前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇高层建筑的设计要点范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
前言
目前,随着我国经济以及城市建设的不断发展,高层建筑成为了城市建筑的主角,但是因为土地资源日益紧张,高层建筑能够对土地资源进行节约,同时,也缓解了住房紧张的问题。高层建筑的建设对城市发展意义重大,同时也开创了建筑时代的新纪元。任何建筑在施工前都要进行设计工作,只有这样在建设过程中才能做到有据可依,同时,在设计过程中也能将出现的问题进行解决,更好的提高建设的质量。
一、高层建筑设计的原则
1.建筑布置要遵循有机统一的原则
高层建筑在布置过程中要考虑其对城市轮廓线的影响,在城市轮廓线组织中,建筑物的影响作用非常大,尤其是高层建筑,因此,高层建筑的布置要遵循有机统一的原则。高层建筑布置会存在着集中在一起的情况,这样就形成了一个城市的“冠”,在这种情况下,要避免出现相互干扰的情况,可以在高度方面不同,或者是采用相仿的高度,但是楼与楼之间的间距要保证非常的适当,这样才能更好的构图。在单栋高层建筑布置时,可以将其设置在道路拐弯处,这样能够起到更好的视觉观赏效果。如高层建筑在位置布置方面彼此之间没有任何的关系,这样不会有很好的向心凝聚感,在整体效果方面不会满足人们的要求。高层建筑在顶部设计方面不应该出现雷同或者是相同的情况,这样对高层建筑轮廓线的优美感会带来负面影响。
2.高层建筑尺度要有序
高层建筑设计时,对尺度问题要格外注意,对城市尺度、整体尺度、街道尺度、近人尺度以及细部尺度等方面都要进行重视,要遵守尺度的统一性,不能将几种尺度进行混淆使用,这样才能更好的实现高层建筑与城市之间、整体与局部之间、局部与局部之间以及建筑与人之间都形成有机统一的整体。
3.高层建筑形象要有可识别性
高层建筑的局部形象要具有识别性,这样在对其整体大小进行把握时,可以通过屋檐、台阶、柱子、楼梯等对建筑物的体量进行表示。对认知尺度部件进行任意的放大或者是缩小都会导致出现错觉,效果非常不好。但是有时也可以对这些错觉进行利用来达到更好的效果。
二、城市建设中高层建筑的规划设计
1.避免高层建筑密集
高层建筑的密集能够对城市办公条件提供便利,但是,却给城市空间带来了很大的压力,城市空间以及交通的拥挤,也会产生更大的污染和危害。很多高层建筑在建设过程中使用了大面积的玻璃幕墙,这样就会产生严重的光污染。密集的楼群也会形成高压风带和风口,将会产生意想不到的后果。城市规划过程中,对区域内的高层建筑密度大小要进行限制,避免出现过于集中的情况。
2.高层建筑与城市街道
城市发展过程中,高层建筑一般都是在城市商业比较发达的地段,这些地段的交通压力通常比较大,高层建筑的出现会导致交通压力更加大,因此,在商业较发达地区,高层建筑的层数和高度要进行必要的控制,在规划过程中可以对街道进行扩展,对通行能力进行改善。
3.控制超高层建筑数量
城市现代化进程中,超高层建筑成为了城市发展的代表性标志,但是,很多的超高层建筑既不符合经济性,也不符合合理性,一些已经投入使用的建筑物,在收益方面并不可观。渐渐地,超高层建筑只是城市形象的体现,并没有真正发挥效果。
三、城市建设中高层建筑设计的要点
1.建筑朝向设计
建筑朝向设计要和建筑的平面形态、建筑选址、太阳光路径朝向以及当地的风向有关。在热带地区根据太阳路径情况,建筑形态应该以东西向为轴线的矩形,这样能够减少建筑开阔面的太阳辐射。建筑物获得热量最大的来源是利用窗户的太阳辐射,这样热量的获得会随着时间和角度的不同而不同。建筑朝向的确定对后续的每个设计决策都会产生很大的影响,建筑选址具有一定的特殊性,新建筑对环境的影响也要进行充分考虑。新建筑对环境的影响,主要可以从两个方面进行分析,分别是当地的气候以及基址内建筑的环境问题。当地的气候影响对建筑来说有可能是正面的,也有可能是负面的,建筑的朝向问题可以通过遮阳带植物或者是渗透性墙体来进行缓和,对气候条件进行研究,能够更好的确定建筑选址和建筑外形,通过建筑形式、植被以及遮蔽带等对基址剩余区域的潜能进行利用。
2.高层建筑的外墙设计
高层建筑的外墙设计和一般建筑物相比存在着一定的特殊性,高层建筑在通风方面具有一定的优势,随着高度的不断增加风速和风压都会出现明显的变化,这样就会导致建筑和外界的热交换在速度方面出现增加的情况,对建筑能量的保存有很大的影响,会导致热工能耗增加。高层建筑因为高度的关系,不会受到邻近建筑物的遮挡,同样的日照时间获得的日照辐射会比多层建筑高很多,这样在冬季能够保证建筑的温度,但是,在夏季会出现温度过高的情况。此外,气候条件受到很多因素的共同影响,各种要素总是在舒适要求条件下变化,建筑随着气候的变化要进行采暖、制冷、通风、防风等需求的变化,因此,建筑外墙应该结合各种系统,在设计方面更加优化。外墙要实现对气候用和防的辩证统一,这样能够成为环境的过滤器。外墙要能够向过滤器一样提供自然通风,同时,对通风还要实现交叉控制,这样能够更好的对天气变化情况进行适应,在夏季实现通风隔热,在冬季实现保温。高层建筑的外墙要和外部环境进行直接的联系,因此,双层立面系统可以更好的进行应用。
3.高层建筑顶部造型处理
高层建设在设计过程中其独特的顶部造型设计不仅仅可以提升整体的建筑形象,还能作为城市建筑群中区别于其他建筑的重要标志之一,即通常我们所说的城市建设地标性建筑。在当前城市高层建筑规划设计中,造型独特的顶部设计结构起到了越来越重要的作用,不仅如此,在保护城市发展空间生态建设以及传统特色街道空间保护上都发挥了极其重要的影响。但在实际高层建筑设计过程中,往往存在着一种错误意识,建设者们往往将其作为财富权利、地位技术的象征,设计过程中不能很好的结合实际,盲目的追求建设设计特色,打造极其奢侈怪异的高层建筑顶部,有些甚至为了追求眼前利益破坏了城市整体发展空间布局,从长远利益来讲,这种建筑设计将不利于城市的可持续发展。所以高层建筑在设计时,必须结合所在城市自身发展特点以及所产生的经济效益、社会效益等因素对其综合考虑,将城市发展的根本利益作为高层建筑设计的目标,以创造舒适的高层建筑环境为基础,更好的服务于城市发展建设,这样才能获得长久的发展。
结语
总之,高层建筑在城市发展过程中地位至关重要,其不仅仅能够对城市住房方面出现的问题进行解决,同时,也能对土地资源进行更为合理的利用。高层建筑的设计风格在不断变化着,要和城市空间环境发生联系,任何风格的设计都有其存在的意义,因此,对高层建筑设计要进行更为细致的分析,在设计理念方面进行完善,这样能够促进高层建筑取得更好的发展。
参考文献
[1]杨献宇.高层建筑设计的尺度把握[J].住宅产业,2009.
[2]孙伟.高层建筑设计原理[J].经营管理者,2009.
关键词:高层建筑 ,设计, 要点分析
The high-rise building because of its huge size, often to the street space a sudden oppressive feeling, make the person feels as if from a large space suddenly into a small space, this is because the mass high-rise buildings caused by contrast. Whether the high-rise building with the city space harmonious, its evaluation standard quite part of depends on how the public judges feel, simply said, is that people are created in the space feeling; So a building designers in high-rise building design should be taken into consideration when created out of space to give the feeling of the person that use.
Keywords: high building, design, the main point analysis
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
城市空间是人类生活和生产所需要的重要因素,它为居民提供各种活动的可能。高层建筑是否与所处的城市空间融洽,其评价标准相当一部分取决于公众的感受,简单地说,就是人处在所创造空间中的感受;所以一位建筑设计者在进行高层建筑设计时要充分考虑所创造出来的空间给予使用者的感受。这些是从理论上要求一位建筑设计师要考虑的因素,也是作为一名建筑师应该承担的责任,而且还可以据此评价一位建筑师的设计能力和水平及其职业道德。事实上,在进行一项高层建筑设计时,开发商受利益的驱使往往不会考虑建筑与环境的关系,此时,规划部门所出台的各种条文政策及规范将扮演着重要角色,它强制性的要求必须顾及城市环境,营造舒适的城市空间。可以看出,高层建筑设计与城市空间的协调以及城市空间的营造是通过两方面的共同作用来完成的,即建筑设计和规划。
一、高层建筑设计
1充分发挥广场的作用
高层建筑由于其体量的巨大,往往给街道空间一种突然的压迫感,使人感觉好像从一个大空间突然进入一个小空间,这是由于高层建筑的体量所造成的对比。因此凡是处在街道两旁体量巨大的高层建筑在设计时应该对其进行后退处理,并在其退出的用地上设计一个广场空间,这个广场空间将起到空间的缓冲作用;而且由于高层建筑的建筑面积远远超出其用地面积,容纳的人员较多,出入口人流密度相对较大,后退出的广场空间也起到缓解交通压力的作用;从另外
一方面讲,广场空间往往在街道空间以及城市空间中起到非常重要作用,能够给公众留下较深的印象,也往往能成为城市的节点,这就是共享空间的好处。有的建筑大师甚至直接设计成下沉式的广场,如日本建筑大师叽崎新设计的日本筑波中心的下沉式广场,独特的广场空间造型,以人和环境为设计重点,不仅为公众提供了一个舒适的安静的休闲场所,而且使建筑塔楼的形象特征更加突出。这种下沉式的广场往往更容易给人留下印象,就空间形式而言它是一种非常富有情趣的空间。因此在进行高层建筑设计时广场和建筑应该作为一体来考虑。
2 高层建筑主体设计
对于一个城市而言,高层建筑往往具有一定的代表性和象征性,可以反映一个城市经济水平和发展程度,选择合理的造型就显的尤为重要。高层建筑由于其结构形式的限制以及使用功能的要求,在造型上往往追随于建筑的结构形式,而不能有太多的变化,有的高层建筑甚至直接将结构形式外露不加修饰。高层建筑的主体部分是它的塔楼,塔楼的表现形式对高层建筑的造型起着决定性的作用,现令国外和国内的许多高层建筑都有着独特的外形和明显的识别性,对一个城市具有一定的代表性,这可以说是高层建筑存在的一个原因。随着近年来资源短缺问题的出现,全球提出了可持续发展,而高层建筑就环保节能方面来说是很浪费的,随之就出现了“生态型”建筑的概念,如生态建筑师诺曼・福斯特设计的法兰克福商业银行总部大厦在强调象征意义和功能的同时,就引入生态的概念,是世界上第一座“生态型”超高层建筑。其建筑平面呈三角形,宛如三叶花瓣夹着一支花茎:花瓣部分是办公空间,花茎部分为中空大厅。中空大厅起自然通风作用,同时还为建筑内部创造了丰富的景观。而气候设计大师杨经文设计的马来西亚吉隆坡梅纳拉大厦则体现了利用空中开放空间连通建筑内外,贯彻“生物气候大楼”思想,引入了大量的植物,立面上螺旋上升的垂直绿化和底部斜坡的绿化都有助于调节气候,尽可能地拉近了人与自然的距离,较好地完成了室内外空间的过渡与衔接。同时对形成良好的城市空间环境也是一种深化。可以看出目前高
层建筑设计的一个新要求就是要实现“生态节能型”。高层建筑主体的下部分裙房虽然对整个城市影响较小,但它对于街道的尺度和人情化空间的创造等方面却有着重要的影响。建筑的裙楼立面设计一般不同于上部立面,需要进行细致的设计,从而使下部空间丰富多彩而不至于感到苍白;并要体现人的尺度,因为裙房部分跟公众视觉接触较密切,对街道空间感影响也较大。而高层建筑的最上部分屋顶对整个建筑形象起到强化个性的作用,虽然它较少影响到生态环境,但对塑造建筑的标志性、丰富城市天际线具有重要的作用,因此应根据建筑的基座、楼身等因素加以塑造。
3、巧妙地运用一些处理手法
高层建筑的塔楼部分虽然变化的余地不大,但是底层部分却可以进行一些巧妙的处理来丰富空间形式。一般可以采用底层架空和入口缩进的手法。底层架空的处理手法是现代建筑的特征之一,它可以在高密度的环境中争取到宝贵的用地,把城市的道路、广场和建筑有机地结合在一起,形成通透的、公共的开放空间,给市民以小憩之地;同时还可以改善人流、视觉拥挤的状况,连通几个主要的公共场所,以增加城市空间的层次。高层建筑临近城市道路布置时,入口空间凹入建筑下部可以避免主体的被迫后退(用地非常紧张的情况下),取基地面积的有效使用,缓解入口处各种矛盾冲突;并有可能在建筑的形体设计、空间组织等方面形成新颖的构思,这种入口后退架开的处理不仅空间层次丰富而且给人的印象也深刻。
二、规划设计
1 避免高层建筑密集
高层建筑的密集虽然对于城市办公等条件方便有利,却给城市空间带来很多压力,造成城市空间和城市交通的拥挤,甚至是一些史料不及的污染和危害,比如一些高层建筑玻璃幕墙的大面积使用造成以前未出现过的光污染;还有就是形成高压风带和风口,这些会造成意想不到的后果。因此在规划设计中要对区域内的高层建筑密度进行限制,避免高层建筑的集中分布。
2 高层建筑与城市街道
高层建筑一般分布在城市中商业发达的地段,这些地段的街道本身交通荷载就较大,高层建筑将大大增加这些街道的交通压力,分布在这些街道两侧的高层建筑要尽量控制其层数和高度,同时在规划设计时要对这些街道进行扩展,加大其通行能力。
3 控制超高层建筑数量
超高层建筑往往以其象征性和代表性而存在,实际上这类建筑既不经济又不合理,一些已建成的超高层建筑投入使用后,收益并不乐观,可以说仅仅是体现城市形象,提高城市知名度。
三、结束语
综上所述,高层建筑已经走过百年历史,从其出现之日起就已成为城市的焦点,其形式和风格也在不断地发展变化着,我国的高层建筑虽然相对发达国家起步较晚,但是已经取得了很大的成就,像北京、上海、深圳等城市的高层建筑可以说代表了中国高层建筑的发展史,高层建筑设计与城市空间的融合也正不断地完善发展。
参考文献:
[1]陈大昆.住宅的优化设计[J].住宅科技,2001(2)
【关键词】梁式转换层 受力特点 截面设计
一、引言
目前,随着高层建筑的迅速发展,建筑功能的要求也日益复杂化,建筑结构常常需要采用结构转换层来完成上、下层建筑物结构的转换。与一般结构层相比,转换层结构具有结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大、受力复杂等特点。这意味着转换结构组成了建筑物的主要构件,它们的设计是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要的影响。
二、梁式转换层的主要结构形式及受力特点
1. 梁式转换层的主要结构形式
实际工程应用中转换梁的结构形式有多种多样,从跨数上,可分为单跨、双跨及多跨;从上部墙体形式上,可分为满跨和不满跨、开洞和不开洞及开门洞和开窗洞;从转换梁功能上,可分为托墙和托柱;从转换梁形式上,可分为加腋和不加腋;从转换梁结构采用材料上,又可分为钢筋混凝土、预应力混凝土和钢骨混凝土、钢结构等。
2. 梁式转换层的受力特点
梁式转换层结构传力途径采用墙(柱)-转换梁-柱(墙)的形式,具有传力直接、明确和传力途径清楚的优点,便于工程计算、分析和设计,且造价较节省。转换梁具有受力性能好、工作可靠、构造简单和施工方便的优点,结构计算也相对容易。研究表明,作为梁式转换层的主要受力构件―转换大梁,其受力形式与受力大小受上部结构形式、转换梁上下层相对刚度、转换梁的位置等因素的影响。在这些因素影响下,带有转换层的结构在水平荷载下将表现出不同的受力性能。分析表明,无论转换梁上部墙体的形式如何,只要墙体存在一定长度,转换梁中的弯矩就会较不考虑上部墙体作用的要小,相应墙体下的转换梁就有一段范围内出现受拉区。转换梁的最终受力状态由墙、转换梁作为一个整体共同弯曲变形和拱的传力作用综合影响。
墙、转换梁作为一个整体共同弯曲变形,转换梁处于这整体弯曲的受拉翼缘,若单独分析转换梁,其所受的弯矩由于剪力墙的共同工作而大大降低,同时,由于处于受拉翼缘,应力积分后转换梁中就会出现轴向拉力。由于竖向传力拱作用的存在,使上部墙体上的竖向荷载传到转换梁时,很大一部分荷载以斜向荷载的形式作用于梁上,若将这斜向荷载分解为垂直和水平等效荷载形式,则垂直荷载作用下的弯矩肯定要比不考虑墙体作用时要小,在水平荷载作用下,就形成了转换梁跨中一定区域受轴向拉力,而支座区域受轴向压力的现象。
三、梁式转换层的结构设计方法
由于梁式转换层的造价低,所以梁式转换层结构在实际工程中应用较广。转换梁主要承受竖向荷载,受力特征主要表现为在竖向荷载作用下的受力规律为研究上部墙体对转换梁受力特征的影响,采用有限元分析程序对不同结构形式转换梁的受力特征进行分析。根据一些工程实例的计算结果分析可见,计算模型的选取与转换梁的跨度有关。当转换梁的跨度较大时,上部墙体的层数考虑取多些当转换梁的跨度较小时,上部墙体的层数可适当取少些。实际工程中转换梁的常用跨度为6-12m而高层建筑结构标准层常用层高为2.8~3.2m。在此跨度和层高范围内,对上部托墙形式的梁式转换层,转换梁内力有限元分析取其上部墙体3~4层,视这部分墙体连同转换梁组成的倒T型深梁与下部一层结构进行内力分析,计算精度满足设计要求。
(一)转换梁截面设计
1.托柱形式转换梁截面设计
当转换梁承托上部普通框架时,在转换梁常用截面尺寸范围内,转换梁的受力基本和普通梁相同,可按普通梁截面设计方法进行配筋计算;当转换梁承托上部斜杆框架时,转换梁将承受轴向拉力,此时应按偏心受拉构件进行截面设计。
2.托墙形式转换梁截面设计
当转换梁承托上部墙体满跨不开洞时,转换梁与上部墙体共同工作,其受力特征与破坏形态表现为深梁,此时转换梁截面设计方法宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法,且计算的纵向钢筋应沿全梁高适当分布配置。由于此时转换梁跨中较大范围内的内力比较大,故底部纵向钢筋不宜截断和弯起,应全部伸人支座。当转换梁承托上部墙体满跨且开较多门窗洞或不满跨但剪力墙的长度较大时,转换梁截面设计方法也宜采用深梁截面设计方法或应力截面设计方法,纵向钢筋的布置则沿梁下部适当分布配置,且底部纵向钢筋不宜截断和弯起,应全部伸入支座。当转换梁承托上部墙体为小墙肢时,转换梁基本上可按普通梁的截面设计方法进行配筋计算,纵向钢筋可按普通梁集中布置在转换梁的底部。转换梁的结构形式有很多种,目前高层建筑转换层结构的实际工程应用也很多。一般而言,高层建筑转换层结构的分析必须按施工模拟,使用各阶段及施工实际支撑情况分别进行计算,以反映结构内力和变形的真实情况。施工过程中的力学问题应引起设计人员和施工人员的高度重视。
(二)转换层结构的构件设计
转换层结构不仅竖向刚度易在转换层附近发生突变,还应关注的是竖向抗侧力构件不连续,使结构的传力(包括竖向及水平力)途径在转换层及其附近发生突变,在强震作用下,易产生薄弱部位。因此在抗震设计中,除了控制转换层上下刚度比外,还应采用措施,加强转换层及附近层结构构件包括转换柱、转换梁、落地墙、转换层上下各两层楼板等构件,以保证水平剪力的有效传递和结构底层在强震下有足够的延性。
(三)转换大梁的设计
梁式转换层的设计构造要求:①转换层楼板要将上层结构的水平剪力传递到下层抗剪结构上去,本身承受很大的平面内剪力,同时又承受部分竖向荷载。因此要求楼板要有足够的强度和刚度。②转换层大梁是承托上部剪力墙或柱传下来竖向荷载的重要构件.本身受力很大。它是整个结构抗震安全的关键部位。
(四)框支梁的设计
框支梁截面尺寸一般由剪压比控制,宽度要大于其上墙厚的2倍,且大于400mm;高度大于计算跨度的1/6。工程框支梁宽统一定为800mm。框支梁受力巨大且受力情况复杂,它不但是上下层荷载的传输枢纽,也是保证框支剪力墙抗震性能的关键部位,是一个复杂而重要的受力构件,因而在设计时应留有较多的安全储备,二级抗震等级的框支梁纵筋配筋率大于0.4%。框支梁在满足计算要求下,配筋率大于0.8%。框支梁一般为偏心受拉构件,梁中有轴力存在,因而应配置足够数量的腰筋。
(五)转换层的抗震设计
带转换层的高层建筑结构中,由于设置了转换层沿建筑物高度方向刚度的均匀性受到很大的破坏,转换层结构竖向承载力构件不连续和墙、柱截面的突变,导致传力路线曲折、变形集中和应力集中,因此转换结构的抗震性能较差。为保证设计的安全性,规定部分框支剪力墙结构转换层的位置设置在3层以上时,其框支柱、剪力墙底部加强部位的抗震等级宜按高规定提高一级采用,己经为特一级时不再提高,提高其抗震构造措施,而对于底部带转换层的框架,核心简结构和为密柱框架的简中简结构的抗震等级不必提高。
(六)楼板
由于结构上部的水平剪力要通过转换层传到下部结构,转换层楼面在其平面内受力很大,楼板变形显著,因此要适当加厚转换层楼面,建议采用厚度不小于180mm的现浇板,这样有利于转换层在其平面内进行剪力重分配,并加强转换大梁的侧向刚度和抗扭能力,也可使实际情况更符合结构整体计算中楼层刚度无限大的基本假定。而且混凝土强度>C30,并采用双向双排钢筋网,每排钢筋的配筋率≥0.25%,必要时。转换层楼板不宜有大的开洞,当开洞时应在洞口四周设置次梁暗梁,楼板开洞位置尽可能远离外侧边,与转换层相近的楼板也应加强。若必须在大空间部分设置楼、电梯间时,应用钢筋混凝土墙围成简体。
关键词:高层建筑,结构,设计,要点
前言
高层建筑本身的特点决定着建筑结构的特殊性,比如结构复杂,建筑施工的工作量很大,施工的周期较长等,所以,如果在结构设计方面发生问题,不但会使得经济造成巨大的损失,而且也会危及人们的生命以及财产的安全,因此,我们要对高层建筑结构设计要点严格把握,并且对工程施工的各种相关因素全面考虑,详细的分析及把握影响建筑质量的潜在问题,从而采取有效的方法及措施进行防治。
一、高层建筑结构体系
1.高层建筑的剪力墙体系
在高层建筑设计结构体系中,其重要组成部分就是剪力墙,在高层建筑承受风荷载或高层建筑承受地震作用方面,剪力墙有着积极性的作用。因为其不仅对结构中水平构件所产生的竖向荷载能够承担,而且对外部因素所引起的振动作用也能够承担。
2.高层建筑的框架―剪力墙体系
高层建筑中常见的结构体系就是框架―剪力墙体系,垂直荷载的力量是框架所能承受的,而剪力墙所承受的则是水平剪力。剪力墙的设置不仅能够在很大程度上增强建筑的侧向刚度,使其水平位移变小,而且还能够使框架所受的力实现均匀分布。
3.高层建筑的筒体体系
高层建筑筒体结构体系由框架―剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构体系是将剪力墙或密柱框架集中到建筑的内部和而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间,目前在高层建筑中被广泛应用。
二、高层建筑结构设计要点分析
1.选择合理的结构方案
高层建筑的结构设计不仅要具有较高的经济性,更要满足使用性及合理性,因此在进行高层建筑结构设计时,首先就要选取一种既可行又满足较好经济性的结构形式及体系。其中要注意如下问题:首先在同一结构单元中,最好不要混合使用不同的结构体系,同时还要综合考虑使用要求、地理环境及施工条件等实际情况,还要协调好建筑电气及水暖等配套设施的设计,从而选择最优的建筑结构体系。
2.选择合适的基础方案
综合考虑高层建筑物的上层结构类型和地基的承受能力,对建筑物的结构设计。尽量充分利用地基的承受强度,建筑合理的高度,必要时要求进行地基变形的检验。根据当地的地质调查结果,对高层建筑结构基础设计。建筑设计人员在进行建筑地基基础设计的时候,必须要根据当地的设计规范标准,由于我国各个地方都会有自己地区规划制定的《地基基础设计规范》,各个地区制定的规范对建筑结构设计师在设计时有着非常重要的帮助。
3.选用适当的计算方法及简图
在高层建筑结构设计中,要注重相关计算方法的选择,以保证强度等计算结果能够满足真实情况,从而更好的为结构设计提供依据。此外,由于建筑结构设计是在结构计算的基础上开展的,一旦计算方式不准确,导致计算结果有误,就会严重影响高层建筑的结构设计质量,更可能造成安全事故的发生,并带来巨大的损失,因此在高层建筑结构设计中,要注意相关计算方法的选择及计算简图的选取。同时,计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点和刚结点,但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。
4.正确分析计算结果。
计算机技术是在结构设计中普遍采用的技术,但是随着目前软件种类繁多,软件的不同往往也会导致计算结果的不同。所以,设计师要对程序的适用范围以及条件进行全面的了解才可。设计师在拿到计算结果时一定要对其认真分析,并且慎重的校核,其原因是计算机在辅助设计时常常会因为结构实际情况与程序不相符合,或人工输入有误,或软件本身有缺陷从而导致计算结果错误,这就需要设计师以此做出合理判断。
5.采取相应的构造措施
“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则”是在进行高层建筑结构设计时需要牢记的,并且一定要注意构件的延性性能;对薄弱部位加强;对钢筋的锚固长度也要注意,更要注意的就是钢筋的执行段锚固长度;同时对温度应力的影响力等也要考虑。
6.高层建筑结构抗震设计
由于高层建筑的楼层数较高,特别是某些超高层建筑,如果遇到如地震等灾害时,其抗震能力得不到有效的保证,就使其变形及破坏力都会远远的大于其它类型的建筑,因此要综合多方面因素,全面的提升高层建筑的抗震能力。
首先要注重地基的选择及设计,高层建筑最好应建筑在土地较硬的地区,并远离河岸,同时还要注意,不要在断层或地陷等较易发生地震的地区建造,如果地基选择不合理很可能影响到其抗震能力。其次,在设计阶段还要注重建筑材料的选取,将钢筋与混凝土结合在一起的建筑形式主要是利用钢筋与混凝土具有相似的膨胀系数,在任何环境下都不会产生过大的应力,同时这两者之间的粘结性很好,特别是将钢筋表面预置肋条或在钢筋的端部弯起弯钩,可大大的提高钢筋与混凝土之间的拉力,可以更好的提高建筑的强度及抵抗外力的能力,从而更好的满足人们的使用要求。而在高层建筑的设计施工中会在框架结构中融入一定的剪力墙结构,从而更好的实现不同建筑的功能及相应的强度要求。
结束语
综上所述,我国城市化建设速度的不断加快,使得提高城市土地利用率的相关问题越来越被社会所重视,与此同时,各种形式的高层建筑拔地而起,从而缓解了城市居民住房紧张问题,但是由于高层建筑本身的结构特点,决定着其相应的结构设计必须满足一定的强度及使用要求,这对建筑设计师来说是一项艰巨的任务。要想保证高层建筑施工质量,首先在结构设计阶段就要保证其设计方案完全符合国家的相关标准,并结合其实际用途,抓住设计要点,并对较易发生的潜在问题的设计进行及时排除,确保施工方案得以顺利的展开,从而保证整体高层建筑的施工质量,为人们的正常使用提供较高质量的保障。
参考文献
关键词:高层建筑;结构设计;剪力墙;静力分析
中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:
前言
高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大,而建筑结构设计方面的变化也越来越多,很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。高层建筑得到了前所未有的发展,应用于建筑工程中的材料、形式、力学分析模式也越来越复杂,结构体系更是多种多样,高层建筑结构设计也成为了工程设计师所面临的一项重大课题。因此,为了能够满足建筑的功能需求,在对结构进行设计之前,对其中所涉及的要点进行探讨和分析是必不可少的,只有在充分掌握设计要点的基础上,才能够设计出符合建筑功能要求的整体结构。
1 建筑结构设计要点
高层建筑结构设计主要是指在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下,按有关设计标准的规定,对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作,并寻求优化的过程。建筑结构的设计特点主要可以分为以下几个方面:
1) 水平荷载是决定因素。水平荷载对高层建筑结构具有重要的作用,也是高层建筑结构设计中所主要考虑的因素。在高层建筑中,由于竖向荷载所引起的轴力与建筑高度的一次方成正比,而水平荷载所引起的倾覆力矩及竖向构件的轴力与建筑高度的二次方成正比。由此可见,随着高层建筑高度的不断增加,这个值也会随之逐渐增大,对建筑结构的影响也必然会越来越大。
2) 结构延性成为重要设计指标。延性主要是在高层结构抗震设计中采用的,结构延性主要是指材料的结构、构件或构件的某个截面从屈服开始至达到最大承载能力或达到以后而承载力还没有显著下降期间的变形能力。随着荷载的不断增加,受弯构件受拉位置的混凝土就会出现裂缝的情况,严重的还有可能导致构件被破坏。
3) 轴向变形也同样很重要。轴向变形在结构设计中也是不容忽视的。高层建筑中所涉及到的竖向荷载值往往都比较大,很容易引起柱中的轴向变形,从而对连续梁弯矩产生一定程度的影响,同时还会影响到预制构件的下料长度。因此,建筑设计师一定要对此给予高度的重视。
2 高层建筑的结构体系
设计师如果想要对建筑的结构进行科学合理的设计,就必须全面了解其体系的构成。就我国目前高层建筑的结构体系来看,主要包括以下几个方面:
1) 剪力墙体系。剪力墙主要是指承受风荷载或地震作用所产生的水平剪力的墙体。而剪力墙体系主要是受力主体结构全部都是由平面剪力墙的构件组成的一种体系。其不仅能够承担结构中水平构件所产生的竖向荷载,而且还能够承担外部因素所引起的振动作用,比如地震作用以及风力等。剪力墙本身具有较高的强度和刚度,同时具有一定的延性,是一种不错的结构体系。
2) 框架—剪力墙体系。由于剪力墙本身具有较好的强度和刚度,因此,在框架体系的强度和刚度达不到建筑使用需求的时候,往往会采取安装剪力墙的方法来代替部分框架,二者所形成的体系就是框架—剪力墙体系。其中,框架所承受的主要是垂直荷载的力量,剪力墙所承受的是水平剪力。剪力墙的设置不仅能够在很大程度上增强建筑的侧向刚度,使其水平位移变小,而且还能够使框架所受的力实现均匀分布。
3) 筒体体系。筒体结构体系由框架—剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来的。筒体结构体系是将剪力墙或密柱框架集中到建筑的内部和而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间,目前在高层建筑中被广泛应用。
4) 嵌固端的设置: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,如:嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题,而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。
5) 结构的规则性:新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动,新规范在这方面增添了相当多的限制条件,例如:平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等,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。”因此,结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意,以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
3 高层建筑的结构分析
3.1 高层建筑结构分析的基本假定
在进行高层建筑结构分析基本假定的时候,结构分析人员通过采用弹性假定的方法来进行。目前,弹性的计算方法已经成为了工程上最为实用的结构分析方法。通常情况下,建筑结构在垂直荷载和风力的影响下,会处于一个弹性工作阶段,在这种条件下,这种弹性假定是基本符合现实情况的。但是如果遭受到地震和强台风作用的时候,建筑就会根据实际情况产生不同程度的位移,进入到弹塑性的工作阶段。此时工作人员如果按照弹性方法对内力和位移情况进行计算,那么其结果必然不能够充分反映结构的工作状态,因此,必须要采用弹塑性动力的分析方法进行分析。此外,刚性楼板假定也是高层建筑结构分析基本假定的内容之一。
我国目前有很多随着当今建筑结构的不断改革和创新,剪力墙成为了建筑结构设计不可缺少的重要形式。因为剪力墙结构的抗侧刚度比较大、侧移能力较小、良好的抗震效果相对而言比较良好。剪力墙结构在高层建筑的设计中应用越来越普遍,人们对剪力墙结构的要求随之越高。在原来的剪力墙基础上,我们可以结合框架结构优点和弊端,从而设计出一套灵活的剪力墙结构体系,提高当前建筑结构设计的水平,具体问题具体分析,最大程度上提高和优化整体结构的设计水平。
3.2 高层建筑结构静力分析方法
剪力墙的受力特性与变形状态一般都是由它的开洞情况造成的。一般剪力墙中,它的墙肢截面高度都是厚度的8 倍。短肢剪力墙的截面高度是厚度的6.5 倍左右。剪力墙结构的计算方法可以利用平面有限单元法。此方法具有精准性和高效性,适用于多种多样的剪力墙。它的一些弊端也是显而易见的,比如特殊开洞墙、框支墙的过渡层的设计情况相当复杂,容易出差错等。
剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙,其截面应力分布也不同,计算内力与位移时需采用相应的计算方法。
剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法。此法较为精确,而且对各类剪力墙都能适用。但因其自由度较多,机时耗费较大,目前一般只用于特殊开洞墙、框支墙的过渡层等应力分布复杂的情况。
4 建筑结构工程特征
合理利用土地资源、空间和节约施工成本以及保证施工的质量,是高层建筑施工过程中的主要目的。所以具备良好的空间工作性能成为高层建筑设计的必然要求,我们可以利用剪力墙结构的双向布置,设计出完整的结构空间。结构体系的主要作用是提高建筑物抗震性能,完善设计的结构,从而保证剪力墙在应用过程中的最佳质量。
梁、板、柱、墙和基础等构成了建筑形体的力学构件和体系。其实每个部位的建筑都是相辅相成的,形成一个整体的结构,才能定制出一套合理的工程施工方案。所以不同建筑的结构构件及体系的尺寸和构成比例都需要合理科学地设计。另一方面,结构区别于机械,它不存在零件,它的构件具有固定性和整体性,构件划分也可以是人为的,比如房间或楼层等部分的划分,就比较具有随意性和不确定性,达到零件化的效果具有一定的挑战性,也很难达到部件的规范性和全面性。为了满足现代复杂多变的建筑结构的要求,需要定制一套新的高层建筑施工方案。