浅析对建筑工程结构体系的探讨

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有关建筑结构设计中相关问题的分析与探讨

有关建筑结构设计中相关问题的分析与探讨

有关建筑结构设计中相关问题的分析与探讨摘要:在现在的设计中,建筑的结构是比较重要的一部分,要想将建筑物设计的比较合理,最重要就是建筑物的结构,针对建筑物的结构,在设计中有很多相关的问题,针对不同的问题运用不同的解决方法才能将建筑物建造的更好。

关键词:建筑结构设计相关问题分析探讨随着现在社会的不断发展和进步,人们对建筑物结构的设计逐渐在提高,但是在现在的建筑物中,建筑物的结构仍然存在着很多的问题,在设计方面为了外在的美观,也经常忽略了建筑物本身结构的问题,如果建筑物结构出现相应的问题,在以后的生活当中就会出现很多细节的问题,这样对于建筑物本身的影响也是非常大的,所以笔者针对建筑结构设计中的相关问题进行相应的分析和阐述。

一、关于建筑结构设计的重点。

1.建筑结构中的结构体系。

在建筑结构中,经常运用的一种手法叫做刚柔并进,这主要是针对建筑物本身的特点决定的,在建筑物的实际施工中,如果将建筑物设计的过于生硬,则会导致建筑物本身变形能力比较差,在应用的过程中,容易发生损毁的现象,但是如果建筑物设计的比较柔软,建筑物就比较容易发生变形,在受到外力的时候也比较容易发生损毁的现象,所以在建筑结构的设计中,最好采用刚柔并进的方法,这也是建筑结构设计中的重点,在建筑设计中,如何才能将建筑设计比较系统的融合起来,这也是建筑设计所应该考虑的重点。

2.多种防线的设计。

在建筑施工中,为了安全起见,通常情况下,都会采取多道防线,因为只有这样,在遇到危险或者是外界压力的时候才会有着比较好的承受能力,因为在建筑结构中,面临外界的压力,最主要的就是运用整体的防线,而不是只是一点的外界防线,所以在建造建筑物的时候要用到多种防线,就拿墙面来举例,多肢墙在一定程度上就要比单层墙面的承受能力强,这也是在一定程度上体现了多重防线的好处,在实际的建筑设计中,一般情况下,为了安全考虑,通常采用的都是多道防线的设计。

3.强柱弱梁的设计思想。

在建筑设计中,有一种设计思想是叫做强柱弱梁,这种设计思想主要源自地震的多发地区,在地震来袭的时候,由于梁是相对来说比较弱的,所以一般情况下,横梁是先屈服的,由于梁面的一些特点,决定了在倒塌的时候会减少地震的阻力,在一定程度上消耗地震所带来的伤害,起到的作用就是弃卒保帅,这种思想实际上通过多年的建筑经验总结的,如果没有此类的经验,在实际的建筑中,如果遇到地震等突发状况,就非常容易增加相应的伤害。

建筑结构设计与框架体系分析

建筑结构设计与框架体系分析

建筑结构设计与框架体系分析建筑结构设计是指在满足建筑物功能要求的前提下,根据物质力学原理和工程经验,选定合理的结构形式、尺寸和材料,并按照预定的强度、稳定性、刚度和其他性能指标进行计算、分析和设计。

而框架体系则是建筑结构设计中常见的一种形式,它以框架为主要承力构件,通过梁柱连接构成空间的支撑体系。

本文将探讨建筑结构设计中的框架体系分析及其相关问题。

首先,框架体系的优点之一是具有较好的抗震性能。

框架结构的主要力学特点是强轴弱旋,因为纵向梁柱具有较好的刚性,在水平力作用下能够较好地分担地震荷载,保证建筑物的稳定性。

此外,框架结构中的撑杆和斜撑对梁柱的稳定性具有重要影响,它们能够有效地增加结构的刚度和稳定性,提高整体结构的抗震性能。

然而,框架体系也存在一些问题需要注意。

首先是节点连接的设计。

节点连接是框架结构中承担转换力和力传递的关键部位,其设计必须满足一定的刚度、强度和可靠性要求。

因此,在框架体系分析中,节点连接的设计应当细致入微,充分考虑受力情况和材料性能,保证节点的稳定性和安全性。

其次是框架梁柱的尺寸和材料选择。

框架梁柱是承担主要垂直和水平荷载的构件,其尺寸和材料的选择直接影响到结构的稳定性和经济性。

在框架体系分析中,需要对框架梁柱的受力情况进行细致计算,确定合适的尺寸和材料。

同时,也要注意梁柱的布置和排布,避免出现过大的梁柱跨率和过小的截面尺寸,影响结构的承载能力和安全性。

此外,框架体系在施工过程中也需要特别关注。

由于框架结构受力往往较为复杂,需要充分考虑结构的稳定性和施工的可行性。

在框架体系分析中,需要对结构的施工过程进行综合考虑,确保施工的顺利进行和结构的安全稳定。

最后,框架体系的设计还需要综合考虑经济性和美观性。

框架结构在多层建筑中应用广泛,它具有简单、灵活、高强度、轻量化等特点,能够满足不同建筑形态和功能的需求。

在框架体系分析中,需要在保证结构稳定性和安全性的前提下,尽可能降低材料成本,提高建筑的经济性。

对建筑工程结构设计的探讨

对建筑工程结构设计的探讨
对 建 筑 工 程 结 构 设 计 的探 讨
刘 荣 坤
北京中原工程设计顾问有限公司( 1 0 0 0 2 1 )
摘 要 : 结 构 设 计 简而 言之 就 是 用 结 构 语 言 来 表 达 建 筑 师及 其 它 专业 工 程 师 所 要 表 达 的 东西 , 包 括 基
础、 墙、 柱、 梁、 板、 楼梯 、 大 样 细 部 等 等 。 然后 用这 些 结 构元 素 来构 成 建 筑 物 或 构 筑 物 的 结 构 体 系 , 包括
就 是 结 构 师从 建 筑 及 其 它专 业 图纸 中所 提 炼 简化 出来 的结构 元素 。包括基 础 、 墙、 柱、 梁、 板、 楼梯 、 大 样 细部 等等 。然后 用这些 结构 元素来 构 成建筑 物 或
构 筑 物 的结构 体 系 , 包 括竖 向和水 平 的承重 及 抗力
体系。 把 各种 情况 产生 的荷 载 以最 简 洁的方式 传递
竖 向和 水 平 的 承 重 及 抗 力 体 系 。 把 各 种 情 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ产 生的 荷 载 以最 简洁 的 方 式 传 递 至 基 础 。
关键词: 建筑: 结构设计 ; 方 法
1结构 设计 的概 念 及 内容
结 构设 计 简 而 言之 就 是 用 结 构语 言来 表 达建 筑 师及 其它 专业 工程师 所要 表达 的东 西 。 结构 语 言
构 形式 的界 定 和工 程 的具 体情 况 而定 . 关 键是 清楚
各 种结 构形式 的极 限适 用范 围 。还要考 虑合 理性 和 经 济性 。 在 结构 计算 阶段 , 就是 根 据方 案 阶段 确定 的 结 构 形式 和体 系 , 依 据规 范上 规 定 的具 体计 算方 法来

绿色建筑结构选型和结构体系探讨

绿色建筑结构选型和结构体系探讨

◎张望(作者单位:宝泰隆新材料股份有限公司)绿色建筑结构选型和结构体系探讨每一栋独立的房屋都是由各种不同的构件有规律按序组成的,这些构件从其承受外力和所起作用上看,可以分成结构构件和非结构构件。

一、房屋基本构件的序组成1.结构构件。

起支撑作用的受力构件,如:板、梁、墙、柱。

这些受力构件的有序结合可以组成不同的结构受力体系,如:框架、剪力墙,框架剪力墙等,用来承担各种不同的竖向、水平荷载以及产生各种作用。

2.非结构构件。

对房屋主体不起支撑作用的自承重构件,如:轻隔墙、幕墙、吊顶、内装饰构件等。

这些构件也可以自成体系和自承重,但一般条件下均视其为外荷载作用在主体结构上。

上述构件的合理选择和使用.对于节约材料至关重要,因为在不同的结构类型和结构体系里有着不同的特质和性能。

在房屋节材工作中需特别做好“结构类型”和“结构体系”的选择。

二、建筑结构不同材料组成的“结构类型”1.砌体结构。

其材料主要有:砖砌块、石体砌块、陶粒砌块以及各种工业废料制作的砌块等。

建筑结构中所采用的砖一般指黏土砖。

黏土砖以黏土为主原料,经混料处理、成型、干燥和焙烧制成。

黏土砖按其生产工艺可分为机制砖和手工砖;按其构造不同又可分为实心砖、多孔砖、空心砖。

砖块不能直接用于形成墙体或其他构件,必须将砖和砂浆砌筑成整体的砖砌体,才能形成墙体或其他结构。

砖砌体是我国目前应用最广的建筑材料。

和砖类似,石材也必须用砂浆砌筑成石砌体,形成石砌体或石结构。

石材易于就地取材,在产石地采用石砌体较为经济,应用广泛。

砌体结构能就地取材、价格低廉、施工比较简便。

这种结构结构强度比较低,自重大、比较笨重,建造的建筑空间和高度都受到一定的限制。

2.木结构。

其材料主要有各种天然和人造的木质材料。

这种结构,结构简便,自重较轻,建筑造型和可塑性较大,在我国有着传统的应用优势。

这种结构,需要耗费大量可贵的天然木材,材料强度也比较低,防火性能较差,建造的建筑空间和高度都受到很大限制。

浅谈建筑工程结构设计中存在的问题及应对措施

浅谈建筑工程结构设计中存在的问题及应对措施

浅谈建筑工程结构设计中存在的问题及应对措施摘要:随着经济增长,建筑行业不断的发展,市场竞争越来越激烈。

要想建筑企业立于不败之地,就必须要不断的提高建筑质量。

而建筑结构设计是保证工程质量的重要基础,但是建筑结构设计中也存在着些许问题。

本文结合笔者的一些工作经验,为大家整理了一些建筑设计设计中常见的问题,并且提出了些许解决方案供大家参考。

关键词:建筑工程;结构设计;问题分析引言:合理科学的建筑结构设计是建筑质量的重要保障,优质的建筑工程不只是能帮助公司树立良好的信誉和形象,提高竞争力,创造更好的经济效益,更能为消费者提供安全舒适的生活环境,促进社会的和谐发展。

因此,在建筑工程的结构设计阶段,应该提高重视,加大投入,为质量合格的建筑工程奠定基础。

一、建筑结构设计简介项目的结构设计广义上来讲是一种生产实际方面的工作,在做结构设计前,设计人员必须要对建筑物的要求、工程的特殊性、建筑材料的供应、施工过程中的技术条件以及施工地的地质地形等方面的情况进行相当充分的调查和研究,深入分析,对工程的整体做到心中有数,力求使每一项设计都能够符合实际。

建筑行业中,每个从业人员必须清楚,建筑结构的构造设计是整个结构设计中无可取代的关键环节,一定要给予高度的重视。

二、当前建筑结构设计中常见的问题(一)建筑结构设计图纸绘制粗糙一切建筑施工活动的进行都必须依据施工图纸来进行,因此,一份结构设计图纸是否合理、标注详尽对于建筑施工过程建筑质量的控制具有非常大的影响,结构设计包括建筑的结构类型、抗震设计等级以及房屋主体结构的防裂度(抗震设防烈度)、所用的建筑材料等,如果在建筑结构设计过程中标注不明确甚至是设计不科学、不合理,那么在具体的施工过程中极易引起施工现场的混乱,严重时甚至会导致建筑事故的发生。

这些原因,主要是由一些不具备设计水平的人员设计,而结构校对和审核人员不认真、不仔细造成的。

(二)设计图纸内容简单不专业专业详细的工程图纸是施工的必备条件,能够充分的反应施工内容,也是建筑质量的保证。

关于建筑工程中结构设计的探讨

关于建筑工程中结构设计的探讨

关于建筑工程中结构设计的探讨摘要:建筑表面和形式上的华丽和其结构布局的合理同等重要,实用性是大部分建筑工程的灵魂。

主要对建筑进行结构设计时要注意的事项进行阐述。

关键词:建筑工程;结构设计;问题;对策中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:现代建筑要配合城市规划、景观效果等诸多因素,故形式越来越多样化,这对建筑工程结构设计提出了很高的要求。

建筑行业关乎民生,我国对建筑行业的研究重点一向偏重于施工,对结构设计的研究有所欠缺。

本文从建筑结构设计的原则处入手,将其过程中需注意的一系列要点进行了探讨,仅供同行借鉴。

一、建筑结构设计原则1、抓大放小“强剪弱弯”、“强柱弱梁”等都是建筑结构设计中重要的方法。

平均用力可能会“玉石俱粉”。

建筑结构中,柱倒梁则倒,而梁倒柱不一定倒。

可见柱承担的责任比梁大,柱不能先倒。

虽然结构整个体系是由各构件协调组成,但各构件担任角色不同。

按其重要性也就有轻重之分,从而达到不同设防水准的要求。

2、层层防设安全结构体系层层设防,灾难来临时,所有抵抗外力结构都在通力合作前仆后继。

如果只寄望某个单一构件是非常危险的。

多肢墙比单片墙好、框架剪力墙比纯框架好等,这些都体现了层层防线的设计思路。

3、刚柔相济建筑结构体系如果合理,则应是刚柔相济。

结构太刚则变形能力差,强大的破坏力瞬间袭来,需承受力很大,容易造成局部受限最后全毁;而结构太柔虽可消减外力,但易造成变形过大而无法使用甚至全体倾倒。

二、结构设计过程结构设计可分三个阶段:结构方案阶段、结构计算阶段和施工图设计阶段。

方案阶段:从建筑重要性出发,结合建筑所在地抗震设防烈度、工程地质勘查报告、建筑场地类别及建筑高度和层数来确定建筑结构形式(如砖混结构、框剪结构、框架结构、筒体结构、剪力墙结构、混合结构及由这些结构组合而成的结构)。

结构形式确定后就要根据不同结构形式特点和要求布置结构承重体系和受力构件。

结构计算阶段:首先是计算荷载。

荷载有外部荷载(如风荷载、施工荷载、雪荷载、地震荷载、地下水的荷载、人防荷载等)和内部荷载(如结构自重荷载、装修荷载、使用荷载等) ,计算荷载要根据荷载规范和规定采用不同组合值系数和准永久值系数来进行不同工况下的组合计算。

浅析建筑工程主体结构和关键性工作

浅析建筑工程主体结构和关键性工作

浅析建筑工程的主体结构和关键性工作根据招标投标法第四十八条“中标人应当按照合同约定履行义务,完成中标项目。

中标人不得向他人转让中标项目,也不得将中标项目肢解后分别向他人转让。

中标人按照合同约定或者经招标人同意,可以将中标项目的部分非主体、非关键性工作分包给他人完成。

接受分包的人应当具备相应的资格条件,并不得再次分包”。

建筑法第二十九条“建筑工程主体结构的施工必须由总承包单位自行完成”。

合同法第二百七十二条“建设工程主体结构的施工必须由承包人自行完成”。

现就有关主体或主体结构和关键性工作浅析如下,供同仁参考。

一、什么是主体和主体结构:根据行业建、构筑物的特点,其主体和主体结构的划分也是有所区别的;就房屋建筑而言,其主体即主体结构,就是建筑物的主要部分——建筑的骨骼。

从空间体系来说就是前、后、左、右和上、下。

具体指的是(±0.000)以上至屋面的柱、梁、楼板、楼梯、包括围护结构(填充墙)等结构所形成的整体系统。

如在砌体结构中,其梁(含圈梁)、柱(含构造柱)、墙(12墙除外)、楼板(含屋面板)为主体结构;而在框架、框剪、框支结构或剪力墙结构的工程中,其主体结构则是梁、板(含屋面板)、柱、楼梯、钢筋砼墙(含外填充墙,但和主体封顶无关)。

当上述分部分项工程完成后,我们一般称之为主体封顶。

一般来讲,二次结构不是主体结构的范畴(但构造柱和外填充墙例外)。

建构筑物的基础工程虽不属主体结构的范畴,按惯例基础工程是不允许进行分包的,但强夯和土石方及复合地基等工程属于地基处理工程,是可以单独发包或分包的。

二、主体结构的基本功能:主体结构是基于地基基础之上,接受、承担和传递建设工程所有上部荷载,维持上部结构整体性、稳定性和安全性的有机联系的系统体系;建筑法第六十条规定,建筑物在合理使用寿命内,必须确保地基基础工程和主体结构质量。

它必须具有足够的强度、刚度和稳定性,并和地基基础一起共同构成建设工程完整的结构系统,是建设工程安全使用的基础,是建设工程结构安全、稳定、可靠的载体和重要组成部分。

对建筑结构设计相关问题的探讨

对建筑结构设计相关问题的探讨

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工 程科技

( 河北省沧州市建筑设计研究院有限公 司, 河北 沧 州 0 6 1 0 0 1 ) 摘 要: 建 筑结构设计是确保建 筑工程质量的关键 , 因此应高度重视 建筑结构设 计工作 是非常有必要 的。建筑结构设 计工程 师应认 真学习并掌握有关设计规 定、 规范的要 求, 并将其 与实际工作做 到完美的结合 , 为确保建筑结构设计质 量提供保障。 本文对建筑结构设计 现 状及 建筑结构设计相关问题进行 了探 讨。 关键词 : 建筑结构设计 ; 现状 ; 问题 前言 材 料利用率 , 协 同工作设计 的另一个 目的 , 还在 于对材料 的充 分利 加 强对建筑工程设计 的研究 和管理 , 确保建筑工程设计质量和 用。 材料利用率越高 , 该结构 的协同工作程度也越高 , 结构设计的 目 安全 , 促进建筑行盟健康发展 , 避免因设计 问题导致建筑生产事故的 的就是花最少 的钱 , 做最好 的建筑 , 这就要求设计 时对结构材 料 的 发生 , 探索建筑结构的创新设计 , 是目 前建筑结构设计工作的首要任 充分利用 , 这从梁类构件 的演变可以看 出。 2 . 2框支梁支放在剪力墙上 的设计 。当框支梁直接支放在混凝 务 。因而建 筑结构设计人员应不断总结以往的设 计经验 , 积极探索 确保建筑结构设计质量 , 为提供高质量 的建筑打下坚实的基础 。 土剪力墙上 时 , 应对底部进 行认 真的考虑 , 如果底部加 强部位没有 1建筑结构设计现状分析 翼墙的要求 , 可 以参考有关规定中对框支柱截面高度的限制要求 , 在建筑结构设计过程 中, 随着设计者设计经验 的不断积 累与研 及框支梁钢筋水平 段的锚 固要求 , 先初步确定剪力墙 的厚度 ; 在 大 究, 会有许 多高质量的建筑结构设计 呈现在人们 面前 。随着计算机 于框支梁宽度范围内的剪力墙 中按照框支柱 的要求设置暗柱 , 并 按 技术 和计算方法的发展 , 计算机设计建筑 结构 程序 在建筑结 构工程 照严格 的构造计算 , 确定配筋 ; 还应对框支梁所受 的集 中荷载进 行 中得 到广泛的应用 ,每个设计单位都在为彻底脱离图板而做努力 。 局部抗力验算 。 结果 给部分结构工程师造成 一种错 觉 , 觉得结 构设 计很简单 , 只需 2 . 3对试桩 阶段抗拔锚桩裂缝进行有效 的控制 。在确保不影响 遵循规范 、 手册 、 图集 , 等 待建筑 师给出一个空 间形成 的方 案 , 使 用 试桩构件承载力的前提下 , 不用计较构件 的裂缝宽度 。但应考虑地 计算机 , 然后设法去完成它 : 自己只不过是 一个 东拼西凑 的计算 机 下水 浮力 的作用及基础底板的作用荷 载问题 , 对各 阶段作用在箱体 画图匠而已。这样做不能有效 地运用他们所拥有 的知识 、 精力和时 上的荷载 以及分项系数的取用 , 应做认真 的分析 。对于正常使用极 间, 而且还会与建筑师在交流 中产生分歧与矛盾 。建筑物是一个空 限状态设计时 , 应根据不 同 目的选用不 同的组合方式 。作用在基础 间结构 , 各种构件 以相 当复杂的方式共 同工作 , 且都并非是 脱离总 板上的荷 载有基础板 自重 ;基础板面上的永久荷载和可变荷载 ; 墙 的结构体系的单独构件 。目前 , 人们在具体 的空 间结构体系整体研 柱所传竖 向荷 载;其 中包括上部荷载作用下的地基反力和水浮力 。 究上还有一定 的局 限性 , 在设计过程 中采用 了许多假定 与简化 。作 基础板下无桩基 时的受荷关系 , 如果基础板下没 有桩 基础 时 , 应 根 为结构工程师不应盲 目的照搬照抄规范 ,应该把它作为一种指南 、 据结构的平衡 状态 , 使 其上下所有荷载 的作用平衡 。基 础板下有 桩 参考 , 应在实际项 目 设计 中作出正确的选 择。这就要求 结构 工程 师 基 时的受 荷关 系 , 在 基础底板下设置桩基础 时 , 如果 上部竖 向荷 载 对整体结构体系与各基本分体系之 间的力学关系有 明确 的认识 , 把 被桩平衡 , 此 时的基础底板所受荷载除板 顶面永久荷载和可变荷载 概念设计应用到实际设计工作 中。 随着社 会经济的发展和人们生活 以及板 自重外 , 就是可变的地基反力与水浮力之和 。由于桩基础沉 水平的提高 , 对建筑结构设计也提出了更高的要求。积极研发先进 降 ,基础板下 的天然地 基就 会承受一定数量 的上部传来 的竖向荷 计算理论 , 运用计算机技术 , 加快新 型高 强 、 轻质 、 环保建材 的研 究 载。 由于桩 、 土产生变形 , 必然有部分上部荷载卸载到基础板下 的天 与应用步伐 , 使建筑结构设计更加 安全 、 适用 、 可靠 、 经济是 当前 的 然地基 中, 这部分竖 向荷载与板 自重的方 向一致 , 所受 的力 应该 与 首要任务。打破建筑结构设计 中的旧的不合理 的模式 , 充分发挥结 基础板 自重及与 自重方 向一致的基础板 面永久荷 载和可变 荷载相 构工程师的创新能力 , 是非常有必要 的。因为他们是结构设计革命 加 , 并与水浮力相减 , 而不是与水 浮力相加 的关系。 的推动者和执行者 。这则需要工程界和教育界进行共同的努 力 , 推 2 . 4剪力墙 的设计 。因为柱 、 短肢剪力墙 和一 般剪力墙 的所 承 广概念设计思想是行之有效的办法。 载的特性 不同 , 对剪力墙构造 的要求也有较大差别 。因构造标准 的 2对 建筑结构设计相关 问题 的分析 提高导致截 面厚度的增大 , 使 构件定义改变 , 这种情况 下构件截 面 2 . 1将概念设计应用于建筑结构设计 中。 概念设计是建筑设计 增大是 整体性的 , 增 大的幅度也是有 限的 , 因此其受力 特性不会 有 非常重要的环节 , 这在于方案设计 阶段 , 初步设计 过程 是不能借 助 太 大的变化 , 更不会 对局部构件造成新 的危 害 , 原则 上不必要提 高 于计算机来实现的 。 这就需要结构工程师综合运用其把握的结构概 原确定的结构抗震等级 ; 增大截面后 的墙 肢应 比原 构件 的承载能力 念, 选择效果最好 、 造价最低 的结构方案 , 这就要求工程师不断丰富 提高 ; 当因建筑 功能需要 而改变局部墙肢 的截面尺寸 , 使其受力 性 自己的结 构概念 , 深 入了解各类结构的性能 , 并做 到有意识 、 灵活地 能发生变化时 , 应给予加强。 运用。对 于建筑结构 , 协 同工作的概念 即是要求结构 内部的各个构 结束语 件相互配合 , 共同工作 。这不仅要求结构构件在承载能力极限状态 在建 筑结构设计 中, 必须严格遵守相关 规定的要求 , 利 用计算 能共同受力 , 协同工作 , 同时达到极限状态 , 还要求他们能有共 同的 机技术认真进行设计计算 , 融 入概 念设 计的理念 , 对设计 中容易 出 耐久寿命。结构的协 同工作表现在基础与上部结构的关 系上 , 必须 现的问题 给予足够 的重视 , 为建设出高质量 的建筑奠定基础 。 视基础与上部结构为一个有机的整体,不能把两者割裂开来处理。 参考文献 比如对砖混结构, 必须依靠圈梁和构造柱将上部结构与基础连接成 【 1 1 黄松 凯. 高层 建 筑结 构设计 的原 则及 相 关问题探 讨 [ J ] . 科 技风 ,
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浅析对建筑工程结构体系的探讨
进入20世纪以后,随着建筑造型、建筑设计和跨度的要求越来越高,对建筑结构的要求更高,从而提出了一些新的结构体系。

本文主要介绍越来越多应用的几种新型建筑结构体系,包括:钢——混凝土混合结构、索张拉结构、索穹顶结构、膜结构和高效预应力结构。

一、钢——混凝土混合结构钢——混凝土混合结构是我国目前在高层建筑领域里应用较多的一种结构型式。

钢结构和混凝土结构各有所长,前者具有重量轻、强度高、延性好、施工速度快、建筑物内部净空气大等优点,而后者刚度大、耗钢量少、材料费省、防火性能好。

综合利用这两种结构的优点为高层以建筑的发展开辟了一条新途径。

统计分析表明,高层建筑采用钢——混凝土混合结构和用钢量约为钢结构的70%,而施工速度与全钢结构相当于,在综合考虑施工周期、结构占用使用面积等因素后,混合结构的综合经济指标优于全钢结构和混凝土结构的综合经济指标。

钢——混凝土结构最早于1972年用于芝加哥的Gateway ⅢBuilding(36层137米),我国至80年代才将钢结构用于高层建筑,目前已建成或在建的高层结构建筑(约有40余幢)中,有一半以上采用的是钢——混凝土混合结构。

最近建设部和国家冶金工业局在颁布的《建筑用钢技术政策》中,将钢——混凝土混合结构列为要大力推广的建筑新技术,可以预见,混合结构在高层办公楼、学校、医院及住宅等建筑中将有较广泛的应用。

二、索张拉结构结构基本受力构件有三类:受压构件、受弯构件和受拉构件。

对于受压构件,当构件长细比较大时,由于构件会发生整体失稳,构件的作用不能充分发挥。

对于受弯构件,由于构件截面应力不均匀,截面边缘的最大应力往往控制构件的设计,使得构件材料不能充分发挥作用。

只有受拉构件,截面的应力均匀,不会发生整体失稳,如利用高强钢索做成受拉构件,能最大限度地发挥受拉构件的作用,提高结构的经济性。

在结构体系中巧妙利用张拉构件,结合少数刚性受压构件,可构成受力合理的高效张拉结构体系,不仅承载力高、刚度大,且能使各种材料的强度均得到很好的发挥。

三、索穹顶结构索穹顶结构实际上是一处特殊的索-膜结构,是近几年才发展起来的一种结构效率极高的张力集成体系,其外形类似于穹顶,而主要的构件是钢索,由始终处于张力状态的索段构成穹顶,利用膜材作为屋面,因此被命名为索顶顶。

由于整个结构除少数几根压杆外都处于张力状态,所以充分发挥了钢索的强度,只要能避免柔性结构可能发生的结构松弛,索穹顶结构便无弹性失稳之虞,所以,这种结构重量极轻,安装方便,可具有新颖的造型,经济合理,被成功地应用于一些大跨度和超大跨度的结构。

四、膜结构膜结构是张力结构体系的一种。

它以具有优良性能的柔软织物为
膜材,由膜内的空气压力支承膜面(充气式膜结构或所承式膜结构),或利用钢索或风性支承结构向膜内预施加张力(张力膜结构),从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。

膜结构采用的薄膜的材料,大多采用涂层织物薄膜,分为两部分,内部为基材织物,主要决定膜材的力学性质,提供材料的抗拉强度、抗撕裂强度等;外层为涂层,主要解决膜材的物理性质,提供材料的耐火、耐久性及防水、自洁性等,常用膜材一般为聚酯织物涂敷氯乙烯涂层膜材、玻璃纤维织物涂敷聚四氟乙烯涂层或有机硅树酯涂层膜材。

膜材并接的结构接缝多采用热焊,非结构接缝采用缝合。

膜结构具有如下特点:造型活泼优美,富有时代气息;自重轻,适合大跨度的建筑,充分利用自然光,减少能源消耗;价格相对低廉,施工速度快;结构抗震性能好。

充气膜结构有单层、双层、气肋式三种形式,充气膜结构一般需要长期不间断地能源供应,在低拱度大跨度建筑中的单层膜结构必须是封闭的空间,以保持一定气压差。

在气候恶劣的地方,空气膜结构的维护有一定的困难,不少建筑曾遭意外的漏气而下瘪。

五、高效预应力结构体系高效预应力结构是指用高强度材料、现代设计方法和先进的施工工艺建筑起来的预应力结构,是当今技术最先进、用途最广、最有发展前途的一种建筑结构型式之一。

目前,世界上几乎所有的高大精尖的土木建筑结构都采用了高效预应力技术,如,大型公共建筑、大跨重载工业建筑、高层建筑、大中跨度桥梁、大型特种结构、电视塔、核电站安全壳、海洋平台等几乎全部采用了这一技术。

与传统预应力相结构相比,高效预应力结构具有以下一些特点:#广泛采用高强度材料:目前国内预应力混凝土结构中常用的混凝土强度等级从c40-C80,甚至达到C100以上,预应力钢绞线的极限抗拉强度可达1860Mpa;# 按照现代设计理论设计:如抗震设计理论、延性设计理论等,通过合理确定结构预应力度和截面配筋指数,大大改善了高效预应力结构的抗震性能、正常使用性能等;# 先进施工工艺的开发:近年来高吨位、大冲程千斤顶的应用和多种锚固体系的开发等,为高效预应力结构的大规模推广应用提供了技术基础;# 适用范围广:高效预应力结构适用于大跨和超大跨度、重载以及使用性能高的结构,其应用范围拓展到高层以结构转换层、钢结构、基础、路面等结构领域。

近年来,高效预应力技术在我国发展迅速,已制定专门的预应力结构设计、施工规程、工程中应用的预应力结构体系也很丰富。

典型工程实例有:面积最大的单体预应力工程是首都国际机场新航站楼工程,每层建筑面积约8.8万平方米,总建筑面积约35平方米,在混凝土板、墙、框架、柱以及钢屋架、钢梁和钢管网架中大量采用了预应力技术;柱网最大的预应力工程是深圳车港工程,标准层平面尺寸159×103.5米,标准柱网16×25米,总建筑面积9.5万平方米;最在的预应力钢桁架工程是北京西站主站房工程`,该预应力钢桁架跨度45米,桁架上承40米高的中式门楼,门楼总重5400余吨;层数最多的预应力工程是广东国际大夏主楼,总计63层;高度最高的预应力工程是青岛中银大厦,总高度241米,
58层,等等。

限篇幅,本文重点介绍首都国际机场新航站楼工程和北京西客站主站房工程。

首都国际机场新航站楼工程全面采用了高效预应力技术,仅无粘结预应力筋量就达4000余吨堪称本世纪国内最大的预应力工程之一。

新航站楼的基础为整体预应力平板片筏基础,上部结构采用了预应力框架、剪力墙体系和预应力板柱、剪力墙体系,部分屋面采用了预应力空间焊接钢管屋架。

可以预计,随着高性能预应力材料(高强混凝土、高强预应力筋、新型纤维塑料筋等)的推广应用以及结构设计理论和设计的不断发展,新型、高效应力结构体系将在我国二十一世纪大规模基本建设中发挥越来越大的作用。

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