城市高层建筑结构存在哪些设计问题

2025-02-10ASPCMS社区 - fjmyhfvclm

天大结构的回答:


随着经济的快速增长,城市化程序的飞速发展,高层建筑在我国的一些大中城市发展迅速,大大丰富了城市景观,与此同时高层建筑的结构型别和功能也更加趋向于複杂化和多样化,为此,对建筑结构设计也就提出了更高的要求。在本文中,小编主要从高层建筑结构的选型设计、抗风设计三个方面论述了城市高层建筑结构的设计问题。

近代随着科学技术的发展,尤其是钢铁、电梯的出现以及后来钢筋混凝土的应用,为高层建筑发展创造了前所未有的机遇,高层建筑也成为城市空间中一道独特的风景。

1高层建筑结构的选型设计

对于一个城市而言,高层建筑往往具有一定的代表性和象徵性,可以反映一个城市经济水平和发展程度,根据工程实践经验,如果高层建筑结构体系选型不当,任凭再用先进的结构理论和精确的计算方法,也较难作出安全可靠、经济合理的高层建筑结构设计。正确处理高层建筑结构体系的选型问题,对于高层建筑结构设计而言,具有重要意义。

01 高层建筑结构体系的分类

02 结构选型阶段要注意的问题

一是要注重结构的规则性。

由于新、旧规範在这一方面出现了比较大的变化,新规範在此增加了比较多的限制因素。比如平面规则性方面的资讯、嵌固端上、下层之间刚度比方面的资讯等。与此同时,新规範採取了强制性规定,要求建筑物不能採用严重不规则之设计方案。

所以,工程技术人员在明确新规範的限制条件中一定要加以注意,从而避免出现后期施工图设计阶段之被动。

二是要注重结构的超高性。

新规範在应对超高问题上,除了把原先的限制高度设定为a级高度之外,同时还应增加b级高度之建筑。所以,一定要对高层建筑结构中的这一项控制因素加以注意,假如结构为b级高度建筑,或者已经超过了b级高度,那么其设计方法与处理方法都将出现一个相当大的变化。在具体的工程设计之中,出现过因为结构型别之变更而忽略这一问题的情况,从而造成施工图在审查时未能通过,一定要重新做出设计,这对于工程的工期与造价等总体规划存在着相当大的影响。

三是要注重嵌固端设定。

因为高层建筑普遍带有二层或者二层以上的地下室与人防工程,嵌固端极有可能被设定于地下室的顶板上,同时也有可能被设定于人防顶板等处。例如,对嵌固端楼板设计、加强对嵌固端上下层刚度比限制、在进行结构整体运算时做好嵌固端设定等。假如忽视了其中的任何一方面,均有可能对后期设计工作造成大量安全隐患。

2高层建筑的抗风设计

【左侧】高层框架抵抗竖向荷载时的变形,【右侧】高层框架抵抗水平荷载时的变形。

01 高层建筑结构在风荷载作用下的破坏形式

1、主体结构开裂或损坏,如位移过大引起框架、剪力墙、承重墙裂缝或结构主筋屈服;

2、层间位移引起非承重隔墙开裂;

3、区域性风压过大引起玻璃、装饰物、围护结构破坏;

4、建筑物的频繁、大幅度摆动使居住者感到不适;

5、长期的风致振动引起结构疲劳,导致破坏。

02 高层建筑结构抗风的一搬设计原则

1、保证结构具有足够的强度,能可靠地承受风荷载作用下的内力;

2、结构必须具有足够的刚度,控制高层建筑在水平荷载作用下的位移,保证良好的居住和工作条件;

3、选择合理的结构体系和建筑外形,採用较大的刚度可以减少风振的影响;

4、圆形、正多边形平面可以减少风压的数值;

5、儘量採用对称平面形状和对称结构布置,减少风力偏心产生的扭转影响;

6、外墙、玻璃、女儿墙及其它围护构件必须有足够的强度并与主体结构可靠地连线,防止区域性破坏。

03 抗风设计的主要研究内容

1 风荷载的计算

我国规範gb50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标準》对荷载统计採用50年设计基準期,并且用平稳二项随机过程来描述荷载的随机过程。气流遇到建筑物时,在建筑物表面上产生压力或吸力,即形成风荷载,其大小主要与近地风的性质、风速、风向有关,也与建筑的高度、形状和地表面状况有关。 根据新规範进行主体结构计算时,垂直于建筑物表面的风荷载标準值按下式计算,风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积:

式中:wk为风荷载标準值(kn/m2:);wo为基本风压(kn/m2 );μz为风压高度变化係数;μs为风荷载体型係数;βz範围为高度处的风振係数。

2 风荷载作用下高层建筑的振幅、震动速度和加速度控制

3 高层建筑的水平位移指标

根据现行的建筑结构设计规範,对于高层建筑结构在风荷载作用下的变形响应主要作以下两方面的限制:

1)限制结构的顶端水平位移u与总高度h的比值(u/h),目的是控制结构的总变形量;

2)限制相邻两层楼盖间的相对水平位移δh与层高h的比值(δu/h),一般δu /h在结构的各层中具有不同的比值,且往往最大的δu/h要超过u/h的限值。限制最大的δu/h目的是防止填充墙、装饰部件的损坏,避免电梯轨道和管道等设施产生过大的变形。

️高层建筑结构的设计特点有哪些

alone_树的回答:


1)水平荷载成为决定性因素。建筑物自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑物高度成线性关係;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖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,竖向荷载大体上是定值,而作

为水平荷载的风荷载和**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。

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,从而会对连续樑弯矩产生影响,造成连续樑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;还会对预製构件的下料长度产生影响,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。

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。

4)结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在**作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上採取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。

️高层建筑结构设计有什么特点

快乐的嘻嘻哈哈的回答:


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,儘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。因为建筑自重和楼面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**作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

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。

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效能,做到小震不坏、大震不倒。

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,从而会对连续樑弯矩产生影响,造成连续樑中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大;还会对预製构件的下料长度产生影响,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,会得出偏于不安垒的结果。

结构延性是重要设计指标。

相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在**作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上採取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。

文库精选的回答:


内容来自使用者:李达

高层建筑结构设计特点水平荷载为重要因素在高层建筑中,与低层建筑结构通常以抵抗竖向荷载为主所不同,较大的建筑高度造成了与底层结构完全不同的受力情况,所以高层结构总是要同时承受竖向荷载和水平荷载作用。水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖向构件中引起的轴力与楼房高度的两次方成正比。高层建筑楼面使用荷载和楼房自重在竖向构件所引起的弯矩和轴力的数值,仅与建筑高度的一次方成正比。

对某一定高度的楼房来说,竖向荷载大体是定值,但水平荷载不是定值,它随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。所以对高层建筑来说水平荷载是重要因素。结构延性为重要指标现在**的频繁爆发使抗震效能成为高层建筑中的重要考虑因素。

为了避免高层建筑的倒塌,使其具有高强的变形能力,特别需要在其构造设计上採取一定措施,来保证结构的良好延性。能做到「小震不坏,中震可修,大震不倒」。也就是说,在强烈**下,当结构构件进入屈服阶段后具有较强的变形能力,能够吸收**作用中产生的能量,并维持一定的承载力。

所以对高层建筑来说结构延性是重要的指标。侧向位移为控制因素随着楼房高度的增加,水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大,结构顶点侧移与建筑高度的四次方成正比。设计高层结构时不仅要求结

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