發布時間:2023-09-28 10:11:36
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇辦公樓結構設計特點,期待它們能激發您的靈感。
中圖分類號:TU755 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)04(b)-0058-01
隨著我國房地產行業的發展,多層混凝土辦公樓的建筑項目越來越多,針對多層混凝土辦公樓的建筑結構設計也得到了廣泛的研究和關注。多層混凝土辦公樓的結構設計存在著許多優點,因此,建筑結構設計的一些細節也得到了越來越的關注。本文針對多層混凝土辦公樓的結構設計要點進行了詳細的分析,具體如下。
1 多層混凝土辦公樓的結構設計基礎
首先,針對多層混凝土辦公樓的結構設計要合理使用工程地質勘察報告。在多層混凝土辦公樓的工程地質勘察報告中包含基礎設計中的各個方面的數據,各項數據要相互匹配,并且使用工程地質勘察報告時要與現場的實際施工情況相結合,在充分了解現場施工情況的前提下,分析工程地質勘察報告在本施工地段的適應性。
其次,多層混凝土辦公樓的結構設計要以承載力和變形情況為前提,選用的地基材料盡量選擇經濟性高的天然地基材料。多層混凝土辦公樓的地基承載力要求高,應充分考慮土層的力學性質,以及土層的穩定性和承載能力等方面。
最后,多層混凝土辦公樓的結構設計一般是獨立或條形基礎的。一般情況下,先由地基的承載能力和變形情況來確定地基的尺寸,再對基礎截面的設計進行驗算。在計算之后,進行基礎地基截面的設計工作,這時要選用地基凈反力的計算方法。
2 多層混凝土辦公樓結構的上部設計要求
首先,多層混凝土辦公樓結構的平面設計具有靈活性的,它主要是提供科學合理的辦公場所,以及提供辦公場所的特殊立面體型。多層混凝土辦公樓結構的平面和里面形狀都要盡量的簡單和具有一定的規則,每個部分的剛度要分配均勻,這樣可以減少多層混凝土辦公樓結構的出現扭轉的可能性,同時,要對多層混凝土辦公樓結構的層高進行統一設置,盡可能的對設計和施工進行簡化。
其次,多層混凝土辦公樓的樓板結構體系通常采用單向板和雙向板兩種比較常見的板型,通常情況下通過次梁盡可能使樓板成為雙向板的結構,這樣可以讓樓板結構的整體受力具有一定的合理化,進而讓配筋具有一定的均勻性,這樣的樓板厚度一般情況下比單向板的設計要薄。通常情況下,要根據具體使用情況,荷載程度以及跨數進行樓板的選擇。一般情況下,框架結構的樓板厚度要大于100mm,對樓板進行開洞的處理方法也要特別提起關注。
3 多層混凝土辦公樓結構的主體結構設計要點
3.1 多層混凝土辦公樓結構的超長措施
結構超長造成的裂縫主要是受到混凝土收縮作用和溫度變化影響所形成,具體的設計要把握幾個方面即可很好的避免這些問題。首先,每隔30至40 m就設置一條后澆帶,與此同時,在樓板的混凝土中添加進多功能的混凝土外加劑,從而全面的改善混凝土質量。其次,控制應力集中產生的裂縫,加強孔洞周邊有效性的措施。再次,運用較為先進科學的保溫隔熱措施,特別是屋面設架空層,對于屋面保溫隔熱層以及的護墻所選用的保溫隔熱材料性能一定要求到位等。最后,根據計算所得結果,加強梁柱所采取措施,特別是中部橫梁和邊柱,按照計算所得的結果進行配筋加強,對于部分梁長度大于30 m的,對其其加大加密腰筋。
3.2 多層混凝土辦公樓裝修荷載靈活多變性的應對
辦公樓的內外裝修往往變化很大,需要特殊的造型特點等,使得所用的材料也各式各樣,繼而難以精確確定荷載值大小。多層混凝土辦公樓建筑的裝飾裝修工程的設計一定要保證建筑物結構的安全以及主要的使用功能。如果涉及到承重結構和主體的改動或者荷載增加的時候,一定要經過原來的結構設計單位或者具備相應的資質設計單位進行有關原始資料核查,對己經完成的建筑結構安全性核驗并最終確認。多層混凝土辦公樓建筑的裝飾裝修工程完成設計之后,嚴禁違反設計文件進行設計的擅自變更,具體指建筑主體、主要使用功能或者承重結構的改動。
3.3 多層混凝土辦公樓的樓梯設計要點
多層辦公樓的豎向主要通道為樓梯,樓梯柱TZ的靈活布置和樓梯梁的合理選擇及布置需要十分的注意和相關工程經驗的支撐。樓梯梁下的凈高要保證大于2 m,樓梯段凈高保證大于2.20 m,板式樓梯板的板厚一般可取h=L/30。必須注意,TZ設置處梁上要增設附加箍筋或附加吊筋。對于設置了樓梯井、電梯井或其它剪力墻型抗側力結構的框架混凝土結構,需要按框架一剪力墻結構體系進行計算,并考慮一般較少數目的剪力墻,按框架結構確定其框架部分的抗震等級。
4 結語
在建筑結構設計中,多層混凝土辦公樓的結構設計是一種基礎性的設計,也是一種比較常見的設計方法。在多層混凝土辦公樓結構的設計時,現場的設計工作者要根據不同的情況進行合理的結構設計。在實際的設計過程中要遵循相關的規范進行科學合理的設計,本文針對多層混凝土辦公樓結構設計進行了相應的研究,具體包括:多層混凝土辦公樓的結構設計基礎;多層混凝土辦公樓結構的上部設計要求;多層混凝土辦公樓結構的主體結構設計要點:第一,多層混凝土辦公樓結構的超長措施,第二,多層混凝土辦公樓裝修荷載靈活多變性的應對,第三,多層混凝土辦公樓的樓梯設計要點。希望本文的研究能為多層混凝土辦公樓的結構設計水平的提升帶來一定的幫助和啟示。
參考文獻
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關鍵詞:多層混凝土結構辦公樓設計分析 技術措施
Abstract:according to the concrete office building foundation structure multilayer design and the details of the upper structure design, expounds the main structure sums up the common design key points of the design method and summarizes measures, for the similar structure design provides to sum up experience.
Keywords: multilayer concrete structure, office building, design analysis, technical measures
中圖分類號: TU318文獻標識碼:A 文章編號:
1引言
隨著我國多層辦公樓建筑項目的增加,對其的結構設計也越來越受到廣大工程技術人員和其他相關人員的關注,近些年來大量出現的多層混凝土辦公樓結構憑借其諸多優勢得到了大量的使用實踐,但是其中很多細節需要設計人員引起注意。本文在介紹多層混凝土辦公樓結構的基礎結構和上部結構設計細節的基礎上,總結了其部分設計中需要注意的要點加以闡述。
2多層混凝土辦公樓結構基礎設計
正確閱讀并結合實踐經驗使用工程地質報告。地質勘察報告主要內容涉及多層混凝土辦公樓基礎設計的多方面資料,具體參數要融會貫通,了解計算指標和勘察結論的可靠程度必須進行深入了解,然后結合工程經驗和現場實地現象判斷報告中所建議的地基情況在該項工程中的適用性。擬建的建筑物具體情況與要求同場地的具體工程地質條件必須密切聯系,綜合分析。
以變形和承載力滿足為前提,盡量采用相對較為經濟的天然地基上淺基礎。工程地基持力層選擇要與上部結構同地基基礎的整體性出發,綜合考慮土層的物理力學性質、場地土層分布的情況及基礎穩定性、結構類型和荷載性質與大小、建筑物的體型以及地下水的影響。
多層辦公樓一般采用獨立基礎或者條形基礎。首先由變形和地基承載力確定基礎底面的尺寸,然后進行基礎截面設計的驗算?;A的高度確定由混凝土剪切條件和抗沖切控制,基礎的配筋確定由基礎驗算截面抗彎能力控制。計算要求滿足之后,進行一些規范規定的構造要求計算確定滿足。設計時要注意在確定計算基礎沉降或者基礎底面尺寸時,應將設計地面以下基礎和其上覆土重力作用考慮進去。在進行基礎截面的設計時,要采用不考慮基礎與上覆土重力作用的地基凈反力計算。
完成地質報告分析和地基基礎選型后進行地基處理,針對水文地質條件和地質報告條件合理選用地基處理方法,所選方法必須綜合考慮當地的實際工程經驗和土力學的基本原理。
3多層混凝土辦公樓結構上部設計
多層混凝土結構體系建筑平面布置上比較靈活,能夠提供較為科學的辦公環境場地,同時可以構成具體辦公樓需要的特殊立面體型。結構立面體型和平面形狀要盡可能規則且簡單,對稱均勻布置各部分剛度,從而減少結構扭轉出現的可能,盡量統一建筑結構層高和混凝土柱網,簡化設計和施工。一般多層辦公樓結構采用C25混凝土強度即可,在抗震設防有要求地區,要遵循強柱弱梁、強剪弱彎、強節點強錨固的設計原則,通過材料和結構形成延性框架。
框架柱截面尺寸方面,截面高度h=H/6~H/12,截面寬度b=1h一h/1.5,(H為辦公樓層高),采用軸心受壓柱方法估算時,考慮彎矩的影響,將軸力乘以1.2~1.4的放大系數??蚣苤髁航孛娉叽鐒偯妫孛娓叨萮=L/10~L/14,截面寬度b=h/2~h/3,(L為梁的計算跨度),根據承重、非承重荷載和跨數來選取小者或者大者,一般可取h=L/10,b不宜小于200mm和h/4。次梁的截面高度h=L/12~L/16,要比框架主梁高度小50mm以上,最好比主梁小100 mm左右。次梁的截面事宜比主梁寬度小50mm,一般可取200 mm或250mm,大于150 mm,主次梁相交處要考慮增設附加吊筋或者附加箍筋。
樓板結構體系采用常見的單向板和雙向板,一般通過次梁盡量使樓板成為雙向板結構,使得整體受力更加合理化,從而配筋可以更加均勻,這種情況下樓板厚度相對能夠比單向板設計的薄一些。單向板板厚通??扇=L/30~L/35,雙向板板厚通常取=L/35~L/45,一般根據使用實際情況、荷載和跨數選取大者或小者。通常說來,框架結構樓板的板厚要大于100 mm,樓板開洞的各種處理方法也要進行注意。
4主體結構設計的要點
4.1 結構超長措施
結構超長往往造成裂縫的大量產生,嚴重影響工程的建設質量和長期使用能力,特別是多層混凝土辦公樓結構,更易產生這些問題。大量的工程實踐為工程設計積累了豐富的,通過具體的設計措施可以從多個層面,從理論上講,結構超長造成的裂縫主要是受到混凝土收縮作用和溫度變化影響所形成,具體的設計要把握幾個方面即可很好的避免這些問題。首先,每隔30至40m就設置一條后澆帶,與此同時,在樓板的混凝土中添加進多功能的混凝土外加劑,從而全面的改善混凝土質量。其次,控制應力集中產生的裂縫,加強孔洞周邊有效性的措施。再次,運用較為先進科學的保溫隔熱措施,特別是屋面設架空層,對于屋面保溫隔熱層以及的護墻所選用的保溫隔熱材料性能一定要求到位等。此外,樓板配筋的時候要考慮到收縮和溫度應力,疊加處理受力鋼筋同這一部分配筋,沿著長度方向的中間區域1/3位置上部鋼筋拉通50%的鋼筋。最后,根據計算所得結果,加強梁柱所采取措施,特別是中部橫梁和邊柱,按照計算所得的結果進行配筋加強,對于部分梁長度大于30m的,對其其加大加密腰筋。
4.2 辦公樓裝修荷載靈活多變性的應對
辦公樓的內外裝修往往變化很大,需要特殊的造型特點等,使得所用的材料也各式各樣,繼而難以精確確定荷載值大小。多層混凝土辦公樓建筑的裝飾裝修工程的設計一定要保證建筑物結構的安全以及主要的使用功能。如果涉及到承重結構和主體的改動或者荷載增加的時候,一定要經過原來的結構設計單位或者具備相應的資質設計單位進行有關原始資料核查,對已經完成的建筑結構安全性核驗并最終確認。多層混凝土辦公樓建筑的裝飾裝修工程完成設計之后,嚴禁違反設計文件進行設計的擅自變更,具體指建筑主體、主要使用功能或者承重結構的改動。
4.3 樓梯設計要點
多層辦公樓的豎向主要通道為樓梯,樓梯柱TZ的靈活布置和樓梯梁的合理選擇及布置需要十分的注意和相關工程經驗的支撐。樓梯梁下的凈高要保證大于2 m,樓梯段凈高保證大于2.20 m,板式樓梯板的板厚一般可取h=L/30。必須注意,TZ設置處梁上要增設附加箍筋或附加吊筋。對于設置了樓梯井、電梯井或其它剪力墻型抗側力結構的框架混凝土結構,需要按框架一剪力墻結構體系進行計算,并考慮一般較少數目的剪力墻,按框架結構確定其框架部分的抗震等級。
4.4 其他設計注意細節要點
要注意到屋面梁和樓面梁的不同性,屋面梁有防水翻邊處理的要求,在結構設計詳圖繪制中,需要跟建筑專業保持密切配合,形狀美觀,結構力爭合理,功能實用到位。在結構詳圖中,構造分布鋼筋的布置和最小配筋率的要求需要特別注意,結構詳圖要做到標高和平面位置定位明確,尺寸明確,鋼筋小樣明確。保證計算簡圖正確性才能保證結構的構造要求滿足,因地制宜合理的調整內力和構造才能滿足實際情況和計算簡圖的差異。此外,荷載的取值要根據實際情況,具體問題具體分析,并非越大就越安全,一般采用最不利荷載組合進行計算設計。
5結語
多層混凝土結構設計是結構設計中較為基礎的設計,也是建筑結構設計中較為常見的一種形式。在設計時,如何處理各種不同的問題值得結構設計人員不斷探討和研究。實際設計過程中,應根據相關規范作科學合理的設計,文章就多層混凝土結構設計時常遇到的問題進行分析并探討具體解決措施。
參考文獻:
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【關鍵詞】現代化;辦公樓建筑;設計要點;結構選型
引言
辦公樓建筑是21世紀最重要的標志之一,辦公建筑因使用性質、單元組合、使用對象和管理模式等不同而對建筑設計產生多元化的需求?,F代化辦公建筑是收集和處理信息的主要場所之一,將在信息社會之中必然會得到巨大的發展。隨著現代化建設的發展,已作為當地經濟繁榮、科學進步的重要形象。文章主要闡述了現代化辦公樓建筑設計特點,并指出了辦公樓建筑設計要點,以供同行參考。
一、現代辦公樓的設計特點
一般來講,現代辦公樓建筑的組成通常分為建筑外殼和承租人改造兩部分。承租人可以利用各式各樣的空間性能來對適應辦公樓的內部構造進行改造,空間類型包括辦公會議室場所、自動數據處理設備室、圖書室空間、零售店、餐飲部等。另外,辦公樓建筑通常還要設立地下停車場以及地面停車場?,F代辦公樓建筑設計要考慮的方面有很多,包括建筑外觀、經濟目標、用途、附屬結構要求、運轉時間、開放情況、防火等級、建筑安全問題,還有建筑受攻擊可能性評估等級、長期需求的持續性、發展可能性、組織和群體大小、集會必備設施,以及電子技術和設備要求、特殊裝卸升降和倉儲條件、交通運輸工具的要求和類型等。
另外,辦公建筑作為大城市公共建筑中較為普遍的建筑類型,近年來由于社會經濟的迅猛發展需求量得到很大提高,考慮到辦公樓本身的特殊性和設計上的多樣性,其耗能遠高于普通建筑,在一定程度上可以認為辦公樓建筑對建筑和能源會造成很大的影響。因此在現代辦公樓設計上也應該盡可能的考慮建筑節能,眾所周知,我國最近辦法了建筑節能的相關法規,這對于我國建筑節能整體目標的實現具有較大的意義。
1.1 辦公樓建筑系統設計
現代辦公樓建筑設計需要考慮的一個重要因素就是建筑系統及其主要的組成部分,它在建筑中包含了比較豐富的內容。大到辦公大樓的停車場設計、景觀綠化設計、辦公大樓照明設計、建筑物外觀設計等等各方面,具體來看也包括了地基和下層結構設計、垂直運輸設備設計及控制系統設計等很多細小的環節。甚至設備的維護、門窗的保潔工作、安全保衛系統及建筑物標記都屬于辦公樓系統設計中的一部分,因此在現代辦公樓設計當中,必須要全面細致的考慮各個方面,從而提高辦公樓建筑物的質量。
1.2 辦公樓電氣系統設計
在辦公大樓電氣系統設計中要注意建筑外殼的電氣系統設計及相關槽隙處理,其間包括辦公樓電力服務和能源供給、照明系統、緊急電源和保護系統等主要方面,在辦公大樓建筑外殼的管道系統中應該著重對壓制系統、報警系統和排煙通風系統進行合理的設計,避免在日后的使用中埋下安全隱患。其次在辦公樓建筑的入口裝置、水平或垂直通道及箱體結合物的設計上也應該加以重視,并構建出一套現代辦公樓安全系統保護體系,做好公共保衛、控制侵入檢查、入口掃描等安全設計。
1.3 辦公樓的節能設計
現代的辦公樓設計需要考慮的一大重點問題就是辦公樓的節能設計,在具體的設計當中可以通過采用設計可替代能源系統的方式來有效節能,比如使用太陽光和建筑一體的風力和光電池發電,以此來節約電力能源。我國目前也有利用廢熱發電和天然氣燃料電池技術來自主發電,這也已經成為了我國高效節能建筑設計當中的一個重要標準??偠灾?,為了有效發揮辦公樓建筑的真正性能,保證辦公樓建筑在日后能夠長期運作并有效節約維護資金就需要在辦公樓建筑的節能設計上加以重視。
二、現代辦公樓建筑設計中應注意的要點
1.1 集成性
現代辦公樓建筑設計的構思要充分考慮所有相關的因素。辦公樓的建設目的以及維護保養方式等是十分重要的。為確保建筑大樓的竣工和建筑物的維護保養分開,由建設目的出發而做的建筑設計就顯得十分重要了。因此,要建造高效能的辦公樓,在辦公樓建筑的整體設計必須在工程師、建筑師、委托人以及業主各方面的共同配合下進行。
1.2 可變性
現代高效能辦公室必須適應正常的裝修更新,這些裝修更新通常是因為出現職員調動、商業變革、經營方重組等情況。但不管出于什么原因,辦公樓的運作系統、基礎配備、家具設施等都有可能進行更新重組來適應改革的需要,尤其是在現代的高節奏生活中,必須要保證現代辦公樓建筑設計能夠有良好的可變性,從而不斷適應時代的發展。
1.3 舒適安全的辦公設計
現代的辦公樓建筑環境中,首要考慮的問題就是員工的安全、健康和舒適。在新一代的高效能先進辦公室中,關于安全、健康、舒適等問題已經被制定出相關標準列入了建筑設計說明的那個中。比如在如提高空氣清新流通性,建筑裝修材料的無毒、低污染等方面,均已經被列入建筑說明書以作為一種標準。辦公樓的使用舒適度是工作效率滿意度的重要組成部分。隨著時代的變遷,高效能辦公室的設計可以允許用戶進行個性化氣候的調節。辦公室職員能夠在一個令人舒適的、充滿感性的辦公環境開展工作,其對工作的積極性以及工作效率就會大大提高。
三、辦公樓建筑結構選型及空間組合影響
3.1 結構選型
對于結構設計來講,根據建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經濟、合理、安全、可靠的設計原則,選擇相應的結構體系。高層辦公樓和超高層辦公樓建筑在建筑的結構設計中除了使用鋼筋混凝土結構外,還使用鋼材與混凝同組成的混合結構,如型全鋼結構,鋼混凝土結構和鋼管混凝土結構。
3.2 空間組合的影響
空間序列的組織是對建筑的各種內部空間組合處理手法的綜合運用,其目的就是將空間組織成一個具有整體感的、統一中富有變化的豐富的空間集合。根據不同的設計要求,對空間在水平與垂直方向上進行靈活的分隔與聯系,使空間能夠更好地滿足人們各種活動的需要。在進行結構設計時,就必須考慮與其他設計間的整合性。所以在設計的最初階段,就要同其他設計之間相互協調,密切配合。
結語
綜上所述,建筑在創造人們所需要的工作、生產,生活,娛樂和文化的空間時,是在進行著一種城市組織結構的延續工作,設計時,決定于各種不同類型活動的分離聚散,恰到好處地將活動包含其中并與活動和諧然后依據平面面積的要求和剖面所需的空間尺度,我們必須遵循設計原則,根據實際項目需求滿足建筑使用功能。對現代辦公樓的建筑而設計要不斷的思考和探索,設計單位也應該充分了解不同行業辦公樓的用途,利用現代的科技技術以及城市現有的優越條件,從安全、健康、舒適、經濟等全方位和多角度的進行思考,對高效率辦公樓的建設方案和高質量辦公環境氛圍的營造方法加以研究,從而推動我國辦公樓建筑設計的發展,以滿足現代辦公樓建筑的設計要求,并促進我國社會經濟的進步。
參考文獻:
[1]張群逸.現代化高層辦公樓設計分析[J].城市建設理論究,2014.
[2]蘇仲源.現代的辦公樓建筑設計評析[J].城市建設理論究,2014.
關鍵詞:辦公樓;彈塑性分析;可靠度分析
中圖分類號:TU2文獻標識碼: A
1、多層辦公樓建筑設計
多層辦公建筑的設計則既注重世界上先進建筑技術、建筑材料的采用,又在合理適當的程度下滿足人們的使用要求。
隨著我國社會經濟的發展,現代辦公建筑也在不斷的發展著。多層辦公建筑具有水平橫向間公共空間組織靈活的優勢,它在我國城市的一些地區和城市開始有相當的建設和發展。根據有關專家的統計預測到2015年我國各城市的人均辦公樓面積指標需求將達到0.7m2[1],則近年內需要進行建設和設計的辦公建筑量仍然很大。
人們由物質的需求轉向對信息的需求,交流的需求。因而辦公建筑,往往集辦公、娛樂、餐飲、休閑、購物、居住等于一體,這樣不但節約城市用地,節省城市市政設施投資,縮短交通聯系路程,而且讓人們能夠有更多的時間和機會交流和溝通。辦公樓一經建成,其結構及布局就很難改變。因此,充分考慮設計的適應性、靈活性就成為現代辦公樓的一個重要特征。近年來興建的相當部分多層辦公樓都采用了大空間靈活平面布局形式,具有較強的應變能力。
現代社會生活的開放性、便捷性、不確定性促使現有辦公樓朝著大空間小隔斷的布局方式、綜合化、透明化方向發展。現有辦公樓功能形式上的變化必然會引起建筑內部能源消耗方式的變化,決定著現有辦公樓的能耗特征的變化。
《辦公建筑設計規范》(JGJ 67―2006)[2]規定總平面設計應符合現行行業標準《城市道路和建筑物無障礙設計規范》(JGJ 50―2001)[3]的有關規定。與《辦公建筑設計規范》(JGJ 67―89)[4]規范相比,此規定為新增條文,目的是滿足老年人、傷殘人的特殊使用要求,方便他們參與各類社會活動和進行業務聯系,并體現社會文明和社會對傷殘人的關心,故總平面設計除執行本規范外,還必須執行方便殘疾人使用的現行行業標準《城市道路和建筑物無障礙設計規范》(JGJ 50―2001)。
在建筑設計方面要綜合考慮,以滿足人性化的設計理念。近年來國內考慮宜人化辦公空間設計的一些多層辦公建筑案例主要有:清華大學的設計研究院辦公樓(生態節能的綠色中庭為特點)、北京南天大廈(多功能的合理化的特點)、深圳華工科技辦公樓的設計(多空間變化的特點)、南京圓通廣場(高層綜合體)等案例。
2、鋼筋混凝土凝土框架結構抗震彈塑性分析
我國及世界上大多數國家目前所采用的抗震規范中,結構抗震設計是以承載力為基礎的設計。為了解結構的彈塑性性能,就必須進行彈塑性分析。我國的《建筑抗震設計規范》(GB50011一2010)[5]提出了兩階段設計方法來驗算罕遇地震作用下結構的變形要求。
目前,結構抗震的彈性分析己經由簡化的平面結構發展到空間協同、由空間協同再發展到空間分析,逐步接近實際,而且有些程序還可以將樓板變形引入計算。但對于結構在罕遇地震作用下的彈塑性性能,則還處在初步使用階段。發現結構中某些薄弱環節并進行加強,進而判明結構的屈服機制、薄弱環節及可能的破壞類型,是結構彈塑性分析最可靠的方法。對于一些由位移及構件延性控制的高層建筑,十分需要應用這種方法,但是由于地震波的不確定性,房屋結構的多樣性和復雜性,計算工作量大,結果處理繁雜等原因,這種方法目前還不能在設計中普遍采用。
近年來,介于彈性分析和彈塑性動力分析之間的彈塑性靜力分析Pushover方法是在國外得到廣泛應用的對結構抗震能力進行評估的方法,其應用范圍主要集中于對現有結構或設計方案進行抗側力能力的計算,從而估計其抗震能力。它將設計反應譜引入了計算過程和計算結果的解釋。彈塑性靜力Pushover分析是在結構上施加豎向荷載并保持不變,同時施加某種分布形式的水平荷載或位移,隨著水平荷載或位移的不斷增加,構件逐漸屈服進入塑性狀態,從而得到構件在橫向靜力作用下的彈塑性性能。
近年來,在地震工程領域,彈塑性靜力分析作為對結構的抗震能力進行評估的一種工具得到了越來越廣泛的應用。它可以使工程人員對結構在地震作用下所產生的破壞情況做出較為詳細的預測,這一點是目前所用基于承載力的抗震設計所欠缺的。我國學者對此方法開展了許多這方面的研究工作[6]。它比靜力分析的結果要準確又比動力分析更簡便。
3、鋼筋混凝土框架結構抗震可靠度分析
在鋼筋混凝土框架結構設計中存在大量不確定性因素,使結構在地震作用下的反應以及破壞狀態都有很大的不確定性,在結構抗震可靠度分析方面,采用可靠度理論進行結構抗震分析和基于可靠度理論進行結構抗震設計來處理這些不確定性因素,在實際工程應用中發揮了重大作用。結構抗震概念設計指出,要增強結構在地震作用下的延性和耗能能力,降低因結構破壞而帶來的損失,必須要求結構做到“強柱弱梁”、“強剪弱彎”和“強節點弱構件”。夏倩等人提出鋼筋混凝土框架結構“強柱弱梁”的概率分析方法,建立了準確反映框架結構“強柱弱梁”工程意義的功能函數,通過概率運算確定了各影響因素的概率分布和統計參數,建議以可靠指標度量框架結構“強柱弱梁”的保證概率。馬宏旺[15][16]等人用可靠度理論分析鋼筋混凝土梁柱“強剪弱彎”設計的可靠性。
4、結語
作為一所綜合辦公樓設計,在設計之前作為設計者必須深入實際,調查研究,了解其所屬位置地理經濟條件。綜合考慮建筑及結構設計中的各種影響因素。
框架結構可通過合理的設計,重視結構抗震概念設計,使之具有良好的延性,成為“延性框架”,在地震作用下,這種延性框架具有良好的抗震性能。
參考文獻:
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關鍵詞:高層 結構設計前景分析
高層建筑是近代經濟發展和科學技術進步的產物,是現代工業化、商業化和城市化的必然結果。我國改革開放以來,建筑業有了突飛猛進的發展,近十幾年我國已建成高層建筑萬棟,建筑面積達到2億平方米。其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層,高325米;廣州中天廣場80層,高322米;地王大廈共54層,高206.3米。
1高層建筑結構設計的特點
高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較,結構專業在各專業中占有更重要的位置,不同結構體系的選擇,直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有:
1)水平力是設計主要因素
在低層和多層房屋結構中,往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中,盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響,但水平荷載卻起著決定性作用。水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力,是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面,對一定高度建筑來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風荷載和地震作用,其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。
2)側移成為控制指標
與低層或多層建筑不同,結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加,水平荷載下結構的側向變形迅速增大。
另外,高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大,在設計中不僅要求結構具有足夠的強度,還要求具有足夠的抗推剛度,使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內。
3)抗震設計要求更高
有抗震設防的高層建筑結構設計,除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外,還必須使結構具有良好的抗震性能,做到小震不壞、大震不倒。
4)減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要
高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮,如果在同樣地基或樁基的情況下,減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施,可以多建層數,這在軟弱土層有突出的經濟效益。
5)軸向變形不容忽視
采用框架體系和框架―剪力墻體系的高層建筑中,框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力,中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。
2高層建筑結構設計的體系
2.1 高層建筑結構設計原則
1) 鋼筋混凝土高層建筑結構設計應與建筑、設備和施工密切配合,做到安全適用、技術先進、經濟合理,并積極采用新技術、新工藝和新材料。
2) 高層建筑結構設計應重視結構選型和構造,擇優選擇抗震及抗風性能好而經濟合理的結構體系與平、立面布置方案,并注意加強構造連接。在抗震設計中,應保證結構整體抗震性能,使整個結構有足夠的承載力、剛度和延性。
2.2 高層建筑結構體系
目前國內的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結構。其結構體系有:框架結構、剪力墻結構、框架―剪力墻結構、筒體結構等。
1) 框架結構體系。框架結構體系是由樓板、梁、柱及基礎四種承重構件組成。由梁、柱、基礎構成平面框架,它是主要承重結構,各平面框架再由連系梁連系起來,即形成一個空間結構體系,它是高層建筑中常用的結構形式之一。
由于框架結構能提供較大的建筑空間,平面布置靈活,可適合多種工藝與使用的要求,已廣泛應用于辦公、住宅、商店、醫院、旅館、學校及多層工業廠房和倉庫中。
2) 剪力墻結構體系。在高層建筑中為了提高房屋結構的抗側力剛度,在其中設置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”,剪力墻的主要作用在于提高整個房屋的抗剪強度和剛度,墻體同時也作為維護及房間分格構件。剪力墻結構剛度大,空間整體性好,用鋼量省。
3) 框架―剪力墻結構體系。在框架結構中布置一定數量的剪力墻,可以組成框架―剪力墻結構,這種結構既有框架結構布置靈活、使用方便的特點,又有較大的剛度和較強的抗震能力,因而廣泛地應用于高層建筑中的辦公樓和旅館。
4) 筒體結構體系。由剪力墻構成空間薄壁筒體,成為豎向懸臂箱形梁,加密柱子,以增強梁的剛度,也可以形成空間整體受力的框筒,由一個或多個筒體為主抵抗水平力的結構稱為筒體結構。通常筒體結構有: 框架―筒體結構、筒中筒結構、成束筒結構、巨型結構體系等。
3 高層建筑發展情況
現代型式的高層建筑,始于19世紀末期,至今約110年,即一個世紀稍多一點。在高層建筑發展初期,鋼框架是主要的結構型式。還有鋼框架+豎向支撐(豎向桁架)。稍后,鋼筋混凝土框架,鋼筋混凝土剪力墻,實腹筒,框筒,筒中筒,多重筒體,筒束結構等依次產生。巨型結構體系(超級結構),則代表了一種新的發展趨勢。
3.1 國外高層建筑發展情況
在高層建筑發展的頭一個世紀中,高層建筑最多最高的,最有代表性的當推美國。在美國的高層建筑中,可用紐約和芝加哥兩城市作代表。紐約的高層建筑以高聳雄偉的氣魄,表達出金融精英的社會愿望。芝加哥的高層建筑則以純潔、簡明的格局見勝,顯示出現實的格調和經濟發展的象征。
日本由于地處多發地震區域,它的建筑基準法本來對建筑物的高度有嚴格的限制。但經濟高速度發展所帶來的城市人口集中、房屋緊張和地價昂貴,迫使人們研究地震區建造高層建筑的可能性和方法。通過長期的努力和資料,經驗的積累,依靠充分運用電子計算機而建立了抗震設計的新技術,終于在1963年廢除了建筑基準法中關于建筑高度的限制。用了多年的時間,以東京為開端,日本各大城市的高聳建筑正在使天空輪廓發生巨變,迎來了日本人所謂的“超高層建筑時代”。3.2 國內高層建筑發展情況
五十年代初,北京開始建造8、9層的辦公樓和旅館。六十年代初,北京建造了一些10層左右框架結構的教學樓和辦公樓,還用磚混結構建造了8幢8~9層的住宅樓。由于外事旅游等事業的發展,七十年代初,我國高層建筑加快了步伐。進入八十年代后,中央批準成立深圳等經濟特區,城市建設日新月異,高層建筑如雨后春筍,拔地而起。
2005年起我國規定超過10層的住宅建筑和超過24m高的其他民用建筑為高層建筑。進入二十一世紀,隨著科技的不斷進步和建筑業的不斷發展,出現了上海環球金融中心(101層,492m)、上海金茂大廈(88層,420.5m)、香港國際金融中心(88層,420m)、天河中信廣場(80層,391m)等多棟超高層建筑。4 高層建筑發展前景分析
4.1 鋼-鋼混凝土混合結構應用將更為廣泛
20世紀90年代以來,美國、日本等原來從高層鋼結構起步的國家開始大力發展鋼筋混凝土結構。與鋼結構相比,鋼筋混凝土結構具有整體性好、剛度大、位移小、舒適度佳、耐腐蝕、耐高溫、耐火、維護方便等特點。此外,鋼筋混凝土造價低于鋼結構造價。我國的高層建筑中,絕大部分為鋼筋混凝土現澆結構。輕混凝土、高混凝土、鋼管混凝土、型鋼混凝土等技術已經成熟,而非金屬配筋、新型預應力鋼棒等混凝土增強材料技術的不斷發展,也為鋼筋混凝土混合結構的廣泛應用提供了條件。
4.2 組合結構的高層建筑發展迅速
采用組合結構可建造比混凝土結構更高的建筑,不但具有優異的靜、動力工作性能,而且能大量節約鋼材、降低工程造價和加快施工進度。在不同情況下,可以取代鋼筋混凝土結構和鋼結構,科技含量較高,對環境污染較少。組合結構已廣泛應用于冶金、造船、電力、交通等部門的建筑中。尤其在強震國家,組合結構高層建筑更為適用,鋼筋混凝土組合柱將得到廣泛應用。隨著混凝土強度的提高以及構造和施工技術的改進,組合結構在高層建筑中的應用將會進一步擴大。
4.3 新型結構形式的應用不斷增加
筒體機構出現于20世紀60年代,它的問世對高層建筑的發展有重要影響。筒體最主要的受力特點是它的空間受力性能。筒體結構比單片平面結構具有更大的抗側剛度和承載力,并具有更好的抗扭剛度。因此,這種體系廣泛應用于多功能、多用途、層數較多的高層建筑中。
4.4 智能建筑的發展異軍突起
現代建筑技術和高新技術產業的結合促成了智能建筑的產生,在高層建筑中有更廣闊的應用前景。智能建筑是建筑、裝備、服務和經營四要素各自優化、相互聯系、全面綜合并達到最佳組合,以獲得高效率、高功能和高舒適的建筑物。智能建筑的構成應具備三大系統:設備管理自動化系統、通訊網絡系統、辦公自動化系統,并以此應用現代4C技術構成智能建筑結構與系統,結合現代化的服務和管理方式給人們提供一個安全、舒適的生活、學習和工作空間。
參考文獻:
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[2] 沈蒲生,高層建筑結構設計[M],北京,中國建筑工業出版社,2006
[3] 陳富堂、邱國樺、范重,高層建筑鋼結構設計,中國建筑工業出版社,北京,2000