高层建筑结构选型
高层建筑结构设计及结构选型探讨

高层建筑结构设计及结构选型探讨摘要:在高层建筑的结构工程设计中,设计人员往往忙于应付大量具体工作,不够重视结构经济性问题,导致同一工程经不同人员设计,工建造价差别极大,浪费现象严重.如今我国房地产业正在经历着蓬勃发展,房价高起关键时刻,通过对高层住宅的结构优化设计进行探讨,降低高层建筑的造价成本,有着非常重要的现实意义.关键词:高层建筑结构设计结构选型【中图分类号】[tu355]1高层建筑结构特点及类型1.1高层建筑结构特点高层建筑结构要同时承受垂直荷载和风产生水平荷载,还要具有抵抗地震作用的能力.低层结构水平荷载对结构影响通常较小,但在高层建筑中水平荷载和地震作用将成为控制因素.高层建筑随着高度增加,位移增加很快.过大侧移会使人感觉不舒服影响使用,造成非结构构件和结构构件损坏.必须将结构侧移控制在一定范围内,抗侧力结构设计成为高层建筑设计关键.1.2高层建筑结构类型钢结构特点是强度高,韧性大易于加工.高层建筑钢结构具有结构断面小,自重轻,抗震性能好,施工工期短,施工方便等特点.高层建筑结构随着用钢量增大,工程造价随之提高.在发达国家高层建筑采用钢结构设计,在我国随着建筑物高度增加也有采用钢结构高层建筑.由于钢筋混凝土和钢结构均各有所长,又各有所短,合理结构是同时采用钢和钢筋混凝土材料组合结构,可以使两种材料互相取长补短取得经济合理、技术性能优良效果.2高层建筑结构分析与设计2.1水平荷载成为决定因素任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生水平荷载,还要具有抵抗地震作用能力.在高层建筑中尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用.随着高层建筑层数增多,水平荷载成为结构设计中控制因素.楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中产生作用,水平荷载对结构产生倾覆作用,并由此产生高层建筑在竖构件中作用力;对高层建筑来说竖向荷载和地震作用随建筑结构动力特性而发生大幅度变化.2.2侧移成为控制指标结构侧移已成为高层建筑结构设计中关键因素.随着楼层增加,水平荷载作用下高层结构侧向变形迅速增大.设计高层结构时不仅要求结构具有足够强度,能够可靠地承受风荷载作用产生内力;要求具有足够刚度使结构在水平荷载下产生侧移被控制在限度内.高楼使用功能和安全与结构侧移大小密切相关.2.3结构延性成为重要设计指标高层建筑结构更柔和,在地震作用下变形度大.为确保高层建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强变形能力避免倒塌,设计人员特别需要在建筑结构设计上采取恰当措施保证高层建筑结构具有足够延性.3高层建筑结构选型在传统结构设计中将注意力集中于建筑结构力学分析、结构设计和施工,而忽视设计阶段前重要问题.根据高层建筑结构受力特点,对高层建筑结构在概念阶段设计尤为重要,设计优缺点直接影响建筑工程整体经济性.3.1高层建筑结构体系选型与建筑施工关系高层建筑施工工艺不同会影响到材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标,影响到建筑结构受力状态,抗震性能等.在高层建筑结构体系选型时就要对施工工艺连同其它因素加以权衡,综合考虑.现浇钢筋混凝土高层建筑结构造价主要包括材料、模板及施工三部分.在造价中模板费用是最主要、最易变化部分,占总造价33%,模板体系选择是否合理,不仅影响主体结构造价而且与施工速度及劳动力消耗有着密切关系.3.2高层建筑结构抗震体系选定原则明确计算简图和合理地震力传递路线:具备多道抗震防线,不会因部分结构或构件失效导致整个体系丧失抗侧力或承受重力荷载能力;具有必要承载力、良好延性和较多耗能使结构体系遭遇地震时具有足够防倒塌能力;沿水平和竖向结构刚度和强度分布均匀,或按需要合理分布避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节防止地震时出现过大应力集中或塑性变形集中危险.在确定高层建筑方案同时综合考虑房屋重要性、设防烈度、场地类别、房屋高度、地基基础及材料供应和施工条件并结合结构体系经济、技术指标,选择最合适结构体系.4结语结构设计是一项集结构分析、数学优化方法以及计算机技术于一体综合性技术工作,是一门实用性很强工作.针对目前设计人员按传统设计造成财产大量浪费现状,推行能实现资源合理分配利用,节约建筑造价结构优化设计方法势在必行,一个结构工程师主要任务就是在特定建筑空间中用整体概念来完成结构总体方案设计并能有意识地处理构件与结构、结构与结构关系.参考文献:[1]刘夏石.工程结构优化设计[m].北京:科学出版社,2008:14-19.[2]张相庭.高层建筑抗风抗震设计计算[m].北京:中国建筑工业出版社,2007:30-33.[3]李波.高层建筑侧向位移限制的研究[m].北京:中国工业出版社,2008:100-103.。
我国高层建筑结构设计与选型问题论文

浅谈我国高层建筑结构设计与选型问题【摘要】随着建筑业的发展和人们对于城市住房的需求的不断增加,近些年来高层建筑的工程越来越多,我们作为建筑工作者要明确的是,做好高层建筑的施工的前提是做好高层建筑结构的设计与选型,所以,笔者针对这一问题,展开论述。
【关键词】高层建筑;结构选型;结构设计随着高层建筑的发展,高层建筑的可行性方案越来越多,这就给高层建筑的机构设计和户型的选择带来了很大的困难,因为可供选择的方案的多样化,虽然使得高层建筑更加趋于个性化,但是却使得建筑设计阶段的工作量和任务难度有所增加。
因此,设计师在对高层建筑的结构进行设计时,要更多的考量建筑的用途和功能,将高层建筑的结构尽可能的优化,以适应用户对高层建筑的多样化需求。
1 高层住宅的结构体系1.1 剪力墙承重体系剪力墙可以代替承重墙的部分功能,所以剪力墙的使用会一定程度上减少承重墙的设置,并且因为剪力墙的刚度较大,多被用为隔断墙。
所以,剪力墙的优点是使用和设计较为灵活,但是缺点是会使得高层建筑结构较为复杂,不适合应用在公共高层建筑中,多应用在高层住宅建筑的设计中。
1.2 剪力墙结构体系所谓剪力墙体系,就是应用一系列的剪力墙来作为建筑的主要墙体支撑,这种体系需要设计师对剪力墙的性能和特点完全掌握,并能合理的利用不同的剪力墙结构组成不同的墙体承重力的布局,这种体系的优点仍然是比较灵活,缺点是墙体样式单一,不利于住宅用户的多样化选择。
1.3 筒形结构体系凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系,包括单筒体、筒体一框架、筒中筒、多束筒等多种型式。
筒体是一种空间受力构件,分实腹筒和空腹筒两种类型。
实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体。
空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。
筒体体系具有很大的刚度和强度,各构件受力比较合理,抗风、抗震力很强,往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑筒形结构与剪力墙体系结构的最大区别就是筒形结构比较适合大规模的大空间的建筑需要,一般的像商场或者企业需要一定的大房间的卖场和会议室,这种情况下,高层建筑选择筒形结构就是比较合理的,而不是剪力墙结构。
如何做建筑结构选型方案设计

建筑结构选型方案设计一、引言建筑结构是建筑工程中的重要组成部分,选择合适的结构类型对于保障建筑的安全性、经济性和实用性至关重要。
在设计过程中,建筑结构选型方案设计是一个具有挑战性的任务,需要考虑到诸多因素,如建筑的功能、形式、用途等。
本文将以某一建筑项目为例,对其建筑结构选型方案进行详细设计。
二、项目概况本项目为一座多功能商业综合体建筑,占地面积约5000平方米,总建筑面积约20000平方米,包括商业中心、办公楼和停车设施。
建筑形式为多层钢筋混凝土框架结构,高度约50米,设计地震烈度等级为8度。
三、结构类型选择1.框架结构考虑到建筑高度较大,地震烈度较高,选择框架结构是较为合理的选择。
框架结构具有良好的刚度和承载能力,适合于高层建筑,能够有效抵抗水平力,保证建筑的稳定性和安全性。
2.钢结构由于建筑形式为商业综合体,需要大跨度的空间,因此选择钢结构作为建筑主体结构是较为合适的。
钢结构具有自重轻、施工速度快的优点,适合于大跨度、大空间的建筑,在保证结构稳定性的同时,还能满足建筑的美观和实用需求。
3.混凝土结构考虑到建筑多功能性,使用混凝土结构作为建筑的次要结构是必要的。
混凝土结构具有良好的韧性和耐久性,适合于承担大型建筑的荷载,维护方便,能够有效延长建筑的使用寿命。
四、结构设计方案1. 框架结构设计采用钢筋混凝土框架结构,设置主梁、剪力墙及框架柱,形成稳定的结构体系。
在设计中,采用了双向受力的设计原理,考虑到结构在水平方向和竖向的承载能力,保证结构在地震作用下的稳定性。
2. 钢结构设计主要采用钢梁、钢柱和桁架等构件,形成大跨度的空间结构。
在设计中,强化了节点的设计,采用焊接和螺栓连接结构,保证结构的刚性和稳定性。
3. 混凝土结构设计作为次要结构,主要采用混凝土墙、楼板等构件,在设计中考虑到混凝土的抗压和抗拉特性,采用加固筋和预应力设计,保证混凝土结构的承载能力和稳定性。
五、结构连接方式设计1.焊接连接钢结构中主要采用焊接方式进行连接,焊接点采用对接焊接和角焊接,保证连接的牢固性和稳定性。
高层建筑结构选型的设计原则及特点

高层建筑结构选型的设计原则及特点作者:徐芬来源:《中国房地产业·下旬》2018年第05期【摘要】随着我国城市化发展的进程,城区范围越来越大,人口逐渐增多,城市可利用的土地资源越来越稀缺,对城市的发展具有很大的限制性。
在这种背景下,高层建筑应运而生,主要是为了提高土地资源的利用率。
在建筑设计中,高层建筑的结构设计首要任务就是结构选型,其影响着高层建筑的质量、功能以及与城市的协调度。
基于此,本文首先分析高层建筑结构设计原则与特点,然后在此基础上结合工程实例,探讨高层建筑结构选型设计要点。
【关键词】高层建筑;结构选型;设计原则近些年,为了缓解土地紧张的问题,大量高层建筑不断涌现,因此,对于高层建筑的结构选型设计成为建筑设计中的重要内容。
另一方面,为了提高建筑结构的稳定性,必须科学选择设计方案,保障高层建筑产业的可持续发展。
1、高层建筑结构设计原则及特点1.1结构平面布置结构平面布置应该以简单、规则、对称为主要原则,尽可能使质心和钢心重合。
如果结构偏心较大,那么相应的扭转效应也大,造成端部构件位移增加,导致应力集中,因此,结构布局中平面突出部分不宜过长。
在结构计算中,判断扭转是否过大,可以使用概念设计方法近似计算钢心、质心及偏心距,然后根据计算结果进行判断。
另外,也可以计算结构最远边缘处的最大层间变形和质心处的层间变形,如果两者比值大于1.2,则扭转太大而结构不规则,应该对平面布置进行优化。
最后,高层建筑应该避免使用严重不规则的结构布置,如果使用功能与建筑的要求、结构平面布置严重不规则时,应该将平面分割成若干个简单、规则的独立单元。
1.2结构立体布置同样的原则,结构立体布置应该规则、均匀。
规则主要是要确保体型规则,如果出现变化,也应该是有规则的渐变。
如果在竖向上发生剧变,那么在地震发生时很容易出现变形集中,引起某一楼层的倒塌;均匀是指上下体型、刚度、承载力及质量分布均匀或者变化均匀。
在竖向结构中,刚度应该遵循下大上小的原则,自下而上逐渐减小。
高层住宅结构选型和优化设计

高层住宅的结构选型和优化设计摘要:本文在简要介绍高层住宅结构选型的基础上,就如何针对高层住宅选型中的关键因素进行优化给出了几点建议,并对进行优化的必要性进行了讨论。
关键字:高层住宅;结构选型;优化设计abstract: this paper briefly introduces the selection of high-rise residential structure based on how to for high-rise residence of the key factors are optimized selection of some suggestions are given, and the necessity of optimization is discussed.key word: high-rise residential; the structural type; optimization design中图分类号:tu318 文献标识码:a 文章编号:1 引言在顺应人们急剧增长的住房需求下,高层住宅的结构形式从简单的层数和高度增长的基础上,逐步发展到对平面形状和空间体型的复杂化要求。
这不仅要求建筑满足功能多样,建筑风格提高,还要满足城市发展的景观需求。
高层住宅在延续最初的结构形式和框架设计的基础上,还应对建筑中的相关因素进行优化设计,使得住宅不仅满足基本的功能需求外,还能在设计水平上有进一步的提升。
2 控制高层住宅结构选型的关键因素2.1 高层住宅结构中新型材料的选型高层建筑结构材料的发展从最初选用铸铁和钢材作为框架主体材料,演变到使用混凝土材料作为主体框架承重材料,最终结合发展成为采用钢筋混凝土材料并在巴黎的弗兰克林公寓大楼中得到首次应用。
在这几十年的时间里,混凝土钢结构形式并没有得到较快的发展,只是在高层建筑中零散的使用,在看到钢结构的众多优点的同时,因其造价较高和由于建筑物高度增加结构所受内力变换等原因,对性价比高材料的需求不断增加,所以加快对优质建筑材料的研究、开发和选型也成了建筑业发展的重点方向。
高层建筑设计与选型

高层建筑设计与选型[摘要] 随着高层建筑高度、规模、投资与复杂性等逐步增大,结构选型所面临的对象及其所处环境、需考虑解决的问题及所用的知识日趋复杂,结构选型的难度与重要性增大、时间增长,耗费的人力、财力、物力增加。
高层建筑结构体系的选型通常要遵循一定的原则,它不仅要考虑到建筑设计、结构设计、建筑施工的要求,而且要从建筑设备安装、结构选材方面进行考虑。
最后还需考虑各种结构体系的综合经济指标。
本文主要简单介绍高层建筑设计与选型。
[关键词] 高层建筑设计结构选型引言随着社会经济的高速发展,建筑属性不再是停留在适用与经济上,而是逐渐上升为适用、坚固、经济与美观并存。
而这坚固与美观则绝大程度上取决于建筑的骨架——结构型式。
我们在关注结构的时候,首先关注的是它的可靠性,此外很重要的还是它的形态,可以说没有结构就没有造型,也就没有空间。
一、高层建筑结构的特点1.1.水平倚载成为决定性冈素。
建筑物自蕈和楼而使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑物高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在嚷向构件中引起的轴力,是与建筑物高度的二次方成正比;另外,对某一定高度建筑物而言,嗲向倚载大体上是定值,而作为水平荷载的风倚载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
1.2轴向变形不容忽视。
高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产牛影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。
1.3侧移成为控制指标。
与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。
随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。
高层建筑结构基础选型和优化设计

浅谈高层建筑结构基础选型和优化设计摘要:高层建筑基础承担着将高层建筑上部结构的荷载传递给地基的重要作用,在设计时,应将高层建筑上部结构、基础与地基协同考虑。
在地震区,凡是地基基础好的,建筑结构所受到的破坏就轻,危害就小,否则就破坏严重。
在工程质量事故中,如果基础工程出现质量问题,补救起来相当困难,还会给工程造价和工期带来较大的影响。
所以,在进行地基基础设计时,除了保证基础本身应具有足够的强度和刚度外,还应考虑地基的强度、稳定性及变形的要求,为使基础设计更合理,应综合考虑上部结构、基础和地基的共同作用。
关键词:高层建筑结构选型结构设计the high-rise building foundation will bear the superstructure of load transfer to the important role of foundation, in the design, should will superstructure and foundation and foundation collaborative consideration. in earthquake zones, all good foundation, building structure damage by light, the harm is small, or destroyed. in the engineering quality accident, if the foundation engineering appear quality problem, remedy is very difficult, still can give a project cost and time limit for a project to bring greater effects. so, in the foundation design, in addition to ensure that the foundation itself is should have enoughintensity and stiffness outside, still should consider the foundation intensity, stability and deformation requirement, to make the foundation design more reasonable, should be taken into account the upper structure, foundation and foundation work together.keywords: high building structure selection structure design中图分类号:s611文献标识码:a 文章编号:前言高层建筑基础的重要性,表现在基础形式的多样性和影响因素的复杂性。
高层建筑结构特点及结构选型分析潘俊

高层建筑结构特点及结构选型分析潘俊发布时间:2023-05-14T02:33:58.133Z 来源:《中国科技人才》2023年5期作者:潘俊[导读] 建筑是人们生活中必不可少的部分,对建筑的结构进行设计是建筑功能发挥的重要前提,建筑的结构设计通常需要考虑很多方面、满足多种功能。
在高层建筑中,结构设计和结构选型是最主要的方式,能够充分体现出建筑的外形特征,还能够最大程度的发挥建筑各项功能。
本文从高层建筑结构特点进行介绍,分析影响建筑结构选型的主要因素,最后根据实际工程案例进行分析,从而推进高层建筑行业健康发展。
江苏文博建筑设计有限公司江苏常州 213000摘要:建筑是人们生活中必不可少的部分,对建筑的结构进行设计是建筑功能发挥的重要前提,建筑的结构设计通常需要考虑很多方面、满足多种功能。
在高层建筑中,结构设计和结构选型是最主要的方式,能够充分体现出建筑的外形特征,还能够最大程度的发挥建筑各项功能。
本文从高层建筑结构特点进行介绍,分析影响建筑结构选型的主要因素,最后根据实际工程案例进行分析,从而推进高层建筑行业健康发展。
关键词:高层建筑;结构设计;结构选型;荷载前言:现阶段,国民经济的高效增长,建筑行业获得了有效发展,由于土地资源日益紧张,各建筑单位开始建设高层建筑,并且随着城市的发展,高层建筑在城市建筑类型占比明显增加。
在对高层建筑进行结构设计时,要结合现场的实际情况,对设计施工的重点和难点进行分析,提出切合实际的、科学合理的结构设计方案,制定行之有效的措施,进而保障高层建筑的质量安全和结构稳定。
1、高层建筑结构特点建筑结构方案的选择对于建筑的施工有着至关重要的影响,关系着建筑工程的施工和质量。
在对高层混凝土建筑结构设计方案进行选择时,要根据建筑地点的实际情况以及建筑施工企业的实际情况,选择最为经济合理的结构设计方案。
相比一些底层建筑,高层建筑自身的柔性比较强,如果发生地震等灾害很容易造成建筑结构的变形。
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高层建筑结构选型浅析摘要;本文简要总结了高层建筑结构选型的发展过程、现状和展望,通过对常用的高层建筑结构进行总结归纳,分析各结构体系的优缺点,结合课程设计——高层办公楼,分析了高层建筑结构选型设计的决策影响因素,试图研究小面积标准层高层办公楼结构选型的合理方法,得出高层建筑结构选型设计是一个综合性的多目标决策问题。
关键词:高层建筑小面积标准层结构选型优化选择引言随着经济全球化和文化需求的迅猛发展,在20世纪后半期土木工程和结构工程所取得的巨大成就鼓舞下,世界各国、尤其是发达国家纷纷筹划建造更高、更大、更长的各种超大型复杂结构物。
例如,在超高层建筑方面,世界各地不断刷新最高建筑记录,已难以绝对定义世界最高建筑的高度;在大跨度建筑方面,发达国家已将各种空间网架结构和张拉式悬索/薄膜结构成功地应用于尺度达200m以上的建筑物;在特大跨度桥梁方面,洲际跨海工程的规划和国际竞赛正在进行。
我国虽然是发展中国家,但由于近年来经济建设的迅速发展和国家整体实力的增强,建造一批更高、更大、更长的建筑物即将成为十分现实的需求,这是我国建筑业领域面临的巨大机遇和挑战。
第一章:高层结构选型的概况结构选型的意义:建筑结构作为建筑物的基本受力骨架而形成人类活动空间,以满足人类生产生活需求以及对建筑物的美观要求。
但结构选型不单纯是结构问题,而是一个综合性的科学问题。
一个优秀的建筑物,建筑与结构必然是有机结合的统一体。
一个好的结构形式的选择,不仅要考虑建筑的使用功能,结构上的安全合理,施工上可能性,也要考虑造价上的经济性和艺术上的造型美观。
所以,建筑师充分掌握结构选型的相关知识,将便于与结构工程师的充分沟通,兼顾设计及预算,对决定建筑总体方案和造型均会大有益处。
高层建筑的定义:对于高层建筑的划分,各国不尽相同。
80 年代以前,我国9 层及9 层以上建筑统称为高层建筑。
近年来, 随着建筑层数的不断增加, 目前的区分是以20 层左右为中高层建筑, 30 层100m 以下为高层建筑;30 层100m 以上为超高层建筑。
本文所指高层建筑是指中高层及以上建筑。
高层建筑结构分类的现状:1 钢筋混凝土结构体系钢筋混凝土结构合理地利用了钢筋和混凝土两种材料的受力性能和特点, 广泛应用于工程结构中,已具有近200 年的历史,它具有便于就地取材,造价较低,耐久性和耐火性较好,维护费用低,可模性好,结构造型灵活,整体性能好等优点。
由于这些优点使得钢筋混凝土结构成为我国传统的结构形式。
但同时钢筋混凝土结构也具有自重大,构件截面大,抗裂性能差,延性较差,浇筑混凝土时需要模板和支撑,户外施工受到季节条件的影响, 修复和补强比较困难等缺点而限制了它的进一步推广应用。
钢筋混凝土结构的结构体系型式主要有框架、剪力墙、筒体、框架- 剪力墙以及框架- 筒体等,其中筒体又可分为框筒、单筒、多筒和束筒等。
2 钢结构体系和钢筋混凝土结构相比,钢结构具有构件截面小、自重轻、抗震性能好、工厂化程度高、建设周期短等优点。
钢结构的缺点是结构材料较昂贵,造价较高,钢材易于锈蚀,防火性能较差,设计施工技术也较复杂。
由于以上特点,钢结构在我国高层建筑中的应用还并不普遍,直到80 年代中期我国才在深圳建起了我国第一幢高层钢结构建筑“深圳发展中心大厦”, 但到目前为止我国已建和在建的高层钢结构已达到26 幢之多,取得了较好的综合经济效益。
钢结构的结构体系型式主要有框架、框架- 支撑、筒体、巨型框架、巨型桁架以及悬挂体系等。
3 钢- 混凝土混合结构体系钢- 混凝土混合结构将钢构件和钢筋混凝土构件两者并用,互相取长补短,充分利用钢构件具有的材料强度高、截面尺寸小、能提供较大跨度空间的优点, 同时利用钢筋混凝土墙体或钢筋混凝土筒体具有的较大的抗推刚度和较高的抗剪承载力。
实践已证明钢- 混凝土混合结构能形成高效的抗侧力体系, 取得用钢量较小, 造价较低的技术经济效果, 已在30~80 层的高层建筑中得到推广应用, 但这种体系中两种不同材料的结构或构件之间的连接技术仍是当前需进一步研究的课题。
钢- 混凝土混合结构的结构体系型式主要有钢框架- 混凝土墙、钢框架- 混凝土核心筒、钢框架- 混凝土框筒、钢框筒-混凝土墙以及钢框筒- 混凝土核心筒等。
4 钢- 混凝土组合结构体系钢- 混凝土组合结构主要包括型钢混凝土结构和钢管混凝土结构。
型钢混凝土结构(SRC) 是指混凝土内含型钢的劲性配筋混凝土结构体系。
型钢混凝土结构存在和钢筋混凝土类似的缺点, 但它具有承载力高, 抗裂性和抗震性能较好等优点, 在一些高层建筑的底部数层或跨度较大部分和重荷载部分得以应用,能在不显著提高造价的情况下增强结构的抗震性能,减小构件截面,并能加快施工速度。
钢管混凝土结构(CFST) 是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。
它利用钢和混凝土两种材料的相互作用和相互支持,在三向受压状态下混凝土性质的极大改善,使得构件承载力较钢筋混凝土构件有较大提高,截面尺寸减小,塑性和韧性好,提高了抗震性能,施工时无需支撑和模板,耐火性能优于钢结构。
缺点是主要适宜于作轴心受压、小偏心受压构件。
到目前为止,钢管混凝土结构的优越性能已开始被人们认识,并逐步在高层建筑中得到应用,有着较好的综合经济效益。
组合结构体系主要有框架、框架- 剪力墙、框筒以及框架- 筒体等, 其中框架部分采用型钢混凝土或钢管混凝土,剪力墙或筒体部分则采用钢筋混凝土。
第二章:案例--在实际课程设计高层办公楼中的结构选型应用高层建筑结构选型的主要影响因素和原则影响高层建筑结构选型的主要因素可归纳为:1 环境条件。
主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等。
2 建筑方案特征。
主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比以及建筑体型,其中建筑体型包括平面体型和立体体型。
平面体型是由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成, 立体体型是由结构高宽比、立面收进体型、塔楼和层间刚度等组成。
3 建筑使用功能要求。
高层建筑的使用功能大体上可分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼等。
某种功能的建筑可能只有某几种结构型式和它相匹配。
比如高层住宅, 由于其使用空间较小, 分隔墙体较多,且各层的平面布置基本相同,因此这种功能的建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构。
4 施工工期要求。
高层建筑由于投资巨大, 结构施工周期的缩短, 可以使整个建筑更早地投入使用,取得经营收入,同时还可以缩短贷款建设的还贷时间,从而减少还贷利息。
5 材料供应状况。
6 设计、施工水平。
7 结构抗灾水平和可维护性。
根据以上影响因素,可以总结出高层建筑结构选型的原则:1 应具有必要的承载力、刚度和变形能力。
2 应避免因局部破坏而导致整个结构破坏。
3 对可能的薄弱部位要采取加强措施。
4 结构选型与布置合理,避免局部突变和扭转。
5 宜具有多道抗震防线。
结合设计进行结构选型的优化实践在课程设计--高层办公楼中,根据以上因素和要点进行了以下实践:1 课程设计主要考虑因素是空间和造型。
首先对地块分析。
如图所示,地块为不规则五边形,并由于城市规划要求用地面积较小。
由于防火要求,大面积多功能厅宜设置在地上三层以内,所以考虑将大空间部分放置在塔楼部分。
结合这一目标,试图将核心筒放置在塔楼一侧,但仍遇到了无法创造无柱空间。
在方案推敲过程中曾做过两个方向的尝试。
一是尝试设置结构转换层,但结构复杂,施工困难,造价高,并增加塔楼高度,不利于立面构图;二是尝试使用大跨度空间结构,在方案评价阶段通过简单的预算得出此方式仍旧非常不经济。
所以决定将多功能厅、会议室等无柱大空间放置在塔楼南北两侧,形成裙房和塔楼的关系。
2 在解决了大跨度空间的问题后,将注意力移向塔楼。
从图中可以看出,由北起的第二、第三个体量组成的塔楼部分连接松散,形成此种形态是由于缩小交通面积在标准层的比例,并进行一定的功能划分所形成的,但根据结构选型的基本原则计算,塔楼两个体量之间不能单使用一个核心筒作为抵抗剪力的结构,如果为两个体量设置单独核心筒,则交通面积过大,南侧部分面积过小,对于空间和交通组织不利,所以需要进一步在形体上进行优化。
3 在推翻上一个方案后,得到如图的改进方案。
首先,放弃在塔楼部分下设置大空间,移至塔楼两侧的裙楼部分。
第二,将两个略有主次的两个塔楼体量改变为主次分明的两个体量,大的部分为主要使用功能部分,小的部分为核心筒。
将核心筒移至塔楼一侧,可获得较为明亮的交通空间,易于防火引导,并可在使用空间内部获得较大的空间,满足办公标准层的小会议室的空间要求,也使侧面楼板布置较为灵活,丰富空间。
4 最后,具体结合办公空间和地下室空间,以及防火需求,设置足够的剪力墙和确定柱距和梁宽以及其他结构构造,完成基本的建筑结构的选型和设计。
三.总结:本文通过对文献的阅读和实际设计得出以下结论:1.影响结构选型的因素是多方面的,对于建筑设计来说,需要从当地情况规范,空间,造型,以及经济因素等多方面综合考虑,在提出设想后进行客观评价,确定最合理的方案。
2.本文提出的方案主要是针对面积较小的标准层进行实践。
3.在实践中得出,可在基本因素满足的情况下,将核心筒侧移,以获得较灵活自由的平面。
4.将大空间移至裙房部分后,可在其上设计绿化等小荷载的室外空间,既提供了丰富的空间感受,又满足了绿化率的要求。
5.通过结构选型的变化和进一步深化设计,可以结合结构进行特色空间设计和装饰。
参考文献:1.建筑结构选型概论叶献国主编武汉理工大学出版社2.关于高层建筑结构选型设计的初步探讨陶忠,张耀春,韩林海,王光远哈尔滨建筑大学学报第33卷第1期3.论结构选型的若干问题王光远,吕大刚,张世海哈尔滨建筑大学学报第33卷第1期4.大跨空间结构智能选型设计初探王力,吕大刚,张世海,王光远哈尔滨建筑大学学报第34卷第5期5.带转换层高层建筑结构设计建议傅学怡《建筑结构学报》 1999年02期。