,对建筑物间的距离进行精确计算,根据地形条件设计合理的防火结构设计,增加疏散通道设计,采用分隔式进行设计,控制烟雾与火势的蔓延; 在抗震结构设计方面,要合理规划建筑结构的构件位置,发挥不同的构承载功能,对地基进行抗震设计,简化建筑平面,分割高度差异,提高建筑物的刚率与强度,实现地基的稳固性,另外需要注重对剪力墙的设计,控制位移,对简体结构进行抗震设计,确保结构的完整性与对称性; 在抗风结构设计优化中,首先要进行基础设计,选择级配高的砂石,在结构义部使用抗拔锚杆,稳定地基,在高层建筑结构中增加耗能减振系统设计,通过多种元素的综合,使用强粘弹性的阻尼材料,解决好水平力、风荷载造成的荷载叠加问题,对受力高压区进行加固处理,精确计算建筑物的风荷载与承载力。
5 结语
在高层建筑结构设计时,应该对超高、抗震、抗风、消防、规则性、嵌固端设置等问题进行充分认识,提前结合地质条件与基础条件对各个影响因素进行分析,不断进行优化设计,确保高层建筑结构本身的稳定性,提高使用寿命与质量。结构设计不是孤立存在的,而是与其他的设计相辅相承。结合目前经验所发现的问题进行优化,避免对质量造成影响。随着我国专家学者对高层建筑结构设计研究的不断深入,结构设计将更加完善,促进我国城市建设水平的提高。
参考文献
[1]张杰,崔伟平。 探究高层建筑结构设计的问题及解决措施[J]. 河南科技,2013( 01) : 173.
[2]郭峰,梁利生。 高层建筑结构设计的问题及解决措施方案应用[J].科技传播,2013( 13) : 135 -136.
[3]孙凯。 高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J]. 价值工程,2011( 25) : 88 -89.
电气工程毕业论文题目
随着经济生活水平的不断提高,人们对电气安装工程质量有了更高的要求。以下是电气工程毕业论文题目,欢迎阅读。
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19、切实提高文物建筑电气火灾防控能力[N]
20、论建筑电气工程的施工质量管理
21、建筑电气设计安装问题及解决对策
22、建筑电气施工质量通病与控制措施探析
23、建筑电气强电部分设计的.相关问题和应对策略
24、住宅小区的建筑电气设计探析
25、建筑电气火灾的现状、问题和防控
26、浅析建筑电气技术在智能建筑中的应用
27、智能化技术在建筑电气工程中的应用
28、高层楼宇建筑电气节能技术研究
29、建筑电气技术在工程中的应用及发展趋势
30、建筑电气工程安装技术要点分析及应用
31、DB模式下建筑电气工程投标报价、设计与造价管理
32、建筑电气的施工现场安全与管理问题分析
33、试论建筑电气安装工程中的问题及对策
34、基于Revit软件的建筑电气设计分析
35、建筑电气设计节能方面的应用
36、建筑电气项目的节能技术
37、建筑电气系统提高照明质量的措施研究
38、民用建筑电气照明系统节能技术分析
39、建筑电气节能问题研究
40、建筑电气施工质量控制要点分析
41、浅析建筑电气专业设备及管线标识的标注
42、建筑电气在住宅节能设计中的应用
43、建筑电气技术在智能建筑建设领域的应用分析
44、建筑电气监控系统监控服务与配置平台开发
45、建筑电气监控系统总线节点的功能可配置性开发
46、基于灰色层次分析法的建筑电气节能设计方案优选
47、简论我国建筑电气设计规范
48、建筑电气工程安装技术要点分析及应用研究
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50、新时期建筑电气节能途径探讨
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84、建筑电气节能问题的研究
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87、谐波对建筑电气设计的影响及对策分析
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92、浅谈建筑电气节能技术的应用
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98、试论建筑电气设计中存在的问题与解决对策
99、BIM技术在建筑电气设计中的应用研究
100、建筑电气工程的施工质量管理的策略构建
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1 施工图审查高层住宅的电气设计包括以下内容:供配电系统、照明、防雷与接地、火灾报警系统、电话及网络系统、有线电视系统及楼宇对讲系统的设计。施工图审查的要点是核查上述各电气系统的设计是否满足国家或行业现行规范中强制性条文、应字条文及安全、节能等方面的规定。2 重点问题及分析高层住宅电气设计存在的问题主要集中在施工图设计总说明;强、弱电配电系统;电力及照明平面;防雷及接地平面等方面。2.1 设计总说明及图例问题:引用作废版本规范、负荷分级有误、管线选型不合适、未对消防线路敷设采取防火保护措施、管线穿过墙体和楼板时未采取防火封堵及密封隔声措施、节能专篇内容不全、图例表中插座未采用安全型、各种应急照明灯及疏散标志灯未注明备用电源种类及持续供电时间、各种节能灯未注明采用的镇流器类型。分析:1)常见标注的作废规范有:《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94、《住宅设计规范》GB 50096-1999、《低压配电设计规范》GB 50054-95等,均应改为现行版本编号分别为GB 50057-2010、GB 50096-2011和GB 50054-2011的设计规范﹐并应将JGJ 242-2011《住宅建筑电气设计规范》列入。2)高层住宅建筑内明敷的线缆、消防设施的供电干线及公共疏散通道的应急照明等线缆应依据JGJ 242-2011第6.4.3条、6.4.4条、6.4.5条进行选择,同时应明确消防用电设备的配电线路在明敷和暗敷时所应采取的防火保护措施。3)高层住宅的节能设计包括:公共部位的照明应采用高效光源、灯具;住宅内使用的电梯、水泵、风机等设备应采取节能措施(见GB 50368-2005中的10.1.4条、10.1.5条)。特别提醒设计人员注意的是地下室设有锅炉房、热力站的高层住宅项目应对其动力用电、水泵用电和照明用电分别设置计量电表。4)图例表中的常见错误之一:住户内安装在高度1.8m及以下的插座均应采用安全型插座,注意及字不能省略,即包含1.8m。笔者个人认为鉴于国内室内开关插座生产厂商众多及产品安全水准普遍偏低,住宅内使用的插座宜全部采用安全型。图例表中应急灯的种类包括公共部位的应急顶灯、应急壁灯、疏散标志灯、配电间(电表间)应急顶灯、消防风机房及消防水泵房应急灯具等;采用的备用电源种类分为集中应急电源装置(EPS)和灯具自带蓄电池方式,在图例表中应明确应急灯具应采用以上哪种方式作备用电源,并标注持续供电时间。住宅建筑照明灯具按安装部位的不同可分为住户内灯具及住户外灯具,住户外灯具一般指公共区域灯具。设计图纸中可将住户内灯具的线路预留到灯具接口位置,具体灯具及光源可不作选型,在选择灯具时建议采用节能灯具;对公共区域的照明灯具从型号到光源的选择都应做出明确要求。2.2 供配电系统问题:配电方案不合理、电源总进线开关选型有误、住户配电箱进线开关选型有误。分析:1)配电方案不合理表现在以下几个方面:(1)电业需要计量设备和物业需要计量设备的配电进线未分开设置电源,因二者电费及资产归属地不同,故应从配电进线上就分开设置以便于计量。(2)电业配电的垂直干线回路偏多,造成不必要的投资浪费。建议18层以下住宅每单元一梯两户时采用一条垂直干线即可,18层以上采用2条垂直干线即可。(3)住户电表箱不是每层设置,而是每三层或更多层设置,看似节省了电表箱台数,节省了投资,其实不然。这种设计带来的问题之一是电表箱外形尺寸大,占用管井面积大,增大公摊面积;没有设电表箱的楼层电气竖井内很空,很浪费。问题之二是住户查表及刷卡很不方便,不能及时检查剩余电量。因此,高层住宅最好在每层设置电表箱。1/3 123下一页尾页2)设置在每层的住户电表箱宜采用单相进线,若采用三相进线,会造成每层负荷无法达到三相平衡。建议每层电表箱采用单相电缆进线,这样也便于维护及安全用电。3)住宅电源进线总开关选用普通断路器,或只增设漏电火灾监控系统,均不能满足GB 50368-2005第8.5.2条、GB 50096-2011第8.7.2条及JGJ 242-2011第6.3.1条规定。住宅电源总进线应设置剩余电流动作保护装置或独立型防火剩余电流动作报警器,在发生接地故障时应能及时切断电源并报警,避免引起电气火灾。住户配电箱进线开关应采用可同时断开相线和中性线的开关电器,在保证安全的同时也便于管理。2.3 电力及照明平面图问题:电力及弱电总进线未实施阻水措施,金属槽盒未采取防火措施、应急灯及疏散指示标志设置有误、计算照度值及功率密度值不满足规范中相关规定。分析:1)高层住宅一般设有地下室,当强、弱电管线穿外墙引入时,应实施阻水堵塞以防止室外水经电缆洞口进入地下室。近几年城市内涝,一些高层住宅地下室灌入雨水,其中原因之一就是电缆入口没做封堵。2)高层住宅的地下室管线较多(特别是与地下储蓄间相连的地下车库),敷设的消防设备配电线路的金属桥架除外形尺寸外无任何防火措施标注,不符合GB 50045-95第9.1.4条(强文)规定。应在金属桥架外标注:封闭式金属槽盒,并采取外刷防火涂料、内加隔板的防火措施。3)高层住宅的楼梯间、电梯间及其前室和长度超过20m的内走道应设置应急照明,这在GB 50045-95、JGJ 16-2008、JGJ 242-2011中都有相应条款规定,中高层建筑(7~9层)的上述场所宜设置应急照明,这是新条款。4)高层住宅应急照明配电箱的设置应按防火分区划分,每个防火分区内至少设置一个应急照明专用配电箱;住宅建筑一般按楼层划分防火分区,但每层的公共部位面积较小,应急灯的数量较少,若在每层设一个应急照明箱显然不合理,可考虑每4~6层设置一个应急照明箱。5)高层住宅地下室设有配电间、风机房等设备用房,一、二层有可能设有商业网点,设计图纸中应明确这些用房的设计照度值及设计功率密度值,并应满足GB 50034-2004中相关规定。2.4 防雷及接地问题:防雷分类有误,建筑物使用属性有误,防雷措施不完善,防雷引下线设置有误。分析:1)判断一个建筑物的防雷类别应依据两个条件:第一是建筑物的重要性及使用属性;第二是建筑物年预计雷击次数,两个条件缺一不可。2)防雷措施分为外部防雷措施和内部防雷措施。外部防雷措施包括屋顶部分防直击雷措施和防侧击雷措施,设计中应特别注意新旧防雷规范在防雷措施上的差别,对于突出外墙的物体也应考虑采取相应的防雷措施。《建筑防雷设计规范》(GB 50057-2010)首次提出了建筑物应设内部防雷措施,对此设计人员应在图纸中做出明确标注。3)有些设计人员面对新防雷规范中关于专设引下线的问题存在误解,认为每栋防雷建筑物都要设置专设引下线,否则就是违反《建筑防雷设计规范》4.3.3条及4.4.3条(强制条文)规定。对此,《建筑防雷设计规范》的主要起草人林维勇老师在《建筑电气》2012年第1期杂志上已做出解释:当不能采用5.3.8条规定时才设专设引下线,即第二类或第三类防雷建筑物为钢筋混凝土建筑物,其钢筋之间连接满足利用其作为引下线条件时,应利用所有垂直支柱作防雷引下线,此时可不再要求满足专设引下线之间的间距。3 结束语住房是老百姓最关心的话题,住宅电气设计关乎到千家万户的用电安全,本文仅对设计图纸中的几个常见问题进行了分析和探讨。希望引起电气设计同行的重视,若有不当,敬请指教。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询:
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办公空间设计论文题目
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51、浅谈大众创新背景下的众创办公空间的设计需求--以腾讯众创室内设计为例
52、“超级工作室”问世办公空间鼎立格局成型
53、示范性绿色高层办公建筑设计研究--江苏移动苏州分公司办公综合楼
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55、区域社区室内设计改造可行性分析
56、办公楼和办公空间交通空间设计研究
57、构筑人性化的办公空间--办公空间设计专辑
58、众创时代下的创新型孵化器建筑设计研究
59、办公建筑外部公众空间的设计与管控策略研究
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69、室内公共空间触觉设计研究
70、软装饰对无隔断办公空间室内氛围营造作用的研究
71、个性化办公空间的设计研究
72、针对现代办公建筑中的公共空间设计研究
73、浅谈办公空间的辅助空间设计
74、当代城市生活环境景观设计研究--以办公环境为例
75、生态学理论在现代办公空间设计中的研究
76、现代办公空间室内用色探究
77、办公空间设计中现代简约风格的运用
78、设计之于设计--设聚(Designplus)办公空间设计案
1、工程概况 在该工程的设计过程中,针对该工程平面凹口较深,平面较为狭长及高宽比较大等结构特点,在结构布置、分析计算和构造措施等方面做了一些有效的处理,使整体设计满足规范要求,且经济实用。以下谈谈本人在设计中的一点体会。 该工程地下一层、地上二十八层,总建筑面积:18036.69m2 ,其中地上建筑面积:17516.88m2,建筑物室外地坪至主体结构檐口的高度为:89.4m。地下室建筑面积:1519.81m2,地下室层高4.50m:裙房三层。一层层高5.4m:二、三层层高为4.5m。主楼四至二十八层,每层层高3.0m。该楼层四层以上平面南侧凹口深5.6m,占凹口方向楼板长15.900m的35.2%,另还有两处凹口分别占凹口方向楼板长的32.8%和16.9%,高宽比为5.6。 2、地基及基础 2.1 地基土层结构及特征 据本次勘探揭露,拟建场勘察深度内岩土体可分为l0层:①层冲填土、②层耕填土、③层细砂、④层中砂、⑤层粗砂、⑥层砾砂、⑦层强风化泥质粉砂岩、⑧层中风化泥质粉砂岩。 2.2 地下水埋藏条件及砼腐蚀性评价 勘察场区内赋存有上层滞水和潜水。 据场地水质分析报告结果:拟建场地下潜水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。 2.3 地基方案与基础选型分析评价 根据以上场地地基岩土层条件和拟建建筑物点,经过充分的技术经济分析比较,决定采用直径分别为Ф800、Ф1000、Ф1200的钢筋混凝土钻孔灌注桩,混凝土强度等级为C30,以⑧层中风化泥质粉砂岩做桩端持力层。桩长为22~29m左右,Ф800的单桩承载力设计值为4200KN;Ф1000的单桩承载力设计值为6000KN;Ф1200的单桩承载力设计值为7900KN。因南昌地区中风化泥质粉砂岩中均有多层且无规律的软弱夹层,桩端进持力层取5d。根据最后静荷载试验结果来看,Ф1000的单桩竖向抗压极限承载力为13500KN,极限状态下桩顶累计沉降量为16.9mm,质量和经济效果均较好。本工程主楼带地下室、地下室层高4.5m,底板掺混凝土膨胀剂,桩基承台为梁式承台,因为上部结构为剪力墙,荷载分布较为均匀,因而梁板截面高度不需过大,承台梁高lO00mm,地下室底板除核心筒部分(1500mm)外,其余均为350mm,砼标号为C30;为抵抗混凝土收缩、徐变及加强基础的整体性,地下室底板采用双层双向满布配筋Ф14@120。地下室外围墙厚300mm,内部剪力墙厚250mm,地下室顶板作为上部结构的嵌固部位,板厚为200mm,并采用双层双向Ф 12@150满布配筋。 3、上部结构设计与计算 根据《建筑抗震设防类标准》(GB50223—2008)本工程为丙类建筑,结构的地震作用按设防烈度6度计算,采用全现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系,剪力墙抗震等级为三级,框架抗震等级为三级。结构的阻尼比为0.05,水平地震影响系数最大值为0.04,基本风压为0.55KN/m2,地面粗糙度为B类,结构体型为1.4。地震力按X、Y两个方向计算,同时考虑扭转耦联,竖向力按模拟施工加荷方式1计算,风荷载按X、Y两个方向计算,恒、活荷载分开计算,周期折减系数为0.9,计算取21个振型。连梁刚度的折减系数为0.7,考虑抹灰粉刷层重量后,混凝土的重度为27KN/m2,地震力的分项系数为1.3,风荷载分项系数为1.4,恒荷载分项系数为1.2,活荷载分项系数为1.4。墙元细分中,壳元最大控制边长为2.0m。 该建筑平面有多处凹口,平面较为狭长,再加上楼梯问和电梯间开洞,采用SATWE进行分析。计算结构显示,结构在地震和风荷载作用下位移均在规范要求的范围内,但以扭转振动为主的第三振型周期T3 与侧向振动为主的第一振型周期T1之比为0.756;以扭转振动为主的第三振型周期T3和以侧向振动为主的第二振型周期T2 之比为0.865,并且第一振型和第二振型的扭转振动成分偏大,这表明结构扭转效应显著,对建筑结构不利。同时计算结果还表明,凹口周围、楼房东西两端及平面宽度变化处梁、墙等构件内力值较大。在设计时,考虑应将楼、电梯间处核心筒及5-12、5-14轴上剪力墙加强且连成整体,形成受力的主要部位,承担大部分的剪力和弯矩,实际电算时加强或削弱此部分刚度(主要为增加或减短墙长)对位移影响较大,较增加墙厚等方法有效的多。实际电算和分析相同,但由于建筑功能限制,5-G轴上,5-9轴和5-1l轴间;5-15轴和5-17轴间、还有5-l2轴和5-14轴间无法布置剪力墙,只有设置宽扁梁,加强刚度,实际效果较好,剪力墙成筒布置,在筒与筒之间将板厚加厚为120mm,实际电算时所有凹口处按未设连梁电算,在位移等满足要求规范要求,施工图则按所有凹口处增设250×400连梁处理,更加安全。在平面宽度变化处,剪力墙本工程剪力墙布置既满足了规范要求,经济效益又较好。为消除混凝土收缩、温差可能引起的裂缝,将屋面板配置了双层双向钢筋。 除平面不规则以外,该房屋的平均高宽比为5.6也较大,因而验算结构底部外围构件在侧向力最不利组合情况下的轴压比,并控制轴压比在0.6内;验算桩基在侧向力最不利组合下的抗压能力以及桩身是否会出现拉力,并通过调整桩的布置,使其符合要求。 在抗震构造措施方面,建筑物底部四层为剪力墙底部加强区;对墙体布置有变化处增设暗柱,加强其配筋。采取增大两端剪力墙的长度、调整其它部位剪力墙长度等措施,使用SATWE软件分析计算可知,凹口处及其周围剪力墙和连梁,以及建筑物两端转角、山墙处剪力墙和连梁基本上没有出现超筋现象,构件的截面和配筋设计符合规范要求。周期T1~T3 及其比值、结构位移值、基底剪重比、地震力倾覆弯矩等均在规范要求范围内,具体结果如下: 上述计算分析结果表明,T3 /T1远小于0.9,结构平面布置扭转影响较小;楼层最大层间位移角满足规范要求,且由Y向风荷载控制;底层剪重比接近于0.8%,结构刚度适合,受力体系经济合理,抗震性能良好。 4、结语 本工程在省抗震设计施工图检查中,经过省抗震专家评审,得到了专家的认可。专家肯定了我们对于本工程结构体系的选择、抗震设计参数的取值及对于平面不规则采取的构造加强措施。
建筑结构的论文篇4 试谈建筑结构优化设计 【摘要】建筑结构设计在很大程度上影响着工程造价、工程质量和工程进度,根据结构设计面临的挑战,本文从结构优化设计的基本原则出发,简要地阐述了高层剪力墙结构的优化。 【关键词】优化设计;剪力墙结构;结构延性 1 引言 建筑结构的安全与经济有时是一对矛盾体。随着市场经济的不断完善,房屋建造商越来越重视建筑物的经济性能,但是安全也是一个绝对不能忽视的问题。用最少的材料或造价建造出满足规范和使用要求的建筑是我们需要努力追求的目标。 结构的优化设计并不是简单的减少混凝土和钢筋的用量,而是通过调整各构件刚度之间的比例关系,充分利用各构件的受力特点,发挥它们各自的长处,使整体结构达到最优。 2 结构优化设计的基本原则 结构优化设计的基本原则主要有以下几点: (1)建筑平面布置产生规则结构效应的原则 有规则建筑体型和平面布置的结构,因其受力较简单,造价相对较低。但由于不同使用功能的需要,建筑的体型和平面布置是多种多样的,不可能因结构要求规则而对建筑师的创作提出无理要求,倒是可以在满足不同使用功能的前提下,通过对结构墙、柱的布局和墙肢长短的调节,使不规则的建筑体型和平面布置产生规则结构的效应,同样可以使建筑结构达到经济合理和安全耐用的预定目标。 (2)提高建筑舒适度原则 建筑结构的优化设计应包含结构体系的优选、传力途径的科学性、构件布置的合理性、构件和材料选用的正确性等内容;应该把尽可能提高建筑投入使用后的舒适度作为建筑结构优化设计的一条重要基本原则。 (3)建筑结构整体安全度原则 结构优化设计应全面考虑整体建筑的每个构件,使结构体系中每个构件都具有合理的可靠性,确保整个结构体系的安全性能,确保实现结构设计规范规定的设计标准,达到建筑结构既安全耐用又经济合理的总目标。 (4)不同构件采用不同的安全系数的结构优化设计原则 工程设计人员必须在保证结构安全的前提下,通过对建筑结构的整体概念分析,采用合理的优化设计理念和方法进行优化设计,使得能有效地控制工程造价,满足投资方的经济性要求。通过以往的优化设计经验来看,相比于传统的设计方法,优化设计通常可以达到降低工程造价5%~30%的目的。 3 高层剪力墙结构的优化设计 剪力墙结构是高层建筑中常采用的一种结构形式,其特点是整体性好,侧向刚度大,水平力作用下侧移小,并且由于没有梁、柱等外露与凸出,便于房间内部布置,缺点是剪切变形相对较大、平面外较为薄弱。 (1)减少剪力墙材料的用量、节约造价 剪力墙材料的用量是整个结构材料用量的核心,剪力墙结构的设计优化应首先从减少剪力墙结构材料的角度考虑。 影响剪力墙材料用量的几何因素有长度和厚度,在设计中为了保证结构为一般剪力墙结构,剪力墙的长度须按规范要求进行设置,一般不宜减短。同时,结构的刚度与剪力墙长度的三次方成正比,与厚度的一次方成正比,因此减小剪力墙截面厚度既可以有效减少材料用量,又不至于严重削弱结构的刚度。一般来说,剪力墙的设计应在满足稳定性的前提下,尽量减薄,也就是在满足刚度等要求的前提下,达到减少剪力墙材料用量节约造价的目的。 一般的剪力墙结构,墙柱用钢量所占比例在50%~70%之间,是优化时重点考虑的内容,墙柱配筋应在满足要求的前提下尽量取规范的低值。梁的用钢量占8%~20%,所占比例不大,但其布置对板含钢量有较大影响,板的含钢量一般占15%~20%。 (2)剪力墙结构的延性设计 了解剪力墙结构的特性,发挥其所长,克服其所短,是正确合理地设计剪力墙结构的关键。剪力墙结构概念设计的内容,主要包括:从总体上合理布置剪力墙的位置,确定剪力墙的数量、剪力墙的长度、剪力墙的厚度,保证剪力墙结构刚度均匀和刚度适宜。 1)强墙肢、弱连梁 工程中剪力墙分为整体墙、整体小开口墙和联肢墙。整体墙受力如同竖向悬臂,当剪力墙墙肢较长时,在力作用下法向应力呈线性分布,破坏形态类似偏心受压柱,配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端;为防止剪切破坏,提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率;为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长,以防止截面应力相差过大。联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙,联肢墙的破坏形态以强墙肢弱连梁为宜,即连梁先于墙肢屈服,使塑性变形和耗能分散于连梁中。 2)强剪弱弯 在工程设计中,采用剪力墙增大系数调整墙肢底部加强部位截面剪力计算值和连梁梁端截面组合剪力设计值,使墙肢和连梁实现强剪弱弯。 3)限制剪压比 墙肢、连梁截面的剪压比超过一定值时,将过早出现斜裂缝,当增加的横向钢筋或箍筋不能提高其受剪承载力,抗剪钢筋不能发挥其抗剪作用,在抗剪钢筋未屈服的情况下,墙肢或连梁发生斜压破坏。为了避免这种脆性破坏,应限制墙肢或连梁的平均剪应力与混凝土的轴压比,即限制剪压比就是限制剪力设计值。 4)限制墙肢轴压比 轴压比是影响墙肢延性的主要因素之一。《建筑抗震设计规范》GB50011-2010对墙肢在一、二、三级抗震墙的轴压比进行了限制,并要求一、二、三级剪力墙轴压比超过一定的数值,必须设置约束边缘构件。 (3)剪力墙结构的连梁优化设计 在高层剪力墙结构中,连梁是一项关键的耗能构件,其剪切破坏将对结构抗震产生极为不利的影响,并会极大地降低结构体系的延性。因此在高层剪力墙结构的优化设计过程中,一定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。对于人为加大连梁纵筋的操作一定要慎之又慎,因为这样就有可能无法满足强剪弱弯的要求。 在住宅结构设计时,一般情况下不宜采用大刚度的窗下墙作为连梁,而宜将连梁设计成为截面、刚度较小的弱连梁。同时,在满足结构刚度与变形要求时,应从经济角度与抗力、变形方面综合考虑,合理布置抗侧力构件。 (4)结构设计软件在优化设计中的运用 随着计算机技术以及结构优化设计理论的结合,基于计算仿真的优化设计思路已经在工程结构设计中得到了广泛的应用。通过利用计算机分析软件建立优化设计的分析模型,采用高效的计算机优化计算方法,设立结构设计达到的目标要求,最终实现结构设计的优化目的。在具体的优化设计过程中,优化设计实际上已经由一个工程问题转变为一个数学问题。在大型复杂结构的优化设计中,基于这一思想的结构优化设计方法具有其他算法无法替代的优势。因此,工程设计人员加强基于计算机技术的优化设计分析非常必要。 4、结语 建筑结构优化设计是指在满足各种规范或某种特定要求的条件下,使建筑结构的某种指标(如重量、造价、刚度等)为最佳的设计方法。也就是要在所有可用方案和做法中,按某一目标选出最优的方法。设计是规范加上工程师判断和创造的产物,设计优化在一定程度上意味着对常规的突破,但结构的优化设计并不以牺牲安全来求得经济效益。这就要求我们的结构设计人员应当根据相关规范的要求和建设单位的需要,来对其高层结构进行合理的选择与优化。 参考文献 [1] 中华人民共和国建设部. 建筑抗震设计规范[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2010. [2]徐传亮,光军.建筑结构设计优化及实例[M]. . 北京:中国建筑工业出版社,2012. [3]宋瑛.剪力墙布置位置的设计优化[J].山西建筑,2012,38(29):53-54. 建筑结构的论文篇5 试论高层建筑结构设计 [摘 要]高层建筑的结构设计合理与否,会对整个工程的质量、使用性能及使用寿命等方面产生十分重要的影响。因此,做好结构设计工作是高层建筑物施工之前最重要的任务之一。在本论文中,笔者首先分析了高层建筑物结构设计的特点,而后对高层建筑物结构设计的相关要求及注意事项进行了深入探讨。 [关键词]高层建筑 结构设计 特点 要求 随着我国经济的迅速发展,人们的生活水平等方面都获得了较大的提高,对生活质量的要求也愈来愈高。从建筑物需求量的方面来说,近年来,我国人民对住房的需求量也不断增多。这导致建筑用地的不断增多,使得当前我国可用耕地面积不断减少。为了缓解此种情况,我国建筑企业开始将发展的目光聚焦于高层建筑物的建设上。也正因为如此,当前我国高层建筑物的数量急剧增长。从积极方面来说,这确实从很大程度上缓和了建筑物供不应求的状况,但同时我们也必须注意到一个现象:很多高层建筑在使用过程中都出现了这样或者那样的问题,严重影响了建筑物的使用寿命,不利于建筑行业的健康发展。究其原因,这主要是因为部分高层建筑的结构设计不合理。下面,笔者将对高层建筑物的结构设计方面进行相关探讨。 1.高层建筑结构设计的特点 与一般建筑物不同,高层建筑物的结构设计工作更为复杂。一旦结构设计不合理,整个建筑物的施工过程及使用都会出现严重的问题。因此,工作人员必须从高层建筑建设的实际情况出发,制定合理的设计方案。下面,笔者将对高层建筑结构设计的主要特点进行一一阐述。 首先,在高层建筑结构设计的过程中,工作人员必须注意结构产生的水平力。一般来说,低层建筑物结构中,水平力产生的影响相对较小,而导致的侧向移位也往往被人忽视。 其次,高层建筑结构设计必须能够承受较大的承载力和足够的抵抗侧向力和刚度,这样才能保证水平力作用下的侧向位移不至于超过一定的限度。同时,要保证高层建筑物的外墙等其他的维护材料或者装饰构件与主体结构之间可靠连接起来,减少不必要的破坏。要根据施工地点地基的承载力和刚度来确定上部结构的承载力及相应的刚度。 再次,高层建筑的结构设计应尽可能地减轻房屋的自重。对于那些土层比较软的施工地点,由于其自振周期长,尽管增加建筑物的层数可以减小地震剪力,提高整个建筑物的性能,但高建筑也是自振周期长,容易引起共振对抗震不利,因此应确定合理的层数。另外,某些高层建筑会设有抗震设防的结构。工作人员在进行高层建筑结构设计时,必须充分勘察施工地点的地形及地质土层情况,最好选择那些地势平坦、地形开阔、土层坚硬、土质均匀的地段,避开那些地势差异较大的、非岩质的陡坡或者软土地带。同时,工作人员要注意,在勘察过程中,如果发现某一地段发生地震的可能性较大,抗震能力较差,则决不能进行盲目的工程建设。 2.现代高层建筑结构设计的注意事项 结合自己多年的工作经验,笔者分析了现代高层建筑结构设计的要求,并 总结 出以下几个方面的注意事项。 2.1 充分考察高层建筑的受力情况,选择合理的结构类型 高层建筑物结构类型的选择,主要是由其结构体系和材料特征所决定的。我们都知道,高层建筑实质上是一种竖向悬臂结构,其使用过程会产生两种荷载:水平荷载和竖向荷载。一般来说,竖向荷载的方向并不发生变化,但随着建筑物高度的不断增加,水平荷载也会相应的提高,包括各种结构作用力和结构抗力等。高层建筑结构作用力主要分为两种:直接作用力和间接作用力。前者主要指高层建筑物结构上所承载的各种集中力和分布力,包括建筑物及机器设备的自重等;后者则是指引起高层建筑结构发生变形的作用力,如温度变化、地基变形、混凝土遇冷收缩等产生的力。相比直接作用力来说,间接作用力的破坏效应可能会更大,会受到建筑物地基条件及其他外在条件的影响。直接作用力和间接作用力过大,会导致高层建筑的整个结构构件发生变形等。而同时,高层建筑的结构设计会承担一部分的迫使其变形的力量,这种能力被称为结构的抗力。只有抗力较高的结构,才能充分发挥高层建筑物的优良性能,延长其使用寿命。 2.2 选择合理的结构平面布置 .协调好建筑与结构的关系 建筑物的结构平面布置必须符合以下原则:独立结构的建筑物单元,形状最好简单规则,而刚度和承载力分布要均匀,绝对不要采用不规则的平面布置方式。也就是说,平面应尽可能规整,最好对称;平面的长度不宜过长;伸缩缝的框架结构在55米左右,剪力墙结构45米左右最为合适。同时,最好使用标准层,同意布置柱网和层高。 2.3 做好高层建筑物的结构布局 现代社会,经济发展水平的迅速增长,使人们的思想观念、意识等都发生了较大的变化,审美观等方面也发生了较大的变化。高层建筑物在进行结构布局时,必须从现代人的生活理念出发,合理设置建筑物的结构。众所周知,高层建筑物垂直方向的承载力较大。因此,在进行结构设计时,工作人员要重视建筑物地基受力结构的稳定性,平衡不同地点之间的受力关系。 2.4 高层建筑物结构设计必须经济合理 在进行结构设计时,工作人员不仅要考虑结构的安全合理性,还要保证结构的经济性,保证建设单位的经济效益。例如,合理设置结构的跨度,板跨度越大,要求的板厚度也会相应的越大,需要的钢筋也会较多。这将会给建设单位带来较大的成本花费。一般来说,井字梁的使用要优于十字梁,而十字梁的使用比没有梁更好。同时,在保证建筑物稳定性的前提下,高层建筑基坑的深度不应过大,但要超过冰冻深度。 除此之外,高层建筑施工单位在施工之前,要对施工地点的地址等状况进行认真勘察。在那些地震较为频繁的地区,工作人员应该合理设置建筑物结构,避免或者减少地震作用对高层建筑的不利影响。首先,建筑单位要合理设计抗震缝,调整平面形状和结构布置。但必须注意,如果建筑平面较为复杂,而形状结构等都难以调整时,要尽量将抗震缝划分成几个较为简单的结构。高层建筑的高度一般大于15米,在15米之下的结构上面,缝宽最小可为100毫米,但随着高度的增加,缝宽也要较大。总之,工作人员要根据不同的结构体系,合理设定抗震缝的宽度。 3.总结 随着中国特色社会主义进程的不断推进,我国的城市化进程的速度也在不断加快,同时为了进一步缓和耕地不足与建筑物供不应求之间的矛盾,高层建筑物的数量越来越多。与普通建筑物相比,高层建筑物的结构设计有其独特性。同时,任何建筑物的结构设计工作合理与否,会对整个建筑物的外观以及稳定性等方面产生十分重要的作用。工作人员需要不断更新自己的设计理念,运用先进的设计方法,才能将此项工作落到实处。同时,在进行结构设计时,相关人员必须充分考虑高层建筑的用途和基本功能,而后做好合理的设计工作。相信未来,在我国高层建筑物数量不断增长的同时,质量也能获得较大的提高,我国建筑行业能够朝着更加健康的方向发展。 参考文献 [1]吉柏锋,瞿伟廉.下击暴流作用下高层建筑物表面风压分布特性[J]. 华中科技大学学报(自然科学版). 2012(09). 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