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高层建筑通常与中、低建筑物的结构性能是不同的,设计人员必须倍加重视。在设计混凝土和钢结构中,在不使用多的成本前提条件下,我们只要按照以下建设原则,根据高层建筑结构理念来布置,就能使得高层建筑抵抗侧向力和变形的能力增强。
1.使得抗弯结构体系中的有效宽度得到拓展。适当的宽度不仅能够直接减小倾覆力矩,同时在它条件不变时,变形程度就能够大大的降低。
2.使得主要承受荷载构件的有效截面得到增加。比如建筑物的底部楼层中,柱子翼缘和连系梁截面如果大大的增加,那么侧移变形就直接减小。
3.使绝大部分的垂直荷载直接由主体的抗弯构件等部件来承受其重力,同时使得主要的抗倾覆构件能够受到有效地预压,这样有利于在倾覆拉力作用下增加房屋的稳定性。
4.在竖向的结构体系中利用实心墙或者利用斜撑构件能够最有效地抵抗每栋建筑物每层楼的局部剪力。全部使用受弯的竖向构件抗剪一般是不经济、不合理、不实际的,因为要使得柱子或者连系梁有着足够的弯曲抵抗力,比那些用墙面或斜撑构件消耗更多的材料和劳动力以及工作日。5.楼板都必须具有相当程度的厚度,能够达到水平隔板那种效果。这样才能使得抵抗歪理的各种构建同时工作,而不是单一的工作。
二、概念设计在建筑结构设计中的具体运用
1.在建筑剖面结构设计中,概念结构设计得到了的广泛应用在相关人员进行建筑剖面设计时,要做好竖向的传力体系设计,控制好建筑物的高度比,使高层建筑物的抗侧力结构刚度由基础向建筑物的顶层逐渐过渡,避免出现建筑物竖向上刚度出现突变而消弱高层建筑物水平荷载能力的现象。当建筑物竖向的刚度变化特别大时或在高层建筑物的结构布局发生变化时,要设置结构的转换层,以确保高层建筑的稳定性。在给高层建筑设置锚固深度时,要结合高层建筑物设备用房和地下停车场的需要,设置一层或几层地下空间,提高高层建筑的抗震能力和抗倾覆能力。
2.设计中最好满足竖向均匀性均匀性问题在建筑的竖向结构布置中,无论是那些几何图形还是楼层刚度的相关的变化,均匀性都应该是立面设计中最值得考虑的问题。不均匀的布置会产生刚度以及强度上的突变,使得竖向的应力集中或者是变形集中,从而导致建筑在中小型地震中遭到了损坏、而在大震时就会面临倒塌的严重后果。若要使得结构达到完全均匀性,在具体工作设计中应做到以下几点。
(1)关于竖向的收进问题最常见的建筑处理方式是竖向收进,其在结构上出现的问题是凹角处应力过于集中。由于每个房屋的不同部分的振动特征都不同,因此在收进处的横隔(楼盖或屋面板)产生应力容易发生突变。
(2)同一楼层的墙面的刚度有区别在建筑工程中,空间需要或艺术构思不同的原因导致同一层间墙柱的刚度有着明显的差异,通常刚性较大的墙柱有着较大的内力。因此,设计时应当从抗震的角度重新合理的安排结构系统,减少震害带来的损失。为了使得刚度均衡,平面上应当做到刚心和质心尽量接近或重合。
三、建筑结构概念设计的重要意义
随着社会技术与经济的不断发展,人们的物质生活水平不断提高。由于城市发展的需要,现代建筑向大规模和复杂化发展。结构分析计算软件在工程设计时应用较为广泛,结构工程师的当前的首要任务是如何解决计算模型的合理性和计算结果的可靠性,而概念设计是解决这类问题的关键。“概念”指的是“反映对象的本质属性的思维方式”,是“人们通过实践,从对象属性,以其独特的属性概括而成”。在建筑结构中的设计概念是建筑结构各种情况下的一般规律。设计师应以概念设计理念贯穿结构的选型、计算、布置到细节处理的全过程,根据实际情况,总结实践经验,对遇到的问题制定详细的措施,合理分析、及时的处理,以最直接的方式对荷载进行传递,创造一个更安全、舒适的工作环境,并节省材料和金钱。设计必须选择—个经济合理的、切实可行的结构形式和结构体系。在结构体系中,工作人员应该明确抗震细部、总体布置、应受力等方面,使得在同一结构单元中,结构体系达到一致,使得平面和竖向都能够均匀规则。总而言之,对建筑师设计要求、材料供应、结构特点、施工条件等情况都进行具体分析。同时与施工、业主等多个方面进行充分协商,然后在进行选择基础结构。必要时还应进行多方案比较,确定结构方案,择优选用,使得整个建筑能够发挥其应有的结构功能。因此,对于建筑结构的设计要充分掌握设计概念,掌控设计和计算的过程,检验计算结果的可靠性。对不可靠的结构进行调整,是现代建筑结构设计的本质。同时控制建筑工程的成本的投入,使得其在合理范围之内。
四、结语
我国在建筑结构概念设计理念的倡导、运用和规模起步较晚,发展速度也比较慢相对于西方一些国家,还存在一定的差距。由于建筑结构概念设计的重要性,因此必须加强建筑结构的概念设计。
作者:林天赐单位:福州万山电力咨询有限公司