发布时间:2023-09-28 10:11:36
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇办公楼结构设计特点,期待它们能激发您的灵感。
中图分类号:TU755 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)04(b)-0058-01
随着我国房地产行业的发展,多层混凝土办公楼的建筑项目越来越多,针对多层混凝土办公楼的建筑结构设计也得到了广泛的研究和关注。多层混凝土办公楼的结构设计存在着许多优点,因此,建筑结构设计的一些细节也得到了越来越的关注。本文针对多层混凝土办公楼的结构设计要点进行了详细的分析,具体如下。
1 多层混凝土办公楼的结构设计基础
首先,针对多层混凝土办公楼的结构设计要合理使用工程地质勘察报告。在多层混凝土办公楼的工程地质勘察报告中包含基础设计中的各个方面的数据,各项数据要相互匹配,并且使用工程地质勘察报告时要与现场的实际施工情况相结合,在充分了解现场施工情况的前提下,分析工程地质勘察报告在本施工地段的适应性。
其次,多层混凝土办公楼的结构设计要以承载力和变形情况为前提,选用的地基材料尽量选择经济性高的天然地基材料。多层混凝土办公楼的地基承载力要求高,应充分考虑土层的力学性质,以及土层的稳定性和承载能力等方面。
最后,多层混凝土办公楼的结构设计一般是独立或条形基础的。一般情况下,先由地基的承载能力和变形情况来确定地基的尺寸,再对基础截面的设计进行验算。在计算之后,进行基础地基截面的设计工作,这时要选用地基净反力的计算方法。
2 多层混凝土办公楼结构的上部设计要求
首先,多层混凝土办公楼结构的平面设计具有灵活性的,它主要是提供科学合理的办公场所,以及提供办公场所的特殊立面体型。多层混凝土办公楼结构的平面和里面形状都要尽量的简单和具有一定的规则,每个部分的刚度要分配均匀,这样可以减少多层混凝土办公楼结构的出现扭转的可能性,同时,要对多层混凝土办公楼结构的层高进行统一设置,尽可能的对设计和施工进行简化。
其次,多层混凝土办公楼的楼板结构体系通常采用单向板和双向板两种比较常见的板型,通常情况下通过次梁尽可能使楼板成为双向板的结构,这样可以让楼板结构的整体受力具有一定的合理化,进而让配筋具有一定的均匀性,这样的楼板厚度一般情况下比单向板的设计要薄。通常情况下,要根据具体使用情况,荷载程度以及跨数进行楼板的选择。一般情况下,框架结构的楼板厚度要大于100mm,对楼板进行开洞的处理方法也要特别提起关注。
3 多层混凝土办公楼结构的主体结构设计要点
3.1 多层混凝土办公楼结构的超长措施
结构超长造成的裂缝主要是受到混凝土收缩作用和温度变化影响所形成,具体的设计要把握几个方面即可很好的避免这些问题。首先,每隔30至40 m就设置一条后浇带,与此同时,在楼板的混凝土中添加进多功能的混凝土外加剂,从而全面的改善混凝土质量。其次,控制应力集中产生的裂缝,加强孔洞周边有效性的措施。再次,运用较为先进科学的保温隔热措施,特别是屋面设架空层,对于屋面保温隔热层以及的护墙所选用的保温隔热材料性能一定要求到位等。最后,根据计算所得结果,加强梁柱所采取措施,特别是中部横梁和边柱,按照计算所得的结果进行配筋加强,对于部分梁长度大于30 m的,对其其加大加密腰筋。
3.2 多层混凝土办公楼装修荷载灵活多变性的应对
办公楼的内外装修往往变化很大,需要特殊的造型特点等,使得所用的材料也各式各样,继而难以精确确定荷载值大小。多层混凝土办公楼建筑的装饰装修工程的设计一定要保证建筑物结构的安全以及主要的使用功能。如果涉及到承重结构和主体的改动或者荷载增加的时候,一定要经过原来的结构设计单位或者具备相应的资质设计单位进行有关原始资料核查,对己经完成的建筑结构安全性核验并最终确认。多层混凝土办公楼建筑的装饰装修工程完成设计之后,严禁违反设计文件进行设计的擅自变更,具体指建筑主体、主要使用功能或者承重结构的改动。
3.3 多层混凝土办公楼的楼梯设计要点
多层办公楼的竖向主要通道为楼梯,楼梯柱TZ的灵活布置和楼梯梁的合理选择及布置需要十分的注意和相关工程经验的支撑。楼梯梁下的净高要保证大于2 m,楼梯段净高保证大于2.20 m,板式楼梯板的板厚一般可取h=L/30。必须注意,TZ设置处梁上要增设附加箍筋或附加吊筋。对于设置了楼梯井、电梯井或其它剪力墙型抗侧力结构的框架混凝土结构,需要按框架一剪力墙结构体系进行计算,并考虑一般较少数目的剪力墙,按框架结构确定其框架部分的抗震等级。
4 结语
在建筑结构设计中,多层混凝土办公楼的结构设计是一种基础性的设计,也是一种比较常见的设计方法。在多层混凝土办公楼结构的设计时,现场的设计工作者要根据不同的情况进行合理的结构设计。在实际的设计过程中要遵循相关的规范进行科学合理的设计,本文针对多层混凝土办公楼结构设计进行了相应的研究,具体包括:多层混凝土办公楼的结构设计基础;多层混凝土办公楼结构的上部设计要求;多层混凝土办公楼结构的主体结构设计要点:第一,多层混凝土办公楼结构的超长措施,第二,多层混凝土办公楼装修荷载灵活多变性的应对,第三,多层混凝土办公楼的楼梯设计要点。希望本文的研究能为多层混凝土办公楼的结构设计水平的提升带来一定的帮助和启示。
参考文献
[1] 景小川,胡耀挥.浅谈多层框架混凝土结构设计应注意的几个问题[J].内蒙古石油化工,2011,37(5):66-67.
[2] 张丽.基于多层框架混凝土结构设计中的几个问题分析与研究[J].城市建设理论研究(电子版),2012(18).
[3] 丁雯焱.浅谈钢筋混凝土多层框架房屋结构设计[J].城市建设理论研究(电子版),2012(9).
关键词:多层混凝土结构办公楼设计分析 技术措施
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
中图分类号: TU318文献标识码:A 文章编号:
1引言
随着我国多层办公楼建筑项目的增加,对其的结构设计也越来越受到广大工程技术人员和其他相关人员的关注,近些年来大量出现的多层混凝土办公楼结构凭借其诸多优势得到了大量的使用实践,但是其中很多细节需要设计人员引起注意。本文在介绍多层混凝土办公楼结构的基础结构和上部结构设计细节的基础上,总结了其部分设计中需要注意的要点加以阐述。
2多层混凝土办公楼结构基础设计
正确阅读并结合实践经验使用工程地质报告。地质勘察报告主要内容涉及多层混凝土办公楼基础设计的多方面资料,具体参数要融会贯通,了解计算指标和勘察结论的可靠程度必须进行深入了解,然后结合工程经验和现场实地现象判断报告中所建议的地基情况在该项工程中的适用性。拟建的建筑物具体情况与要求同场地的具体工程地质条件必须密切联系,综合分析。
以变形和承载力满足为前提,尽量采用相对较为经济的天然地基上浅基础。工程地基持力层选择要与上部结构同地基基础的整体性出发,综合考虑土层的物理力学性质、场地土层分布的情况及基础稳定性、结构类型和荷载性质与大小、建筑物的体型以及地下水的影响。
多层办公楼一般采用独立基础或者条形基础。首先由变形和地基承载力确定基础底面的尺寸,然后进行基础截面设计的验算。基础的高度确定由混凝土剪切条件和抗冲切控制,基础的配筋确定由基础验算截面抗弯能力控制。计算要求满足之后,进行一些规范规定的构造要求计算确定满足。设计时要注意在确定计算基础沉降或者基础底面尺寸时,应将设计地面以下基础和其上覆土重力作用考虑进去。在进行基础截面的设计时,要采用不考虑基础与上覆土重力作用的地基净反力计算。
完成地质报告分析和地基基础选型后进行地基处理,针对水文地质条件和地质报告条件合理选用地基处理方法,所选方法必须综合考虑当地的实际工程经验和土力学的基本原理。
3多层混凝土办公楼结构上部设计
多层混凝土结构体系建筑平面布置上比较灵活,能够提供较为科学的办公环境场地,同时可以构成具体办公楼需要的特殊立面体型。结构立面体型和平面形状要尽可能规则且简单,对称均匀布置各部分刚度,从而减少结构扭转出现的可能,尽量统一建筑结构层高和混凝土柱网,简化设计和施工。一般多层办公楼结构采用C25混凝土强度即可,在抗震设防有要求地区,要遵循强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的设计原则,通过材料和结构形成延性框架。
框架柱截面尺寸方面,截面高度h=H/6~H/12,截面宽度b=1h一h/1.5,(H为办公楼层高),采用轴心受压柱方法估算时,考虑弯矩的影响,将轴力乘以1.2~1.4的放大系数。框架主梁截面尺寸刚面,截面高度h=L/10~L/14,截面宽度b=h/2~h/3,(L为梁的计算跨度),根据承重、非承重荷载和跨数来选取小者或者大者,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宽度小50mm,一般可取200 mm或250mm,大于150 mm,主次梁相交处要考虑增设附加吊筋或者附加箍筋。
楼板结构体系采用常见的单向板和双向板,一般通过次梁尽量使楼板成为双向板结构,使得整体受力更加合理化,从而配筋可以更加均匀,这种情况下楼板厚度相对能够比单向板设计的薄一些。单向板板厚通常可取h=L/30~L/35,双向板板厚通常取=L/35~L/45,一般根据使用实际情况、荷载和跨数选取大者或小者。通常说来,框架结构楼板的板厚要大于100 mm,楼板开洞的各种处理方法也要进行注意。
4主体结构设计的要点
4.1 结构超长措施
结构超长往往造成裂缝的大量产生,严重影响工程的建设质量和长期使用能力,特别是多层混凝土办公楼结构,更易产生这些问题。大量的工程实践为工程设计积累了丰富的,通过具体的设计措施可以从多个层面,从理论上讲,结构超长造成的裂缝主要是受到混凝土收缩作用和温度变化影响所形成,具体的设计要把握几个方面即可很好的避免这些问题。首先,每隔30至40m就设置一条后浇带,与此同时,在楼板的混凝土中添加进多功能的混凝土外加剂,从而全面的改善混凝土质量。其次,控制应力集中产生的裂缝,加强孔洞周边有效性的措施。再次,运用较为先进科学的保温隔热措施,特别是屋面设架空层,对于屋面保温隔热层以及的护墙所选用的保温隔热材料性能一定要求到位等。此外,楼板配筋的时候要考虑到收缩和温度应力,叠加处理受力钢筋同这一部分配筋,沿着长度方向的中间区域1/3位置上部钢筋拉通50%的钢筋。最后,根据计算所得结果,加强梁柱所采取措施,特别是中部横梁和边柱,按照计算所得的结果进行配筋加强,对于部分梁长度大于30m的,对其其加大加密腰筋。
4.2 办公楼装修荷载灵活多变性的应对
办公楼的内外装修往往变化很大,需要特殊的造型特点等,使得所用的材料也各式各样,继而难以精确确定荷载值大小。多层混凝土办公楼建筑的装饰装修工程的设计一定要保证建筑物结构的安全以及主要的使用功能。如果涉及到承重结构和主体的改动或者荷载增加的时候,一定要经过原来的结构设计单位或者具备相应的资质设计单位进行有关原始资料核查,对已经完成的建筑结构安全性核验并最终确认。多层混凝土办公楼建筑的装饰装修工程完成设计之后,严禁违反设计文件进行设计的擅自变更,具体指建筑主体、主要使用功能或者承重结构的改动。
4.3 楼梯设计要点
多层办公楼的竖向主要通道为楼梯,楼梯柱TZ的灵活布置和楼梯梁的合理选择及布置需要十分的注意和相关工程经验的支撑。楼梯梁下的净高要保证大于2 m,楼梯段净高保证大于2.20 m,板式楼梯板的板厚一般可取h=L/30。必须注意,TZ设置处梁上要增设附加箍筋或附加吊筋。对于设置了楼梯井、电梯井或其它剪力墙型抗侧力结构的框架混凝土结构,需要按框架一剪力墙结构体系进行计算,并考虑一般较少数目的剪力墙,按框架结构确定其框架部分的抗震等级。
4.4 其他设计注意细节要点
要注意到屋面梁和楼面梁的不同性,屋面梁有防水翻边处理的要求,在结构设计详图绘制中,需要跟建筑专业保持密切配合,形状美观,结构力争合理,功能实用到位。在结构详图中,构造分布钢筋的布置和最小配筋率的要求需要特别注意,结构详图要做到标高和平面位置定位明确,尺寸明确,钢筋小样明确。保证计算简图正确性才能保证结构的构造要求满足,因地制宜合理的调整内力和构造才能满足实际情况和计算简图的差异。此外,荷载的取值要根据实际情况,具体问题具体分析,并非越大就越安全,一般采用最不利荷载组合进行计算设计。
5结语
多层混凝土结构设计是结构设计中较为基础的设计,也是建筑结构设计中较为常见的一种形式。在设计时,如何处理各种不同的问题值得结构设计人员不断探讨和研究。实际设计过程中,应根据相关规范作科学合理的设计,文章就多层混凝土结构设计时常遇到的问题进行分析并探讨具体解决措施。
参考文献:
[1] 张建勋,谷军,张帆.框架剪力墙结构的概念设计要点分析 [J].建筑设计管理,2011,10:24-25.
[2] 乔婷婷,闫园.谈框架剪力墙中剪力墙的布置 [J].山西建筑,2012,02:15-17.
【关键词】现代化;办公楼建筑;设计要点;结构选型
引言
办公楼建筑是21世纪最重要的标志之一,办公建筑因使用性质、单元组合、使用对象和管理模式等不同而对建筑设计产生多元化的需求。现代化办公建筑是收集和处理信息的主要场所之一,将在信息社会之中必然会得到巨大的发展。随着现代化建设的发展,已作为当地经济繁荣、科学进步的重要形象。文章主要阐述了现代化办公楼建筑设计特点,并指出了办公楼建筑设计要点,以供同行参考。
一、现代办公楼的设计特点
一般来讲,现代办公楼建筑的组成通常分为建筑外壳和承租人改造两部分。承租人可以利用各式各样的空间性能来对适应办公楼的内部构造进行改造,空间类型包括办公会议室场所、自动数据处理设备室、图书室空间、零售店、餐饮部等。另外,办公楼建筑通常还要设立地下停车场以及地面停车场。现代办公楼建筑设计要考虑的方面有很多,包括建筑外观、经济目标、用途、附属结构要求、运转时间、开放情况、防火等级、建筑安全问题,还有建筑受攻击可能性评估等级、长期需求的持续性、发展可能性、组织和群体大小、集会必备设施,以及电子技术和设备要求、特殊装卸升降和仓储条件、交通运输工具的要求和类型等。
另外,办公建筑作为大城市公共建筑中较为普遍的建筑类型,近年来由于社会经济的迅猛发展需求量得到很大提高,考虑到办公楼本身的特殊性和设计上的多样性,其耗能远高于普通建筑,在一定程度上可以认为办公楼建筑对建筑和能源会造成很大的影响。因此在现代办公楼设计上也应该尽可能的考虑建筑节能,众所周知,我国最近办法了建筑节能的相关法规,这对于我国建筑节能整体目标的实现具有较大的意义。
1.1 办公楼建筑系统设计
现代办公楼建筑设计需要考虑的一个重要因素就是建筑系统及其主要的组成部分,它在建筑中包含了比较丰富的内容。大到办公大楼的停车场设计、景观绿化设计、办公大楼照明设计、建筑物外观设计等等各方面,具体来看也包括了地基和下层结构设计、垂直运输设备设计及控制系统设计等很多细小的环节。甚至设备的维护、门窗的保洁工作、安全保卫系统及建筑物标记都属于办公楼系统设计中的一部分,因此在现代办公楼设计当中,必须要全面细致的考虑各个方面,从而提高办公楼建筑物的质量。
1.2 办公楼电气系统设计
在办公大楼电气系统设计中要注意建筑外壳的电气系统设计及相关槽隙处理,其间包括办公楼电力服务和能源供给、照明系统、紧急电源和保护系统等主要方面,在办公大楼建筑外壳的管道系统中应该着重对压制系统、报警系统和排烟通风系统进行合理的设计,避免在日后的使用中埋下安全隐患。其次在办公楼建筑的入口装置、水平或垂直通道及箱体结合物的设计上也应该加以重视,并构建出一套现代办公楼安全系统保护体系,做好公共保卫、控制侵入检查、入口扫描等安全设计。
1.3 办公楼的节能设计
现代的办公楼设计需要考虑的一大重点问题就是办公楼的节能设计,在具体的设计当中可以通过采用设计可替代能源系统的方式来有效节能,比如使用太阳光和建筑一体的风力和光电池发电,以此来节约电力能源。我国目前也有利用废热发电和天然气燃料电池技术来自主发电,这也已经成为了我国高效节能建筑设计当中的一个重要标准。总而言之,为了有效发挥办公楼建筑的真正性能,保证办公楼建筑在日后能够长期运作并有效节约维护资金就需要在办公楼建筑的节能设计上加以重视。
二、现代办公楼建筑设计中应注意的要点
1.1 集成性
现代办公楼建筑设计的构思要充分考虑所有相关的因素。办公楼的建设目的以及维护保养方式等是十分重要的。为确保建筑大楼的竣工和建筑物的维护保养分开,由建设目的出发而做的建筑设计就显得十分重要了。因此,要建造高效能的办公楼,在办公楼建筑的整体设计必须在工程师、建筑师、委托人以及业主各方面的共同配合下进行。
1.2 可变性
现代高效能办公室必须适应正常的装修更新,这些装修更新通常是因为出现职员调动、商业变革、经营方重组等情况。但不管出于什么原因,办公楼的运作系统、基础配备、家具设施等都有可能进行更新重组来适应改革的需要,尤其是在现代的高节奏生活中,必须要保证现代办公楼建筑设计能够有良好的可变性,从而不断适应时代的发展。
1.3 舒适安全的办公设计
现代的办公楼建筑环境中,首要考虑的问题就是员工的安全、健康和舒适。在新一代的高效能先进办公室中,关于安全、健康、舒适等问题已经被制定出相关标准列入了建筑设计说明的那个中。比如在如提高空气清新流通性,建筑装修材料的无毒、低污染等方面,均已经被列入建筑说明书以作为一种标准。办公楼的使用舒适度是工作效率满意度的重要组成部分。随着时代的变迁,高效能办公室的设计可以允许用户进行个性化气候的调节。办公室职员能够在一个令人舒适的、充满感性的办公环境开展工作,其对工作的积极性以及工作效率就会大大提高。
三、办公楼建筑结构选型及空间组合影响
3.1 结构选型
对于结构设计来讲,根据建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则,选择相应的结构体系。高层办公楼和超高层办公楼建筑在建筑的结构设计中除了使用钢筋混凝土结构外,还使用钢材与混凝同组成的混合结构,如型全钢结构,钢混凝土结构和钢管混凝土结构。
3.2 空间组合的影响
空间序列的组织是对建筑的各种内部空间组合处理手法的综合运用,其目的就是将空间组织成一个具有整体感的、统一中富有变化的丰富的空间集合。根据不同的设计要求,对空间在水平与垂直方向上进行灵活的分隔与联系,使空间能够更好地满足人们各种活动的需要。在进行结构设计时,就必须考虑与其他设计间的整合性。所以在设计的最初阶段,就要同其他设计之间相互协调,密切配合。
结语
综上所述,建筑在创造人们所需要的工作、生产,生活,娱乐和文化的空间时,是在进行着一种城市组织结构的延续工作,设计时,决定于各种不同类型活动的分离聚散,恰到好处地将活动包含其中并与活动和谐然后依据平面面积的要求和剖面所需的空间尺度,我们必须遵循设计原则,根据实际项目需求满足建筑使用功能。对现代办公楼的建筑而设计要不断的思考和探索,设计单位也应该充分了解不同行业办公楼的用途,利用现代的科技技术以及城市现有的优越条件,从安全、健康、舒适、经济等全方位和多角度的进行思考,对高效率办公楼的建设方案和高质量办公环境氛围的营造方法加以研究,从而推动我国办公楼建筑设计的发展,以满足现代办公楼建筑的设计要求,并促进我国社会经济的进步。
参考文献:
[1]张群逸.现代化高层办公楼设计分析[J].城市建设理论究,2014.
[2]苏仲源.现代的办公楼建筑设计评析[J].城市建设理论究,2014.
关键词:办公楼;弹塑性分析;可靠度分析
中图分类号:TU2文献标识码: A
1、多层办公楼建筑设计
多层办公建筑的设计则既注重世界上先进建筑技术、建筑材料的采用,又在合理适当的程度下满足人们的使用要求。
随着我国社会经济的发展,现代办公建筑也在不断的发展着。多层办公建筑具有水平横向间公共空间组织灵活的优势,它在我国城市的一些地区和城市开始有相当的建设和发展。根据有关专家的统计预测到2015年我国各城市的人均办公楼面积指标需求将达到0.7m2[1],则近年内需要进行建设和设计的办公建筑量仍然很大。
人们由物质的需求转向对信息的需求,交流的需求。因而办公建筑,往往集办公、娱乐、餐饮、休闲、购物、居住等于一体,这样不但节约城市用地,节省城市市政设施投资,缩短交通联系路程,而且让人们能够有更多的时间和机会交流和沟通。办公楼一经建成,其结构及布局就很难改变。因此,充分考虑设计的适应性、灵活性就成为现代办公楼的一个重要特征。近年来兴建的相当部分多层办公楼都采用了大空间灵活平面布局形式,具有较强的应变能力。
现代社会生活的开放性、便捷性、不确定性促使现有办公楼朝着大空间小隔断的布局方式、综合化、透明化方向发展。现有办公楼功能形式上的变化必然会引起建筑内部能源消耗方式的变化,决定着现有办公楼的能耗特征的变化。
《办公建筑设计规范》(JGJ 67―2006)[2]规定总平面设计应符合现行行业标准《城市道路和建筑物无障碍设计规范》(JGJ 50―2001)[3]的有关规定。与《办公建筑设计规范》(JGJ 67―89)[4]规范相比,此规定为新增条文,目的是满足老年人、伤残人的特殊使用要求,方便他们参与各类社会活动和进行业务联系,并体现社会文明和社会对伤残人的关心,故总平面设计除执行本规范外,还必须执行方便残疾人使用的现行行业标准《城市道路和建筑物无障碍设计规范》(JGJ 50―2001)。
在建筑设计方面要综合考虑,以满足人性化的设计理念。近年来国内考虑宜人化办公空间设计的一些多层办公建筑案例主要有:清华大学的设计研究院办公楼(生态节能的绿色中庭为特点)、北京南天大厦(多功能的合理化的特点)、深圳华工科技办公楼的设计(多空间变化的特点)、南京圆通广场(高层综合体)等案例。
2、钢筋混凝土凝土框架结构抗震弹塑性分析
我国及世界上大多数国家目前所采用的抗震规范中,结构抗震设计是以承载力为基础的设计。为了解结构的弹塑性性能,就必须进行弹塑性分析。我国的《建筑抗震设计规范》(GB50011一2010)[5]提出了两阶段设计方法来验算罕遇地震作用下结构的变形要求。
目前,结构抗震的弹性分析己经由简化的平面结构发展到空间协同、由空间协同再发展到空间分析,逐步接近实际,而且有些程序还可以将楼板变形引入计算。但对于结构在罕遇地震作用下的弹塑性性能,则还处在初步使用阶段。发现结构中某些薄弱环节并进行加强,进而判明结构的屈服机制、薄弱环节及可能的破坏类型,是结构弹塑性分析最可靠的方法。对于一些由位移及构件延性控制的高层建筑,十分需要应用这种方法,但是由于地震波的不确定性,房屋结构的多样性和复杂性,计算工作量大,结果处理繁杂等原因,这种方法目前还不能在设计中普遍采用。
近年来,介于弹性分析和弹塑性动力分析之间的弹塑性静力分析Pushover方法是在国外得到广泛应用的对结构抗震能力进行评估的方法,其应用范围主要集中于对现有结构或设计方案进行抗侧力能力的计算,从而估计其抗震能力。它将设计反应谱引入了计算过程和计算结果的解释。弹塑性静力Pushover分析是在结构上施加竖向荷载并保持不变,同时施加某种分布形式的水平荷载或位移,随着水平荷载或位移的不断增加,构件逐渐屈服进入塑性状态,从而得到构件在横向静力作用下的弹塑性性能。
近年来,在地震工程领域,弹塑性静力分析作为对结构的抗震能力进行评估的一种工具得到了越来越广泛的应用。它可以使工程人员对结构在地震作用下所产生的破坏情况做出较为详细的预测,这一点是目前所用基于承载力的抗震设计所欠缺的。我国学者对此方法开展了许多这方面的研究工作[6]。它比静力分析的结果要准确又比动力分析更简便。
3、钢筋混凝土框架结构抗震可靠度分析
在钢筋混凝土框架结构设计中存在大量不确定性因素,使结构在地震作用下的反应以及破坏状态都有很大的不确定性,在结构抗震可靠度分析方面,采用可靠度理论进行结构抗震分析和基于可靠度理论进行结构抗震设计来处理这些不确定性因素,在实际工程应用中发挥了重大作用。结构抗震概念设计指出,要增强结构在地震作用下的延性和耗能能力,降低因结构破坏而带来的损失,必须要求结构做到“强柱弱梁”、“强剪弱弯”和“强节点弱构件”。夏倩等人提出钢筋混凝土框架结构“强柱弱梁”的概率分析方法,建立了准确反映框架结构“强柱弱梁”工程意义的功能函数,通过概率运算确定了各影响因素的概率分布和统计参数,建议以可靠指标度量框架结构“强柱弱梁”的保证概率。马宏旺[15][16]等人用可靠度理论分析钢筋混凝土梁柱“强剪弱弯”设计的可靠性。
4、结语
作为一所综合办公楼设计,在设计之前作为设计者必须深入实际,调查研究,了解其所属位置地理经济条件。综合考虑建筑及结构设计中的各种影响因素。
框架结构可通过合理的设计,重视结构抗震概念设计,使之具有良好的延性,成为“延性框架”,在地震作用下,这种延性框架具有良好的抗震性能。
参考文献:
[1].许安之.高层办公综合建筑设计[M], 北京:中国建筑工业出版社,1997
[2].中国人民共和国行业标准,办公建筑设计规范(JGJ 67―2006),北京:中国建筑工业出社,2006
[3].中国人民共和国行业标准,《城市道路和建筑物无障碍设计规范》(JGJ 50―2001),北京:中国建筑工业出社,2001
[4].中国人民共和国行业标准, 办公建筑设计规范(JGJ 67―89),北京:中国建筑工业出社,2006
关键词:高层 结构设计前景分析
高层建筑是近代经济发展和科学技术进步的产物,是现代工业化、商业化和城市化的必然结果。我国改革开放以来,建筑业有了突飞猛进的发展,近十几年我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿平方米。其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层,高325米;广州中天广场80层,高322米;地王大厦共54层,高206.3米。
1高层建筑结构设计的特点
高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较,结构专业在各专业中占有更重要的位置,不同结构体系的选择,直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有:
1)水平力是设计主要因素
在低层和多层房屋结构中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中,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。水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比。另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
2)侧移成为控制指标
与低层或多层建筑不同,结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加,水平荷载下结构的侧向变形迅速增大。
另外,高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大,在设计中不仅要求结构具有足够的强度,还要求具有足够的抗推刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内。
3)抗震设计要求更高
有抗震设防的高层建筑结构设计,除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外,还必须使结构具有良好的抗震性能,做到小震不坏、大震不倒。
4)减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要
高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样地基或桩基的情况下,减轻房屋自重意昧着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。
5)轴向变形不容忽视
采用框架体系和框架―剪力墙体系的高层建筑中,框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力,中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。
2高层建筑结构设计的体系
2.1 高层建筑结构设计原则
1) 钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合,做到安全适用、技术先进、经济合理,并积极采用新技术、新工艺和新材料。
2) 高层建筑结构设计应重视结构选型和构造,择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案,并注意加强构造连接。在抗震设计中,应保证结构整体抗震性能,使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
2.2 高层建筑结构体系
目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构、筒体结构等。
1) 框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,它是高层建筑中常用的结构形式之一。
由于框架结构能提供较大的建筑空间,平面布置灵活,可适合多种工艺与使用的要求,已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
2) 剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度,在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”,剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度,墙体同时也作为维护及房间分格构件。剪力墙结构刚度大,空间整体性好,用钢量省。
3) 框架―剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙,可以组成框架―剪力墙结构,这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点,又有较大的刚度和较强的抗震能力,因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。
4) 筒体结构体系。由剪力墙构成空间薄壁筒体,成为竖向悬臂箱形梁,加密柱子,以增强梁的刚度,也可以形成空间整体受力的框筒,由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有: 框架―筒体结构、筒中筒结构、成束筒结构、巨型结构体系等。
3 高层建筑发展情况
现代型式的高层建筑,始于19世纪末期,至今约110年,即一个世纪稍多一点。在高层建筑发展初期,钢框架是主要的结构型式。还有钢框架+竖向支撑(竖向桁架)。稍后,钢筋混凝土框架,钢筋混凝土剪力墙,实腹筒,框筒,筒中筒,多重筒体,筒束结构等依次产生。巨型结构体系(超级结构),则代表了一种新的发展趋势。
3.1 国外高层建筑发展情况
在高层建筑发展的头一个世纪中,高层建筑最多最高的,最有代表性的当推美国。在美国的高层建筑中,可用纽约和芝加哥两城市作代表。纽约的高层建筑以高耸雄伟的气魄,表达出金融精英的社会愿望。芝加哥的高层建筑则以纯洁、简明的格局见胜,显示出现实的格调和经济发展的象征。
日本由于地处多发地震区域,它的建筑基准法本来对建筑物的高度有严格的限制。但经济高速度发展所带来的城市人口集中、房屋紧张和地价昂贵,迫使人们研究地震区建造高层建筑的可能性和方法。通过长期的努力和资料,经验的积累,依靠充分运用电子计算机而建立了抗震设计的新技术,终于在1963年废除了建筑基准法中关于建筑高度的限制。用了多年的时间,以东京为开端,日本各大城市的高耸建筑正在使天空轮廓发生巨变,迎来了日本人所谓的“超高层建筑时代”。3.2 国内高层建筑发展情况
五十年代初,北京开始建造8、9层的办公楼和旅馆。六十年代初,北京建造了一些10层左右框架结构的教学楼和办公楼,还用砖混结构建造了8幢8~9层的住宅楼。由于外事旅游等事业的发展,七十年代初,我国高层建筑加快了步伐。进入八十年代后,中央批准成立深圳等经济特区,城市建设日新月异,高层建筑如雨后春笋,拔地而起。
2005年起我国规定超过10层的住宅建筑和超过24m高的其他民用建筑为高层建筑。进入二十一世纪,随着科技的不断进步和建筑业的不断发展,出现了上海环球金融中心(101层,492m)、上海金茂大厦(88层,420.5m)、香港国际金融中心(88层,420m)、天河中信广场(80层,391m)等多栋超高层建筑。4 高层建筑发展前景分析
4.1 钢-钢混凝土混合结构应用将更为广泛
20世纪90年代以来,美国、日本等原来从高层钢结构起步的国家开始大力发展钢筋混凝土结构。与钢结构相比,钢筋混凝土结构具有整体性好、刚度大、位移小、舒适度佳、耐腐蚀、耐高温、耐火、维护方便等特点。此外,钢筋混凝土造价低于钢结构造价。我国的高层建筑中,绝大部分为钢筋混凝土现浇结构。轻混凝土、高混凝土、钢管混凝土、型钢混凝土等技术已经成熟,而非金属配筋、新型预应力钢棒等混凝土增强材料技术的不断发展,也为钢筋混凝土混合结构的广泛应用提供了条件。
4.2 组合结构的高层建筑发展迅速
采用组合结构可建造比混凝土结构更高的建筑,不但具有优异的静、动力工作性能,而且能大量节约钢材、降低工程造价和加快施工进度。在不同情况下,可以取代钢筋混凝土结构和钢结构,科技含量较高,对环境污染较少。组合结构已广泛应用于冶金、造船、电力、交通等部门的建筑中。尤其在强震国家,组合结构高层建筑更为适用,钢筋混凝土组合柱将得到广泛应用。随着混凝土强度的提高以及构造和施工技术的改进,组合结构在高层建筑中的应用将会进一步扩大。
4.3 新型结构形式的应用不断增加
筒体机构出现于20世纪60年代,它的问世对高层建筑的发展有重要影响。筒体最主要的受力特点是它的空间受力性能。筒体结构比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力,并具有更好的抗扭刚度。因此,这种体系广泛应用于多功能、多用途、层数较多的高层建筑中。
4.4 智能建筑的发展异军突起
现代建筑技术和高新技术产业的结合促成了智能建筑的产生,在高层建筑中有更广阔的应用前景。智能建筑是建筑、装备、服务和经营四要素各自优化、相互联系、全面综合并达到最佳组合,以获得高效率、高功能和高舒适的建筑物。智能建筑的构成应具备三大系统:设备管理自动化系统、通讯网络系统、办公自动化系统,并以此应用现代4C技术构成智能建筑结构与系统,结合现代化的服务和管理方式给人们提供一个安全、舒适的生活、学习和工作空间。
参考文献:
[1] 何家银,浅析高层建筑结构设计特点,应用技术,2010.5
[2] 沈蒲生,高层建筑结构设计[M],北京,中国建筑工业出版社,2006
[3] 陈富堂、邱国桦、范重,高层建筑钢结构设计,中国建筑工业出版社,北京,2000