高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文

时间:2023-01-28 07:55:24 论文 收藏本文 下载本文

高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文(通用12篇)由网友“外星修勾”投稿提供,以下是小编收集整理的高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文,希望对大家有所帮助。

高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文

篇1:高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文

高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文

摘要:转换层主要是为了满足高层建筑结构中建筑功能的要求而设计的,转换层起的是过渡的作用,不仅如此,转换层对建筑的安全性与稳定性也会产生影响。所以,如果不做好不同结构间的转换,无法合理运用转换层的话,将造成不可估量的后果。为了确保结构的安全性与经济性,提高建筑物的使用功能,就必须做好不同结构体系之间的转换。本文将通过一个实例来展现高层建筑峻宁图转换层结构的基本特点,重点探讨转换层结构设计要点,并且对相关要点提出改进建议,为以后的转换层结构研究打下基础。

关键词:高层建筑;转换层;结构设计;特点;应用

1引言

随着生活水平的提高,城市化建设步伐的加快,人们对于高层建筑的功能需求也悄然发生着改变,为了迎合市民的需求,建筑物功能区也发生了改变,不再是单一的、片面的、枯燥的。最为常见的建筑物结构形式是民用住宅,功能区的划分是由住宅与公共场所通过墙体、柱网来进行的,然后满足每个功能区的使用要求。在这一过程中就运用了转换层,因为只有转换层的存在才能完成这些结构变化,从而完成功能区的划分。其实在高层建筑混凝土结构设计中,为了保证建筑物的使用性能,需要把建筑物分为两种空间:①大空间;②小空间,这样的空间设置就导致了上半部分的楼层竖向构件无法接触到地面,这个时候就要有转换层的存在了。

2工程概况

某高层商业住宅楼,地下有两层,地面以上有28层,其中一、二、三层为大型商场,4~28层为住宅。地下室两层总高度为4.5m,商场有部分楼层高度为4.5m,住宅楼层与商场一样,不是所有楼层都是一个高度,部分住宅楼层高度为2.9m。整栋楼的结构体系除了电梯间、楼梯间可以一样之外,其他的都必须是不同的结构体系,其中电梯间和楼梯间采用的是剪力墙核心简结构。由此可以看出,由于结构体系的不同,那么转换层也就派上了用场,转换层的使用使得两种结构体系完美过渡,所以将转换层设置在三层定顶,恰好是商场和住宅楼层间的过渡。

3转换层结构特点

从高层建筑混凝土转换层结构发展过程来看,转换层结构的特点主要有以下三点的特征:①对于建筑物的荷载来说,为了保证建筑物的承受力,支承柱与大梁的连接处会有集中的应力,如果不及时解决,会大大降低抗震的效果,所以就必须采取措施改善结构构造的抗震性能。②来自于上部竖向受力构件的荷载几乎都由转换层的大梁承受,大大增加了大梁的内力,同样的,必须及时解决,在结构设计中合理的布置结构荷载,达到降低大梁内力的'目的。③一般情况下,转换层空间的设置都是高且大的,目的是确保转换层的刚度,但是这样大梁的截面尺寸也会随之增大,也就产生了转换层的使用空间不够大的情况。

4转换层结构设计要点

4.1转换层结构设计原则

在建筑物中设置转换层的时候,有可能会发生结构抗震能力下降的情况,因为在设置的时候,转换层竖向刚度可能会突然发生改变。所以,为了避免这种情况的发生,在设计转换层结构的时候最好遵循以下几个原则:设置转换层的时候尽可能选用可以直接落地的竖向构件;当高层建筑竖向位置比较低的时候,要时刻谨记宜低不宜高的原则来设置转换层结构;在优化转换层图2刚度比计算公式结构的时候,要尽量保证有明确的优化路径,最好是被选择的转换层结构型式,这样才能确保结构分析的准确性与施工工程量的一致性;在转换的时候,要以建筑物经济和安全为大前提,转化刚度不可以太大,要秉持宜小不宜大的原则。(1)在转换层结构设计的时候,很有可能出现因为竖向刚度突然发生变化而形成薄弱层的情况,因此要在设计的时候充分考虑到上、下两层的刚度,将上、下层的刚度比尽量控制在1~2的范围内,这样不仅能有效避免薄弱曾的形成,还保证了上层柱子的抗侧性能,也使整体结构的受力比较均匀。上、下层刚度比的计算公式为:其中Gi+1表示的是第i+1层混凝土剪变模量,Gi表示的是第i层混凝土剪变模量;Ai+1表示第i+1层折算抗剪截面面积,Ai则表示第i层折算抗剪截面面积;hi+1表示的是第i+1层的层高,hi同上,第i层的层高;而A=Aw+0.12Ac。(2)在转换层结构设计的过程中,需要特别注意的是转换层的刚度一定要满足规定的数值要求,从一般规定来看,转换层的梁的高度是大于梁跨度的1/6,目的是使结构内力能准确的作用于转换层下部。另外,由于转换层结构构件中梁、柱的受力性能比较好,所以需要合理分配结构构件,为建筑结构转换提供便利。

4.2结构选型

针对本工程如果从转换层的材料去考虑的话,分为三种:①厚板转换层;②箱形转换层;③梁式转换层。而厚板转换层无论是从施工难度还是在成本上都处于劣势,因为如果混凝土和板材的用量较多的话,无疑增加了施工难度,同时过多使用材料也增加了成本投入。从结构受力上来看,厚板转换层结构受力比较复杂,计算难度大,计算过程也随之复杂,在无形中增加了工作量。相对的,如果采用箱形转换层的话,也是有优点有缺点。从结构上来说,结构具有比较好的整体性,对竖向构件的传力也做到了保证,但是在结构设计上就会出现问题,因为箱形转换层这种结构本身的内力分析就比较复杂,再者,目前这方面的技术也不是太成熟,所以在设计和施工上都有较大难度。梁式转换层相较于前两种转换层不仅设计和施工难度较小,竖向构件传力路径也很清晰,最重要的是既合理又经济。

4.3结构概念设计

在对整体结构概念进行设计的时候,需要注意以下三点:①加强底部框支层的刚度。依据前文提到的设计原则,应该在对抗震性能进行设计的时候把转换层上下结构侧向刚度比控制在2以内。而且在设计的时候还要考虑到核心筒的位置,一般情况下核心筒位置北面的刚度都比较大,所以为了使刚心和质心重合,需要在核心筒底部靠南的位置设立短肢剪力墙,达到提高底部刚度,控制刚度比值的目的。②加强转换层楼板的刚度,增强水平荷载传递的可靠性。为了增加结构的整体性,楼板设计厚度为180mm,并且采用双层双向配筋的方式,将配筋率控制在0.25%。③为了大幅度降低转换梁的梁高和弯矩,可以在框支柱上设置短肢剪力墙。

4.4构造措施

构造措施的出现是为了满足抗震设防的需求,措施分为三种:①针对框支梁的上部墙体开门洞附近剪力较大的情况,解决办法是加密配箍,如果洞口靠近梁端的话,就要采取梁端加腋的方法来提高结构的抗剪承载力。②针对二次转换梁而采取的措施,由于转换结构的竖向集中荷载导致结构受力变得愈加复杂,所以采取与第二种一样的方式,在梁端加腋,目的却是提高抗剪的安全性。③在结构构造设计的时候采取的,在梁内配置交叉斜筋,保证框支剪力墙洞口上部梁不出现强剪弱弯的情况,同时还确保了梁内塑性绞的出现。

5结束语

对于转换层结构设计提出以下几点建议,仅供参考。①在设计梁式转换层结构的时候,要深刻理解结构设计的理念并准确运用这些理念来解决设计结构上的一些难题,随后还要采用盐酸的方式对设计结果进行检验,确保结构设计的质量。另外,还要注意提高建筑物的防震性能,明确结构平面和竖向构件的布置,从而确保建筑物的安全性。②在对建筑物结构进行分析的时候,首先必须得掌握概念设计的思路,然后选择较为适用的平面有限元程序来对梁式转换层结构进行分析。③在设计转换层的时候,应尽量避免二次转换,因为一旦转换过多,截面分布较为复杂的次梁梁端很容易出现裂缝,从而导致建筑安全性能降低。

参考文献

[1]曾坤.某高层建筑混凝土转换层结构设计实例应用探讨[J].住宅与房地产,(19):162~163.

[2]林智雄.高层建筑混凝土梁式转换层结构设计探讨[J].科技与企业,(10):190.

[3]黄辉,王小红.高层建筑混凝土转换层结构设计原则及实践[J].工业,131.

[4]叶仲瓞.高层建筑混凝土结构转换层施工技术研究[J].四川水泥,(11):183.

篇2:带转换层高层建筑结构设计论文

1.1 基本含义。转换层主要是指采用水平转换的方式连接建筑上半部分与下半部分的楼层,是高层建筑的一个过渡地段。其重要是由水平结构构件和其以下的竖向结构构件构成,包括了转换桁架、转换梁、转换板等内容。转换层的上半部分往往是墙体较多的小空间,可用于居住或办公,而转换层的下半部分通常是墙体较少的大空间,可用作于大型商业网点。在市场经济快速发展的今天,带转换层高层建筑可以有效满足建筑物多功能方向发展的需求。

1.2 主要用途。在高层建筑中设置转换层,可以有效连接建筑的上半部分与下半部分,创造更多的可利用空间,提升建筑的实际利用效率,满足人们多元化的需求,有效解决城市土地面积紧缺的问题。其次,设置转换层还可以有效降低高层建筑钢筋使用率,大大节约高层建筑的施工材料。

篇3:带转换层高层建筑结构设计论文

3.1 优化高层建筑转换层的结构布置。相关研究数据表明,下半部分的转换层,其位置与其上下高度的突变程度成正比关系。随着其位置的高度的增加,其上下内力传递途径就会加剧,从而极易导致落地筒体与剪力墙出现裂缝,同时,框架的支柱内力也不断增大,从而导致转换层附近或上部的墙体受到损坏。因此,如果转换层位置过高,会降低高层建筑的抗震性能。所以,高层建筑转换层的转换构建可以采用后板、斜撑、转换大梁或箱形结构等形式来优化其抗震性能。通常情况下,地震区较少使用转换厚板。而部分非地震区,尤其是空间较大的地下室,由于其周围受到约束作用力的影响,且其地震反应也小于其上部框支结构结构,因此,在七至八度的地震设计中,部分地下室可以选用厚板转换层的形式。值得注意的是,禁止在转换层的下半部分设置柔软层,否则将极易导致高层建筑发生坍塌事故。

3.2 加强高层建筑转换层抗震设计。为了更好地提升高层建筑抗震能力,设计人员需要加强对转换层的结构抗震设计。综合实践来看,该设计重点应围绕剪力墙与框支柱开展。首先,设计人员需对一些位置超过三层且抗震等级未达到特一级的剪力墙与框支柱底部进行加强设计,从而提升这两者的抗震等级。其次,除了将剪力墙与框支柱底部抗震等级提升外,设计人员还需要检查该底部框架外围是否已经采用了密柱框架,如果没有采用,则需要对底部框架进行抗震完善设计。最后,设计人员必须对转换层构件在水平及竖向地震作用下的内力进行验证,一旦发现转移层构件内力不符合要求,设计人员应根据相关方法对其开展抗震设计,以此将转换层构件内力提升至八度抗震设计。

3.3 合理控制高层建筑转换层结构的过度受力与轴压比。在带转换层的高层建筑结构设计中,楼层的柱面和梁面与转换层的构架内力和竖向负载能力息息相关。在进行高层建筑施工时,特别是在转换层构架和若干层构架同时出现在施工阶段时,其框架内力变化极为明显。因此在设计过程中需采取相应措施,避免由于施工结果转换构件的过度受力而导致高层建筑施工进度拖延的现象出现。此外,由于高层建筑的转换层轴压力大多依靠框支柱来进行支撑,转换层上半部的墙体水平负载与竖向负载几乎都可以通过板平面内的刚度来传送给落地剪力墙,因此,设计过程中还应合理控制轴压比率。

3.4 做好高层建筑转换层结构布置。对带转换层高层建筑结构设计中,除了上述建议外,设计人员还必须特别注意转换层结构的布置。对此,笔者认为可以从以下几个方面着手:第一,为了确保高层建筑上层剪力可以有效地传导至落地剪力墙,设计人员必须对转换层承载能力及刚度进行设计,从而促使上层剪力能在转换层达标前提下顺利传导至落地剪力墙;第二,设计人员还需要在设计中为建筑功能布置预留出足够的高层建筑底部空间,并确保其刚度符合要求,以避免刚度突变。对此,设计人员可以从做好高层建筑底部落地剪力墙设计入手。首先,设计人员在底部大空间层设计中要采用高强度混凝土;其次,为其设计厚度大、数量多的落地剪力墙,并且尽量确保该墙的完整性,如果非要开洞则应采取开小洞处理,从而最大程度地保障落地剪力墙的刚度。

参考文献

[1] 张长友,周兆银.高层建筑转换层结构施工技术方案的应用[J].价值工程,(15).

[2] 孙文彤.浅谈高层建筑转换层的施工技术与质量控制[J].价值工程,(24).

[3] 陈明,朱旭飞,何涛,潘春宇.带转换层的高层建筑结构设计[J].沿海企业与科技,(11).

[4] 谢晓锋.高层建筑转换层结构型式的应用现状及问题[J].广东土木与建筑,(02).

篇4:带转换层高层建筑结构设计论文

2.1 加强转换层下半部分设计。对高层建筑而言,优良的质量离不开良好的稳定性、强抗震能力以及大刚度等特性,而这些特性正是建筑工程下半部分所必备的。由此可见,建筑工程下半部分对高层建筑具有极其重要的意义。因而,在带转换层高层建筑结构设计中,为了最大程度确保其安全、稳定以及质量等符合要求,设计人员必须通过采取针对性设计在提升稳定性与刚度的前提下,提高高层建筑下半部分结构承载能力。

2.2 科学合理设置转换层数量。对高层建筑来说,设置转换层可以极大程度的提升其利用效率,然而这并不意味着转换层设置的越多越好。一旦设计人员没有科学合理的设置转换层数量,将会导致高层建筑的整体性、连贯性因过多的转换层分割而降低。因此,这就要求广大设计人员在带转换层高层建筑结构设计中必须充分结合建筑实际,科学合理地设置转换层数量,从而在确保转换层数量达到要求情况下,最大程度保障高层建筑设计质量。

2.3 提高转换层结构运算的准确性。加强转换层结构计算的.准确性是提高转换层设计可靠性与准确性的重要依据。因此:首先,应结合建筑实际情况与自身特点来科学分析、计算转换层;其次,应以准确的计算结果为依据来构建合理的模型,提高转换层结构设计的科学性;最后,应严格按照设计要求来进行建设,以整体提升高层建筑的使用性能。

2.4 对转换层内部结构进行优化。除了上述设计原则外,在带转换层高层建筑结构设计中,为了有效地保障其建设质量,设计人员还需要遵循转换层内部结构优化原则。对高层建筑而言,优化转换层内部结构能够促使建筑结构刚度、抗震能力等提升,从而为良好的建筑质量打下坚实基础。需要注意的是,由于转换层高度较高,这就要求现场采取相应的施工安全保障措施,以此确保施工人员在开展转换层内部结构优化作业过程中的安全。

2.5 优化设计方案。设计方案直接关系着带转换层高层建筑结构设计质量的优劣,因此,在设计过程中应进行多方案设计,反复推敲与研究设计出来的方案,并进行不断优化,从中挑选出最为合适的设计方案。此外,设计方案的优化还应从计算结果与实际情况着手,不断提升设计方案的实效性与合理性。

篇5:高层建筑转换层工程施工问题研究论文

高层建筑转换层工程施工问题研究论文

关键词:高层建筑,转换层,施工技术

一、工程概况

某城市住宅区的一栋高层住宅楼工程项目,由主楼和裙房两部分组成,主楼地下两层,地上三十二层;裙房地下一层,地上五层。设计建筑面积50826m2,该工程结构形式为底层大空间剪力墙结构,六层以下为框支结构,第六层设置厚板转换层,六层以上为短肢剪力墙结构。转换层板厚为1650mm,框支梁高分别为1850mm、1900mm,板顶标高为+20.00m。梁的受力钢筋为直径32、36、40 不等的规格,箍筋直径为14,厚板的受力钢筋为双层双向直径[email protected] 钢筋。厚板及混凝土强度等级为C50,混凝土采用一次浇筑成型的方式进行施工处理。

二、转换层模板主要施工技术

(一)斜撑施工

所有斜撑杆按小于或等于45°角设置, 排距沿柱面竖向为1m,梁底斜撑杆同梁底模板的外钢楞相协调,间距为400mm,其上端伸至模板底并与梁度模外钢楞相扣接,并作双扣件抗滑移保险,斜撑杆的下支点主柱面预留的内设定位短筋的凹槽, 最下排斜撑杆的下支点为所在楼层的柱根部。梁底斜撑支架尽量与梁下排架同时搭设,如跟不上,也必须保证在大梁钢筋骨架就位前搭设完毕,以确保斜撑支架与梁下排架同步受力。

(二)立杆和扫地杆施工

立杆的上端直接与梁底的内楞、外楞分别相扣接(外楞紧贴在内楞下面),从而形成双扣件抗滑移保险,立杆的下端支撑在楼面上铺设的通长木板上设置的钢垫块上。梁下排架下设扫地杆,中间设两道大小横杆,梁底排架两侧,横向设置斜撑,纵向设置双肢剪刀撑,同时将梁下排架与楼层满堂架连为一体,以增加排架的空间刚度。

三、钢筋方面主要施工技术

(一)钢筋连接

考虑到接头数量较多,结合规范要求,通过对不同钢筋连接方法进行技术经济综合对比,主要采用了四种方法,即闪光对焊、电渣压力焊、套筒冷挤压和锥螺纹连接。中部的构造钢筋采用绑扎接头。钢筋的连接方式依钢筋的型号各异。Φ16-Φ25 的柱、墙、梁筋采用闪光对焊、电渣压力焊和电弧焊,Φ28-Φ32 的梁筋采用套筒冷挤压和锥螺纹连接。钢筋中间部分连接采用锥螺纹连接,梁端头带弯头的钢筋一端采用套筒冷挤压连接。梁下部钢筋接头部位在支座内,上部钢筋接头部位在跨中1/3 范围内钢筋的连接相邻接头错开不小于35d。板筋按25%数量错开,相邻接头位置错开不小于35d钢筋的连接。

(二)钢筋绑扎

绑扎下部钢筋,按顺序抽走下一排筋支撑面,下落下一排钢筋至梁底部位,并绑扎。放置横向@1500mmΦ20 分隔筋,抽走下二排支撑面,下落第二排钢筋至设计要求部位,并绑扎,依此类推,直至所有下部钢筋绑扎完毕,依此类推,直至上部钢筋绑扎完毕。梁钢筋安装绑扎时,必须在梁底模两端划定出每排中Φ32 纵筋的分布位置,以确定各自在柱节点的位置,并且对号入座。由于转换梁内钢筋骨架重,为保证保护层厚度,用短钢筋头作垫块,保护层垫块成排布置,排距1.0m,统一垫在主筋下,在梁的骨架就位前放置好。

四、转换层混凝土主要施工技术

混凝土的浇筑方向应先中间、后周边, 向两个方向推进, 转换梁、板混凝土采用“一个坡度, 薄层浇筑, 一坡到顶, 循序渐进”的原则。一方面,这样浇筑加大了混凝土部分工作面的面积,有利于混凝土部分水化热排出,另一方面,也有利于降低混凝土浇筑时模板的侧压力。

节点部位的保证措施,转换层中梁、柱、墙节点部位钢筋过于密集,为确保此部位的混凝土浇筑密实,须采取以下措施:采用同标号的细石混凝土浇筑上述部位、对局部钢筋过于密集处要作适当调整,确保插入式振动器有足够的工作界面;浇筑过程中安排专人检查墙、柱等竖向结构的侧模,如发现墙、柱混凝土浇筑到位后模板经敲击发出空响声,则应立即通知混凝土浇筑人员,对此部位加强振捣,并补浇混凝土,确保混凝土浇筑密实;墙、柱混凝土浇筑完18 小时后,对钢筋过于密集的墙、柱节点处的侧模应折开一部分进行混凝土的质量检查,若混凝土存在缺陷,须采用可靠的技术措施进行处理,并建立备忘录,后用超声波仪器检查,确保混凝土强度。大体积混凝土的测温极其重要, 转换层混凝土浇筑可以通过测温来了解混凝土的'内部变化情况。测温的方法是通过在混凝土的内部埋设热电阻传感器,用测温仪进行量侧。

采用XMX-02 型热电阻和温度数字显示仪测温,测温设备要妥善布置,否则直接影响测温结果,测温的导线应夹在两个钢筋之间, 测温用的热阻传感器应用导热性良好的铜箔包好,以免损坏。根据混凝土水化热温升规律确定测温时间大约为10-14天,测温分为两个阶段。第一个阶段为升温阶段,第二个阶段为降温阶段。各测点温度测量前72 小时每3 小时测一次,72 小时后每6 小时测一次,并做好测温记录,及时分析测温结果,以便调整混凝土的养护措施。混凝土的养护。转换层混凝土初凝后,上表面立即覆盖塑料薄膜和草袋子并浇水养护,不宜浇水过多,保持混凝土的湿润即可。厚板侧面及底面采用保留模板的方法养护, 部分钢模板的部位要采用外包塑料薄膜和干草袋的方法保温,养护时间不少于14 天。

五、结语

在高层建筑转换层施工中,其关键因素在于转换层结构的支撑系统、混凝土的浇筑方案、混凝土的后期养护、混凝土的温控技术。而这每一个方面都是转换层施工面临的崭新的课题, 为确保高层建筑转换层施工的顺利、有效的完成,这就要求其施工应根据工程实际的情况,能方便的运用一些可直接套用的理论体系,并结合类似工程的经验,能快速、有效的解决上述问题。

参考文献:

1.唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工.中国建筑工业出版社.

2.周光毅,刘进贵.结构转换层大体积混凝土施工技术.施工技术.(4)

3.戴凯伟,周旭.高层建筑转换层的施工方案与施工要点.工程建设与设计.2003(2)

篇6:高层建筑板式转换层设计研究论文

摘要:高层建筑的发展,为施工技术的进步提供了广阔的天地,而施工技术的进步,又是确保高层建筑能够顺利发展的重要条件,由于转换层形式多样,施工方法也千差万别,但统计表明,板式转换层占所有转换层结构的50%以上,所以本文重点对板式转换层的设计技术进行研究,并在板式转换层施工方案决策问题和模型确立的基础上提出了施工要点。

关键词:高层建筑;板式转换层;施工

1高层建筑转换层的应用与发展现状

中国目前的钢筋混凝土高层建筑一般在二十至五十层之间,其中尤以二十至三十五层居多。中国国内己建成的这个高度范围内的高层建筑占全部高层钢筋混凝土建筑的80%左右,可见这个高度范围内的高层建筑是与中国城市的经济发展和需求水平相适应的,因而应用最多。在建筑功能的要求上,高层建筑中很少是功能单一的住宅、写字楼或宾馆,高层钢筋混凝土建筑多是地下部分是停车场,地上1-7层左右为商场、娱乐场所等,上部小开间的使用部分可以设置住宅、宾馆、或办公室。有统计表明,高层建筑中有转换层结构的占80%左右。带转换层的高层建筑转换层部分,由于梁、柱或板的尺寸较大,所以从模板的支撑系统,钢筋的绑扎、钢析架的安装或预应力的张拉顺序,大体积混凝土的浇注等方面在施工技术要求上都有极为严格的限制。在某种程度上可以说,转换层施工是高层建筑的“瓶颈”,如果说一幢高层建筑在支撑系统选择,钢筋绑扎,混凝土浇注,预应力张拉,机械设备的选择等方面做到方案科学,现场施工组织合理,定会带来良好的经济效益和社会效益。

2高层建筑板式转换层的设计技术

转换板设置位置,是人们关心的板式转换框支剪力墙结构抗震性能的重要问题之一。随着人们对梁式转换框支剪力墙结构在转换层位置设置较高时,转换层对结构抗震性能不利的认识,从而提出了转换层位置较高的框支剪力墙的抗震设计概念,并且限制转换层下大空间结构的层数。然而,板式转换结构随着转换层位置的提高,结构是否也表现出同样的动力特性及反应,也是值得讨论的。本文结合厦门安宝大厦工程,采用三种模型来计算和分析板式转换结构转换层位置对结构抗震性能的影响。计算模型中,转换层、标准层结构布置如图1所示。图中黑色填充区域为转换层下部框支柱和落地剪力墙;实线部位为转换板上布置的剪力墙。转换板厚2200mm;落地剪力墙厚度为400mm;框支柱截面为1200mm×1200mm和1000mm×1000mm两种;标准层x向剪力墙厚为250mm,y向剪力墙厚为200mm。转换板所在的上、下楼层的层高分别为2.2m、3.6m(净高,不含转换板厚),结构总高度为98.70m。三种模型分别为:

Hst0——无转换层结构,以原工程转换板上部结构为基础,增加结构标准层,使其高度与原结构相同;

Hst3——转换板设置在第3层顶,并将原工程x向井筒开洞,转换层上、下结构等效侧向刚度比γex=0.7046,γey=0.8971。

Hst6——转换板设置在第6层顶,将模型Hst3的第1层复制增加三层,使其高度与原结构相同,同时,其转换层上、下结构等效侧向刚度比也与模型Hst3接近。结构计算分析采用ANSYS软件。

图板式转换最大的优点是可以在转换层以上随意布置结构型式和轴网,特别适用于建筑物上下部轴网错位复杂甚至互不正交的情况。但转换板传力路径不清晰,受力状态复杂,结构分析计算繁冗。由于抗剪和抗冲切的需要,转换板厚一般在2M以上,这一方面造成转换层质量和刚度的突变,在地震作用时结构反应增大,转换层上下相邻层更成为结构薄弱层,不利于建筑物抗震;另一方面由于自重和地震作用的增加,下部竖向构件的荷载明显增大,设计难度大。研究表明,转换厚板的内力和位移分布严重不均,最大值与最小值间相差可达几十倍。从整体上看,板式转换的力学性能和经济指标均较差,在实际工程中应慎用。当上下轴网变化但仍正交时,可采用正交主次转换梁的结构型式来实现转换。

3板式转换层施工方案决策问题和模型的确立

3.1板式转换层施工方案决策问题

最常用模板支撑方式有上面谈到的三种方法,①落地支撑法②叠合梁原理法③吊模法。那么对于一个含有转换层的施工项目而言,如何选用更优的施工方案,如何安全可靠、质量优良、工期准时、技术方便、简单可行、工程造价成本又比较低的情况下完成转换层结构的施工,是项目承建者的所追求的目标,所以在遇到此类问题时,经常存在如何决策方案才比较科学的问题。由于方案的优劣是一个相对的概念,并且施工方案的选择还受很多外部因素的影响。对于转换层施工来说,如果转换层所在位置较低,距离基础在四层以内的话,落地支撑法将是最为理想的选择;对于大于四层以上的情况,以上三种施工方法哪个方案最优,决策者如何进行决策。

3.2转换层施工方案决策模型的建立

层次分析法(AnalyticHierarchyProcess,简称AHP法)是美国运筹学家沙旦(T.L.Saaty)于上世纪70年代提出的,是一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法。特别是将决策者的经验判断给予量化,对目标(因素)结构复杂且缺乏必要数据情况下更为实用,所以近几年来此法在我国工程实践的方案决策中得到了广泛应用。层次分析法的基本内容是:首先根据问题的性质和要求,提出一个总的`目标;然后将问题按层次分解,对同一层次内的诸因素通过两两比较的方法确定出相对于上一层目标各自的权系数。这样层层分析下去,直到最后一层,即可给出所有因素(或方案)相对于总目标而言按重要性(或偏好)程度的一个排序。

4高层建筑板式转换层的施工要点

由于板式转换层结构的上述特点,在确定转换层结构施工方案时应考虑下列几个方面的问题:①转换层的自重和施工荷载往往非常大,应选择合理的模板支撑方案,并进行模板支撑体系的设计。②对大体积转换层,混凝土施工时应考虑采取减小混凝土水化热的措施,防止新浇混凝土的温度裂缝。③转换层的跨度和承受的荷载很大,其配筋较多,而且钢筋骨架的高度较高,施工时应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于钢筋的布置。④对预应力混凝土转换层,由于其跨度和承受的荷载都很大,预应力钢筋数量大,因此,要合理选择预应力的张拉技术以防止张拉阶段预拉区开裂或反拱过大。⑤设置模板支撑系统后,转换结构施工阶段的受力状态与使用阶段是不同的,应对转换梁(或转换厚度)及其下部楼层的楼板进行施工阶段的承载力验算。

(1)混凝土工程。在进行大跨度超高度转换梁及转换厚板的混凝土施工时,应采取措施防止新浇混凝土产生温度裂缝。目前实际工程中采取的措施有:

①根据混凝土的配合比和预计的施工气候及现场条件,采用大体积混凝土结构三维有限元温度分析程序(3DTFEP),对大跨度超高度转换梁及转换厚板整个过程中的温度状况进行模拟计算,掌握混凝土在浇筑后一个月内的各部分温度的变化规律,为大跨度超高度转换梁及转换厚板的施工提供科学的预测分析和依据。

②大体积混凝土转换结构施工时,应采取措施控制混凝土内部与混凝土表面温度差小于15℃,实际工程中可采用下列方法:a.蓄热保温法,即常规保温方法。混凝土的养护要把握两个关键,即在升温阶段以保湿为主,在降温阶段以保温为主。b.内降外保法,即在大体积混凝土内部循环埋管通水冷却降温,使大体积混凝土水化热温升降低,减少混凝土内部与混凝土表面的温差,然后在大体积混凝土转换结构的表面及其底面采取保湿措施。c.蓄水养护法,即在混凝土初凝后先洒水养护2h,随后进行蓄水养护,蓄水高度一般为100mm。

③浇筑厚大的转换层结构混凝土时,为防止混凝土内外温差过大和提高混凝土抗拉强度,在选用水泥方面可采取下列措施:a.优先选用水化热低的矿渣硅酸盐水泥或火山灰硅酸盐水泥。b.掺用沸石粉代替部分水泥,降低水泥用量,使水化热相应降低。c.掺入减水剂,减少水泥用量,使混凝土缓凝,推迟水化热峰值的出现,使升温延长,降低水化热峰值,使混凝土的表面温度梯度减少。

④浇筑厚大的转换层结构混凝土时,为防止混凝土内外温差过大和提高混凝土抗拉强度,在施工方法上可采取下列措施:a.采取先施工转换结构周围结构或墙体,防止混凝土表面散热过快,内外温差过大。b.变冬季施工的不利因素为有利因素,减低混凝土的入模温度。在夏季高温气候施工时,采用冰水搅拌,以减低混凝土的入模温度。c.采用分层次施工,每层厚300mm~500mm,连续浇筑,并在每一层混凝土初凝之前,将后一层混凝土浇筑完毕。D.采用叠合梁原理,将转换结构按叠合构件施工,可缓解大体积混凝土水化热高,温度应力过大,对控制裂缝发展有利。

(2)钢筋工程。转换梁的含钢量大,主筋长,布置密,在梁柱节点区钢筋“相聚”。因此,正确地翻样和下料,合理安排好钢筋就位次序是钢筋施工的关键。

①钢筋翻样前必须弄清设计意图,审核、熟悉设计文件及有关说明,掌关规定。翻样时考虑好钢筋之间的穿插避让关系,确定制作尺寸和绑扎次序。

②一般转换层结构主筋接头全部采用闪光对焊或锥螺纹接头连接、冷挤压套筒连接;对于两端做弯头的钢筋,采用可调伸螺纹接头解决钢筋旋转的困难。

③当转换梁高度或转换板厚度较大时,应采取措施保证钢筋骨架的稳定和便于操作。

参考文献

[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,.

[2]余红生.转换层支撑系统的选型及其安全性分析[M].建筑安全.2003.

[3]赵鸿铁,胡安妮.高层建筑转换层结构形式选择影响因素的统计分析[J].西安建筑科技大学学报.,32(1).

[4]江见鲸.混凝土结构工程学[M].北京:中国建筑工业出版社,.

篇7:高层建筑结构设计研究论文

关于高层建筑结构设计研究论文

对于高层建筑工程来说,结构稳定性与安全性要求更为严格,为了实现工程结构支架,必须要设计一种能够进行结构转换的结构层。梁式转换层结构为高层建筑支架转换重要组成部分,可以在满足基础功能的前提下,提高工程结构的安全性。在对此结构形式进行设计时,需要从多个角度出发,做好每个细节的研究分析,选择合适的措施进行优化,争取不断提高工程设计效果。

1、高层建筑工程梁式转换层结构设计特点

梁式转换层结构传力途径为墙-梁-柱(墙)形式,具有传力明确、清晰、直接特点。转换结构主要作用是承受上部结构传达的竖向荷载,以及悬挂下部结构多层荷载力等,这样就导致转换结构构件存在很大的内力,在对结构进行设计时,就需要将对竖向荷载的控制作为研究要点。对高层建筑工程梁式转换层结构来说,基本上均具有比上部结构大于数倍的跨度,决定了结构设计时还需要做好对结构竖向挠度的控制。通常为提高转换层结构强度与刚度,会导致结构构件截面尺寸会加大。对高层建筑工程设计转换层结构,会沿着建筑高度方向对刚度均匀性造成影响,改变力的传播途径,成为竖向不规则结构,在对梁式转换层结构进行设计时,需要结合其所具有的特点来确定设计要点,选择措施做好每个环节的优化分析。

2、高层建筑工程梁式转换层结构设计原则

2.1减少竖向构件

在对高层建筑工程梁式转换层结构进行设计时,需要控制好竖向构件的数量。因为如果工程竖向构件数量较多,会减少转换构件数量,会降低转换效果。当整体结构转换层刚度突变减小时,会降低工程整体结构转换层的刚度,进而都会影响到抗震效果,对工程建设效果影响比较大。另外,在建筑物竖向高度方向上,在保证转换层存有足够承载力与刚度前提下,采取灵活的方式来进行多处整层布置,或者是在某层局部位置设置,可以采用分段布置或者间隔布置。

2.2结构位置布置

要提高转换层结构位置的合理性,一般情况下应将上升位置设计在比较低的位置,以免转换层结构位置过高而对框架剪力墙结构刚度与内力造成影响,情况严重的甚至会降低结构抗震性能。因此必须要做好对转换层结构位置的控制,严格遵守高位转换原理,结合实际需求来调整下部框架,提高结构刚度设计效果,避免出现轴向变形的问题。按照工程经验与研究结果,转换构件可以采用转换大梁、斜撑、箱形结构以及厚板等形式。

2.3下部结构刚度

在对转换层结构刚度进行控制时,需要确保结构上下部之间变形与结构刚度特征的统一性。因此,可以采取提升抗侧刚度的方法,确保建筑结构刚度的均匀性,将刚度质量中心与刚度中心完全整合在一起,避免出现中心偏移的情况,不断提高工程结构的逆转控制性能。同时,在对结构设计后需要保证简体结构整体抗侧刚度比重在下部结构中上升,达到提高简体截面的控制效果,将工程结构抗震荷载性能控制在专业范围内,提高结构抗震、防震性能,对高层建筑工程梁式转换层结构质量进行优化。

2.4转换层计算

在对转换层进行设计前,必须要结合实际情况对各环节的所有数据参数进行采集、计算与分析,最终形成统一的结构数据。各环节数据的计算分析结果直接决定了工程结构设计质量,要求设计人员必须要严格按照受力变形状况来进行数学建模,利用信息技术与计算机技术完成各项三维立体空间的构建。例如在对数据进行计算时,设计人员可以选择有限元方法对转换结构进行局部补充与计算,完成各项整体之间的两层结构模型计算,对各项模型条件做好相应的处理,保证所有模型数据均能够满足实际施工要求。

3、高层建筑工程梁式转换层结构设计实例分析

3.1工程概述

以某高层建筑工程为例,工程主楼地上建筑35层,地下3层,裙楼地上为3层,地下2层,施工时将地下1层楼作为上面结构固定端,并将主要楼层作为一个剪力墙结构,把结构转换层设置在固定端以上4层位置,使得结构转换层支架模式变成梁式转换层结构。转换层标高20m,转换层高为6m,转换区域面积为900㎡,形成一个L格局。转换层结构抗震等级为二级,设计活荷载为3.5KN/㎡,设置22根支柱结构,布置成矩形柱网络结构,主要钢筋为Ⅲ级钢(HRB400),箍筋为的`Ⅱ级钢(HRB335),混凝土强度等级为C60,核心筒面积大约为48㎡。另外,墙结构设计厚度为350mm,但是实际施工后中间墙厚度≥200mm,并采用Ⅲ级钢(HRB400)来作为边缘构建的纵向钢筋结构。剪力墙钢筋采用的Ⅱ级钢(HRB335),混凝土强度等级为C50,框架支柱梁最大横截面积为1100mm×2300mm,最大净跨为7500mm,选择用Ⅲ级钢(HRB400)为纵向钢筋。

3.2梁式转换层结构设计

(1)模板支撑系统。在设计模板支撑系统前,需要从安全角度出发,利用专业软件以及人工组合的方式进行精确计算,确定出满足工程施工建设需求的安全参数,以及支撑钢管的横截面、跨度、空间间距等数据。另外,为提高结构施工的便利性,以及施工材料的利用效果,还需要做好模板装拆卸便利性的分析。尤其是要做好安装施工难点的分析设计,可以通过软件来设计出隐藏的分支节点,提高结构设计的合理性。

(2)转换大梁结构。高层建筑工程梁式转换层结构的设计,需要对应实际结构功能需求来进行相应分析。例如在对转换大梁进行设计时,需要对详细计算结构受力数据,依照竖向荷载或者承托建筑结构上部剪力墙内容,来完成各项组件的构建,为建筑结构抗震设计打下坚实的基础。另外,为提高工程各楼板之间的负载性能,必须要做好对结构刚度与强度的分析,确保工程结构竖向受力效果满足专业设计要求。

(3)钢筋下料与绑扎。对于转换梁纵筋来说,具有直径大、排数多、数量多等特点,并且在施工时一般还需要进行全长加密处理,构造腰筋必须要严格按照受拉钢筋锚固要求将其锚固在两端柱子内,这就对钢筋下料与绑扎环节的处理提出了更高的要求。设计时要求每一道梁式转换层钢筋放样与所下材料完全满足专业设计要求,并且要与设计方案对应。提前进行简单布局的排列,确定出最符合实际要求的设计方案,最后在进行相应的处理,避免下料处理后没有按照既定规则来安置钢筋,影响钢筋绑扎效果,而对最后混凝土的振捣效果造成影响。

(4)转换层计算。以提高结构设计合理性与有效性为目的,对转换层各细节做好设计,改善局部分析的合理性与有效性。在进行计算时可以选择用平面有限元的方式,分析不同数据之间的影响,并结合以往经验来做好各影响因素的控制,按照工程楼层实际情况进行计算。另外,为提高计算效果,还应对楼层平面内刚度实施三维空间盒子模型构建,提高模型数据与整体高层建筑梁式转换层结构控制的有效性。在转换梁截面计算时,如果转换梁承托上部普通框架,在转换梁常用截面尺寸范围内,转换梁受力基本与普通梁相同,可以按普通梁截面设计方法进行配筋计算。

4、结束语

高层建筑梁式转换层结构在设计施工时,往往会受到各项因素的影响,为提高其设计效果,必须要针对结构所具有的特点进行分析,严格遵循专业设计原则,做好每个细节的控制,做好各项数据的计算,争取不断提高工程建设效果。

篇8:探讨高层建筑结构设计问题论文

探讨高层建筑结构设计问题论文

关键词:高层建筑结构,结构设计,短肢剪力墙,地基与基础

改革开放三十年以来,随着我国经济的迅速发展,全国大中型城市的多高层建筑迅速增多,随着高层建筑的建筑高度的不断增加,建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构体系的更加多样化,高层建筑结构设计也越来越成为建筑结构工程师的重要工作内容。

1.结构选型

对于高层结构而言,在工程设计的结构选型阶段,结构工程师应该注意以下几点:

1.1合理选择结构体系。高层建筑结构平面布置应力求简单、规则、对称,避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位;避免在凹角和端部设置楼电梯间;避免楼电梯间位置偏置,以免产生扭转的影响。竖向体型尽量避免外挑,内收也不宜过多,力求刚度均匀渐变,避免产生应力集中。《高层建筑混凝土结构技术规程》在结构的规则性方面也规定了相应的条文,例如:平面规则性信息、竖向规则性信息等,而且,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。论文发表。”因此,结构工程师在遵循规范的这些限制条件上必须严格注意,发现问题应及时和建筑工程师沟通,以避免在后期设计中带来麻烦。论文发表。

1.2房屋的适用高度和高宽比。在抗震规范与高规中,对结构的总高度都有严格的限制,除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外,增加了B级高度的建筑,因此,必须对结构的该项控制因素严格注意,一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度,其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中,出现过由于忽略该问题,导致施工图审查时没有通过,必须重新进行设计的情况,对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。高层建筑的高宽比,是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。A、B级高度高层建筑建筑的高宽比限值也相应不同。但在复杂体型的高层建筑中,如何计算高宽比是一个比较难以确定的问题。一般可按所考虑方向的最小投影宽度来计算,对于突出建筑物的很小的的局部结构,比如楼电梯间等,一般不应包括在计算宽度内。对于带有裙房的高层建筑,当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时,计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上部分考虑。

1.3嵌固端的设置问题。由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面: 抗震设计的多高层建筑,当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下一层的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。地下室中超出上部主楼范围且无地上结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。对于9度抗震设计时,地下室结构的抗震等级不应低于二级。地下室的现浇顶板厚度不宜小于180mm,且不宜有较大洞口。地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外,不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍(地下室柱子多出的纵向钢筋不应向上延伸,而应锚固于地下室顶板的框架梁内),地下室剪力墙的配筋不应少于地上一层剪力墙的配筋。对于边柱和角柱,由于只有一面有梁,为满足该梁端截面实际弯矩承载力不宜小于柱下端实际承载力的要求,可采用增大梁截面,或不增大梁截面而增加梁配筋的方法。这些问题在设计中都应注意,忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。

1.4短肢剪力墙的设置问题。短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙。近年兴起的短肢剪力墙结构,虽然有利于住宅建筑布置,也可减轻结构自重,但在高层住宅中,剪力墙肢不宜太短,因为短肢剪力墙的抗震性能较差,地震区应用经验不多,为安全起见,高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时,应布置筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构,并且《高规》中对短肢剪力墙的最大适用高度、抗震等级、底部加强部位、纵向钢筋总配筋率等增加了很多的限制,因此,在高层建筑设计中,结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙。

2.地基与基础设计

地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面,不仅仅由于该阶段设计过程的'好与坏将直接影响后期设计工作的进行,同时,也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素,因此,在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。

高层建筑的基础应选用整体性好,满足地基承载力和建筑物容许变形的要求,并能调节不均匀沉降的基础形式。高层建筑宜设置地下室以减小地基的附加应力和沉降量,有利于满足天然地基的承载力和上部结构的整体稳定性。此外,在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性。论文发表。由于我国占地面积较广,地质条件相当复杂,仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定,因此,作为建立在国家标准之下的地方标准,地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确,所以,在进行地基基础设计时,一定要对地方规范进行深入地学习。

3.结构分析与计算

在结构分析与计算阶段,如何准确,高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理,是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进,因此,结构工程师也应该相应地对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。

3.1结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有:SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等,但是,由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异,因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以,在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件,并从不同软件相差较大的计算结果中,判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的,哪个又是意义不大的,这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则,如果选择了不合适的计算软件,不但会浪费大量的时间和精力,而且有可能使结构有不安全的隐患存在。

3.2是否需要地震力放大,考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。该部分内容实际上在新老规范中都有提及,只是,在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。

3.3振型数目是否足够。在新规范中增加了一个振型参与系数的概念,并明确提出了该参数的限值。由于在旧规范设计中,并未提出振型参与系数的概念,或即使有该概念,该参数的限值也未必一定符合新规范的要求,因此,在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。

3.4多塔之间各地震周期的互相干扰,是否需要分开计算。一段时间以来,大底盘,多塔楼的高层建筑类型大量涌现,而在计算分析该类型高层建筑时,是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算,还是将结构人为地分开进行计算,是结构工程师必须注意的问题。如果多塔间刚度相差较大,就有可能出现即使振型参与系数满足要求,但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大,从而便结构出现不安全的隐患。

4.结束语

总之,钢筋混凝土高层结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程,在这过程中任何遗漏或错误都有可能对结构造成安全隐患。这就要求结构设计人员在工作中严格要求自己,不断学习新规范,力求掌握更为合理的结构计算方法。

篇9:高层建筑结构设计问题论文

高层建筑结构设计问题论文

摘要:改革开放三十年以来,随着我国经济的迅速发展,全国大中型城市的多高层建筑迅速增多,随着高层建筑的建筑高度的不断增加,建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构体系的更加多样化,高层建筑结构设计也越来越成为建筑结构工程师的重要工作内容。由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面:抗震设计的多高层建筑,当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下一层的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。1、4短肢剪力墙的设置问题。地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面,不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行,同时,也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素,因此,在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。

关键词:高层建筑结构,结构设计,短肢剪力墙,地基与基础

改革开放三十年以来,随着我国经济的迅速发展,全国大中型城市的多高层建筑迅速增多,随着高层建筑的建筑高度的不断增加,建筑类型与功能的愈来愈复杂,结构体系的更加多样化,高层建筑结构设计也越来越成为建筑结构工程师的重要工作内容。

1、结构选型

对于高层结构而言,在工程设计的结构选型阶段,结构工程师应该注意以下几点:

1、1合理选择结构体系。高层建筑结构平面布置应力求简单、规则、对称,避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位;避免在凹角和端部设置楼电梯间;避免楼电梯间位置偏置,以免产生扭转的影响。竖向体型尽量避免外挑,内收也不宜过多,力求刚度均匀渐变,避免产生应力集中。《高层建筑混凝土结构技术规程》在结构的规则性方面也规定了相应的条文,例如:平面规则性信息、竖向规则性信息等,而且,新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。论文发表。”因此,结构工程师在遵循规范的这些限制条件上必须严格注意,发现问题应及时和建筑工程师沟通,以避免在后期设计中带来麻烦。论文发表。

1、2房屋的适用高度和高宽比。在抗震规范与高规中,对结构的总高度都有严格的限制,除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外,增加了B级高度的建筑,因此,必须对结构的该项控制因素严格注意,一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度,其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中,出现过由于忽略该问题,导致施工图审查时没有通过,必须重新进行设计的情况,对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。高层建筑的高宽比,是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。A、B级高度高层建筑建筑的高宽比限值也相应不同。但在复杂体型的高层建筑中,如何计算高宽比是一个比较难以确定的问题。一般可按所考虑方向的最小投影宽度来计算,对于突出建筑物的很小的的局部结构,比如楼电梯间等,一般不应包括在计算宽度内。对于带有裙房的高层建筑,当裙房的面积和刚度相对于其上部塔楼的面积和刚度较大时,计算高宽比的房屋高度和宽度可按裙房以上部分考虑。

1、3嵌固端的设置问题。由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的.地下室和人防,嵌固端有可能设置在地下室顶板,也有可能设置在人防顶板等位置,因此,在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面:抗震设计的多高层建筑,当地下室顶层作为上部结构的嵌固端时,地下一层的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。地下室中超出上部主楼范围且无地上结构的部分,其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。对于9度抗震设计时,地下室结构的抗震等级不应低于二级。地下室的现浇顶板厚度不宜小于180mm,且不宜有较大洞口。地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外,不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1、1倍(地下室柱子多出的纵向钢筋不应向上延伸,而应锚固于地下室顶板的框架梁内),地下室剪力墙的配筋不应少于地上一层剪力墙的配筋。对于边柱和角柱,由于只有一面有梁,为满足该梁端截面实际弯矩承载力不宜小于柱下端实际承载力的要求,可采用增大梁截面,或不增大梁截面而增加梁配筋的方法。这些问题在设计中都应注意,忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。

1、4短肢剪力墙的设置问题。短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙。近年兴起的短肢剪力墙结构,虽然有利于住宅建筑布置,也可减轻结构自重,但在高层住宅中,剪力墙肢不宜太短,因为短肢剪力墙的抗震性能较差,地震区应用经验不多,为安全起见,高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时,应布置筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构,并且《高规》中对短肢剪力墙的最大适用高度、抗震等级、底部加强部位、纵向钢筋总配筋率等增加了很多的限制,因此,在高层建筑设计中,结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙。

2、地基与基础设计

地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面,不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行,同时,也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素,因此,在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。

高层建筑的基础应选用整体性好,满足地基承载力和建筑物容许变形的要求,并能调节不均匀沉降的基础形式。高层建筑宜设置地下室以减小地基的附加应力和沉降量,有利于满足天然地基的承载力和上部结构的整体稳定性。此外,在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性。论文发表。由于我国占地面积较广,地质条件相当复杂,仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定,因此,作为建立在国家标准之下的地方标准,地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确,所以,在进行地基基础设计时,一定要对地方规范进行深入地学习。

3、结构分析与计算

在结构分析与计算阶段,如何准确,高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理,是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进,因此,结构工程师也应该相应地对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。

3、1结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有:SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等,但是,由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异,因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以,在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件,并从不同软件相差较大的计算结果中,判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的,哪个又是意义不大的,这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则,如果选择了不合适的计算软件,不但会浪费大量的时间和精力,而且有可能使结构有不安全的隐患存在。

3、2是否需要地震力放大,考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。该部分内容实际上在新老规范中都有提及,只是,在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。

3、3振型数目是否足够。在新规范中增加了一个振型参与系数的概念,并明确提出了该参数的限值。由于在旧规范设计中,并未提出振型参与系数的概念,或即使有该概念,该参数的限值也未必一定符合新规范的要求,因此,在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断,并决定是否要调整振型数目的取值。

3、4多塔之间各地震周期的互相干扰,是否需要分开计算。一段时间以来,大底盘,多塔楼的高层建筑类型大量涌现,而在计算分析该类型高层建筑时,是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算,还是将结构人为地分开进行计算,是结构工程师必须注意的问题。如果多塔间刚度相差较大,就有可能出现即使振型参与系数满足要求,但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大,从而便结构出现不安全的隐患。

4、结束语

总之,钢筋混凝土高层结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程,在这过程中任何遗漏或错误都有可能对结构造成安全隐患。这就要求结构设计人员在工作中严格要求自己,不断学习新规范,力求掌握更为合理的结构计算方法。

篇10:高层建筑厚板式转换层分析的论文

高层建筑厚板式转换层分析的论文

1工程概况

湖南某商住综合楼工程地下3层,地上30层,建筑物总高度102m,建筑面积65000m2。工程设有3层裙房,裙房为框架结构,做商务办公和大型超市。在塔楼四层上设有厚板式结构转换层,其上部为剪力墙结构。转换层平面尺寸为38.80m×38.16m,建筑面积1480m,厚度在边柱部位3.1m,其它部位2.2m,核心筒部位为双层板(图1),混凝土强度等级为C40,浇注量为2850m3。

2施工方案分析

经计算转换层施工时在边柱部位最大垂直荷载88kN/m2,其它部位68kN/m2。为承受转换层的施工荷载,设计考虑将三层楼板加厚到250mm,并将配筋加强,设计承载力70kN/m。边跨梁高3.1m的部位,考虑模板荷载较大,为了便于施工,在满足结构安全的前提下,建议设计将边跨梁设计成双层梁。只要保留二、三层模板的支撑体系,通过二层、三层楼板的连续支撑,将施工荷载分散传递到下面的竖向结构上,就能保证转换层施工的安全。因此采用900mm×1400mm边梁先行浇筑,2.2m厚板式转换层混凝土不留施工缝,一次性浇筑的施工方案。大体积混凝土工程采用大掺量粉煤灰,掺加聚丙烯纤维技术,降低水化热,控制混凝土的温度裂缝。

3转换层施工技术

3.1模板工程

该工程结构转换层混凝土浇筑一次性完成,施工速度快,但模板支撑数量大。选择模板支撑方案主要考虑以下因素:保证转换层混凝土的结构质量,满足结构设计要求模板支撑体系稳定可靠,确保高大模板施工的安全:选材方便,降低工程成本。

3.1.1底模板及支撑

选择定尺的48×3.5mm钢管脚手架支撑体系,通过计算确定模板支撑体系立杆的间距、步高及剪刀撑的间距。立杆下铺垫板,上端设可调顶托,主楞骨为100mm×100mm方木,密排50mm厚木方作次楞骨,选用12mm竹胶合板模板,胶合板模板上面铺设一层0.6mm厚的塑料薄膜,用以对混凝土底面的保温、保湿养护。支撑采用双立杆布置的方法,除满足荷载要求外,还应考虑操作方便。纵距为550mm,双立杆间距250mm,间隔布置(即La=550mm),步高(h)为850mm,横距(b)为400mm。设置双向扫地杆,每3600mm设置双向剪刀撑(图2)。

边梁部位转换层厚度3.1m,且较三层外挑1080mm,竖向支撑在三层楼板上布置[16#槽钢@800作挑梁。槽钢外挑1300mm,内压1700mm,遇墙时在墙上穿孔。在悬挑槽钢上通长布置6根[10#槽钢,立杆按设计要求布置在上面,支撑边梁底部,边梁900mm高混凝土先行浇筑后与梁底支撑系统共同作用,支撑2.2m厚板式转换层的施工荷载。

3.1.2侧模支撑

转换层在15.65m标高上,为了防止出现胀膜现象,保证混凝土外观质量,侧模采用了全钢大模板。模板高度3240mm,设锚固螺栓固定侧模,螺栓与支撑系统、竖向及水平混凝土结构连接固定(图3)。二、三道螺栓在有柱的部位焊接在柱的钢筋上,在无柱的部位,第二道螺栓焊接在梁上的预埋筋上,第三道螺栓焊接在10槽钢上。

由于钢大模板散热较快,混凝土侧表面与环境的温差极易超过25℃。为了满足温差要求,及时采取了拆除钢模板,覆盖、保湿、保温的措施。

3.1.3楼梯支模

由于楼梯及预留孔洞的承载力比其它部位低,所以采取了槽钢和斜撑辅助加固的措施(图4)。调整三层楼梯板的设计,增大其承载力,脚手架支撑从一层开始加固,以确保该部位支撑的稳定。

3.2钢筋工程

结构转换层钢筋用量大约1100t,全部采用HRB400型,钢筋密集,钢筋直径大。结构转换层纵横各设置11道暗梁,暗梁宽度1000~2600mm,梁上层钢筋双排28mm,下层筋双排28mm。板筋上下层采用25mm和28mm两种,双排双向。为抵抗混凝土局部强度收缩应力,在板中上下排钢筋间设16@200双向钢筋网,无暗梁区域上下排钢筋间设16@400抗剪兼架立筋。

板内布筋原则:横向筋放于外排,竖向筋放于内排,上部筋在跨中连接,下部筋在暗梁处连接。

由于钢筋层数较多,为保证钢筋连接质量和方便施工,板中所有受力钢筋均采用直螺纹连接。板主筋保护层取50mm,梁主筋保护层取30mm,转换层厚板内的钢筋,不得在暗梁内截断,施工时不得留施工缝。排水管采用4根DN250无缝钢管套管,排水管安装时遇钢筋时钢筋弯曲,不得截断钢筋。暗梁钢筋安装搭设临时脚手架钢管支架,先安装同一方向的暗梁,再安装另一方向的暗梁,避免钢筋纵横交叉,架空叠加超高。因转换层钢筋单位面积重量大,特别是暗梁部位,采用现场特制的高强保护层垫块,并增加垫块数量,以保证钢筋保护层的厚度。

3.3混凝土工程

转换层混凝土强度等级为C40,为控制大体积混凝土的裂缝,设计要求采用循环冷却水管降温,并加膨胀剂。考虑转换层内钢筋密集,循环水管施工困难,造价高。膨胀剂在保湿养护条件下,能较好补偿混凝土的收缩,但在转换层侧面和底部受养护条件限制,膨胀剂对此较难发挥作用。经论证,决定取消循环冷却水管和掺加膨胀剂的'方案,采用大掺量粉煤灰降低水化热,并在混凝土中增加聚丙烯纤维控制混凝土的早期收缩裂缝。

3.3.1配合比设计

经试验,选用强度等级42.5普通硅酸盐水泥,其质量稳定,具有保水性好、泌水性小的特点,适用于泵送混凝土。为了减少水泥用量,降低水化热,控制混凝土温度及收缩产生裂缝,用Ⅱ级粉煤灰取代30水泥,粉煤灰的超量系数为1.35。碎石的粒径为5~35mm;河砂的细度模数2.7。同时掺加0.9kg/m3的KDZ-II型聚丙烯纤维,纤维密度0.91g/cm3,线密度偏差率5%,断裂强度659MPa,断裂延伸率16%,伸长率5%时的初始模量7171MPa。

配合比水胶比为0.38,砂率41。选用LX一1(T)型外加剂延缓混凝土的凝结时间,推迟水化热峰值时间,初凝时间(自然条件下薄膜覆盖)约为20h左右,终凝时间约为40h。出机坍落度为205mm,1.5h后为180mm(白天25~31℃)。混凝土配合比见表1。标养试块按60d强度评定。

3.3.2混凝土

转换层厚度2.2m,面积约为1480m2,共需混凝土2850m3,均采用商品混凝土。现场配备混凝土输送泵3台,混凝土供应能力60m。采用平面分层浇筑方案,有利于支撑系统的稳定,降低水化热。

混凝土分3层整体连续浇筑,每层约700mm。大掺量粉煤灰纤维混凝土应属于高性能混凝土范畴,混凝土坍落度较大,采用50mm插入式振捣棒,严格控制层间搭接振捣,不过振漏振,振捣以混凝土表面不再显著下降,不出现气泡,表面泛浆为准,初凝前需进行二次振捣。梁、柱、墙相交的部位,由于钢筋较密应采用30mm的振捣棒。

大体积混凝土表面水泥浆较厚,浇筑后应进行处理。初凝前1~2h,先用长刮杆刮平;终凝前,再用铁滚筒碾压数遍,并用木抹子打磨压平,以闭合表面收缩裂缝。核心筒部位混凝土浇筑:核心筒部位是双层板,根据该部位的结构形式,分二次浇筑。

3.3.3大体积混凝土的养护及测温

转换层混凝土初凝后,表面即覆盖一层塑料薄膜和保温毯,实施保温、保湿养护,并根据测温情况随时调整保温措施,使混凝土中心与表面、表面与环境的温差均不大于25℃。混凝土内部温度低于峰值后,采用浇水养护的措施。

为能及时有效地了解混凝土的温度变化情况,转换层共设16个测温单元,共48个温度传感器,用电子测温仪测量读数,对混凝土温差实施跟踪和监测。混凝土浇筑12h后开始测温,根据混凝土升温的速率决定测温频次。浇筑后3~5d时间内,2~4h测一次,其后4~6h测一次,并作好记录。实测结果表明板中心峰值温度62.5℃,在第4d出现,同时测得板底混凝土温度58℃,板面混凝土温度45℃。

4结束语

本工程在转换层混凝土施工前后对模板支撑体系进行了详细的检查,支撑体系稳定可靠,变形均在允许范围之内。混凝土施工时间为9月下旬,气温较高。通过采用大掺量粉煤灰、聚丙烯纤维混凝土技术,有效地控制了大体积混凝土的裂缝,较冷却循环水管降温方案,造价明显降低。

大体积混凝土内部产生的水化热较大、温度较高,强度上升比拆模试块要快得多。而结构转换层占有周转材料较多,为了既节约周转材料的费用,又能保证混凝土的拆模强度。建议采用回弹结构转换层侧模混凝土,并结合测温记录求得的混凝土等效龄期强度来判断混凝土达到的实际强度。

参考文献:

[1]高层建筑混凝土结构技术规程.JGJ3-2202.[S].

[2]混凝土结构设计规范.GB50010-.北京,中国建筑工业出版社,2002.

[3]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[4]谢晓锋.高层建筑转换层结构型式的应用现状及问题[J].广东土木与建筑,.

[5]建筑施工脚手架实用手册.北京:中国建筑工业出版社,2004.

篇11:我国高层建筑结构设计研究论文

我国高层建筑结构设计研究论文

摘要:随着现代化城市建设的快速发展, 城市高层建筑逐渐兴起。高层建筑在设计过程中, 结构设计一直是其关注的重点内容。所以, 为了保证高层建筑结构设计更科学, 本文章对高层建筑的结构设计中经常出现的问题实行了研究分析, 同时参照相关的文件与一些自己的想法指出了相对较好的处理方法, 以利于提升高层建筑的结构设计水平。

关键词:高层建筑; 结构设计; 相关问题; 解决措施;

1 引言

近些年, 在我国经济的持续性发展与城市建设步伐的加快过程中, 建筑一种正趋于高大化的形势发展。城市中高层建筑物数量在不断的增加, 建筑的结构也比较复杂。高层的建筑和低层的相比较, 前者的结构设计较繁琐, 影响的原因也较多, 不但需要对建筑的外型比例进行慎重思考, 还需要使建筑结构的稳固性得到保证, 同时还要考虑到建筑物地基的沉降问题、风力因素、温度的转变, 及地震等原因对建筑结构的危害与影响。

2 高层建筑的结构设计过程中时常发生的问题

高层建筑结构设计的合理性, 不仅能够明显地对施工过程造成影响, 同时还将影响到后续的维护与保养。因此, 在高层建筑的结构设计过程中对于时常遇到的问题以及相应的解决措施方法进行深入的探讨分析是十分有必要的。

2.1 扭转的问题

建筑的三个重“心”所指的是几何的形心、结构的重心、刚度的中心, 这三个重要的“心”相统一才可以确保建筑结构的牢固。但在现实当中地基础的形状、建筑功能的需要等的影响造成建筑的体型大多数原因下是不规范的, 设计过程中没有有效的做好三个重要的“心”相统一, 会导致建筑的结构发生扭转的现象, 造成结构的损坏。

2.2 抗风的相关问题

因为高层建筑其层数众多、高度较高, 风通过的时候, 较易出现空气动力的反应, 转变风在高层建筑面的.流动, 导致高层柔软的结构在风与空气的效应下产生震动, 对于高层建筑的结构与其构件的牢固性产生破坏。所以在对高层建筑的结构设计时实行抗风的结构设计, 让建筑结构的抗风力符合结构的牢固标准。然而在现实的设计当中由于没有科学的对高层建筑所能承载的风力进行评估, 导致高层建筑的抗风设计不合格。

2.3 抗震的问题

高层建筑在其结构的设计时, 对于抗震的设计是一个非常难的环节, 经常由于设计人员的专业性比较弱、灵活性不足, 对建筑抗震的规划不够重视。甚至在实施高层建筑的抗震核算的时候, 因为核算的错误使抗震的设计有效性降低。如果出现地震, 高层建筑的抗震结构将无法实现抗震的要求, 造成不同程度的损坏, 更严重的可能会导致人员的伤亡及经济财产的损失。

2.4 消防方面的问题

参照现在的有关规范制度, 高层建筑的结构一定要有科学适合的消防体系。然在高层建筑的结构设计当中却存有疏导困难大、火势较容易扩大、排烟的设计困难等相关的问题, 如果不能对这些问题进行有效的处理, 便不能确保高层建筑对于消防的安全。

3 高层建筑的结构设计所存在问题的处理方法

3.1 科学合理的设计建筑平面

如果高层建筑的结构发生扭转的现象, 主要的原因是高层建筑结构的几何形心、结构的重心、刚度的中心三心没有统一, 导致建筑的质量不平衡, 所以使结构的牢固性降低。所以在建筑的结构设计当中, 设计的相关人员需参照地基的形状与建筑的功能需要等科学有效的设计建筑物的体型, 最大程度的运用较规矩的型体, 例如方形或是圆形等, 科学的布置建筑的平面, 进而确保建筑质量的布局均衡。

3.2 科学地选取计算简图与结构方案

在实施高层建筑的结构设计核算的时候, 要在运算简图的情况下实行计算, 因此在选取计算简图时一定要合理的选取, 如果计算简图不规范, 很易导致结构的参数不正确, 给施工带来影响, 更严重的会造成事故的出现, 选取合适的计算简图是确保高层建筑的结构设计安全的基础。

3.3 合理地设计高层建筑的抗风构件

为了让高层建筑的抗风构件符合结构设计的牢固性需要, 在高层建筑的抗风设计当中需充分的做好下面几项工作:首先, 基础的改进, 高层建筑的基础结实, 上部分的结构才可以稳固。所以高层建筑的基础设计最根本的是明确所用混凝土的级配标准, 运用级配高的砂石是最佳的选择, 加大基础持力层厚度, 加置抗拔的锚杆构件, 提升建筑基础的牢固性;其次, 不同程度增加高层建筑的构件, 例如剪力墙、楼板等, 可抵消不同程度风能对结构造成的不利因素, 确保结构的牢固;最后, 最大程度的降减风力的水平负荷与风力相加对高层所造成的影响。

3.4 重视抗震的设计

在高层建筑的内部安装抗侧力的部件。合理科学的安置高层建筑内的水平走向的构件, 在水平走向产生应力的分布体系, 增强高层建筑的结构连续性。增强地基的抗震水平。加强高层建筑的桩基础深度, 和上部的结构产生联动性, 从而强化建筑结构抗震的水平。增设性能高的剪力墙等抗侧力构件。在高层建筑的结构内部加设墙体或是楼板的刚性, 以更好的管理好建筑位移的现象。

3.5 加强高层建筑消防结构的设计

可以利用下面的一些方法加强高层建筑的消防结构, 具体的方法:一是要参照建筑所在地形的环境有效的设计防火结构相互间的合理距离;二是要运用不容易燃烧的用材, 强化所用材料自身的耐火性能;三是要设计两个疏导的通道, 尽可能不把疏导通道设计为垂直的形式, 防止疏导的成效降低;四是要设计耐火的区域、防烟的区域等。五是设计隔离区域, 有利于防止火势的扩大与蔓延。

4 结束语

综合以上所论述, 本文章对于高层建筑的结构设计过程中的扭转、抗风性、抗地震性、消防方面等问题, 指出了相应的处理方法, 更深一层的健全了高层建筑的结构设计, 可以显着的提升高层建筑的结构安全性。伴随城镇化的深入发展, 城市当中高层的建筑数量将会逐渐的增长, 需持续的强化高层建筑的结构设计探讨, 不断的提高高层建筑的结构设计能力, 以适应时代快速的发展步伐。

参考文献

[1]罗晓清。高层建筑结构设计特点及常见问题分析[J].科技创新与应用, , 33:249.

[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 (13) :135~136.

[3]宋志瑜。建筑结构设计中常见问题与解决措施分析[J].城市建筑, (4) :66.

篇12:高层建筑结构设计的主要措施论文

高层建筑结构设计的主要措施论文

抗震性是对建筑物结构安全性的一个重要方面,在进行建设之前的设计工作中,应当首先考虑到建筑主体在地震发生时的安全性,从而在最大程度上保障使用者的安全性。抗震性的设计中,主要是要应对地震发生时的建筑物结构的扭转振动效应,扭转振动效应具体就是指高层建筑物主体的每个构件在进行设计的时候就通过计算来确立其自身承受的扭矩,从而为其本身设置合适的配筋;而主体楼层间的最大位移与其两侧的层间位移的平均数即使结构主体的扭转效应。而造成扭振效应的原因主要分为以下几个方面:由于许多高层建筑物存在着质心与刚心不重合的现象,从而在地震来临时,地面的运动引发建筑物的扭转振动。其次,建筑物本身的抗扭组件的损坏也可以造成建筑物的扭振效应。这就要求在对高层建筑物的建设之前的设计工作在这些方面引起重视。

1控制扭振效应的几项原则

1.1单塔楼结构

相对于单塔楼结构来说,若是无法满足高规所规定的周期比的话,则表明该主体结构刚度同质量的分布不均匀、抗扭能力不够,或者是二者之一。在这种情况下,就需要对主体结构进行重新计算与调整,一般可以分为以下步骤进行:(1)首先检查振型,以此来检验平面内各个构件的均匀度,然后依据总体的刚度来对各个构件进行调节,直至结构能够产生侧振成分超过8成的.纯粹侧振振型,此过程也可以称为减小偏心率。(2)在偏心率得到最大限度的调整下,可以通过调整结构内外圈的刚度比例,加强外圈的相对刚度来提高结构的抗扭振能力,此过程可以看作是减小周期比,最终通过这两个调整达到规范的要求。其中相对刚度是指如果主体结构的抗侧力度不够且层间位移在规定范围内,就需要增加外圈刚度;如果抗侧力度够强但是位移角低于标准,就需要降低结构内圈刚度。当此过程未进行完,未调节好刚度与均匀性时,无论周期比的数值如何,都不会对建筑物产生任何影响。周期比的目的就是控制结构的抗侧刚度与抗扭刚度,使其在空间布局上趋向合理,以此达到抗扭振效应。所以说就算是结构主体的抗侧力度较强,只是在外观上具有较好的观赏性,不代表具有较强的抗扭性。控制周期比的两个措施就是保持抗侧力刚度的均匀分布和控制外圈的相对刚度。

1.2多塔楼结构

对于多塔楼结构的位移比运算中要把整个多塔楼结构看作是一个整体进行验算,而周期比可以分为无连接、强连接和弱连接三种结构。对于无连接与弱连接的,验算要看作是多个单体进行验算,对于强连接则要当作一个整体进行验算。

2防范扭振效应的几项措施

2.1平面扭转效应

在地震中,质心与刚心的偏离以及平面的不对称、不规则性、扭转刚度不强等因素都是造成高层建筑物受损严重的主要原因。但是高层建筑在设计中,很难达到质心与刚心的重合要求,在平面结构的规则和对称上的设计也具有一定的难度;其次,由于受到建设位置及场地的限制,在空间布局上也很难能够按照规定与要求进行设计。因此,高层建筑的抗震扭振效应的控制措施主要要依靠调整抗侧力结构的设计上来,以此来达到抗震的要求。

2.2抗侧力结构的使用

在抗侧力机构的设计中,尽量满足抗侧力构件的对称性、平衡性与均匀分布,使其质心要尽可能的与刚心靠近,因为离质心越远,所需的抗扭刚度就越强,在建筑物的外围要多多设计一些抗侧力构件的使用,以此在数量上能够增强建筑主体的抗扭性。在设计中,要想提高建筑物的抗扭刚度,还可以通过加强原有抗侧力构件刚度的方法提高建筑物的抗扭强度:建筑物的外角处剪力墙尽力设计成L形剪力墙,并注意不要在墙上开窗等设计;对距离质心较远的剪力墙进行加厚处理;提高剪力墙连梁的高度,在必要时,可以将窗户开洞以外的墙体都设计成为连梁,从而加强抗侧力结构的刚度。

2.3裙房部位的刚心设计

在高层建筑设计中,裙房由于是平面不规则、分布不均匀,且质量中心差距太大,位移点较大等造成刚度要大大低于主体结构。所以在设计中可以在以下方面进行弥补:一种是要在裙房的最大位移处设计适应的剪力墙结构;另外一种就是建筑物的地下室在裙房位置设置好隔离缝,目的就是将主体结构的裙房单独分离出来变成一个独立的系统,从而降低地震时的扭转效应。

2.4结构平面不宜过长

高层建筑在设计中,为了适应使用的需求,往往需要借鉴多层砖混结构的户型设计,这就容易造成结构平面的布局较为狭长,从而造成抗侧刚力的不足。对于框架结构的小高层,最好的处理办法就是将狭长的结构平面分离为多个短平面,即在中间多设计几个框架柱,如果条件不允许,可以在远端尽可能增加抗侧力刚度。对于框架剪力墙的高层建筑,楼层层高相对较低,剪力墙大多设计在电梯与楼梯部位,这样就容易造成分布的不均匀、扭转效应较大,如果削弱这些位置上的剪力墙,然后通过外围增加剪力墙来提高抗侧刚度,不仅会增加成本,也是对抗扭效应影响不大的方法,因此,高层建筑在采用框架结构时,最好不要设计成框架剪力墙结构。

3结束语

高层建筑的设计中,特别是地震发生相对较为多的地方,可以通过以上措施来增强建筑物的抗扭刚度,但是在进行调整时,一定要注意需要参考高规的相对标准进行调整,要因地制宜,对于不同条件下的高层建筑物,要采取合适的措施进行调整与设计,从而保证高层建筑物的抗震性能,在地震发生时,能够有效抵消地震造成的扭振效应,建设出更为安全的居住空间。

高层建筑结构设计研究论文

高层建筑钢筋混凝土结构设计探析论文

高层建筑剪力墙结构设计分析论文

带加强层高层建筑结构设计有哪些要点?

高层建筑钢筋混凝土梁式转换层施工技术研究论文

建筑施工技术管理论文

低价中标在建筑工程中的运用论文

隧道抗震设计研讨论文

毕业论文总结内容

双主体税种结构面临契机论文

高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文
《高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文.doc》
将本文的Word文档下载到电脑,方便收藏和打印
推荐度:
点击下载文档

【高层建筑混凝土转换层结构设计探讨论文(通用12篇)】相关文章:

高层建筑冲孔灌注桩设计研究的论文2023-02-27

防雷接地系统施工质量通病及其控制论文2024-01-31

建筑施工毕业论文范文2022-05-06

房建工程管理的施工技术论文2023-09-01

建筑节能绿色环保技术发展研究的论文2022-04-30

型钢混凝土梁式转换层结构有哪几种型式?2023-03-23

钢结构设计中的基本概念探讨工学论文2023-03-13

浅析房建工程深基坑施工策略论文2023-11-30

建筑装饰装修工程施工节能环保化的应用论文2023-07-17

人文社会科学开题报告2023-07-09