高层建筑结构设计中一些问题分析和讨论
高层建筑结构设计难点分析

高层建筑结构设计难点分析高层建筑结构设计是一门复杂且高度技术化的工程领域,设计过程中存在许多难点。
本文将从结构设计的角度对高层建筑结构设计的难点进行分析。
高层建筑的负荷问题是结构设计中的一大难点。
由于高层建筑的自重、活荷载以及风荷载等负荷较大且变化复杂,设计师需要综合考虑这些不同的荷载情况,设计出能够承受这些荷载的结构。
由于高层建筑往往有较大的各向异性和空间效应,设计过程中还需要考虑结构的非线性效应,如弯曲、剪切、扭转等。
高层建筑的抗震设计也是一个重要且困难的难点。
在抗震设计中,设计师需要根据地震区域的地震活动性和建筑的使用需求,确定参数,进行地震荷载计算,考虑施工和使用过程中的地震荷载的作用。
由于高层建筑的高度和重量较大,其抗震设防要求也相对较高,设计师需要设计出能够承受较大地震力的结构,并考虑结构的稳定性和耐久性。
高层建筑的结构体系选择也是一个难点。
结构体系的选择对高层建筑的整体性能和空间利用效率具有重要影响。
一般情况下,高层建筑采用的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、桁架结构等。
不同的结构体系在承载能力、刚度、施工方便性等方面存在差异,设计师需要根据具体的项目要求和经济性选择适合的结构体系。
高层建筑的构造材料选择和研发也是一个难点。
高层建筑在设计中需要使用高强度、高性能的构造材料,以满足其对承载能力、抗震性能和耐久性的要求。
目前,新型的构造材料如高性能混凝土、新型钢材等已经得到广泛的应用,但是其应用还存在着一些技术问题和挑战,如材料的耐久性、安全性等方面需要进一步研究和发展。
高层建筑的整体设计与细部设计的协调也是一个难点。
高层建筑的结构设计需要与建筑的其他专业设计进行协调,如建筑设计、机电设计等。
在高层建筑的设计过程中,结构设计师需要考虑建筑的功能要求、空间布局和外观效果,与其他专业设计师进行密切的沟通和合作,确保设计各专业的要求得到满足。
高层建筑结构设计中存在许多难点,如负荷问题、抗震设计、结构体系选择、构造材料选择和研发以及整体设计与细部设计的协调等。
高层建筑结构抗震设计存在的问题及解决对策

高层建筑结构抗震设计存在的问题及解决对策【摘要】高层建筑在抗震设计中存在诸多问题,如设计标准滞后、结构设计不合理、施工工艺不当、监理不严格等。
为提高抗震性能,需加强设计标准修订、优化结构设计、控制施工质量、严格监理、协调抗震与节能设计。
通过这些对策,能有效提升高层建筑的抗震能力,确保建筑安全稳定。
【关键词】高层建筑、结构、抗震设计、设计标准、抗震性能、施工工艺、材料选择、监理、质量控制、节能设计、对策、修订、更新、优化、施工质量、监理力度、协调、双赢。
1. 引言1.1 高层建筑结构抗震设计存在的问题及解决对策高层建筑作为城市的地标性建筑,其结构抗震设计至关重要。
在实际工程实践中,高层建筑结构抗震设计存在着诸多问题,需要采取相应的对策进行解决。
设计标准滞后,无法满足实际需求。
当前的抗震设计标准与高层建筑结构的复杂性和变化性不相适应,需要加强标准的修订和更新。
结构设计不合理,抗震性能不足。
一些高层建筑的结构设计存在缺陷,导致其在地震等自然灾害中易受损,需要优化结构设计,提高抗震性能。
施工工艺和材料选择不当也会影响结构抗震性能。
在施工过程中,需严格控制施工工艺和材料质量,确保符合抗震要求。
监理不到位、质量控制不严格也是问题之一,需要加强监理力度,确保施工质量。
抗震设计与节能设计之间存在矛盾,需要协调抗震设计与节能设计,实现双赢。
为了提高高层建筑结构的抗震性能,需要全面思考这些问题,并采取相应的对策,以确保高层建筑结构在面对各种自然灾害时能够安全稳固地屹立不倒。
2. 正文2.1 问题一:设计标准滞后,无法满足实际需求设计标准滞后是高层建筑结构抗震设计面临的主要问题之一。
由于抗震设计标准的滞后,很多高层建筑的结构设计并不能满足当前社会的实际需求,造成了抗震性能不足的情况。
设计标准的滞后意味着设计中所采用的抗震参数和计算方法可能已经过时,无法充分考虑到地震对建筑结构的影响。
随着地震工程领域的不断发展和新技术的涌现,原有的设计标准已经难以满足当前的抗震需求。
高层建筑结构优化设计中的问题与对策分析

高层建筑结构优化设计中的问题与对策分析摘要:建筑结构优化设计与建筑工程的施工进度、工程质量都密切相关,尤其在高层建筑的结构优化设计中,由于高层建筑结构非常复杂,工作量非常大,在具体结构优化设计中经常会出现各种问题,严重影响了高层建筑的质量和安全。
因此,必须针对高层建筑结构优化设计中问题,提出和实施有效的解决对策,不断提高高层建筑结构设计质量,为高质量高标准的高层建筑奠定良好基础。
关键词:高层建筑;结构优化;问题;对策1高层建筑结构设计工作中的问题1.1概念性设计工作认识不充分一些设计人员在设计高层建筑结构的时候,未能充分地认识一些概念性工作,一些设计人员在计算出建筑范围内最后结构就开始构思草图,这种的思想理念尚未和实际的流程相一致。
通常来说,真正标准的图纸需要专业设计人员反复前往基地观察、测量、计算和修订之后才绘制的,可是我们国家有些建筑行业在设计过程中没有重视概念性设计工作,有的设计人员不具备较高的专业能力,而是使用计算机来进行绘制和设计,计算机的设计往往和实际存在差距,这样就容易影响高层建筑结构优化设计工作的有效开展。
1.2图纸的信息表达不清晰资料图纸的信息不清晰主要体现在这些方面,首先,图纸资料的细节上存在问题,有关的信息说明不够准确和具体,具有含糊其词的特点,这将会给施工工作产生不利影响。
比方说,测量部门不是统一的,数值的计算大大超过实际结果。
第二,图纸信息和实际的结构情况不一样,因为设计人员自身的问题,图纸中的信息在设计的时候没有将重要信息表达出来,或者是表达的信息不清晰和准确[1]。
我们知道不精准的图纸信息将会影响施工工作的顺利开展,还会加剧建设的经费,从而出现一些安全问题,并产生不可预计的后果。
1.3基础设计不够科学和合理基础设计作为高层建筑结构设计中的重要环节,它关系到建筑物的整体质量还和高层建筑物的使用性能有着密切关联。
因此设计人员在开展基础设计工作的时候务必选用科学合理的模型。
对高层建筑结构设计中几个问题的探讨

对高层建筑结构设计中几个问题的探讨摘要:适用、安全、经济、美观、便于施工是进行建筑结构设计的原则,只有在结构设计中努力追求这五个方面的平衡,才能设计出符合使用者需求的建筑,才能在建筑建设中体现出最佳的经济效益和社会效益。
本文从高层建筑角度对结构设计的几个问题进行探讨。
关键词:高层建筑结构设计设计要点需注意问题结构设计通常在建筑设计之后,其应满足、实现建筑设计的各种要求,而不能破坏建筑设计的整体性。
当然,结构设计对建筑设计的满足不能超自身能力的范围,以避免建造的建筑不安全、经济、合理。
可以说,建筑设计能否实现结构设计起到一定的决定作用,从这个角度来说,建筑结构设计的重要性是不言而喻的。
下面就高层建筑结构设计几个常见问题加以探讨。
1、对高层建筑结构设计要点的分析高层建筑结构受风和地震影响较大,这两种荷载都是随机振动,具有很强的复杂性和不确定性。
因此,在进行高层建筑结构设计时,除了通过数学、力学等的分析外,还应考虑概念设计。
结构的概念设计就是从结构的宏观整体出发,着眼于结构的整体反应,运用对建筑结构已有的知识去处理结构设计中遇到的问题,即注意总体布置上的大原则,又考虑关键部位的细节设计,从而达到设计的合理。
具体可以从以下几点出发:1.1 平面设计应简单、规则平面形状简单、规则的凸平面的建筑,其风载体型系数较小,能有效减小高层建筑的风压,有利于抗风;平面简单、规则、对称、长宽比较小的建筑,抗震性能较好。
建筑平面简单、规则、对称均匀易实现有利于抗震的结构平面布置。
若平面形状不对称均匀时,应设置剪力墙进行调整。
1.2 竖向体型设计高层建筑结构的竖向体型应采用对侧向力不太敏感的形状,应使结构具有抵抗外荷载作用的能力,同还应考虑经济合理性。
1.3 竖向传力体系设计传力体系直接反映结构沿竖荷载传递路径和建筑的使用性能。
在设计时应控制建筑的高宽比、抗侧刚度均匀无突变、锚固深度等。
1.4 整体性原则高层建筑结构设计时,应确保结构连续性和构件连续可靠,做到构件节点的承载力不低于其连接构件的承载力,满足地震作用下的强度要求和大变形延性要求,是整体建筑结构始终保持其整体性。
高层结构设计中存在的问题及设计方法

高层结构设计中存在的问题及设计方法高层结构设计在建筑工程中起着至关重要的作用,它不仅承载着建筑物的重量,还要考虑到风荷载、地震作用等外部力的影响。
在高层结构设计过程中,常常会出现一些问题,例如结构稳定性、梁柱连接、横纵向约束等方面的设计不足,导致结构安全隐患的存在。
本文将就高层结构设计中存在的问题及设计方法进行探讨。
1. 结构稳定性不足高层建筑结构的稳定性是设计的重中之重,但是很多设计中存在着不足之处。
一些设计在结构稳定性方面未考虑周全,导致在自重、风荷载或地震等外部力作用下,结构容易发生倾斜、位移等问题,从而造成安全隐患。
2. 梁柱连接设计不合理梁柱连接设计不合理会导致整体结构的稳定性受到影响,甚至可能发生结构破坏。
在高层结构设计中,梁柱连接的设计需要考虑到承载能力、适应性等因素,因此设计不合理将会对结构的安全性产生负面影响。
3. 横纵向约束设计不足高层建筑结构的横纵向约束是确保结构整体稳定的重要因素,但在设计中常常存在疏漏。
横纵向约束设计不足将导致结构承受外部力作用时产生严重的变形和位移,进而威胁到结构的安全性。
二、高层结构设计方法在高层结构设计过程中,需要对结构的整体稳定性进行充分的分析。
这包括对结构的受力情况、承载能力、变形情况等进行详尽的计算和分析,从而确保结构在受到外部力作用时能够保持稳定。
在高层结构设计中,需要对梁柱连接进行合理的设计优化。
这包括选择合适的连接形式、材料和工艺,确保连接的承载能力和适应性达到设计要求,从而有效地提高结构的安全性和稳定性。
为了确保高层结构的整体稳定,需要加强横纵向约束的设计。
这包括增加结构的横向约束形式、增加约束构件的数量和强度等措施,从而有效地减少结构的变形和位移,确保结构整体的稳定性。
4. 应用新型结构材料在高层结构设计中,可以考虑采用一些新型的结构材料,如钢筋混凝土、钢结构、复合材料等。
这些新型材料具有较高的抗压、抗拉、抗弯等性能,能够有效提高结构的承载能力和稳定性,从而提高结构的安全性。
高层建筑结构设计心得

高层建筑结构设计心得在建筑领域,高层建筑结构设计是一项极具挑战性和复杂性的工作。
作为一名从事高层建筑结构设计多年的工程师,我积累了一些宝贵的经验和心得,在此与大家分享。
高层建筑的出现,是为了满足城市人口增长和土地资源有限的需求。
然而,与低层建筑相比,高层建筑在结构设计方面面临着更多的难题和挑战。
首先,高层建筑需要承受更大的竖向荷载和水平荷载,如风荷载和地震作用。
其次,由于高度的增加,结构的稳定性和变形控制变得至关重要。
此外,高层建筑的施工难度大,对材料和施工技术的要求也更高。
在进行高层建筑结构设计时,首要任务是选择合适的结构体系。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。
每种结构体系都有其特点和适用范围,需要根据建筑的功能、高度、抗震要求等因素进行综合考虑。
例如,框架结构适用于多层建筑和小高层建筑,具有布置灵活、空间利用率高的优点;剪力墙结构则适用于高层住宅,能够提供较好的抗侧力性能;框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点,适用于综合性的高层建筑;筒体结构则适用于超高层建筑,具有很强的抗风抗震能力。
在确定结构体系后,需要对结构进行详细的计算分析。
这包括计算结构的内力、位移、周期等参数,以评估结构的安全性和稳定性。
计算分析通常采用计算机软件进行,但工程师需要对计算结果进行仔细的判断和校核,确保其准确性和可靠性。
在计算过程中,需要合理地确定计算模型和参数,如梁柱的截面尺寸、材料强度、荷载取值等。
同时,还需要考虑结构的非线性特性,如混凝土的开裂、钢筋的屈服等,以更真实地反映结构的受力情况。
高层建筑的基础设计也是至关重要的。
基础是结构的根基,它需要承受上部结构传来的巨大荷载,并将其均匀地传递到地基中。
常见的基础形式包括独立基础、条形基础、筏板基础、桩基础等。
选择合适的基础形式需要考虑地质条件、建筑物的荷载、施工条件等因素。
在软弱地基上,通常需要采用桩基础或筏板基础,以提高基础的承载能力和减少不均匀沉降。
高层建筑结构设计不足及措施
高层建筑结构设计不足及措施摘要:人们对高层建筑的功能需求使得高层建筑结构越来越复杂,设计及建设要需要考虑多方面的因素。
随着高层建筑结构的功能性不断增加,这就要求设计者对计算过程的设计考虑的非常精确,并且需要依据的设计规范也在不断增多。
本文通过对高层建筑设计过程中的一般问题进行探究,并针对这些问题提出了一些改善措施,以保证安全合理的设计高层建筑结构。
关键词:随着城市的不断发展,高层、超高层建筑越来越普遍,而建筑的结构设计直接决定着建筑物的安全使用性能及其寿命。
随着业主对建筑的需求不断地增加,这就这对设计人员提出更复杂的要求。
因此,必须把高层建筑设计过程中容易出现的问题逐步解决,才能保证建筑的正常交付与使用。
1高层建筑结构设计应注意的问题高层建筑结构设计过程中的一个关键性因素即是水平载荷,作为一个重要因素,对高层建筑的结构稳定性起了很大的作用。
相对于普通的建筑,高层建筑一般使用重力来表示竖直方向的荷载,然而在水平载荷方面,和普通建筑相比,高层建筑有着很大的不同。
对于高层建筑,其自身重力和载荷在竖直方向的构件能够产生一定的轴力和弯矩,这样才结构对高层建筑结构稳定性方面有着很重要的作用。
在进行高层建筑结构设计的过程中,必须控制侧移指标。
对于高层建筑结构,其抗震设计要求已经得到了很明显的提高,近几年来,随着地震或沉降等不安全因素的不断频繁出现,丝毫偏差都会不同程度的对高层建筑的结构稳定性造成一定的破坏。
随着高层建筑的竖直载荷不断加大,连续梁的弯矩不断变化,这就减少了支座处的连续梁弯矩,从而对预制构件的下料长度造成了不同程度的影响。
因此在高层建筑进行设计的过程中,要高度重视轴向变形问题,采取一定的措施来确保建筑结构的延性。
2高层建筑结构设计原则2.1合理计算简图能否合理计算简图对高层建筑的结构起着很重要的作用,为了在一定程度上保证计算简图的安全性能,一定要采取一定的构造方法,出了关注钢节点和铰节点以外,还要不断地控制计算误差,保证计算简图能在一定的范围之内。
阐述高层建筑结构的特点及常见问题
阐述高层建筑结构的特点及常见问题一、高层建筑结构的特点在高层建筑结构中,结构承受水平荷载和竖向荷载的共同作用,随着建筑物高宽比的增大、高度的增加,尽管竖向荷载对结构设计仍产生重要的影响,但水平荷载对结构产生的内力越来越大,成为结构设计时的主要控制因素,成为确定结构体系的关键性因素。
在水平荷载中,地震作用是动力作用,而风力作用则包含静力作用和动力作用,其静力部分称为稳定风,动力部分称为脉动风。
脉动风的作用会引起高层建筑的振动(简称风振),这在高层建筑结构抗风设计中必须加以考虑的。
在地震区,高层建筑基本上是受地震作用控制,所以计算地震对结构的作用是高层建筑设计的重要内容。
高层建筑结构的设计中,通常采用钢和钢筋混凝土两种材料。
二、高层建筑结构相关问题分析1、高层建筑结构设计中的消防结构设计高层建筑结构因其结构本身特点,决定了建筑结构在进行设计时具有一定的繁复性,而为了保证满足高层建筑结构复杂多样功能需求,需要在进行功能结构设计时,选用不同的建筑功能材料,其中所选用的材料多为可燃性材料,这一定程度上增加了火灾情况发生的可能性,且高层建筑之间空气流动性较强,风力大,一旦高层建筑发生火灾,极有可能在一定程度上造成火灾的扩张。
另外,高层建筑的层数越多,在进行建筑结构设计时,应将火灾线路设计成垂直形态,在这样的情况下,高层建筑人员在进行火灾疏散时可能会耗费更长时间。
在消防结构的设计中,对高层建筑进行排烟结构设计也是关于建筑结构相当重要的方面,在进行设计时,应注意将排烟结构进行合理设计,保证烟气正常排出,降低火灾发生时灾情的蔓延。
2、高层建筑结构设计中的抗风结构设计在高层建筑的设计中,其建筑的抗风性是相当重要的。
笔者认为实现抗风结构优化四个步骤:第一,进行基础设计,保证建筑结构的抗风结构,需要建筑结构具有一定的稳定性,在设计选材时,可选用级配高的砂石,保证建筑结构的填充材料密度,同时可有效防止水平方向上产生对结构倾覆性威胁;同时在结构底部进行设置时,使用抗拔锚杆,提高其应用功能,保证地基的稳固,对风力起到一定抵抗性;第二,设计耗能减振系统,在进行高层建筑结构设计时,可采用耗能减振系统,减少风荷载力对建筑物的作用力,系统的构成主要有楼板、梁柱、剪刀墙、耗能支撑等构成,减振系统的设置选材可使用具有较强粘弹性的阻尼材料,可有效提高减振系统的耗能减振作用;第三,高层建筑结构设计时,应对水平力、风荷载力以及可能发生的荷载力叠加问题进行有效解决。
高层建筑结构设计难点分析
高层建筑结构设计难点分析高层建筑作为城市的地标和象征,其结构设计一直是建筑领域的一个重要课题。
随着城市化进程的不断加快,高层建筑的数量和高度也在不断增加,因此高层建筑结构设计的难点也逐渐凸显出来。
本文将对高层建筑结构设计的难点进行分析,并探讨如何克服这些难点。
一、受力分析复杂高层建筑由于其高度较大,受力分析通常会比较复杂。
在高层建筑的结构设计中,受力分析是基础和关键,只有深入研究高层建筑所承受的荷载和受力状况,才能有效地解决高层建筑结构设计中的难题。
在受力分析方面,高层建筑在不同楼层和不同构件上所受的荷载和力的分布都会有所不同,需要对整个建筑结构进行全方位的受力分析,确保每一个构件都能满足受力要求。
高层建筑的结构设计还需要考虑各种不同作用下的受力情况,包括静载荷、动载荷、风荷载等,这些都增加了受力分析的复杂性。
针对受力分析复杂的难点,结构设计师需要运用先进的受力分析方法和工具,如有限元分析、结构动力学分析等,对高层建筑的受力状况进行准确的模拟和计算,为结构设计提供科学的依据。
二、抗震设计要求高高层建筑所处的地理位置和环境不同,其抗震设计要求也会有所不同。
一般来说,地震是高层建筑面临的最大威胁之一,因此抗震设计是高层建筑结构设计中的一个重要难点。
高层建筑的抗震设计要求通常比较严格,需要考虑地震波的作用、建筑结构的受力状态、结构的位移要求等多个方面。
抗震设计需要考虑建筑结构在地震作用下的变形和破坏情况,要求建筑结构在地震发生时能够安全稳定地承受地震力的作用,减小地震对建筑结构的影响。
对于高层建筑抗震设计的难点,结构设计师需要根据建筑所处地区的地震烈度和其他地质条件,结合抗震设计规范,进行合理的抗震设计方案设计和结构计算。
还需要采用高性能材料和先进技术,提高建筑结构的抗震能力,确保建筑在地震发生时能够安全稳定地运行。
三、构造系统选择和优化高层建筑的构造系统选择和优化也是结构设计的难点之一。
构造系统的选择直接影响到建筑的结构性能和经济性,因此需要根据建筑的形式、功能和受力特点,合理选择和优化构造系统。
高层建筑结构中平面布置不规则问题的探讨
高层建筑结构中平面布置不规则问题的探讨说到高层建筑,大家脑袋里第一时间想起的是什么?大多是那些摩天大楼,挺拔入云,像一根根笔直的钢筋笔,写下了现代都市的天际线。
看着这些高楼大厦,咱们的眼光不免停留在那钢铁水泥打造的表面,琢磨着这些建筑的结构到底是怎么支撑住的。
尤其是有些楼盘,形状一看就不规则,像个大写的“L”字、像个弯弯曲曲的蛇,怎么看都不像是“标准”建筑。
别急,今天咱就聊聊这些平面不规则的高楼建筑结构,分析下它们为什么能够屹立不倒,又是怎样解决这些“不按常理出牌”的问题的。
说实话,不规则的平面布置,这可是高层建筑设计中的一大挑战。
咱们从“规则”说起。
大多数传统建筑都是方方正正的形状,大家可能会想,“那不是挺好的吗?简单直接,谁看了不懂”。
可是,城市的发展,尤其是人口激增,空间变得越来越有限了。
土地稀缺,建筑师们也得脑袋开花,得想办法在有限的空间内尽量实现最大化的利用,既要容纳更多的人,又要不失美观。
可一旦建筑物的形状开始变得不规则,问题就来了,支撑力、结构安全这些都得重新考虑。
比如说,有些建筑的外形就像个“Z”字形,或者一边宽,一边窄。
咱们就举个例子,一座高楼的底层是宽敞的商业空间,上面逐渐收缩,像一个逐步收紧的沙漏。
看上去好像挺时尚,挺前卫,但一旦建筑物的外形不规则,重心就不再集中,这就意味着,承重结构要重新调整,以保证楼体的稳定性。
否则,一旦风大,楼就可能被吹得“东倒西歪”,那可就不妙了。
楼体的各个部分需要承受的力量都不一样,尤其是高楼大厦,风压、地震这些自然力的影响都会不同。
建筑物上层的“高个子”部分,可能受到的风压比底部大得多,尤其在高空的时候,风力的影响更为显著。
这就要求设计师必须根据不同楼层的具体情况,做出相应的结构调整。
为了避免楼体不规则形状带来的问题,设计师们往往会在建筑内部设置一系列支撑体系,就像给不规则的楼形加上“筋骨”,让它在风雨面前也能稳稳当当。
不过话说回来,解决这些问题并不是一蹴而就的,得靠一些巧妙的设计。
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高层建筑结构设计中一些问题的分析和讨论[提要] 针对高层建筑结构设计常见的一些问题,重点分析和讨论:1)高层建筑的嵌固条件及部位;2)确定抗震墙厚度时,应综合运用规范规定的抗震墙构造最小高厚比限值和高层规程附录d稳定计算公式;3)抗震墙底部加强部位应该按不同的受力情况和墙肢剪跨比,设置不同的约束边缘构件,约束边缘构件长度宜根据相对受压区高度ξ确定更合理。
4)对剪力墙结构连梁超筋的情况进行分析和解决方法。
[关键词]抗震等级嵌固部位墙体稳定约束边缘构件连梁
高层建筑的嵌固部位
多数单塔或多塔高层建筑带有面积较大的地下室及层数不多的裙房,裙房
可能相连形成大底盘。
《建筑抗震设计规范》(gb50011-2010)规定,高层建筑地下室结构满足一定条件时,地下室顶板可作为上部结构的嵌固部位。
若不满足规范要求,可将嵌固部位设置在基础顶面。
嵌固在地下室顶板的条件及要求:
地下室顶板必须具有足够的平面内刚度,以有效传递地震基底剪力。
地下室顶板应避免开设大洞口;其楼板厚度不宜小于180mm,混凝土强度等级不宜小于c30,应采用双层双向配筋,且每层每个方向的配筋率不宜小于0.25%。
结构地上一层的侧向刚度,不宜大于相关范围地下一层侧向刚度的0.5倍;地下室周边宜有与其顶板相连的抗震墙。
地下室结构的相关范围一般可从地上结构(主楼、有裙房时含裙房)周边外延不大于20m。
地下室顶板对应于地上框架柱的梁柱节点除应满足抗震计算要求外,尚应符合下列规定之一:
地下一层柱截面每侧纵向钢筋不应小于地上一层柱对应纵向钢筋的1.1倍,且地下一层柱上端和节点左右梁端实配的抗震受弯承载力之和应大于地上一层柱下端实配的抗震受弯承载力的1.3倍。
地下一层梁刚度较大时,柱截面每侧的纵向钢筋面积应大于地上一层对应每侧纵向钢筋面积的1.1倍;同时梁端顶面和底面的纵向钢筋面积均应比计算增大10%以上。
裙房与主体结构相连时,其嵌固部位应随同主体结构,且应满足嵌固的有关要求;裙房与主体可采用不同基础结构,但应加强连接,保证在地震作用下共同工作。
抗震墙厚度的确定
抗震墙截面厚度的确定与许多因素有关,其中平面外稳定是十分重要的因
素。
在确定墙厚时,一部分设计人员认为抗震墙厚度必须满足规范规定的最小高厚比要求,另一部分设计人员在任何情况下只要求墙厚仅满足高层规程jgj3-2002附录d墙体稳定计算公式。
实际上这两种做法都存在片面性。
一方面,如果严格遵守抗震规范gb50011-2010第6.4.1和高层规程jgj3-2002第1,2,3,4款规定,会使一些层数不高但层高
较高的建筑的抗震墙厚度过大。
实际上,规范规定最小墙厚的目的也是为保证抗震墙出平面的刚度和稳定性能。
规范规定的最小墙厚是根据一般情况总结出来的,目的是方便设计,但不是适合情况都适用。
对于工程设计中的一些特殊情况,不能机械地执行规范条款,否侧,不是墙过厚就是墙厚不满足平面外稳定的要求。
应该领会规范条款的意图,对特殊情况作进一步的稳定验算。
在工程实践中,规范规定的最小墙厚在两种情况下不适用:一种是前面讲的层数不多但层高较高的建筑,轴力不大的墙肢;另一种是层数较多、较高的建筑,轴力较大的墙肢,特别施因受倾覆力矩影响附加轴力较大的墙肢。
比如80m以上的高层建筑中组合轴力较大的外墙、多肢墙的端墙肢或轴压比较大的一字墙,如果按规范规定的最小墙厚确定墙厚,往往不能保证抗震墙平面外的刚度和稳定性,有必要用高层规程jgj3-2002附录d抗震墙稳定计算公式来校核。
另一方面应该注意到,如果只要求墙厚满足高层规程jgj3-2002附录d墙体稳定计算公式,而不考虑抗震所在位置和其重要性,对于底部加强部位、角窗旁一字形短墙肢、框支抗震墙结构的落地墙等较重要部位来说,所取墙厚会偏小。
考虑这些部位的重要性和受力的复杂形,确定这些部位墙厚时,应将高层规程稳定计算公式的计算结果适当放大。
抗震墙底部加强部位约束边缘构件的设置
结构试验表明矩形截面抗震墙的延性比工字形或槽形截面差;计算分析表明增加墙肢截面两端边的翼缘能显著提高墙的延性。
因此,在矩形墙两端设约束边缘构件不但能较显著提高哦墙体的延性还能防止抗震墙发生水平剪切滑动提高抗剪能力。
工程设计中,我们可以遇到各种不同情况的抗震墙,抗震墙的受力特点和破坏模式也各不相同,因此对抗震墙底部加强部位的不同位置,应根据具体受力情况不同,采用不同的加强措施,而不应该设置相同的约束边缘构件。
(1) 抗震墙底部加强部位,剪跨比大于2的墙肢和两侧与一般连梁(跨高比大于2.5)相连的剪跨比不大于2的墙肢,当轴压比大于规范规定时,墙肢两端应该设置约束边缘构件。
抗震墙底部加强部位,剪跨比不大于2的多肢墙的内部墙肢,当与强连梁(跨高比不大于2.5)相连时,主要发生剪切破坏,弯曲变形较小,应加强水平钢筋并严格限制剪压比,墙肢两端不一定设置很强的约束边缘构件。
(2)设置约束边缘构件的目的是为增加对压区混凝土的约束,提高压区混凝土的变形能力,增大抗震墙的延性,因此,约束边缘构件长度lc宜按相对受压区高度ξ确定更合理。
计算时还应该考虑抗震墙翼墙对约束边缘构件lc的影响。
试验结果表明,由于受压区翼缘能有效地减小受压区高度,因此,参数ξ比轴压比能更准确地反映对延性的影响,利用ξ能更准确地描述约束边缘构件的合理长度。
(3)对于由跨高比小于2.5的强连梁连接的底部加强部位的多墙肢各墙肢如何设置约束边缘构件,尚应根据墙肢所在位置和墙肢剪跨比确定。
目前高层住宅抗震墙结构多设角窗,角窗旁的墙肢还多为一字形短墙肢,如果是强连梁与该墙肢相连,其在地震作用下所受轴力较大,该墙肢应具有较强的约束力,设计应加强全截面的竖向和水平钢筋。
4 剪力墙结构中连梁超筋处理
高层剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。
在某段剪力墙各墙肢通过连梁形成整体,成为联肢墙或壁式框架,使此墙段具有较大的抗侧刚度,能达到此目的主要依靠连梁的约束弯矩。
连梁的超筋主要是部分连梁跨高比较小,刚度较大,造成连梁剪力过大,致使连梁抗剪能力不能满足规范对连梁剪压比的限值。
从剪力墙的简化手算方法得知,连梁作为沿高度连续化的连杆处理的,由总约束弯矩得每层连梁约束弯矩,再由约束弯矩得连梁剪力,从剪力得到弯矩。
由于连梁一般有竖向荷载产生的剪力值较小,剪力主要因约束弯矩产生。
连梁易超筋的部位,竖向楼层在一般剪力墙结构中总高度的1/3左右的楼层;平面中当墙段较长时其中部的连梁,某墙段中墙肢截面高度(即平面中的长度)大小悬殊不均匀时,在大墙肢连梁易超筋。
连梁超筋时,可按《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3-2002)第7.2.25条处理:
减小连梁截面高度:
抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅,以降低其剪力设
计值。
但内力计算时已经按《高规》第5.2节第5.2.1条的规定降低了刚度的连梁,其调幅范围应当限制或不再继续调幅,以避免在使用状况下连梁中裂缝开展过早、过大,使用状况内力是竖向荷载及风荷载作用的组合内力。
当部分连梁降低弯矩设计值后,其余部位连梁和墙肢的弯矩设计值应相应提高;
当连梁破坏对承受竖向荷载无大影响时,可考虑在大震作用下该联肢墙
的连梁不参与工作,按独立墙肢进行第二次结构内力分析,墙肢应按两次计算所得的较大内力配筋。
根据上述(3) 可在易超筋的部位连梁按铰接处理进行整体计算,但应注意按此种处理后计算结果层间位移比尚需满足规范要求,或相差不应太大。
连梁按铰接处理后,主要承受竖向荷载,施工时仍为整浇,上部钢筋按构造设置。
结语
(1) 高层建筑地下室结构满足一定条件时,地下室顶板可作为上部结构的嵌固部位。
若不满足规范要求,可将嵌固部位设置在基础顶面。
(2)规范规定的抗震墙构造最小高厚比限值并不适用任何情况,特殊情况时有必要按高层规程附录d稳定计算公式作补充验算。
这时应该采用组合内力计算,比应注意提高抗震墙底部加强部位、角
窗墙、部分框支抗震墙结构中落地墙等较重要部分的稳定要求。
(3)抗震墙底部加强部位应该按不同的受力情况和墙肢剪跨比,设置不同的约束边缘构件。
约束边缘构件长度宜根据相对受压区高度ξ确定更合理。
对连梁内力进行塑性调幅不宜大,否则小震时,就会有较多裂缝,当地震力较大时,可考虑连梁仅部分参加工作,若该连梁破坏时对承受竖向荷载无明显影响,这时一般可采用减小连梁截面高度的设计方法。
参考文献:
[1] 建筑抗震设计规范(gb50011-2010)[s].北京:中国建筑工业出版社,2010.
[2] 高层建筑混凝土结构技术规程(jgj3_2002)[s]. 北京:中国建筑工业出版社,2010.
[3] 李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例. 北京:中国建筑工业出版社,2005.。