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做好高层建筑结构设计和选型的方法
 
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文章来源:加固改造网   添加人:admin   添加时间:2016-10-18 15:44:08

 随着我国各项经济建设速度的增快,促进了房地产行业的发展,建筑行业无疑成为了我国经济增长的支柱,而城市中的高层建筑物非常多,并与生产建设以及人们生活密切相关,为此要想确保高层建筑物的稳定性就要做好其结构的设计和选型。本文从高层建筑物的结构特点出发,探讨了做好建筑结构设计和选型的方法,希望能够为相关部门提供一些借鉴。

  1 高层建筑结构的特点

  1.1 抗震性能好

  高层建筑是城市发展的产物,在城市化进程的推动下,高层建筑的重要性逐渐凸显,并且其建设质量决定着一个城市的发展程度。其主要特点为:一般高度的建筑物结构都会承受来自外界的垂直负荷以及水平负荷,其抗震性能标准是非常高的。因为一旦发生地震,如果建筑结构的抗震性能无法达到标准,结构物的平面布置不当,就会造成刚度中心和质量中心有较大的不重合,结构会沿着竖向刚度有很大的变化,则容易造成结构破坏,进而因为结构过大的扭转或反应,变形集中,建筑薄弱底层房屋将倒塌。尤其是高层建筑,其抗震性能更是设计人员应该着重考虑的问题。现代高层建筑结构基本采用钢结构,而钢结构在实践中的应用得到一致的好评。钢结构具有自重轻、结构的抗震能力好、强度和刚度都很高的优点,能满足现代高层建筑施工的基本要求。

  1.2 稳定性能好

  此外,来自外界的建筑结构水平负荷对低层建筑物产生的影响较小,而高层建筑物因为高度的限制受到水平负荷和地震影响较大,并且随着建筑物的增高,其产生的位移会大大增加,如果位移幅度较大将对居民的生活产生较大的影响,会增加人的不舒适感。为此,其结构位移是高层建筑结构的一大特点,要想确保其稳定性,就要将结构位移控制好,抗侧力结构的设计是非常重要的。结构稳定性能是影响建筑施工安全的重要因素,结构稳定是确保后期工程项目能正常投入使用的重要前提和基础。建筑结构稳定性主要包括部分结构的稳定性和整体结构的稳定性。在高层建筑结构稳定性设计中,要考虑的因素很多,是一项十分复杂且注重细节的工作,所以设计人员应该不断积累自身实践经验,从细节出发,确保结构整体格局的稳定性,保证结构体系的完整性。

  2 高层建筑结构设计方法

  2.1 应用分析方法了解各类结构体系

  2.1.1 框架式的剪力墙结构。高层建筑结构种类是非常多的,其中框架式的剪力墙结构就是较为普遍的一种建筑结构,其内在的位移结构设计方法非常多,并衍生出了很多的计算方法,应用最为普遍的是连续假定方法。在对位移的协调性进行计算时,要明确剪力墙框架的水平位移与转角状况,从而对其进行正确的计算,其求解的方法是构建结构位移和结构负载之间的关系方程式。但是在对其进行构建过程中,其影响因素和内在的需求等变量是有所差别的。

  2.1.2 剪力墙的体系。剪力墙的受力与变形状况是剪力墙结构开洞影响的。剪力墙的单片受力特性是有差异的,并且按照这种差异可以将其分为单肢墙结构和特殊的开洞墙结构。这些不同的墙面结构截面所具有的应力和负荷也是有差异的,为此,在对其内应力和位移进行计算时要采用不同的计算方法。通常采用的计算方法是平面限单元方法,这种计算方法准确性较高,并且适合多种类型的剪力墙。但是其缺点是资源的浪费较为严重,自由分散度也较多。

  2.1.3 筒体结构。根据其计算模型的处理方法不同,筒体结构的分析也是不同的,主要包括连续分析法、分散分析法以及三维空间分析法,其中三维空间分析法的精确度较高,并且很多工程都采用这种计算模型。

  2.2 高层建筑的抗震分析设计和应用

  高层建筑抗震分析和设计是高层建筑结构设计中的重点,为此要想使高层建筑能够具有非常强的抗震性能,并满足结构功能,就要对高层建筑结构的弹性、塑性、变形能力进行研究和分析。现今,我国抗震性能的各项规范都是构建在地震多发带上,并满足高层结构内应力和位移条件,这种在多地震带上进行的设计和分析对高层建筑稳定有重要意义。

  3 高层建筑结构选型的主要内容与要求

  高层建筑结构在选型上有非常多的要求,同时也是确保高层建筑结构稳定的前提。其主要内容是:要选择好基础结构;水平和承重结构要适合;竖向承重结构包含了剪力墙;横向承重结构有单板和双板的楼盖。在高层建筑初期设计阶段,要想使设计符合规范就要明确高层建筑结构的特点和使用范围。其选型的要求为:高层建筑设计要选择好地段,要尽量在安全的环境下设计和选型,从而减少事故的发生率。所以,要求设计人员也要深入到施工现场,全面勘察和调研项目施工场地的地质情况和地质特点。全方面搜集相关的数据和资料,确保提出和制定的施工方案具有可行性。在抗震设计过程中,高层建筑要有足够强的承受力,并具有多重的抗震防线;其结构的选型要与建筑物的承受力相适应;在施工过程中,要尽量节省资金和资源,并要与周围的环境相适应。高层建筑的结构设计受环境的影响较大,并且风力、压力、承受能力等都是影响因素;建筑方案中的建筑尺寸、方位、高度等基本因素,还有建筑的外形、立体形态等;建筑使用功能也是非常重要的因素,一般高层建筑功能按照其功用的不同呈现出不同的利用价值,比如住宅、办公楼等。有很多建筑功能和结构是不能匹配的,为此,要针对建筑功能的不同对建筑物进行设计。此外,建筑施工工期也是影响因素,还有建筑施工材料的供应状况、建筑设计和施工质量的影响、建筑结构的抗震性等。为此,在选型时一定要对其影响因素进行综合分析。

  4 结语

  本文主要对高层建筑结构设计与选型方法进行了分析,并对结构设计和选型的具体方法提出了建议,表明要想使高层建筑提高抗震能力并使稳定性增强,就要做好结构的选择和设计。所以,作为一名设计人员,应该明确设计方案的科学性和可行性对后期工程项目施工的重要影响,设计人员应该明确自身的工作职责,具有吃苦耐劳的精神,能深入现场进行勘察和调研工作,为设计方案的完成搜集和提供详细和可靠的数据,以设计出最完美的建筑结构方案,并科学合理地完成结构选型,达到项目整体效益最大化的战略目标。

  参考文献
  
  [1] 胡恺。民办院校“高层建筑结构设计”课程应用型教学改革探讨[J].中国电力教育,2012,(26)。
  [2] 牛海成,徐海宾。面向可持续发展的高层建筑结构设计课程教学改革探讨[J].高等建筑教育,2013,22(2)。
  [3] 季静,黄超,韩小雷,等。基于性能的设计方法在超限高层建筑结构设计中的应用研究[J].世界地震工程,2010,23(1)。
  [4] 徐培福,薛彦涛,肖从真,等。带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构模型拟静力试验对抗震设计的启示[J].土木工程学报,2010,38(9)。

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