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关键词:外墙;钢筋混凝土填充墙;抗渗性能;抗震性能;优缺点
【分类号】:F284
目前国内住宅项目多数外墙结构做法采用剪力墙结构以加气混凝土砌块作为填充墙,该做法在结构抗渗性能、抗震性能等方面都存在一定的缺陷:
1. 在结构抗渗性方面,加气混凝土砌块空隙率大,吸水高,抗渗性能低;施工过程中质量控制难度较大,如加气砼砌块砂浆不饱满是造成外墙渗水的主要原因;砖砼结合部开裂、抹灰质量不好、外墙砖勾缝不密实、未按要求设置构造柱、圈梁、马牙槎等方面也会导致外墙渗水。
2. 在结构抗震性方面:虽然加气混凝土容重轻,整体性能好,地震时惯性力小,具有一定的抗震能力,但是与钢筋混凝土比较还是有一点的差距。
3. 加气混凝土砌块表面强度低,在运输和搬运过程容易缺角或断裂现象,损耗大,降低了原材料本身的质量。
4. 加气混凝土砌块表面容易起粉末,不易于与砂浆更好的粘结。
5. 由于加气混凝土砌块内有大量的封闭气孔,硬度较低,对于要在砖墙上打墙洞等,容易出现整块脱落。
但是加气混凝土砌块目前在国内工艺比较成熟,生产和销售已成体系,造价相对较低,能有效降低建安成本。
外墙结构采用剪力墙结构以钢筋混凝土作为填充墙,与采用剪力墙结构以加气混凝土砌块作为填充墙相比较,存在如下优缺点:
1. 在整体性方面:外墙剪力墙结构以钢筋混凝土作为填充墙对结构具有很好的整体性,有利于结构抗震,抵抗振动和爆炸冲击波。
2. 在结构抗渗性方面,因混凝土本身的密实性具有一定自防水抗渗能力,由于钢筋混凝土和加气混凝土砌体的线胀系数差别很大,采用钢筋混凝土填充墙与外墙结构为同一材料,减少了不同材料的热胀冷缩产生较大差异,这样可以避免两种不同材料产生较大应力,避免了墙体裂缝产生,从而增加了结构的抗渗性能。
3. 在现场施工管理方面,以钢筋混凝土作为填充墙,外墙可以一次性浇筑,同时减少了各工序的交叉施工,这样大大节省了施工周期。
4. 在成本控制方面,因钢筋混凝土的价格比砌块高,钢筋的含量约为80kg/m2,高出传统做法约20kg/m2,整个造价要高出约150元/平方。
虽然钢筋混凝土自重大,抗裂性能差,针对钢筋混凝土结构的缺点,我们可以采用轻质、高强材料来减轻结构自重及改善结构的抗裂性能。
关键词:高层建筑;给排水;设计
中图分类号:TB21文献标识码: A 文章编号:
对于高层建筑,混凝土结构技术规程中规定十层及十层以上或高度超过二十四的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过一百米时为超高层建筑。因为超高层和超高层建筑内的人员较密集,带来给排水系统的复杂化,相关规范对高层和超高层建筑的给排水设计、消防系统设计、施工的安全性、施工可靠性提出了更高的要求。
1 高层建筑给排水工程特点
在高层建筑中,系统中静水压力不低,若供水区只有一个,带来是麻烦,管道和相应配件也容易坏。所以,我们要进行竖向分区,使之合理,使静水压力变低,得到系统安全的运行环境。在高层建筑中,其动力设备不少,管道都不短,振动易产生,带来噪音。给排水设计中,要采取相应措施,例如,对管道的防震、管道的防噪、变位的防止、设置伸缩等问题提出相应的方案。高层建筑功能多,消防系统的安全性、可靠性都要加强,我们必须设计良好的消防系统。高层建筑火灾发生快,需要给排水量很大,要保持压力稳定,其给排水能力不能弱,需采用单立管道系统,设置通气管系统,其性能好,新型产品。关于排水管道的材料,我们要选好的管材,要配备柔性接口的材料。
2 关于高层建筑的给水方式分析
对高层建筑的给水要做到给水安全,方便可靠、运用先进的技术,造价也要低,这个原则要遵守。在我国,高层建筑比较普遍,其给水包括减压分区给水、气压罐给水方式、高位水箱供水方式、变频泵无水箱给水方式几种方式,分别做以下介绍:
2.1减压分区的给水方式
它是指依靠减压水箱和减压阀减压的一种给水方式。具体是指通过水泵,水被直接注入位于最上区的水箱,接下来向下区的水箱供水,或者于上下区间装置减压阀代替水箱起到减压的作用。水力控制减压阀的性能优良,可随时据现场需要适当调整的水压比例,不会受到阀体自身限制。阀后端的压力不会因为阀前端的压力变化而变化,可保持不变。当阀后端的流量发生变化时,可调整减压阀,不会出现流量不足或阀后端的压力降低的情况。用减压分区给水方式给水,设备和管道不复杂,成本不高,但下区供水面压力不小,需要消耗的能源也较多。
2.2气压罐的给水方式
采用气压罐并联给水方式和气压罐减压阀给水方式。并联给水方式的供水设备是将气压给水设备集中设于建筑物地下室或设定的场所,通过并联的主干管分别向各区管网供水的方式。其优点是设备集中,管理方便。缺点是各区所需压力不同,设备选型也不同。此方式是将气压罐给水设备设于建筑底层或地下室,集中加压,在下部分区供水管路上设减压阀减压,以免下部分区管网内压力过大,而造成管路、用水器具和设备的损坏。与气压罐并联给水方式相比,该方式可减少气压罐台数,便于维护管理,缺点是因气压罐调节水容积百分数低,不适于用水量大、层数多的高层建筑。两种方式共同优点是不需设高位水箱,不占上部建筑面积,缺点是气压罐贮水量小,水泵启动频繁,运行费用高,常配合其他给水方式使用。
2.3无水箱水泵直接给水方式
无水箱水泵直接给水方式是近年来国内外一些大型高层建筑普遍采用的,此种给水方式比较好,在控制水泵在供水压力不变的的情况下,让水泵的出水量随管网用水量而调整,达到变流量供水的效果。在运行中,供水装置的水泵有恒速运和变速运行两种方式,都可按使用要求实现变流量供水。
2.4高位水箱供水
高位水箱给水由贮水池、加压水泵、高位水箱和配水管网组成,其必需的设备是水泵和水箱,它是应用较多的一种高楼供水方式。在给水系统中,高位水箱的作用是贮水、调节水量和稳定水压。此种给水方式又可分为并联给水方式、串联给水方式、减压水箱给水方式、减压阀给水方式等。由此可见,以上每一种给水方式都各有优缺点,我们也可以将几种供水方式结合在一起使用。所以,设计给水方式,要具体问题具体分析,同时,要结合实际的情况和地方特点。
3高层建筑的排水设计
高层建筑的排水设计包括排水系统的分流制、排水管道布置、排水管道的铺设、通气管道系统设置等内容。具体如下:
3.1排水系统的分流制
高层建筑中,生活污水、废水和雨水是分流排放的。污废水的排放,到底是采用合流制,还是分流制,这些主要是由技术和经济因素决定。
3.2高层建筑排水管道的布置与敷设
基本原则与低层建筑相同。其特点表现在:体量大,建筑的不均匀沉降可能引起出户管平坡或倒坡。暗装管道多,建筑吊顶高度有限,横管敷设坡度受到一定的限制。居住人员多,若管理水平低,卫生器具使用不合理,冲洗不及时堵塞。排水横支管多,流量大,立管长,排水管内的气压波动大。高层建筑排水管道在布置与敷设中情况复杂,要求高。满足基本要求外,要满足排水通畅,使水力条件最佳,保证建筑物的使用及安全。
3.3布置通气管道系统
在建筑内排水管道系统中,通过设置专用的通气立管,达到与大气相通的目的,排水管系中正压得到释放、空气得到补充,负压得以减少。同时,也要减少排水管道内的不利气体,使排水管内的空气流通得到保证。这些通气的方式主要是指伸顶、专用、主副、器具和结合通气管等几种方式。
3.4水力计算的过程
控制好排水立管的水流量,使它的值不超过最大的流量值,满足规定。水流的下降速度也要同时降低,要采取消能措施,避免水流的冲击对管系造成的危害。实践中,通常大家自顶层起,每七层设置安装相关装置,起到消能的作用。
参考文献
[1] 刘冠辰. 浅谈高层建筑给排水施工技术[J]. 民营科技, 2010,(06)
关键词:高层建筑;给排水工程;设计
高层建筑给排水设计水平的高低对高层建筑的节能成效的高低以及使用年限和使用安全性的高低有着直接的影响,一旦给排水设计不当,不仅会导致大量水资源被浪费,还会给广大居民的生活环境带来影响。例如破坏环境,降低空气质量等。因而必须加强对高层建筑给排水的设计。基于此,笔者就此展开以下探究性的分析。
1.高层建筑给排水工程设计的基本思路分析
在高层建筑给排水设计工程中,作为设计人员首先必须对设计的基本原理有一个全面的认识。即必须对其特点有一个基本的认识,例如给排水设备多、排水量大、动力设备多、管道长等特点必须掌握;并结合高层建筑能耗大的特点,对高层建筑给水和排水施工进行精心的设计,才能更好地确保设计质量[1]。
2.基于高层建筑给水设计的几点浅见
2.1高层建筑给水设计内容分析
在高层建筑给水设计中,设计的内容较多,但大都是做好以下几方面的设计:一是减压分区的设计;二是气压罐的设计;三是高位水箱的设计等。
2.2减压分区的设计
在高层建筑中设计减压分区时,主要是利用水泵将水注入最上区域的水箱,再为下区水箱进行供水,有时也可以在上下区域之间设置相应的减压闸阀,同样能达到给水箱降低压力的效果。在实际中,对于新建或改建的高层建筑的减压分区,应尽可能选用减压闸阀,这是由于利用其能结合实际需要对水压比例进行科学的调整,且不会因为阀体自身带来的限制,从而对减压阀进行调整,预防流量低和阀门压力低等问题的出现,尤其是所用的管道设备较为常见,成本相对较低,而缺点就在于下区的供水面压力较大,且能源浪费较多,因此在实际工程中也应结合实际确定设计方式,以最大化地确保其设计的有效性。
2.2气压罐的设计
在高层建筑中,气压罐作为重要的给水设备之一,因而必须对其进行精心的设计。一般情况下,气压罐的给水设计主要采取并联和减压闸阀的方式进行给水,其中,当采用并联的方式给水时,主要是供水设备把气压至高层建筑固定场所或者地下室的给水设备之中,并将主干管并联之后,再对高层建筑的各个区域的管网进行供水,不仅设备集中,而且管理十分方便,而其缺点就在于高层建筑不同区域所需的压力与设备的选型不尽相同。因而必须意识到气压罐设计的重要性。而采取减压闸阀对其进行设计中,应尽可能地预防各区域管道的压力大而导致管理与用水设备被破坏。其优点是能有效降低气压罐的使用台数,且对维护和管理提供了较大的便利,而缺点就是难以满足用水需求和超高层建筑的使用。而这二者的共同优点则在于不用进行高位水箱的设置,不会对建筑上部面积进行占用。而缺点则是贮水量较小,且水泵需要频繁的启动,导致运行成本高,因而作为设计人员,应结合高层建筑的实际和业主的需求,在加强气压罐设计的同时加强其与其他给水方式的有机结合,才能更好地提高设计成效。
2.3高位水箱的设计
在高层建筑中,高位水箱的给水需要贮水池、配水管网以及加压水泵和高位水箱等相互协作才能完成。其中,水箱和水泵又是不可或缺的,在高层建筑中应用高位水箱给水,不仅能贮水,而且还能对水量进行调节,确保水压的稳定,作为设计人员,应结合高层建筑实际,对高位水箱的给水进行科学的设计[2]。
3.基于高层建筑排水设计的几点浅见
3.1高层建筑排水设计内容分析
在高层建筑排水水设计中,设计的内容同样较多,但大都是做好以下几方面的设计:一是排水系统的分流方式的确定;二是排水管的设计;三是通气立管的设计。
3.2排水系统的分流方式的确定
首先高层建筑中的各种污水和废水以及雨水的排放应采取分流的方式进行;其次,在排放过程中,应结合实际确定采取合流还是分流的方式;最后,通过对技术和经济等方面的因素进行分析,最终确定排放的方式。
3.3排水管的设计
排水管作为整个排水系统的承载物,其设计水平的高低直接对整个排水系统能否高效运行有着直接的影响。尤其高层建筑具有较大的体量,一旦出现不均匀的沉降将导致出户管出现平坡甚至倒坡,加上安装的暗管道较多,而起吊顶的高度又有限吗,因而在敷设横贯时往往受到坡度的限制,因此在排水管设计过程中,除了满足基本的要求之外,还应确保排水的顺畅,并确保实力条件达到最佳状态,才能在确保建筑排水通畅的同时确保建筑物的安全,因此作为设计人员必须高度重视排水管的设计。
3.4通气立管的设计
在高层建筑的内排水系统中必须设置相应的通气立管,才能确保其和大气之间互通,在释放排水系统中的正压的同时补充大量的空气,最终达到减少负压的同时加你内部的不利气体减少,确保排水管道内部空气流动的畅通性。此外,在确定通气方式时,同样应结合建筑实际进行设计,才能确保设计的科学性。常见的通气方式主要有专用、伸顶、主副、以及器具与通气管结合等方式[3]。
4.基于高层建筑给排水节能设计的几点浅见
节能降耗已成为当今世界发展的主题。因而在高层建筑给排水设计中,除了做好给排水设计外,还应对其做好节能设计。以下笔者分别从中水系统的设计、节水龙头的设计以及变频水平设计三方面做出分析。
4.1中水系统的设计
所谓中水系统,就是将污水、雨水等经过一定的处理切水质达到一定的指标后,为人们利用的一种水循环过程,例如利用设计的中水系统将污水和雨水处理后,用于浇树、洗车等。由于成本低且环保效果好,因而我们必须做好中水系统的设计。在设计过程中,作为设计人员必须对其用途有一个全面的认识,结合以往经验确定中水处理工艺和供水方式,并充分考虑其带来的经济效益,最大化的确保设计的科学性。
4.2节水龙头的设计
阀门的好坏与型号和节约水质量关系密切,因此,在设计过程中要选择节水阀门。在水压相同的时,节水龙头节水,减少水的流失与浪费。高层建筑给排水设备的使用人数多,它与人们的生产、生活的关系十分密切。我们要从高层建筑给排水工程特点、给水方式、水设计、节能设计做出认真地研究与实践,为人们设计好更新、更好的建筑,从而从根本上确保节水设计取得成效。
4.3变频水泵的设计
变频是利用改变电源的频率来改变电机的转速,并因此而改变出水量,水泵的转速决定其出水量的大小。利用变频器来改变水泵的转速,来调节水泵的流量和压力,变频器上一般都有闭环控制功能,可以根据压力信号自动控制运行,达到恒压供水。因而必须做好变频水平的设计[4]。
5.结语
综上所述,对高层建筑的给排水高层设计进行探讨具有十分重要的意义。作为新时期背景下的高层建筑给排水设计人员,必须紧密结合时展的需要,加强自身的学习,致力于自身专业技术水平的提升,切实掌握高层建筑给排水高层的特点,做好给排水的设计和节能设计工作,以最大化地确保其设计的有效性,从而在在节能降耗的同时为广大人民群众构建温馨和谐的工作和生活环境,最终实现我国高层建筑设计事业蓬勃发展。
参考文献:
[1]刘江.高层建筑给排水工程设计初探[J].中国住宅设施,2009,07:46-47+49.
[2]赵春梅.浅谈高层建筑给排水工程设计[J].黑龙江科技信息,2012,15:250.
【关键词】探讨;二次供水;优缺点;方式
中图分类号:TV674 文献标识码: A 文章编号:
随着城市建设飞速发展,城市人口不断增多,城市楼层建筑逐年增高,导致城市水厂的供水压力已不能满足高层建筑的供水,而要通过二次供水方式向高层用户供水。所谓的二次供水指的就是在人群较多的建筑,因水压不够而建立蓄水设施,通过水泵加压方式或采用经水处理方法,采用集中式供水的方式供应高层建筑用户用水,高层建筑设备蓄水设施可以建立在低位,也可以建立在高位,可根据具体情况而定。高层建筑的供水存在设计与施工不合理、卫生管理不合理等问题,这决定了选用二次供水方案主要从施工合理、费用低、供水卫生安全方面考虑。本文中探讨了几种不同的供水方式及优缺点,并从中找出既经济实用又能保证用户用水安全的供水方式。
二次供水的含义
二次供水也称二次增压供水,指的是因为城市供水厂供水管网压力不够,无法直接向高层建筑供应水,而需要进行第二次加压后供水的方法[1]。二次供水目的是通过设计合理有效的二次加压方式及设备来满足高层建筑用户用水要求。采用二次供水方式对高层用户供水时,不仅要考虑到用户的用水量,还要考虑供水卫生安全问题。因此,需要综合各方面因素,选择最佳供水方式。
二次供水方式
2.1水泵调节闸阀供水方式及其优缺点
该供水方式的是由低位蓄水池、工频水泵、调节闸阀及供水管网和用水户组成。因为管网用水量不断在变化,而水泵的配备与分级有限,需在管道上设计调节闸阀以便能不间断的开启度调节,以达到高层供水量接近于管网用户的用水量,进而满足高层用户的用水量。
优缺点:该二次供水方式供给用户的水量较大,但还是很难使供水量达到用水量的水平,而且费力耗时,很难满足不同时间段用户用水的稳定要求,加上闸阀耗能较大,导致能量损失浪费。
2.2水泵高位水塔联合供水方式及其优缺点
该供水方式一般要通过水泵将水由低位水池抽送至高位水塔上,然后往下再供水至各层用水用户,高位水塔具有稳定供水的效果。而水泵会根据高位水塔的上下水位差控制、不断进行起停运行,选择合理的水泵能使水泵一直在节能的状态下运行[2]。
优缺点:这样能增加供水压力,能实现稳压供水,还能节约水泵工作时消耗的电费,可以说是一种经济实用的供水方法。但是该供水方式也存在着缺点,因为高水位塔存在二次污染的隐患,所以在使用高位水塔时应该采取相应措施预防二次污染发生。
2.3利用气压供水及其优缺点
其中一种气压供水方法是由低位水池、工频水泵、气压罐、管网系统及用水地点组成,该系统采用的气压罐设备有两种,一种是补气式,另外一种是隔膜式。其中补气式气压罐供水设备最好方式是自平衡水压自动补充气压,气压水罐内可以调节容积,所以水泵选型可根据最大、最小用水量进行选择。气压水罐的设计环境应满足无粉尘、通风效果良好、空气洁净的特点[3]。隔膜式气压供水设备是由焊接后加工成型,隔膜需用法兰固定住,但是用法兰固定隔膜的部位容易出现气体泄漏,加上气压罐调节储蓄气压量有限,所以并不普遍使用在生活用水的供应方面。
设计地下水池与恒压变频泵的供水方法,该系统流程是:低位蓄水池-恒压变频-用水管网-用水点,恒压变频水泵是通过低位蓄水池抽水并供应水,恒压变频泵分为主泵与副泵,遇到用水高峰期时主泵会开启并供水,以便维持恒压变频系统压力不出现大幅度变化。在使用恒压变频的基础上还可以设置气压水罐,以便调节用水高峰期时出现水压波动[4]。目前,许多高层建筑采用的都是这种供水方式,该供水系统的优点是确保供水压力不变,供水无污染,不需要设置楼顶水箱,可依据用水量大小进行变频供水,既能节约用水还能延长水泵使用寿命,水泵出现问题时系统还能自动跳过出现故障的水泵继续运作。
优缺点:利用恒压变频供水是较为理想的供水方式,设备造价比较经济,不用设置高位水箱,降低水质污染的可能,保证顶层供水压力。但是该供水方式也是存在缺陷的,一旦供水系统出现问题,无法供水,受到影响的就是整栋楼层的用户。而且,水泵运作是由变频控制柜来完成的,一旦变频控制柜出现障碍,就需要专门的技术人员才能解决,这就有可能导致维修不及时,用户用水得不到保障。
2.4单元水箱-单元增压泵-单元高位水箱-用水处
该系统中单元水箱和单元增压泵其实是一个整体,称为单元增压器[5]。这种供水方式解决了前两种供水方式的缺点,管理上减少了不少麻烦,但是一次性投资费用较大,每个单元需安装增压器、单元楼顶水箱以及进水总表等,总费用较大。水电费是各用水用户自己交,如果水泵发生故障,影响到的只是该单元的一些用户,这样就保证了其他用户的用水不受影响。
优缺点:由于设有楼顶水箱,高水位时水泵停止运作,低水位时水泵会开启,水泵可不定时休息,延长水泵使用寿命,不会出现在停电时水泵就马上停止运作无水供应,用户用水得到保障。但是该方式供水设备出现问题及返修次数多时,也会给管理方面带来很多麻烦,单元增压设备性能的优良与否,直接关系着用户用水,因此选用品质、性能优良的单元供水设备很重要。
2.5无负压供水方式及其特点
这种供水方式采用的是下行上给的供水管网方式。而水泵与供水管网直接连接时,在用水高峰期出现时对管网产生吸力,从而对城市水厂供水管道网产生负压,产生这种负压是由水泵本身的特性决定的。目前,不少供水设备生产的厂家已生产具备微机控制的无吸力变频恒压二次供水设备,城市供水厂供水经过无负压设备的稳压补压罐,采用由变频水泵抽水送至各用户用水点。
优缺点:该供水方法既能利用城市供水厂供水管网的余压,又不会对城市供水管网产生负压。其优点是运作费用低,自动化程度提高,管理简单,在设备安装及维护方面都比较方便,而且在楼顶不设置蓄水池,可以避免造成二次污染。
结论
随着社会的不断发展,城市用地出现紧张化,使得城市的楼房的层数日益增高,为了满足高层住户的用水问题,需要采取二次供水方式。二次供水方式的合理选择,既关系着高层建筑供水的经济合适性又关系着供水安全保障及耗能问题。选取什么样的二次供水方式是由楼层的具体情况决定的。通过对4种二次供水方式的探讨,发现每个供水系统都有着各自的优缺点,而随着变频器成本的降低,变频器可靠性的提高,变频调速供水系统已成为高层建筑二次供水方法的主流,成为当前城市供水厂减少耗电量,增强供水稳定性、使经济效益最大化的重要二次供水方式[6]。变频调速恒压供水方式,可按实际需要改变供水量,不仅克服了传统闸阀供水时出现水压波动大的缺点,还省去建造高位水塔的费用,避免出现二次污水,对高层用户用水提供卫生安全保障。
【参考文献】
[1]陆违发,莫志峰.高层建筑二次供水中存在的问题及其对策[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2011(07).
[2]李英.小高层建筑二次供水技术的探讨[J].科学之友.2010(04).
[3]孔全.建筑二次供水方式及优缺点探析[J].科技资讯.2010(03).
关键词:高层建筑 钢结构 混凝土结构 设计
中图分类号: TU208 文献标识码: A
引言
随着建筑水平的提升,建筑工程逐渐朝向高层且复杂的结构发展,这对于建筑材料的选择也有了更高的要求标准。目前,在高层建筑中比较常见的两种结构方式即就是钢结构和混凝土结构。钢结构与混凝土结构在高层建筑中的应用,在很大程度上促进了高层建筑的发展和进步。随着,钢结构设计与混凝土结构设计的广泛应用,它们各自的优势在高层建筑中都有着很好的体现。所以,在高层建筑施工中,要注重钢结构设计与混凝土设计的要点,切实提高其对于高层建筑结构的重要性,促进高层建筑更进一步的发展和进步。
高层建筑钢结构设计
高层钢结构的优缺点
1.1钢结构重量轻、抗震性能好:钢结构是以工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架,同时配以轻质墙板建造而成。它与同面积的建筑楼层相比重量可减轻近30%。同时,由于钢材具有较强的延展性,能较好地消除地震波力,防震性能好,尤其适用于高层建筑。
1.2钢结构建筑占地面积小、空间灵活:开放的空间比有承重墙占据的空间更有价值。钢结构房屋的空间灵活性及自由发挥度要比混凝土房屋要强很多。并且钢结构在建筑所需要占用的面积较小,从而实现建筑空间的高效利用,这种建筑施工效果是钢筋混凝土等材料无法实现的。
1.3钢结构住宅的综合效益高:钢结构房屋自重轻,可以减少基础部分的投资。在建筑施工的过程中,钢结构施工工期短,需要人力少,从而为企业节约成本。更为重要的是钢结构在施工的过程中,外界因素所造成的影响费用较小,从而确保工程的顺利开展。
1.4利用率高、环保:在施工过程中,钢结构建筑现场作业量小、无噪声、不污染周围环境,不会产生大量的灰尘以及垃圾废物,且在建筑拆除之后还能够再次的应用,这对于节约型社会的建设具有重要的推动意义。
1.5钢结构房屋的缺点:对建筑物的耐腐蚀性和耐火性要求较高,用钢量稍大,造价偏高。
2、高层钢结构房屋的结构体系
2.1钢框架结构体系
框架结构体系是指,沿房屋的纵向和横向均采用框架作为承重和抵抗侧向力的主要构件所构成的结构体系。由于框架体系能够提供较大的内部使用空间,因而建筑布置灵活。此外,框架的杆件类型少,构造简单,施工周期短。所以,对层数不太多的高层结构来说,框架体系是一种应用比较广泛的结构体系。纯框架结构的抗侧移能力主要决定于柱和梁的抗弯能力,当楼层数较多时要提高结构的抗侧移刚度只有加大梁和柱相的截面。截面过大,就会使框架失去其经济合理性。
2.1框架—支撑框架结构体系
框架—支撑框架结构就是在框架的一跨或几跨沿竖向布置支撑而构成,其中支撑桁架部分起着类似于框架—剪力墙结构中剪力墙的作用。在水平作用下,支撑桁架部分中支撑构件只承受拉、压轴向力,这种结构形式无论是从承载力或变形的角度看,都是十分有效的。与纯框架结构相比,这种结构形式大大提高了结构的抗侧力刚度。支撑在水平荷载作用下所产生的侧移,主要是由其杆件的轴向拉伸或压缩变形引起的。与杆件的剪弯刚度相比较,杆件的轴向变形刚度要大得多。也就是说,支撑的抗侧力刚度相对于框架的抗侧力刚度要大得多。
2.3筒体结构体系
筒体结构体系是在超高层建筑体系中应用较多的一种种,按筒体的位置、数量等分为钢框架—核心筒体结构体系、外框架筒结构体系、筒中筒结构体系和束筒结构体系。
2.3巨型结构体系
巨型结构体系是一种新型的超高层建筑结构体系.是由梁式转换楼层结构发展而形成的巨型结构又称超级结构体系,是由不同于通常梁柱概念的大型构件—巨型梁、巨型柱组成的简单而巨型的主结构和由常规结构构件组成的次结构共向工作的一种结构体系。
3、钢结构设计要点分析
3.1合理的结构选型与结构布置
高层钢结构设计中,常采用钢-混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型src柱,核心为支撑框架的结构体系。结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀,力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础。柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线,否则应考虑结构的扭转。结构的抗侧应有多道防线。 比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承受1/4的总水平力。
3.2合理选择钢结构的构件
在钢结构设计中,设计人员要注意正确选用质量合格的钢材、连接材料和焊接材料。钢结构所用的钢材应该具有抗拉强度、延展强度、伸长度、冷缩度和硫、碳等物质含量的合格证明。在地震频发区,钢材除以上要求以外,还要求它们具有合格的冲击韧性强度。钢结构的钢材主要采用的是 Q235 和Q345,不建议使用等级为 A 的钢材,因为这类钢材的冲击韧性强度和延展性达不到标准。当强度起控制作用时,可选择Q345; 稳定控制时,宜使用Q235。焊接材料的质量直接影响整个钢结构的安全,所以应该根据钢结构的受力性能和焊缝的受力情况,确定焊接材料的等级。
3.3 加强对钢结构设计的技术规范的重视
在钢结构的设计中,要注意做到的是技术要先进、经济要合理、质量要保证,所以技术人员要重视对技术标准和规范的学习,并且要深刻的理解和贯彻,形成一种严格遵循标准和规范的严谨工作习惯。现在的钢结构设计的计算和构造绘图过分依赖电脑,缺乏动手能力的实际操作能力。所以在实际中应该要注意对钢结构的实际掌握。在钢结构设计中还要重视对钢材、连接材料和焊接等材料的应用标准,要在了解相关规定的要求下,提出合理的材料选用和质量要求。
3.4重视节点设计
连接节点的设计是钢结构设计中重要的内容之一。应保证连接节点的安全、耐久及经济的要求。节点应传力简捷、明确、可靠;节点计算的模型应与实际受力情况一致;保证节点连接有足够的强度和刚度,避免由于节点不足而导致整体结构的破坏;采用合理的细部构造使节点连接具有较好的延性。
二、高层建筑混凝土结构设计
1、高层混凝土结构类型
1.1框架结构体系
框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。框架结构体系优点是:建筑平面布置灵活,能获得大空间,建筑立面也容易处理,结构自重轻,计算理论也比较成熟,在一定高度范围内造价较低。框架结构的缺点是:框架结构本身柔性较大,抗侧力能力较差,在风荷载作用下会产生较大的水平位移,在地震荷载作用下,非结构构件破坏比较严重。
1.2剪力墙结构体系
剪力墙结构体系建筑是由一系列纵向和横向剪力墙及楼盖组成的空间结构。剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。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。缺点是不能提供大空间房屋,结构延性较差。
1.3框架—剪力墙结构体系
在框架结构中布置一定数量的剪力墙,可以组成框架—剪力墙结构,这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又有较大的刚度和较强的抗震能力,因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
1.4筒体结构体系
随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高,以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系,往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体,成为竖向悬臂箱形梁,加密柱子,以增强梁的刚度,也可以形成空间整体受力的框筒,由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。
2、高层混凝土结构设计要点
2.1 在设计中重视规范、规程中有关结构概念设计
在结构体系上,应重视结构的选型和平、立面布置的规则性,择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用,应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。结构除需要满足水平方向刚度和抗震能力外,还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转震动的能力。在一个独立的结构单元内,应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;减少地震作用下的扭转效应。2.2采用合理的结构选型
应尽量避免采用结构不规则的设计方案。在抗震规范与高规中,对结构的总高度都有严格的限制,对于超高问题应特别重视,应严格按照规范要求进行设计。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。
2.3结构计算与分析
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。对计算结果的合理性、可靠性进行判断是十分必要的,是结构工程师最主要的任务之一。结构整体计算需控制剪重比、刚度比、位移比、周期比等参数。还要注意高层建筑的抗震设计,准确分析个单体、塔楼、裙房的抗震等级。在高层建筑中,往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重构件(如屋顶处的装饰构件),由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大,必须严格按照规范中的非结构构件的计算处理措施进行设计。
结束语
总而言之,钢结构设计与混凝土结构设计各有各的特点,在具体的高层建筑施工中要合理进行结构设计的选择,充分发挥各自的优势,从而确保高层建筑施工质量与安全,更大限度的发挥高层建筑本身的功能,为人们生活提供质量保证与安全保障。
参考文献:
[1]苏光能.高层建筑结构设计中混凝土的应用[J].中国新技术新产品,2010(2).