前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的多层建筑和高层建筑的区别主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:高层建筑;工程施工
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
0、引言
在城市建设中,优化土地资源配置问题尤其受到人们的关注。在人口数量远大于土地面积的今天,如何使人们得到优良的居住环境是建筑企业考虑的首要问题。在这种背景下,高层建筑市场应运而生。在高层建筑中,工作风险,工作量等相对较大,因此,合理且先进的工程施工技术就是施工人员,乃至整个社会关心的要点。
1、高层建筑工程施工技术重要性
与其他建筑相比,高层建筑自身的特点较多。其层数多,高度高,结构类型复杂,体型独特等特点决定了其施工工艺的技术特点。即其要求较高,同时期材料用量较多,施工的工期更长,工序多,而且交叉作业多,结构自重大。除此之外,受力特点与设计的依据与多层建筑业存在着一定的区别,对建筑结构的安全要求较高,对工程结构的施工质量有更高的要求,这就要求高层建筑施工人员技术达到一定的优化水平。只有施工人员以及施工现场的技术达到了一定水平,才能尽可能的优化安全管理,成本管理,质量管理,以及利润管理。
2、高层建筑工程施工的特点分析 2.1 高层建筑的工期长于一般多层建筑一般多层住宅每栋平均工期在10个月左右,而高层建筑的施工周期平均为两年左右。这是因为高层建筑施工对于各种环境和气候的要求较高,因此只能选择合适材料反映的季节进行施工,而且高层施工楼层多,工作量一般过大,因此需要的工期比一般的多层建筑工程长。 2.2 高层建筑的基础埋置深度深于一般多层建筑 高层建筑为了保证其整体稳定性,基埋置深度不宜小于建筑物高度的 1/12; 采用桩基时,不宜小于建筑物高度的 1/15(桩的长度不计算在埋置深度内),至少应有一层地下室。因此,一般埋深至少在地面以下5m。超高层建筑的基础埋置深度甚至达20m以上。 2.3 高层建筑整体体工程量大于一般多层建筑 据统计,我国目前高层建筑平均建筑面积约为1。5万平方米。由于工程量大,工程项目多,涉及单位多、工种多,特别是一些大型复杂的高层建筑,往往是边设计、边准备、边施工,总、分,包涉及许多单位,协作关系涉及众多部门。这就带来了高层建筑施工计划、组织、管理、协调的难度大。 2.4 高层建筑工程施工技术要求高于一般多层建筑高层建筑施工技术主要以钢筋混凝土和钢材为主,以及结构材料和相关的施工技术构成。而钢筋混凝土又以现浇为主,需要着多重研究解决各种工业化模板、钢筋连接、高性能混凝土、建筑制品、结构安装等施工技术。其次是高层建筑工程装饰、消防、防水、设备等要求较高。现在,平面类型的多样化、立面造型的个性化、立面色彩与周围环境的协调和谐,皆已成为时代的潮流,因此,高层建筑中的装饰作业就要高于一般建筑。其次,消防设施要求也非常高,还有地下室、墙面、屋面、厨房、卫生间的防水,甚至管道冷凝水的处理,都比多层建筑要求高。
3、高层建筑工程施工技术要点分析 3.1、高层建筑的基础技术 高层建筑中的基础建设是整个房屋结构的重要组成部分,其造价和工期分别约占建筑物土建总造价的20~30%,占总工期的30~40%左右。高层建筑基础施工有如下特殊性:3.1.1 高层建筑的基础埋置较深《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》规定了高层建筑基础埋置深度。因此,高层建筑施工时必须按照规程进行基础埋置。这会成为工期内的主要建设内容,并且进行埋置时,为了不影响周围的生活居民,工程施工人员应尽量避开休息时间进行施工。并且应该采用最先进的施工技术,这样不仅能最大的避免噪音污染,还能最大化的缩短工期。其次,进行埋置后的土、料应该尽可能的进行合理应用,比如铺路,造墙等。
3.1.2 高层建筑深基坑工程的设计与施工
高层建筑在城市中鳞次栉比,施工场地狭窄。由于邻近建筑及四周市政工程设施的安全和保护,对基坑工程的稳定和位移要求很严,而基坑工程在施工过程中大部分是临时工程。深基坑的开挖与支护,这是地下工程极其富有变化的领域,它包含土力学强度与稳定问题、位移变形问题、土与支护结构相互作用问题以及环境岩土工程问题。这些问题随着岩土性质不同而差异很。一旦设计施工不当,极易发生基坑工程事故。这将会对企业和周边设施带来巨大影响,也会影响工程施工。3.2 高层建筑建设中混凝土施工技术 混凝土质量的主要指标之一是抗压强度,从混凝土强度表达式不难看出,混凝土抗压强度与混凝土所用水、水泥的强度成正比,按公式计算,当水灰比相等时,高标号水泥比低标号水泥配制出的混凝土抗压强度高许多,所以混凝土施工时切勿用错了水泥标号。另外,水灰比也与混凝土强度成正比,水灰比大,混凝土强度高,水灰比小,混凝土强度低。因此,当水灰比不变时,企图用增加水泥用量来提高混凝土强度是错误的。
混凝土质量控制包含两部分基本内容。首先,要使混凝土达到设计要求的质量标准。其次,在满足设计要求的质量指标前提下尽量降低成本。这两条要求实际上是尽量降低混凝土的标准差。混凝土的强度有一定离散性,这是客观的,但通过科学管理可以控制其达到最小值,因此混凝土标准差能反映施工单位的实际管理水平,管理水平越高,标准差越小,混凝土质量越好。3.3 结构转换层施工技术 高层建筑从建筑的功能上一般上部要求小空间的轴线布置,而下部则需要大空间的轴线布置。上述要求与结构合理、自然布置正好相反。由于高层建筑结构下部楼层受力很大,上部受力较小,正常布置时应当是下部刚度大、墙多、柱网密,到上部渐减少墙、柱。因此结构的正常布置与建筑功能之间就产生了矛盾。 为了满足建筑功能的要求,结构必须以和常规相反的方式进行布置。上部分布置小空间,下部分布置大空间。上部布置刚度大的剪力墙,下部布置刚度小的框架柱。为了实现这种结构布置,就必须在结构转换的楼层设置转换层。这种转换层广泛应用于剪力墙结构及框架-剪力墙等结构体系中。 不管采用何种转换形式,带转换层的剪力墙结构仍是目前工程应用的主要结构形式。同时,由于转换层位置越来越高,带转换层的筒体结构也时有应用。对带转换层的剪力墙结构及带转换层筒体结构这两类转换结构,通过转换层上下层间位移角及内力变化情况的分析,可得出影响其抗震性能的主要因素。分别是:转换层设置高度、转换层上部与下部结构等效刚度比、转换层结构与其上层结构侧向刚度比。 3.4、高层建筑工程施工后浇带施工技术
在高层建筑物中,由于功能和造型的需要,往往把高层主楼与低层裙房连在一起,裙房包围了主楼的大部分。从传统的结构观点看,希望将高层与裙房脱开,这就需要设变形缝。但从建筑要求看又不希望设缝,因为设缝会出现双梁、双柱、双墙,使平面布局受局限,因此施工后浇带法便应运而生。 一般高层主楼与低层裙房的基础同时施工,这样回填土后场地平整,便于上部结构施工。对于上部结构,无论是高层主楼与低层裙房同时施工,还是先施工高层后施工低层,同样要按施工图预留施工后浇带。对高层主楼与低层裙房连接的基础梁、上部结构的梁和板,要预留出施工后浇带,待主楼与裙房主体完工后,再用微膨胀混凝土将它浇筑起来,使两侧地梁、上部梁和板连接成一个整体。这样做的目的是为了把高层与低层的差异沉降放过一部分,因为高层主楼完成之后,一般情况下,其沉降量已完成最终沉降量的60%~80%,剩下的沉降量就小多了。这时再补齐施工后浇带混凝土,二者差异沉降量就较小,这部分差异沉降引起的结构内力,可由不设永久变形缝的结构承担。
结束语
综上所述,高层建筑工程的施工技术对各个方面都有较为严格和缜密的要求和方法。无论是对于工程本身的质量还是对工程的造价控制来说,先进的施工技术都能带来最大化的期望值。
参考文献
[1]张爱青.高层建筑的施工技术[J].工程建设与设计,2009
关键词:城市高层建筑;施工特点;分析研究
引 言
城市高层建筑具有一定的代表性和象征意义,不仅反映了该市经济发展水平的程度,还具备表达传递该地区人文精神和审美情趣的功能。优秀的作品是造型、功能、结构三者之间的完美结合。随着我国经济水平的进步,业主对建筑物的主观需求不断提高,仅仅满足基本功能的使用已经不能达到建设要求。设计人员和施工人员必须仔细分析研究建筑工程的施工特点,融入新技术、新方法,更好地满足人们对建筑物外形美观、结构合理、布局科学、安全系数高、成本低廉、符合环保理念等要求。
1 高层建筑造型、功能、结构三者对施工的影响因素
高层建筑空间布局丰富、功能复杂,高层建筑下半部一般多设置为大面积中庭共享空间(停车场、商场、影院等),另外,高层建筑的上部与下部在使用功能上有所区别,存在中间层支撑结构的改变或体系的转换(商住楼)。在满足功能性的基础上,还要兼顾高层建筑在城市中的“象征意义”特点。这些因素集合在一起,要求我们处理好其功能使用性,结构稳定性、空间丰富性、形态美观性之间的关系。
1.1 人文与环境心理对高层建筑的影响
使用者对高层建筑使用的舒适性要求,对高层建筑与周边环境的协调性要求越发看重。
高层建筑是否拥有舒适、健康的空间环境,是使用者永远的话题。比如:增加中庭,打破高层建筑内部空间的封闭与单调;在开阔的空间进行绿化;沿高层的外表面布置不同深度的过渡空间。这些都是为了降低封闭空间对使用者的压迫感,从而形成良好的内部小环境,增加使用者的舒适度。
高层建筑以其宏伟的尺度和独特的风格,令观者感受到强烈的视觉冲击,在起到地标作用的同时也表现出所在区域的人文价值观。
高层建筑造型是建筑空间组合的外在表现,它同时是内在诸因素的反映。二者是互为依存不可分割的。完美和谐的建筑艺术形象,总是内部合乎逻辑的反映。
1.2 施工技术对对高层建筑的影响
目前,我国高层建筑的单座建筑面积平均超过15000m2,平均施工周期为2年左右。工程量大、工程项目多、涉及工种多,边设计、边准备、边施工已是常态,由于涉及众多单位部门的协作,所以必须精心施工,加强集中管理。
高层建筑施工技术包括钢筋混凝土施工技术和以钢材为主要材料的施工技术。钢筋混凝土以现浇为主,需要研究解决各种模板、钢筋连接、高性能混凝土、建筑制品、结构安装等施工技术。以钢材为主要材料的施工技术涉及装饰、消防、防水、设备等施工。这些方面的施工技术都比多层建筑的施工要求高。
2 高层建筑施工特点分析与研究
一个在技术性和美观性上能够同时达到很高的要求的建筑必然是优秀的作品。一栋优美的高层建筑,是功能、空间、使用、体型的四个要素的完美统一体。若要充分表现出高层建筑的完美统一性,就需要在具体施工过程中,分析和研究以下几个方面问题:
2.1 处理好高层建筑形状与环境的统一性问题
高层建筑和多层建筑物相比较,其垂直荷载、地震影响、风力水平荷载变得非常大,为了避免各层受力不均匀,最好的做法是:使用功能相对简单,空间尽可能统一,受力体系贯通,但是,由于需要兼顾“象征意义”,高层建筑的设计施工反而是最麻烦的。这就需要在具体的施工过程中,结合工程的实际特点,严格按照施工工艺流程,做好各项关键技术,确保工程顺利进行。同时,处理好高层建筑功能性与美观性之间的关系。使其能够成为和谐统一的整体。
2.2 灵活运用多项施工技术,解决工程质量问题
高层建筑施工是一项庞杂的工程,若能抓住主要问题,运用有效的技术手段加以解决,可以确保工程质量。研究解决各种基坑开挖及支护技术,是高层建筑施工的重点;现浇混凝土是高层建筑施工的主导工序,合理地选择模板是缩短施工工期,降低成本的主要途径。
在基坑施工阶段,采用劈裂注浆技术对坑内被动土进行加固处理,提高其抗剪能力;利用轻型井点降水方法对深层土体进行降水,使土体固结,从而提高土体抗剪能力;挖土时,同时卸载立柱桩四周土体,分层开挖,使土体应力得到一个缓慢的释放,确保立柱桩周边土压力的平衡;立柱材料选择工程钢管桩,尽量使用原工程桩进行支撑布置,在满足施工要求的同时达到了省时省工的效果。
模板工程施工阶段,结合工程的结构特点与设计要求,针对不同的结构部位采用相应的模板施工方法。例如:顶板底模采用1830×915×18双层涂模胶合板作面板,截面为50mm×100mm的单根枋作内楞,间距设为600mm。房屋内设通用钢管(扣件式)脚手架,作为支撑系统。
混凝土工程施工阶段,采用平板振动器平板振动器插入式高频振动棒结合振捣。用“赶浆法”推进分层浇筑横梁,浇筑到平板位置时,再与板混凝土一起浇筑。
在设备基座浇注的地方,对混凝土面进行凿毛处理并清洗干净,安装侧模板,设置标高,按设计要求进行浇注。待浇筑完工后,检查预留孔洞及螺栓的偏差,并将其调整至符合设计要求,然后将表面压平修光。
采用插入式高频振动棒振捣,每一层浇筑的厚度不能大于50cm。振捣密实后再浇注第二层,直至完成。
对于整个立柱,则需要一次性浇筑到梁底或板底。混凝土浇注完毕后,在12h之内用土工布加以包裹,并定时浇水养护,保持表面湿润。养护时间不少于半个月。
需要对混凝土的温度进行有效监控。这样做是为了防止产生裂缝。在混凝土温测过程中,需要对各层的温度都进行测量,并就其温度变化进行分析,实施有效的养护工作。养护混凝土是为了有效控制混凝土温度,以满足混凝土抗力要求。浇筑混凝土时,应使用塑料布加以覆盖,并在塑料布外面覆盖防寒毡,做好保温保湿工作,避免浇筑件由于脱水而产生裂缝。必要时候应设置隔热层,实现浇筑件内部温度有序降低。
3 结 论
对于高层建筑的施工而言,必须首先对工程施工质量进行严格有效的控制,确保高层建筑的整体施工质量。在此基础之上,还应注意合理运用施工技术,解决施工中的具体问题,从而使得高层建筑的“地标性”功能能够得到充分展现。从而实现科学技术与人文艺术的有机结合,体现高层建筑的审美效果。
参考文献
[1]高层建筑施工技术[M].北京:机械工业出版社,2005.
[2]李福民.关于高层建筑施工质量控制问题探讨[J].China's Foreign Trade,2010.
关键词:高层住宅 ;采暖系统;设计
中图分类号:TU97文献标识码: A
随着社会经济的快速发展,城市建设与用地矛盾日益突出,高层、超高层建筑日益增多,高层写字楼,高层住宅楼一幢幢拔地而起。如何更好地进行高层住宅的采暖系统设计,解决高层住宅的采暖问题,对于广大建设者和设计人员提出了新的课题。本文简要介绍了高层住宅在采暖设计方面的特点,以及存在的一些问题。
高层住宅的采暖设计与低层住宅的设计有许多共同点,只是由于楼层高度的差异而存在不同点,主要表现在两个方面:负荷计算、系统选择。
一、负荷计算
1. 1围护结构的传热系数
围护结构主要满足两个要求,一是冬季保温要求,二是夏季防热要求,其设计应该要按照《民用建筑节能设计标准》中的采暖居住建筑部分来执行。高层建筑为减小荷载,其围护结构常为轻质结构加内(外)保温。为了保证围护结构的传热阻在任何情况下不小于按冬季保温要求确定的最小热阻值,必须反复校验保温材料的厚度,直到R>Rmin[1]。其作用一是防止护结构内表面结露或内部受潮,提高建筑物的耐久性;二是使护结构内表面温度能满足人的卫生标准要求;三是为了节约供暖建筑的能源。
1. 2外窗传热系数
因室外风速随高度增大而增大,从而使围护结构外表面对流换热系数随楼层增高而变化。对居住建筑而言,由于其使用者有一部分是老、弱及儿童,对环境的保暖性要求较高,因此需要考虑到这部分热负荷。引入系数Ud,得到考虑了外表面对流换热系数增大后的外窗计算用传热系数KJ. d=K(1+Ud)[2]。
1. 3冷风渗透耗热量的计算
低层建筑的冷风渗透耗热量,主要考虑风压,即根据冬季室外平均风速确定冷风渗入量,而不考虑热压作用。高层建筑由于高度的增加,室内外温差所形成的热压不容忽视。因此高层建筑的冷风渗透耗热量需考虑风压和热压的综合影响。
二、系统选择
采暖系统的选择是设计中至关重要的一环。依《采暖通风设计规范》高层建筑的采暖系统设计应符合下列规定:一、建筑物高度超过50m 时,宜竖向分区供热;二、一个垂直单管系统所供层数,不宜大于12 层。另外,高层建筑热水采暖系统的静水压力较大,因此,它与室外热网连接时,应根据散热器的承压能力,外网的压力状况等决定系统形式[3]。
在当前的高层建筑中,多采用承压能力较高的散热器(如钢制散热器,加稀土的铸铁散热器),为了简化供暖系统,降低造价,施工与管理方便,系统尽量不分区。主要考虑避免立管过粗和垂直方向的失调问题。目前有以下几种方案可供选择。
(1)垂直单管系统。上部设跨跃管(或三通调节阀)。这种系统与多层建筑的垂直单管系统没有区别,但最多不能超过12层。
(2)奇偶分层式系统。这种系统是垂直单管系统的变异,其原则是同一房间奇数层连接一立管,偶数层连接一立管,中间不设干管,但立管增多1倍,管材耗量增加,也不便于建筑装修,影响美观。
(3)单双管混合式系统。这种系统的做法是将散热器沿垂直方向分成若干组,每组2~3层左右。在每一组内为双管系统,组与组之间为单管系统,这样做既能避免层数过多时,双管系统的严重竖向失调现象,又能避免单管系统散热器立、支管过粗的缺点,其散热器还能进行局部调节,适用于大于12层又不便于分区的建筑。
(4)垂直方向分区,高低区均有独立的供回水系统,但各区的供回水管均与外网直接连接。这种系统最好设竖井,供回水总立管设于竖井中。中间要设设备层,以免检修管道时频繁入户。
(5)水平式系统。这种系统既适用于高层建筑,又适用于多层建筑,是目前提倡的一种有利于节能的系统。对住宅来说,每个供热单元设一组供回水立管,每户的室内管路单独引出,入口设热量计量装置和锁闭阀门,作为计量收费的依据和供热管理的手段。室内不设立管,各组散热器串联连接(或带跨跃管),散热器上设温控阀,用户可根据室温自行调控,是一种节能的重要手段。但水平串联的散热器组数不宜过多,以免末端的水温低而使散热器片数过多,管道的胀缩问题处理不好形成漏水。这种系统管路简单,节省管材,无穿过楼板的立管,施工方便。
除此之外,还有三种采暖系统也是非常好的选择。
(1)外网系统选择
①对于旧区改造工程,由于原外网系统为原单一压力供热,新建高层住宅只能采用这一系统压力,对于超过压力部分,采取竖向分区,在单体住宅楼内设采暖增压设备对高区进行供热。②对于新建区域锅炉房,可设高压、低压两套外网系统,锅炉房内设高压循环泵,低压循环泵。室内高区系统接入外网高压系统,低区接入外网低压系统。这种系统形式供热效果稳定。竖向分区垂直不调问题出现较少,但工程投资较大。③区域锅炉房内采用高温供水,设一套循环泵,而在小区内或单幢建筑内设换热站,在换热站内分高压,低压两套系统,分别对高区、低区供热。这一系统形式减少了外网投资,但增加了换热站投资,也增加了运行管理人员及费用。高低区垂直失调问题出现较少[4]。④新建住宅小区锅炉房,为减少外网及换热站投资,外网只建一套低压系统管线,锅炉房设一组循环泵,在单体建筑内设采暖增压设备为高区供热,低区由外网供热。这一系统特点是投资较少,运行管理人员少,但容易出现高、低区垂直不调问题。现在大部分业主考虑占地和初投资问题,而采用这一系统形式。垂直不调问题则需在设计上采取措施加以解决。
(2)室内采暖系统选择
在当前的高层建筑中采用承压能力较高的散热器(如钢制散热器)另稀土的铸散热器。随着地辐射采暖的流行,高层住宅地热管的采用也大量增加。目前常用以下两种方案。
①垂直单管系统。上部设跨跃管(或三通调节阀)。这种系统与多层建筑的垂直单管系统没有区别,但最多不能超过12层。②垂直双管并联系统。垂直方向分区,高低区均有独立的供回水系统,但各区的供回水管均与外网直接连接[5]。这种系统最好设竖井,供回水总立管设于竖井中。中间要设设备层,以免检修管道时频繁入户。
(3)采暖失调问题
①水平失调。为减少水平失调问题的发生,在室内外系统均须采用同程设计。在实际工程设计中,有的设计者往往考虑了外网的同程设计,而忽略了单体室内系统的同程设计,在供热热源能力不是很充分的情况下,更应在室内系统设计时采用同程系统设计。这样可减少此单元热而另一单元不热问题的发生,减少室内系统水平失调。②垂直失调。垂直失调更容易出现在采用单一压力外网、高层建筑内设置采暖增压设备的采暖系统上。因此,在采用这一系统时,应采取相应以下措施:a、注意与外网的连接形式。b、选用质量可靠,运行稳定的采暖增压设备。c、要保证外网压力的稳定。
三、结语
采暖系统设计与其他工程设计一样,都需要选择正确的方案,并有相应的计算过程和数据。高层住宅采暖设计还需要根据热源情况,外网形式,投资和实际效果综合考虑,并结合以往运行中的问题优化设计,才能取得理想的采暖效果和稳定运行的采暖系统。
高层住宅由于户数多,卫生设备多,电器设施多,因此采暖设计中要特别注意采暖管道是否与给排水及电器设施相碰。要考虑主立管的伸缩问题及不具备自然排烟条件的防烟楼梯间及其前室的机械加压送风问题。总之,设计人员要精心设计,根据不同工程的特点,选择合适的系统。
参考文献:
[1]张德秋. 住宅采暖系统的节能设计与施工[J]. 黑龙江科技信息,2009,02:29+248.
[2]王志军. 浅谈高层住宅的采暖系统设计[J]. 建设科技,2010,01:84.
[3]左海敏. 关于住宅采暖系统节能问题[J]. 山西建筑,2010,11:231-232.
关键词:高层建筑剪力墙;结构设计;要点
中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:
只有合理的结构体系才能保证建筑结构的经济性和安全性,因此设计人员应当遵循规范的要求以及甲方的需要,来选择合理的结构体系。而在剪力墙结构设计中,整个体系的剪力墙布置和调整过程就是一个逐步优化的过程,直到按照周边均匀对称的原则将结构体系的位移与刚度趋于最合理,才能使材料发挥最大的效能。其中的连梁作用不可忽视,其刚度将直接影响整个剪力墙结构的整体刚度。尤其不可盲目增大某一个或几个构件的刚度,以至于造成薄弱位置转移甚至产生新的薄弱部位。
1 高层建筑结构的受力分析
建筑结构通常主要是受到来自于垂直与横向两个方向的外力。多层建筑由于其高宽比较小,平面的尺寸较大,结构的高度较低,并且结构受到地震作用和风荷载作用也很小,因此在多层建筑的设计中主要是考虑如何来抵抗其垂直的荷载。然而随着建筑物高度的不断增加,其受力特点也同样在逐步地产生变化,而在设计时则主要考虑垂直荷载、横向荷载、结构展延性以及侧向移动等方面。
1.1 垂直荷载
通常高层建筑物的垂直荷载都较大,并会在柱中产生相当的垂直应力,以此来影响连续框架梁的弯矩,而且同时还会影响预制构件的下料长度。所以必须考虑其垂直荷载对其轴向变形的影响,从而对其下料长度作出相应的调整。
1.2 横向荷载
对于高层建筑来说,其在一定高度范围内的垂直荷载基本上是固定的,但是包括来自地震作用与风荷载作用的横向荷载值,则会随着建筑结构动力特性的区别而导致较大的影响和变化。
1.3 结构延性
与多层建筑相比,高层建筑的结构在碰到地震作用时,其所发生的变形就会大得多。为了保证建筑在其塑性的变形阶段当中仍能具备较强的变形能力,就必须在结构的设计中采取相应措施来保证其结构展延性。
1.4 侧向移动
对于结构侧向移动的控制是在高层建筑结构设计中的关键所在。而且随着其建筑高度的逐渐增加,在横向荷载作用下的结构侧移变形就会随其建筑高度的增加而迅速增大。针对高层建筑的这一特征,其在横向荷载的作用下产生的侧移就必须进行严格的控制。
2 高层建筑混凝土剪力墙的结构设计
高层建筑结构中主要受力的构件包括框架梁、柱、楼板和剪力墙。其中作为垂直构件的混凝土剪力墙是其提供结构刚度的第一构件,它在高层建筑当中承受结构的绝大部分横向荷载和垂直荷载。而当高层建筑的受力结构主体全部由剪力墙构件来构成时,就形成了通常所说的剪力墙结构。在剪力墙结构中单肢的剪力墙承担了所有的横向荷载和垂直荷载。混凝土剪力墙结构是一种较为优良的结构体系,属于刚性结构,其刚度和强度都比较高并且具备一定的展延性,传力也均匀直接,有不错的抗倒塌能力和较高的整体性。高层建筑混凝土剪力墙的结构设计应从下述几个方面来考虑。
2.1 合理的结构布置
所有民用建筑的结构布置都应尽可能遵循简洁、规则的原则,保证结构的质心与刚心相一致,而对于剪力墙结构来说,剪力墙的方案布置、墙肢的长短等均应合理。因为底部框架——剪力墙结构中的剪力墙属于低矮墙,且其抗剪刚度相对较大,所以如果平面形式复杂、布置的墙肢较长,就很容易出现受力过于集中、局部刚度过大的现象,甚至往往出现只布置极少的剪力墙就能满足上下层的抗侧刚度比限值的情况。所以在剪力墙布置方案上必须要坚持对称、均匀、周边、分散的原则,且墙片不宜过长,墙片平面形式也不宜采用增强抗侧刚度的“T”、“L”等平面形式,而应尽可能采用“一”字平面形式。同时还应控制好剪力墙的最大间距,以满足规范的要求。纵向剪力墙还应在外纵轴布置好开窗洞的剪力墙,这样就能大大增强其横向抗倾覆的能力,以避免边柱产生过大的拉力和压力。
2.2 建筑高度和层数要求
根据资料和研究证明,随着楼层数的增加,剪力墙结构的震害将会加剧,所以规范对于结构形式为剪力墙结构的建筑物的高度和层数有着严格的限值要求。其中的建筑高度指的是从室外地面至檐口或者屋面板板面的高度,对于半地下室结构则从室内地面算起,而对于全地下室或者嵌固条件较好的半地下室则仍然应从其室外地面算起。对于那些带阁楼的坡屋顶则应算至山墙的半高处。
2.3 抗震要求
根据历史上地震的记录及其分析研究,之所以底层框架——剪力墙结构会产生严重的破坏,究其原因就在于其上部刚度和底层刚度之比太过于悬殊。因而导致当地震集中作用到底层时,就会因为底层刚度较上部结构要小得多而造成底层弹塑性的明显且突出的集中变形的现象。所以控制上部刚度和底层刚度之比是非常关键的。对于不同的抗震设防烈度,抗震要求也有一定的区别。
2.4 底层框架柱布置
如果剪力墙结构的底层是全框架的结构形式,那么在其内柱X、Y向轴线的砌体墙中均应设置构造柱或者框架柱,且其底部全框架结构的柱距不宜太大,一般要求控制在到八米以内,而且每根框架梁上最多只能设置一道非落地的剪力墙。从使用功能来讲,通常底部全框架结构的民用建筑大部分为商住楼,而该跨对应的上部结构即可分割成两个开间,无论上部结构是用作办公还是住宅,该跨所对应的上部结构开间的尺寸都能够达到填充砌体结构所能达到的功能,以此来控制每根框架梁上部仅设置一道非落地墙。与此同时考虑到大框架梁的梁高一般控制在梁跨的八分之一到五分之一,而如果柱距过大,就会使得梁截面及其配筋率出现超限,而且增加上部结构非落地墙的数量也会使这种现象趋于严重。
2.5 过渡层的设计
对于存在过渡层或者转换层的剪力墙结构,比如底层框架剪力墙结构,其过渡层或者转换层的剪力墙墙体在地震中需要提供的抗倾覆力矩和抗剪切力最大,且其受力也最不利。除此之外,由于在垂直均匀荷载的作用下,过渡层或者转换层的剪力墙墙体处于拉剪或者者压剪的应力状态,而一旦有横向荷载作用时,过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力及其抗裂性能都将相应地降低。根据试验表明,在垂直和反复横向荷载的作用下,过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力大约会降低两到三成。而如果按验算一般墙体横向承载力的方法,当其托梁的高跨比或者者垂直荷载较小时,就将会过高地估计过渡层或者转换层剪力墙的抗震承载力,从而降低结构抗震的安全可靠性。因此过渡层或者转换层应在每开间设置圈梁以及构造柱,以形成类框架体系,从而增强过渡层或者转换层传递地震剪切力的能力,并大大增加其展延性以及耗能能力。
2.6 连梁设计
剪力墙的连梁是一件耗能构件,因此它的剪切破坏将对抗震不利,并会使结构的延性大大降低。在设计过程中就要注意对连梁进行强剪弱弯的验算,以保证连梁的剪切破坏晚于弯曲破坏。所以切忌人为来加大连梁的纵筋,这样就有可能无法满足其强剪弱弯的要求,也不能单纯地认为加大箍筋就一定能保证其强剪弱弯的要求。因为当连梁不能满足其截面控制条件时,一味盲目地增加箍筋必然会导致连梁在其箍筋还未充分发挥作用时就发生剪切破坏。而连梁截面的抗剪计算中,对于那些跨高比大于2.5的连梁,应注意将其剪力设计值乘以增大系数。
2.7 长墙肢的处理
高层建筑剪力墙的结构还必须具备足够的展延性,特别是对于呈高细形状的剪力墙(即高宽比超过二)而言,就具有较好的展延性和弯曲破坏的属性,从而能够很好地避免发生脆性剪切破坏。然而在墙肢长度比较长的情况中,为了满足其每个墙段的高宽比都超过二,就可以采取开洞的方式来将长墙分割成为独立的、小而均匀的墙段。此外,当其墙段的长度较小时,因受弯而导致产生裂缝的宽度也比较小,这样就可以充分地发挥出剪力墙墙体配筋的作用。另外对于剪力墙结构当中存在的不多的长度超过八米的剪力墙长墙肢而言,在理论计算当中其楼层的剪力绝大部分都是由这些剪力墙的长墙肢来承担。因此在发生地震尤其是超烈度的强震时,这些长墙肢就是最容易遭到破坏的。而短墙肢则会因没有足够多的配筋,从而使整个墙面的结构遭到全面的破坏。为了避免这种不利的现象发生,因此对于大于八米的长墙肢,可以通过以下两种方法来处理:
2.7.1 采取开施工洞,也就是在施工的过程当中于墙上留洞,而混凝土结构完成时再砌筑填充墙体,从而将长墙肢分隔成为短墙肢。
2.7.2 采取开计算洞,也就是在进行结构设计PK计算的过程中假设有洞,而在绘制施工图时却不留洞,从而通过这种特殊的计算方式来加强其它的短墙肢的配筋。对于这种方法而言一般适合用作地下室外墙等不允许开施工洞的长墙肢。
参考文献:
关键词:高层建筑 结构设计 问题
1、高层建筑的设计原则
1.1高层建筑结构方案的选择
合理的结构设计方案对于工程来讲是十分关键的,好的设计方案在满足结构形式和体系的基础上,还要充分考虑造价成本,把经济适用发挥到最大程度。结构体系的最基本的原则是受力明确、传力简单,结构方案在满足使用、安全要求的基础上,尽量的简洁。在相同的结构单元中的结构体系选择应该统一,如果高层所在的地域地震频发,那么在应力的设计上应该尽量满足平面和竖向的全部规则。最终的结构方案的确定,需要对地理条件,工程设计需求,材料的选择,施工条件进行全面的考量和整合,并且和建筑、水、暖、电各个分项相互协调,综合各方面因素进行最后的敲定。
1.2高层建筑结构后计算简图的选择
计算简图是进行高层建筑结构设计的基础,是所有计算数据的出处和根源所在。关系到各环节的建筑尺寸和误差。如果不能选择合理的计算简图,对于结构安全就会埋下隐患。因此,高层建筑结构设计的安全保障前提,就是合理计算简图的选择。在结构的实际施工中,结构节点不单单是刚节点或者铰接点,要使得实际节点与计算简图的误差在规定的允许范围之内。
1.3计算结构进行准确的分析
科技的发展也推动建筑领域不断的进步,计算机作为现在科技发展的集中产物,自然在建筑结构设计中也得到了广泛的应用。经过几年的发展,市场上的计算机软件种类和数量都大大提升,但问题也随之涌现出来,很多时候,同样的计算数据在不用软件中处理产生的结果并不一致。这就对软件处理计算数据的准确程度提出了严苛的校对要求,也对结构设计人员的能力提出了更高水平的要求。在全面了解软件的使用范围和条件的基础上,选择最为合理准确的软件也成为设计人员必须完成的课题。
2、高层建筑结构设计特点
2.1结构设计中要考虑水平载荷作用,在多层建筑中通常是以重力为代表的竖向载荷发挥作用,而在高层建筑中,除了竖向荷载发挥作用以外,水平荷载对建筑所产生的应力效应也不可忽视,因为在水平荷载作用下高层建筑会发生不可忽略的侧向位移,出现侧移后,重力荷载会产生附加弯矩,附加弯矩又会增加侧移,这是一种二阶效应,严重时会使结构位移不断增大从而发生倒塌。所以在高层建筑结构设计中就要充分考虑水平载荷的作用,从而保证结构设计的安全性及合理性。
2.2在高层建筑的结构设计中,要充分考虑结构侧移这一关键要素,这是区别于多层建筑要求的。随着建筑层数的增加,水平载荷下结构侧向变形增大,结构侧移与高度成比例关系上升。高层建筑结构设计中,要求结构具有一定的强度可以支撑竖向荷载产生的压力,同时要求建筑结构具有足够的抗侧移刚度,从而使侧移限制在一定的范围内,防止建筑因为侧移过大产生的安全隐患的发生。
2.3高层建筑需要更严格的承载力,应保证结构有足够的承载力和足够的刚度;控制在风荷载作用下的位移值,保证有良好的居住和工作条件;外墙、窗玻璃、女儿墙及其他围护和装饰构件,必须有足够的承载力,并与主体结构有可靠的连接,防止房屋在风荷载作用下发生部分损坏的可能。
2.4结构延性是结构设计的重要设计指标,要使结构成为延性结构,首先在结构体系上应是超静定的,而不是呈悬臂状的静定结构,并且还需使塑性饺最先出现在此超静定结构的次要构件或水平构件上,然后再出现在主要构件或竖向构件上,形成多道抗震防线,延长非弹性变形的发展过程,增大变形能力,吸收和耗散地震能量,提高结构的防倒塌能力。
3、高层建筑结构设计需要注意的问题
3.1防风结构的设计
因为风振作用对高层建筑的影响较大,所以抗风问题在结构设计中是很重要的一部分。因为高度问题,高层建筑对风会造成阻隔和扰动,而风的动力效应在因此而改变后,会对高层建筑产生一个振动的作用力,而受此影响最大的就是高层建筑的动力荷载,风压很有可能会损坏到高层建筑的主体结构,严重的可能会发生玻璃幕墙爆裂、墙体开裂等情况。
3.2难点是高层建筑的抗震结构设计
高层建筑在抗震结构方面向来最为薄弱,那是因为在地震发生时很难确定会产生哪些后果以及高层建筑本身的结构过于复杂,再加上相关的设计人员在设计过程中分析的不够全面,所以经常会出现高层建筑抗震结构的设计在安全性和耐久性有所缺失等问题。
3.3难点是高层建筑的消防就够设计
高层建筑结构的复杂性,决定了其在材料的选用上具有多样性,而这些材料中又有很多都是可燃、易燃的,这样一来火灾发生的可能性就大大的增加了。再加上高层建筑的空气对流性好,一旦有火灾出现,就会有火借风势的情况发生,此时如果建筑结构在消防问题上考虑不足,就会出现火势蔓延、救援难以展开、疏散困难等一系列问题。所以,合理的消防结构设计对于高层建筑的设计来说是非常重要的。
4、高层建筑结构的优化设计
4.1抗风结构优化设计
在基础设计上,要使用配比较高的砂石来保证地基的密实度,同时还要设置抗拔锚杆,以此来提高建筑基础的抗拔强度。在减振系统设计上,要多利用耗能支撑、剪力墙、楼板等组成的耗能减振系统来减少风荷载对高层建筑的影响。对于风荷载与水平力的问题,要对高风压区进行加固。
4.2抗震结构优化设计
提高结构设计的整体规则性,以此确保承载力体系分布的合理性。改善地基的抗震设计,即在简化建筑平面、提高地基的强度与高度的同时,将上部结构的重点和群桩设置在同一直线之上。在剪力墙的设计方面,要提高高层建筑承重结构的抗侧力,以此来满足承载力的耗能与延续性,这样可以有效地提高高层建筑的抗震能力。
4.3消防结构优化设计
防火间距上的设计,在设计时要全面的考虑间距在火灾中的隔断、灭火功能,同时在设计时还要考虑到建筑结构的耐火性问题以及排烟的问题。对安全疏散结构进行合理的设计,这主要是为了解决火灾中的疏散困难,在设计上:注意防烟区的设置;注意双向疏散方面的设计,如合理安排避难层等。在设计上注意分割结构的安排,这主要是为了控制火势与烟雾的范围,这方面一般使用的是垂直的楼板结构设计方式、水平的单元墙以及防火墙结构设计,以及相关的排烟、防火门等装置的设计。
5、结束语
高层建筑结构设计的方面还存在着许多问题,高层建筑结构设计是个系统的,全面的工作,需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。 设计人员要从一个个基本的构件算起,做到知其所以然,深刻理解规范和规程的含义,并密切配合其它专业来进行设计,在工作中应事无巨细, 善于反思和总结工作中的经验和教训。
参考文献:
[1]王月红.高层建筑工程结构设计综合分析[J].山西建筑,2012(32)
【关键词】高层建筑;施工;安全;措施
高层建筑施工的安全工作与多层建筑施工相较则更为丰富和复杂。近年,在我国大中城市中高层建筑已屡见不鲜,并已成为国内外施工的主流建设。当前,我国有大批的高层建筑在建设中,一些更高的高层建筑已在规划中,可以预见,我国高层建筑的发展脚步将越来越快。但同时,由于高层建筑施工量大、层数多、周期长等特点,又给人们带来诸多安全问题,因此,高层建筑的安全问题亟待解决。
1.高层建筑的施工特点
高层建筑是指建筑层数在10层以上,总高度大于20米的公共、综合性建筑。高层建筑并非是低层建筑的简单叠加,而是结合高层建筑的特点,在建筑结构和使用功能方面,提出了新的要求[1]。高层建筑施工对连续性和质量的要求很高,并且施工技术和组织管理难度增大,除具有一般多层建筑的特点外,还具有如下特点:工序多、工程量大、配合复杂;施工周期长;施工准备工作量大;高处作业多;安全防护要求严;结构装修质量要求高;平行、垂直、立体交叉作业多;层数多、高度大;地基处理复杂。
2.高层建筑施工中的安全问题
高层建筑施工的安全问题究其原因主要是其自身的建筑特点和施工安全管控的问题。
2.1高层建筑自身的建筑特点
为其施工过程带来一些危险因素,主要表现在如下方面:
2.1.1高层建筑作业高度高
高层建筑施工的作业高度较高,高于50米的作业较之10米高度作业有本质上的区别。高层建筑楼面预留洞施工不慎坠下致死的事件时有发生,在地面一个小石块不会引起注意,但从百米高度落下的小石块却可以砸死人[2]。此外,高空作业为物料运输带来难度,连自来水都要以特殊措施才能够运到高空。一簇火苗便会形成火警,而且扑灭比地面有难度。因此,高空作业的特点带来的不安全因素,在施工中要予以重视和解决。
2.1.2高层建筑施工交叉作业多
高层建筑的多层数带来了多交叉作业,在同一垂直空间不同平行空间上都要进行施工,上下层次操作时常会造成人员伤亡。例如在施工时,有人想探头看看升降机的位置,而此时正好升降机在运作,这个人就会被轧死。从高处落物伤人的事故更是不胜枚举。高层建筑施工中进行交叉作业在所难免,因此,要有有效的安全措施来防范这些隐患。
2.1.3高层建筑施工工期长
高层建筑施工工期短则两年,长达三、四年,很多设施在设置后要连续使用几年,在这期间,人员、气候等人为和不可抗因素都可导致设备进入危险状态,极易引发事故。如脚手架倒塌、电缆老化磨破引起火灾等,因此,高层建筑工期长而带来的各种不安全因素要考虑相应的解决措施。
2.2施工安全管控的问题
2.2.1建筑安全管理落后
在我国很多地区尚未设置专门负责建筑安全的机构,很多企业在转换经营机制时,对安全管理机构进行撤销或合并,减少安全管理人员,致使施工中安全工作无人管理、无人负责。
2.2.2建筑市场管理混乱,缺乏制约机制
当前,市场经济处于过渡阶段,由于缺少完善的安全控制措施,部分企业出现越级发包、非法转包的现象。部分建设单位利用手中权利,进行受贿,忽略企业安全资质,致使承建企业的资质与承接工程要求不符的现象发生,为施工安全埋下隐患。
2.2.3安全意识差,人员素质低
施工人员安全意识差、缺少处理突发事故的能力是当前建筑行业普遍存在的问题,也是发生事故的主要原因。一些企业招工时,未进行岗前安全和技术培训,这导致施工现场难以管理,事故频发。
2.2.4安全措施投入的经费不足
建筑行业目前存在安全经费不足的问题,这对施工现场安全防护标准化的实施带来了直接影响,同时,经费的不足致使一些必要的防护措施无法落到实处。
3.高层建筑施工安全对应措施
3.1施工中的安全管理
3.1.1提高施工人员的安全意识
要贯彻安全第一的方针。用行政奖励等手段激励员工进行安全知识的学习,提高施工人员的安全意识和防范能力,明确安全生产的利害关系,最终达到实现施工安全效益的目标。主要措施包括:对安全的专业知识进行教育培训;用过往的安全事故进行教育;与法律、法规对照进行讨论;将安全法律、法规以宣传栏的形式进行公示;组织管理人员参加讲座和参观安全防范工作做得出色的建设项目。通过加强人员管理、完善系统、建立机制等方式营造出施工安全的企业氛围。
3.1.2明确安全生产责任人
施工时,要明确项目经理对安全的控制责任,明晰安全管理工作的要点。确定施工的安全目标,要建立安全生产责任制度,制定安全管理计划,对安保体系进行完善。工程项目部在建立安全生产责任制时,要将责任细化到岗位,分解到个人。并结合建设项目的施工条件,对人力、物力、财力进行合理组织,以确保生产能够安全、顺利的进行。
3.1.3抓好安全管理
工程施工管理要以预防为主,监督管理为辅,做好施工前、过程中的各项工作。施工前,要分清主次,分步进行。首先在施工前要进行调查研究工作。对施工现场的地形、地貌进行了解,掌握可能形成安全隐患的因素,并根据实际情况制定安全防范措施,以及现场警示的工作。对安全生产的宣传工作要做到位,对安全培训的成果进行考核,并做好安全技术交流、广泛争取意见的工作。施工中,要贯彻按图施工的方针,对设计文件的要求要深入了解,对安全技术措施的内容要充分掌握。要做好安全防护工作和应力支撑系统的验收工作。尤其是脚手架、井支架、各类支撑等。经常性活荷载受力的部位如卸料平台等,要按安全模式进行搭建。对施工进行全程跟踪,以及时发现并纠正违规行为。
3.2加强施工中的事前预控和过程控制
进入施工现场的人要符合有关部门分布的安全规程,用工手续要齐全;在施工前,施工单位要建立安全生产责任制,建立安全管理机构,形成一个完整的安全管理体系;结合项目情况制定安全规章,并制定教育大纲,不定期进行安全考试。
4.结论
综上所述,高层建筑的安全问题要从细微处着手,只有通过认真扎实的工作,充分发挥每个人在安全管理中的作用,才能使安全施工水平得到快速提高,降低事故发生率,使高层安全施工走进新的阶段。 [科]
【参考文献】
[1]任宏.建设工程施工安全管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:256-277.
关键词:高层建筑;结构设计;问题;措施
中图分类号:TU208文献标识码: A
一、高层建筑结构设计的原则
1、计算简图的选择要适宜
在高层建筑的计算简图中有大家公认的一个原则,在各种方案选取的时候必须除去个人的主观意见,综合各方面因素来选择一个最为合适的设计方案,方案的选取与工程的整体机构安全有着直接的联系。无论对于哪一项工程来讲,只有在计算简图的基础上才能进行建筑结构的初步计算,因此我们可以看出对于选取合适的计算简图是极为重要的。众所周知,再精准的计算与设计,误差在施工的过程中都是不可避免的。实际上,在工作中误差是可以存在的,只要我们把误差的范围合理的控制在一定的标准之内,那么误差对于工程的整体质量就不会产生很大的影响,因此需要我们更加精确的来计算简图,保证与实际误差相差较小。
2、基础方案的选择
不能因为工程的需要而使周围的环境遭到破坏,以至于周边环境的生态平衡遭到破坏,是现在设计的一个环保性特点。任何一个工程都必须以环境为中心来进行设计和施工,使工程能够很好地融入到自然中,使生态环境平衡和谐共存。在进行基础方案的设计时,首先要把各个方面的相关因素每一项都要进行考虑,把每一方面的因素都要综合起来,然后对工程的整体进行一系列的评估来考虑其经济性,接着进行对设计方案的正式审核,最后再进行施工,在施工过程中始终要以可持续发展为中心的理念进行施工,那么工程的质量定会有一定的保障。
3、结构方案的选择
由于高层建筑的结构特点是很复杂的,在施工时我们要对各个方面的问题进行考虑,例如线路的安排,供水问题等每一方面我们都必须要考虑周全。在结构设计方案中有一些重点考虑的部分,例如:周围的施工环境、材料的选择要求、抗击自然灾害的能力。我们必须要严格遵守原则:水平和竖直。结构方案不只是施工单位一方面的事情,使用方和施工单位要意见达成统一,在设计中和以后的发展方向上要仔细详细的展望,为了选择更合理的结构设计方案,能够最大限度的达到预期的目的。
4、对计算结果准确的分析
现在,计算机技术的进步使得计算机技术在高层建筑的结构设计中能够进行应用,但是不同的计算机软件有可能导致计算结果出现一定的偏差,因此对计算机软件的计算结果需要我们进行准确分析和把握。那么进行建筑结构设计的人员必须在结构设计方面有充分实际的技能,还要充分的了解所应用的计算机软件,因此才能对计算机结果进行客观而准确的分析。基于计算机软件的不完善性,软件可能存在缺陷,计算结果有可能会使得计算结构与实际情况存在一定的偏差,出现偏差时要求结构设计人员对计算结果进行判断,在设计中做出一定程度的调整,来适应结构设计的要求。
二、当前高层建筑结构设计中出现的问题
随着高层建筑的不断兴建,我国很多高层建筑的结构设计中都暴露出了一些问题,对高层建筑的建设带来了不利的影响。
1、对高层建筑抗侧力结构的设计
与多层建筑相比,高层建筑在高度和层数上都有一个明显的突破。从结构设计的角度,高层建筑与多层建筑在设计方法以及设计原理上基本是一致的。两者的区别主要体现在水平荷载作用,高层建筑的结构材料必须能够抵抗更大的水平荷载,对于高层建筑特别是带高位转换层、多塔楼和大底盘的高层建筑,都很容易在抗侧力结构上出现问题。
2、高层建筑地基基础设计的问题
高层建筑的地基基础设计要求很高,有很多高层建筑的地基基础设计没有对荷载进行全面的考虑,在进行局部填土、隔墙设置等都没有对荷载偏心的影响进行考虑。在地基基础设计中,没有进行冲切、抗剪和抗弯的处理。
3、高层建筑在轴压比的控制上的问题
轴压比的限制比在高层建筑中有着严格的规定,很多高层建筑的设计难以满足轴压比的规范要求,很多构件的截面受到了限制。轴压比的限制对高层建筑的质量会产生很大的影响。
4、高层建筑对连梁的结构设计
高层建筑的连梁设计包括截面的尺寸、剪压比的限制、连梁的剪力设计取值等等。如果高层建筑中对连梁的设计不准确,截面高度过大,跨度过小,就会影响高层建筑的抗震效果。一旦发生地震,连梁的剪力和弯矩过大,难以达到相应的抗震规范,影响高层建筑的使用安全。
5、高层建筑结构设计中对结构计算的结果难以判断
对结构计算结果进行判断并不容易,高层建筑结构计算所要考虑的因素众多,不仅要对结构自振周期、振型曲线、水平位移特征等因素进行考虑,还要考虑其抗震设计的合理性。因此,很多高层建筑的设计中难以对结构计算的结果进行准确的判断,往往遗漏一些影响因素,造成结构计算的不合理。
三、解决高层建筑结构设计问题的具体措施
1、如何对高层建筑结构地基基础进行设计
当高层建筑的设计中有地下室这一内容时,要对荷载进行全面的考虑,地下室的外挑部分、局部填土、停车、水池等都会受到荷载偏向的影响。
在对筏基和箱基的梁板配筋进行计算时,必须对底板上直接作用的梁板自重和荷载进行相应的扣除,当箱筏的四边边区格和四角的地基反应力过大的时候要对其进行加强配筋。
如果高层建筑的地面有中庭设计,就必须对基础底沿的轴线上进行基础梁的设置。在使用倒梁法进行内力分析时,注意不到顶的中间柱是不能够作为支点的,在进行集中荷载计算时必须同时计算柱底反力。
在对箱基进行结构设计时,要注意对洞口上下的连梁进行考虑,验算其截面面积,如果洞口的大小或者位置出现修改,要对连梁抗剪强度和抗弯进行复核。
如果采用的整体筏基和箱基的设计,就要对其桩土进行考虑,桩土的共同工作会产生一定的影响。在对基础底板进行计算时,要对桩同作用的状态或桩沉降状态下的地基反力进行考虑。
2、如何对高层建筑的轴压比进行控制
一般来说提高混凝土的强度是对高层建筑轴压比进行控制的直接方法。如果还不能达到相关标准,则还可以使用其他方法来对轴压比进行控制。
混凝土的变形能力受到柱的箍筋的影响,因此可以通过对混凝土的横向变形进行约束,来对裂缝的扩展进行延缓,并对截面抗剪能力进行提高。增大配箍率、使用合适的配箍形式都可以实现结构延性的提高。在设计时,如果采用井字复合箍进行沿柱全高,且保持箍筋的直径、间距和肢距,一般来说直径在8毫米以上,间距在100毫米以内,肢距在100毫米以内。如果采用复合螺旋箍进行沿柱全高,则要保证8毫米以上的箍筋直径,100毫米以内的螺距和100毫米以内的肢距。
在弹性模量方面,钢筋的弹性模量高于混凝土6倍有余,如果配置了较多的纵向钢筋在柱中,有余轴向压力的影响,钢筋会承担更多的压力,从而降低混凝土承担的压力。在设计中可以在柱截面中部加入附加芯柱,另加的纵向钢筋的总面积不少于柱截面面积的0.8%都必须加入纵向钢筋。
提高混凝土强度等级对轴压比的控制有直接的效果,但混凝土的强度越高其脆性也越大,因此要控制混凝土强度等级不超过C60。
3、如何进行连梁设计
在《高层建筑混凝土结构设计规程》以及《建筑抗震设计规范》等相关设计规范当中都明确的规定了连梁的截面尺寸、剪压比限制以及剪力设计取值等内容。在具体的工程设计过程当中,因为连梁具有较小的跨度以及高度较大的截面,因此在地震的作用下,弯矩和剪力在经过内力的计算之后都比较大,因此无法使规范的要求得到充分的满足,在对其进行设计的时候必须要以不同的情况为根据从而采取不同的措施。在地震作用下,为了对连梁的延性进行保障,并对剪力和弯矩进行有效的传递,刚度折减的系数就要高于0.55;在风荷载的作用下,为了将连梁的裂缝控制在正常的适用范围内,就要使刚度折减的系数高于0.80。此外,如果调整刚度折减系数后连梁仍然难以满足要求,则可以采用内调幅,并配置足够的箍筋。若连梁的超筋较多时,可以对连梁的高度进行减小,以减小剪力和弯矩。
四、结构设计中应注意的问题
在建筑行业我们要不断的提升自己,主要从以下几方面:技术领域,先进的技术是提高我们自身能力的保障,只有不断的学习先进的技术,才能够紧跟科学的脚步,也要鼓励员工学习先进的科学技术发展创新;在设备方面,我们应该加大对先进的设备的投入力度,要做到我们的技术与世界接轨,对于那些新的高科技的设备一定要严格按照说明书的指导步骤进行使用。这样不但能够提高我们的能力而且能够更好的运用这些高端的设备,从而大大的提高使用寿命;只有这样我们才会更好的壮大自己,保证我们的工程质量,让人们能够更加安心的生活,提高生活质量。
五、结束语
为了充分的保证高层建筑结构设计的安全性和可靠性,我们应对其结构设计中的若干问题进行深入的研究和分析,针对这些问题选择最具针对性并且科学合理的设计对策,在高层建筑结构的设计和施工过程中,相关人员应具备清晰的概念设思路,同时选择最有效的设计措施和施工方法,从而促进我国高层建筑的健康发展。
参考文献:
[1]汤兰.试论高层建筑结构设计中的若干问题[J].黑龙江科技信息,2014,25:198.
[2]方泽鹏.分析高层民用建筑结构设计的要点和常见问题[J].建筑设计管理,2014,08:58-59+100.
关键词: 高层建筑:结构设计;受力分析
[ Abstract ] This paper analyzes the high-rise building structure and shear wall structure design, for your reference.
[ Key words ] high-rise building ;structure design; stress analysis
中图分类号:TB482.2 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
1、多层建筑结构设计特点
1.1轴向变形不容忽视
多层建筑中,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,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大 还会对预制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,会得出偏于不安全的结果。
1.2 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。
1.3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,在地震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,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
2 多层建筑结构分析
2.1 弹性假定
目前工程上实用的所层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下,结构通常处于弹性工作阶段,这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受地震或强台风作用时,所层建筑结构往往会产生较大的位移,出现裂缝,进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态的,应按弹塑性动力分析方法进行设计。
2.2 小变形假定
小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少人对几何非线性问题(P-效应)进行了一些研究。一般认为,当顶点水平位移 与建筑物高度H的比值 /H >1/500时,P- 效应的影响就不能忽视了。
2.3 刚性楼板假定
许多多层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大, 而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构位移的自由度,简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论计算筒体结构提供了条件。一般来说,对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是, 对于竖向刚度有突变的结构,楼板刚度较小,主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况,楼板变形的影响较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。
2.4 计算图形的假定
多层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种:
2.4.1一维协同分析。按一维协同分析时,只考虑各抗侧力构件在一个位移自由度方向上的变形协调。在水平力作用下,将结构体系简化为由平行水平力方向上的各榀抗侧力构件组成的平面结构。根据刚性楼板假定,同一楼面标高处各榀抗侧力构件的侧移相等,由此即可建立一维协同的基本方程。在扭矩作用下,则根据同层楼板上各抗侧力构件转角相等的条件建立基本方程。~维协同分析是各种手算方法采用最多的计算图形。
2.4 .2 二维协同分析。二维协同分析虽然仍将单榀抗侧力构件视为平面结构,但考虑了同层楼板上各榀抗侧力构件在楼面内的变形协调。纵横两方向的抗侧力构件共同工作,同时计算:扭矩与水平力同时计算。在引入刚性楼板假定后,每层楼板有三个自由度∪,Ⅴ ,θ, (当考虑楼板翘曲是有四个自由度),楼面内各抗侧力构件的位移均由这三个自由度确定。剪力楼板位移与其对应外力作用的平衡方程,用矩阵位移法求解。二维协同分析主要为中小微型计算机上的杆系结构分析程序所采用。
2.4 .3三维空间分析。二维协同分析并没有考虑抗侧力构件的公共节点在楼面外的位移协调(竖向位移和转角的协调),而且,忽略抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度对具有明显空间工作性能的筒体结构也是不妥当的。三维空间分析的普通杆单元每一节点有6个自由度,按符拉索夫薄壁杆理论分析的杆端节点还应考虑截面翘曲,有7个自由度。
3 剪力墙设计中的基本概念
3.1 剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小,几何特征像板,受力形态接近于柱,而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值,当比值小于或等于4时可按柱设计,当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱,按双向受压构件设计。
3.2 剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力:在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求:墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏,因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。
3.3 实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙:整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂,当剪力墙墙肢较长时,在力作用下法向应力呈线性分布,破坏形态似偏心受压柱,配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端;为防止剪切破坏,提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率;为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长,以防止截面应力相差过大。联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙,但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多,墙肢单独作用显著,连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。壁式框架:当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢,构件形成两端带有刚域的变截面杆件,在内力作用下许多墙肢将出现反弯点,墙已类似框架的受力特点,因此计算和构造应按近似框架结构考虑。综上所述,设计剪力墙时,应根据各型墙体的特点,不同的受力特征,墙体内力分布状态并结合其破坏形态,合理地考虑设计配筋和构造措施。
3.4墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析,求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中,对带翼墙的计算宽度按以下情况取其小值:即①剪力墙之间的间距;② 门窗洞口之间的翼缘宽度;③墙肢总高度的110;④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。
3.5 为了保证墙体的稳定性及便于施工,使墙有较好的承载力和地震作用下耗散能力,规范要求一二级抗震墙时墙的厚度应≥16Omm,底部加强区宜≥200mm,三四级抗震等级时应≥14Omm,竖向钢筋应尽量配置于约束边缘。
4 剪力墙的边缘构造
4.1 结构试验表明矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力墙差:计算分析表明增加墙肢截面两端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地提高墙体的延性,还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提高抗剪能力。从1989年出版的规范开始在剪力墙中提出了暗柱、端柱、翼墙(柱)、转角墙(柱),也就是目前规范中的约束边缘构件或构造边缘构件的抗震措施。
4.2 对规范的不同理解往往产生了五花八门的设计。有人将每一轴线的墙理解为一片墙仅在端墙设暗柱,有人将凡是拐角或洞口边都设暗柱,而即使是公开发表出版的权威参考书或设计手册对暗柱(翼墙柱)的截面取值也出现了以下三种不同尺寸,因此造成配筋的差别很大,甚至相同的资料由于出版的时间不同,对规范的理解也有所不同。
4.3 从2002年开始实施的建筑结构规范,根据结构类型及受力状况,对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘,按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及加强部位要求分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。
5 剪力墙结构的厚度和配筋问题
5.1墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏,同时起到抵抗温度应力防止混凝土出现裂缝,设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加,特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、短的房屋,其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。
5.2墙的竖向钢筋主要起抗弯作用, 目前在一些多层低高层剪力墙中电算结果多为构造配筋;但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋,笔者认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的筋,墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距≤300mm,也应该注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度,对抗震不利。
6 剪力墙结构的超长问题
6.1 剪力墙结构刚度大,受温差影响大,混凝土的收缩、徐变产生的变形大,墙体对楼面、屋面产生的约束也大:当结构发生收缩变形时比其他结构易出现裂缝。一些未超长的剪力墙结构产生墙体或楼面裂缝,其主要原因就在此。
6.2 剪力墙结构多用于商品住房和公寓,使用状况复杂,一旦私人购买的房子出现裂缝,虽然没有安全问题,但处理起来问题多,难度大,社会影响大。
6.3 混凝土结构受温度或收缩徐变的影响与众多因素有关 而体型庞大的剪力墙房屋往往形状复杂,混凝土收缩大,约束应力积聚也大,施工工艺及管理也难控制,环境影响使用变化难于判断,因此更难于解决混凝土收缩变形时,在受约束条件下引起拉应力而保证不出现裂缝。
6.4 目前混凝土的收缩量不断增大,已由8O年代的一般收缩量300 με上升到400 με以上,因此使混凝土用量大的剪力墙产生裂缝的因素在增大。
6.5 目前随着市场形势的变化,大部分工程要赶工加班,质量难保证,为赶工混凝土中水泥用量普遍增大,使混凝土收缩量增大,加上由于混凝土强度的提高,使弹性模量增加将引起更大的约束拉应力产生,增大了结构出现裂缝的因素。
6.6 普遍使用商品混凝土泵送施工,为了泵送,增大水泥用量,减少了中粗骨料含量和骨料粒径,加上泵送混凝土合比和施工送料时的不良因素影响等都加大了结构收缩量,增加产生裂缝的因素。
7 结语
围绕着多层建筑结构 总结了多层建筑结构设计的特点,提出了剪力墙设计的几个问题,以及高层建筑结构分析和各种体系相对应的方法.
【参考资料】:
关键词:高层建筑;地基基础;施工;质量控制;探讨
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:
地基基础的建设是整个建筑的关键因素,也是关系到整个建筑的安全性所在,因此在施工过程中必须要严格按照相关技术指标来进行操作,也需要我们的相关人员严格进行把关以及我们的操作人员严格按照程序进行施工操作,通过我们大家的共同努力,我相信我们的建筑质量是不会存在任何问题,这样为我们的社会以及人民带来生命财产上的保障。
1 高层建筑地基基层的特点
高层建筑物与一般的普通居住建筑有着很明显的区别,下面就它们的区别做一些对比:在建筑高层建筑物时,我们需要首先考察现场的地质环境,结合当地环境的资料来进行综合考虑,并最终进行多方讨论得出最终的方案,这样综合考虑以后,我们可以得出一个既经济又牢固的建筑方案;主要还是在考虑建筑地基方面下大力气做好,一方面我们要考虑到地基对整栋建筑物的承受能力,还要考虑到地基的垂直承受能力,在我国很多地方还经常出现季节性的台风和不可预测到的地震,这就要求我们考虑到这些问题,我不仅要考虑建筑物的抗台风能力,还需要考虑到建筑物对地震的抗震能力,减少对人民的生命财产的损失,对于一些地质比较复杂的位置,这就需要我们在设计的时候选取一些指标和系数时一定要控制好;在设计地基的深度的时候,我们必要结合整栋建筑物的高度来控制地基的深度,这样既能节约成本又能保障建筑物的安全,这些与我们目前的一些设备和我们使用的钢筋、水泥、沙石等材料有关,在设计钢筋结构的时候也是非常的关键的。所以在设计整个地基基础的机构时是需要进行严格的验证,毕竟关系到整栋建筑物的质量,如果不好,则会造成经济利益方面的损失,这其中也包含了地质环境对我们建筑物的影响,所以建筑高层建筑需要考虑的问题比普通建筑物就多了很多的综合性问题,这就要求我们需要更长时间的进行调查和研究以及对多方面的因素进行多次地讨论和协商才能得出最后的定案,对于之前已经建筑过的,我们要借鉴其的成功经验加以综合使用。
2 建筑高层建筑物的地基基础需要控制的问题
2.1 进行测量并放线
所谓的前期测量放线对高层建筑的建造具有非常重要的指导性作用,它能够指引建筑方向,在做测量、放线时必须要做到准确、严密,只这样的工作才能保证工程的安全和质量得以保证,并一定要严格按照图纸来进行施工。测量对施工具有非常重要的作用,因此在我们施工的过程中,务必要充分认识到测量工作对建筑的重要性,科学地管理并严格进行测量才能更好地为施工服务,进而提高我们的施工质量。随着社会的进步和科技的不断更新发展,我们的技术设备也在不断的更新,这样使得我们在测量中更加的快速、准确。但同时也需要我们提供机会培训我们的员工,让他们掌握最新的技术,满足测量的需要,同时也要不断地引进这方面的优秀人才。
2.2 施工材料的选择与控制是建筑的一个重要点
建筑过程中的材料质量是否得以保证是整栋建筑物能否长期存在的一个最重要的衡量标准,倘若工程队使用不合格的材料,那么整个工程将是豆腐渣工程,不仅给国家和人民带来损失,而且还会给整个公司带来不可估量的损失。因此,在选择原材料的时候需要进行严格的把关,决不允许出现违规操作流程,绝不允许出现偷工减料的程序,决不允许与供应商进行勾结,决不允许做与工程质量想背离的事。我们在选择原材料时,需要进行以下几点:一、对供应商要进行严格的选择,通过招拍挂进行选择厂家,对厂家的资质进行严格的审查,选择资质、实力、信誉综合比较高的厂家来考虑;二、对来料比较进行严格的把关,必须要对来料进行质量检查,对不合格的材料坚决予以退回处理,不允许出现人情关,每一次的来料必须要求厂家提供原材料的检测报告以及成分含量说明等技术指标。
2.3 采用水泥灌注桩方式来作为地基基础质量的控制标准
在钻孔过程中,任何一个微小的环节都会影响到整个地基的质量,因此要求我们必须把握好钻孔灌注技术的使用,这其中必须要使用一批具有经验丰富,资质较老的管理人员进行指导,由操作实践较多的员工进行操作,不允许没有资质的技术人员参与,不允许新手参与灌注,因为钻孔、灌注是整个过程中最为重要的二个因素,所以它们也是影响整个工程质量的重要因子。在开始钻孔之前,必须要对钻孔机进行检查,看是否出现问题,保证钻孔机的正常操作,确保钻孔过程中不出现问题,保障工程进展顺利,确保底座与顶端保持平稳,在施工过程中不能出现失衡和塌陷的现状,以免影响工程的顺利进行,进而影响到工程的质量问题;再次要钻孔机器的钻孔角度是否满足要求,不能出现偏斜等一些不合理的状况。最后,还要对钻孔机的孔径、孔深以及倾斜度等进行深度的检查,最后由专业的技术员进行钻孔检测处理,由专业人员进行操作并出具专业的报告。目前都是采用混凝土来作为钻孔泥浆,当以前都是自己进行搅拌混凝浆,但是现在很多的公司都是直接购买其他专业的厂家已经搅拌好的混浆。我们的施工单位的监管人员还必须具备现场检查问题的能力。另外,我们的技术管理人员要严格地履行自己的职责,把好质量关口,对不合理的方法予以纠正,对不合格的物体进行强制重建,与此同时还需要管理人员对使用的原材料进行监控,防止出现换用材料的情况出现,一经发现,要严格处理相关人员,绝不姑息。
2.4 完善和健全施工单位的质量管理体系
建立和健全高层建筑物的质量管理体系是保障高层建筑施工质量的重要因素。这就需要我们的全体管理人员、全体员工以及全社会人员参与其中来对整个施工过程进行监控,为进一步做好高品质的建筑做好坚实而强力的保障。
3 强化工程质量控制的措施
目前有许多的地基建设,就是因为工人在施工过程中操作错误或者不当造成很多的质量问题,这些问题需要我们进行反思并加以控制,很多在表面看来对工程没有影响的一个小小的错误操作,实际上会造成整个或局部地区产生承受力不够的问题,因而会影响到整个大楼的质量,因为地基是整个楼房的核心部分,因此我们要狠抓细节问题,将不必要的错误予以坚决修正过来,因此这就要求我们的管理和技术员在施工工程中不断地对整个施工现场进行巡视,对发现有不当的行为要坚决予以改正,不允许出现不当的操作,一旦被管理人员和技术人员发现的,要坚决制止,对不服从的,要按有关规定进行处罚,态度恶劣者要予以调离原岗位或解决劳动关系,这就要求我们有完善的管理体系。在日常生产过程中,必要要严格按流程进行操作,不允许出现违章的行为,这既是为我们的员工的生命财产进行保护也是为我们的工程质量着想。
4 结束语
在现代化高速发展的进程中,高层建筑的施工也在日益的在快速增长,俗话说万丈高楼从地起,高层建筑当然就非常地重视地基的建设了,地基的建设对整栋高层建筑物起着至关重要的作用,因此在建造过程中,地基的牢靠与否就直接关系到了整栋楼的质量。地基的好坏关键是要重点解决地基的承载能力以及抗变形能力,我们在设计地基的结构时需考虑到到地基对整栋楼房的承载力和变形程度来做双向控制来设计方案。
参考文献:
[1] 杨万华.浅谈房屋建筑地基基础施工技术及应用[J]. 四川建材,2012,(01).
[2] 谢国荣.浅议多层建筑地基基础施工中常见质量问题及质量控制措施[J]. 科技信息,2011,(23).