摘要:现今,高层建筑成为主流,加之土地资源有限,为了提高土地利用率,特别住宅类建筑会越来越高。为了满足功能要求,设计中会采用比以往更大高宽比,使得对结构刚度、稳定性等的要求更高,以承担风作用、地震作用的影响,使结构不至于失稳,达到“小震不坏,中震可修,大震不倒”三水准目标。因此,必须高度重视并做好结构的稳定设计。基于此,本文对高层建筑混凝土结构的稳定设计进行分析,作出以下讨论仅供参考。
关键词:高层建筑;混凝土结构;稳定设计
引言
随着经济水平的不断提高和城市化的不断发展,人们对居住的要求不断提升,高层住宅建筑像雨后春笋般出现。在这快速发展的道路上,建筑业也紧跟脚步,不断发展进步,以服务时代的变革。建筑材料以及技术不断进步,让高层建筑可以借助更加先进的技术以及材料,实现项目的建设。了解新的建筑材料的力学性能和新技术的原理等,使得高层建筑结构设计不断扩充和完善,与此同时得面临新的挑战,同时因为层数的增加,结构的风荷载以及受地震作用也是要考虑的关键问题。
1高层建筑混凝土结构类型分析
高层建筑混凝土结构主要可以分为钢筋混凝土结构、组合结构以及新型结构、智能建筑结构几种不同的类型。
1.1钢筋混凝土结构
钢筋混凝土结构主要通过钢筋以及混凝土构成,通过钢筋混凝土建造主要包括了大模板现浇结构以及薄壳结构、应用滑模、升板等相关构造的钢筋混凝土结构,是主要的承重构件。此种类型的结构整体性良好,具有耐高温、位移较小,成本较低以及刚度较大的特征。随着混凝土增强材料技术在不断的发展,钢筋混凝土以及钢混凝土等高强度的混凝土技术手段在不断的发展,在多数的高层建筑结构中广泛地应用了钢筋混凝土结构。
1.2组合结构
组合结构就是钢筋混凝土组合结构与组合砌体结构构件构成。组合结构与钢筋混凝土结构具有一定的差异性。相对于混凝土结构来说,可以有效地节约建筑施工需要的成本,其科技含量较高,组合结构中将混凝土填充在结构之中,可以有效地提升整体的承载能力,可以节省钢材。组合结构应用范围较为广泛,在高层建筑结构等诸多行业中广泛应用。
2混凝土结构稳定设计原则分析
2.1整体布置要满足体系及组成部分的稳定性要求
在现阶段,大多数混凝土结构都是通过平面系统(例如框架和桁架)设计的。为了确保这些平面结构具有足够的稳定性,不会出现结构问题,我们必须注重混凝土的整体结构设计,并加以解决,即设计所需的支撑构件。也就是说,我们必须确保平面混凝土结构构件的相关稳定性计算符合混凝土结构设计,以确保二者一致。
2.2结构计算简图与计算所依简图相一致
在混凝土结构稳定设计中,应确保混凝土结构计算图与实用计算方法所依据的示意图相一致,这对混凝土结构稳定性计算至关重要。目前,设计单层混凝土结构和多层混凝土结构时,往往不进行框架稳定性分析,而是用框架柱稳定性计算取而代之。在该方法的实际应用中,需要涉及柱计算长度来计算框架柱的稳定性,通过对整个框架的分析研究,我们可以确保得到的结果使框架稳定性计算等于柱稳定性计算。但在实际应用中,框架各不相同,为了简化实际设计中的计算,往往需要设置一些典型条件。需要考虑的各种因素也更加多样。
3高层建筑混凝土结构的稳定设计要点
3.1高层建筑的基础设计
高层的结构层数比较多,荷载也比较大,在结构设计中要高度重视基础的设计。高层的基础选型,要结合地质条件,因地制宜选取合适的基础形式。高层剪力墙的上部荷载是比较大的,多数是选择桩基础以及筏板基础。基础的设计不仅要考虑到承载力的问题,地基沉降也是要进行验算的关键环节,要选择地质情况比较好的土层,来作为基础的持力层,选择一些刚度好的基础,减少对建筑沉降量,让工程要求得到基本的满足。
因为高层受到一定的水平荷载,容易出现结构倾覆,因此基础的埋深要达到要求,不能过浅,这是很多设计人员非常容易忽视的问题,会造成非常严重的后果。
3.2结构平面布置
(1)降低扭转影响。降低扭转影响需要做的是要考虑楼层竖向的水平位移和层间位移的情况。不同的楼层高度所考虑的位移值是不同的。A级高度的建筑的位移值要小于楼层平均值的1.5倍;B层高度的建筑物则要小于楼层平均值的1.2倍。(2)相关的抗震设计。在进行相应的抗震设计时要注意到高层建筑的平面形状和结构布置的问题,要尽量确保结构的规则,同时要设置相应的防震缝,以此来对各个单元进行更好的规划。
3.3结构整体计算的软件选择
随着科学技术的不断发展,尤其是计算机信息技术的出现,现在的高层建筑建设都会在建设之前使用相应的软件对工程的整体结构进行计算。但是由于各个高层建筑存在很大的差异,在不同地区、不同环境下所进行的高层建筑建设也是不同的,因此计算机模型经常会出现错误。为了确保整个模型的准确性和建设时的科学合理性,在使用计算机记性相应的模型设置和数据计算时一定要安排专业的技术人员进行操作,这些专业的技术人员可以根据自身的经验和知识对计算机所给出的数据模型进行判断调整,这就大大提高了计算机对高层建筑结构计算的准确性。
3.4合理布置剪力墙结构
在高层混凝土结构设计系统中,剪力墙设计是最基本、最重要的问题之一。无论是纯剪力墙结构还是框架剪力墙结构,都有一些设计问题。工程施工过程中,为了优化高层建筑的空间性能,应采用双向设计,以确保剪力墙设计的一致性和对称性,最大限度地提高剪力墙结构刚度。框架剪力墙结构设计过程中,如果剪力墙刚度分布不均匀,会导致整体结构变形,因此,我们必须采取增加柱截面面积的方式,提高结构的安全性。应特别注意框架剪力墙的结构设计,尽可能避免短端剪力墙的设计,必要时应严格控制短端剪力墙的数量,优化设计,同时采取必要的加固措施。
3.5抗震等级的设计
抗震设计在高层建筑建设中是非常重要的,各个建设施工单位要按照当地的实际情况规定相应的抗震标准然后进行相应的建设。如果所在地区所统一要求的抗震烈度为6~8度时,在建设高层建筑时还要相应地在此基础上提高一度抗争等级。钢筋混凝土结构是抗震设计中的关键,要根据相应的房屋结构等情况进行设计,确保在面临地震时,高层建筑能够具有一定的安全性、稳定性,保证人民群众的生命财产安全。
3.6合理选用高强度混凝土材料
在高层混凝土结构设计过程中,高强混凝土的应用是最基本的环节。为了控制施工中使用的钢材量,应优先考虑高强混凝土,合理压缩工程施工成本,不断提高建筑质量安全水平,加强应用效果。此外,需要更加重视概念设计。高层建筑结构设计人员应坚持与时俱进的基本原则,创新结构设计方法,确保建筑结构整体性能符合现代工程建设的要求。在建筑业蓬勃发展的环境下,要加深对概念设计的理解,提高工程设计的可扩展性和适用性,开创高层建筑设计行业发展的新纪元。
结束语
总之,高层建筑已经是国内建筑业如今的主流,高层与多层建筑是截然不同的,在结构设计方面有着更加复杂的要求,诸多的方法以及技术是需要进行改进的,不断有新技术以及新材料出现并被应用到建筑领域,高层的结构稳定性设计也是会达到更高的层面上,设计人员一定要加强自身的专业能力。
参考文献
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