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高层建筑设计的过程中要注意的一些问题总结

返回列表 来源:建科设计 浏览:- 发布日期:2019-12-10 08:38:47

近20年随着城市的高速发展,我国城市的高层建筑逐渐增多,成为城市的一道亮丽风景。但是高层建筑不同于普通建筑形态,其设计更为复杂,为了保证建筑的安全,高层建筑设计必须依据高层建筑设计的原则要求,保证建筑设计的合理性和安全性。下面对高层建筑设计的过程中要注意的一些问题做一个总结,希望对您有帮助。

一、基本问题:

1、应当注意防震缝的设计,必须留有足够的宽度。

2、平面形状或刚度不对称,会使建筑物产生显著的扭转,震害严重。

3、凸出屋面的塔楼受高振型的影响,产生显著的鞭梢效应,破坏严重。

4、高层部分和低层部分之间的连接构造不合理。

5、框架柱截面太少,箍筋不足,柱子的延性和抗震能力不够而发生剪切破坏或柱头压碎。

6、由于沿竖向楼层质量与刚度变化太大,是楼层变形过分集中而产生破坏。

7、地基的稳定性问题要特别注意。

8、伸缩缝和沉降缝宽度过小,碰撞破坏很多。

9、不应在建筑物端部设置楼梯间和楼板开大洞口,因刚度不均匀而产生扭转。

10、外纵墙门窗洞口过大,连梁尺寸太小,容易产生破坏。

11、中间部分楼层柱子截面和材料改变或取消了部分剪力墙,产生刚度或承载力突变,形成结构薄弱层。

二、宏观控制:

高层抗震设计的基本原则:小震不坏,中震可修,大震不倒。

高层建筑结构应根据房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素考虑其适宜的结构体系。

高层建筑的高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。

三、沉降缝、伸缩缝和抗震缝要注意的问题:

高层建筑应当调整平面尺寸和结构布置,采取构造措施和施工措施,能不设缝就不设缝,能少设缝就少设缝,如果没有采取措施或必须设缝时,则必须保证必要的缝宽以防止震害。

钢筋混凝土高层建筑结构的温度-收缩问题,一般由构造措施来解决。

后浇带可选择在对结构受力影响较小的部位曲折通过,不要在一个平面内,以免全部钢筋都在同一平面内搭接。一般可设置在梁和楼板的1/3处。

目前许多工程是采用调整各部分沉降差,在施工过程中留后浇段作为临时沉降缝,等到沉降基本稳定后再连为整体,不设永久性的沉降缝。

高层建筑的主楼和裙房的层数相差很远,在下列条件时可不留永久沉降缝:

1、采用端承桩,桩支承在基岩上。

2、地基条件好,沉降差小。

3、有较多的沉降观测资料,沉降计算比较可靠。

后两种情况下,可调压力差,主楼和裙房部分才用不同的基础,使其沉降接近。

调时间差,先施工主楼,待主楼基本建成,沉降基本稳定,再建裙房。

抗震设计的高层建筑在下列情况下宜设防震缝:

1、平面长度和外伸长度尺寸超出了规程限值而又没有采取加强措施时;

2、各部分结构刚度相差太远,采取不同材料和不同结构体系时;

3、各部分质量相差很大时;

4、各部分有较大错层时。

此外,各结构单元之间设了伸缩缝和沉降缝时,其缝宽应满足防震缝宽度的要求。

防震缝应在地面以上全高设置,当不作为沉降缝时,基础可以不设防震缝,但要加强构造和连接。

高层建筑各部分之间凡是设缝的,就要分得彻底;凡是不设缝的,就要连接牢固。

《高层规程》规定:

1、框架结构房屋,高度不超过15m的部分,可取70;超过15m的部分,6、7、8、9度相应每增加高度5、4、3、2m,宜加宽20。

2、框架-剪力墙结构房屋可按第一项数值的70%采用,剪力墙结构房屋可按第一项规定数值的50%采用,但二者均不宜小于70。

四、结构设计:

结构竖向布置

沿竖向刚度突变还由于下述两个原因产生:

1.抗侧力结构(框架、剪力墙、筒体等)突然改变布置。

2.结构的竖向体型突变。

当小墙肢截面的高度小于等于墙厚的4倍时,应按框架柱设计,箍筋按框架柱全长加密。

抗震设计的轴压比控制:

特一级、一级(9度)为0.4;一级(7、8度)为0.5;二级为0.6。

抗震墙的翼墙长度小于其3倍厚度或端柱截面边长小于2倍墙厚时,视为无翼墙和无端柱。

按照结构延性系数的大小排序:钢结构、钢管混凝土结构、型钢混凝土结构、钢筋混凝土结构、配筋砌体结构、砌体结构。结构的延性系数大,说明结构抗震的变形能力大,结构的耐震性能好。有条件时,建筑的主体结构可采用延性系数较大的结构材料。

地下室顶板应采用现浇梁板结构,其楼板厚度不小于180,混凝土强度等级不宜小于C30,并应采用双层双向配筋,且每个方向的配筋率不宜小于0.25%。

抗震框架柱配筋要注意的三个方面:

最小配箍率、最小体积配箍率、最小纵筋配筋率。

当地下室做为上部结构的嵌固端时,地下一层的抗震等级应按上部结构采用,地下一层以下结构的抗震等级可根据具体情况采用。

地下室柱截面每侧的纵向钢筋面积除应符合计算要求外,不应少于地上一层对应柱每侧纵向钢筋面积的1.1倍。

短柱:柱净高与截面宽度之比小于4的柱子。箍筋需全长加密。

剪跨比

柱剪跨比:柱子净高与2倍柱子截面高度的比值。

梁剪跨比:剪跨与梁截面有效高度的比值。广义剪跨比=M/Vh=a/h。剪跨比反映了截面上正应力和剪应力的相对比值,在一定程度上也反映了截面上弯矩与剪力的相对比值。它对梁的斜截面受剪破坏形态和斜截面受剪承载力,有着极为重要的影响。

高宽比

6、7度抗震设防烈度的A级高度建筑,其高宽比限值分别为:框架4,框剪5,剪力墙6,筒体6。

抗震设计一般剪力墙结构底部的加强部位:墙肢总高度小于50m时取其总高度的1/6,大于50m时取 1/8,超过150m,取1/10。

裙房与主楼相连时,加强范围也宜高出裙房至少一层。

对于框剪结构或框筒结构,采用模拟施工算法3是比较合理的,可以避免剪力墙轴力远大于实际的不合理情形。

振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90%所需的振型数。振型个数至少取3,最好为3的倍数,当然,振型个数也不能大于3倍质点数。

当考虑扭转耦联计算时,振型数应不少于9。对于多塔结构振型个数应大于12。

高规要求有效质量系数不应小于90%。

楼梯柱可视为短柱,箍筋需全长加密。

五、高层结构设计需要控制的七个比值

1、轴压比:主要为控制结构的延性,规范对墙肢和柱均有相应限值要求。

2、剪重比:主要为控制各楼层最小地震剪力,确保结构安全性。

3、刚度比:主要为控制结构竖向规则性,以免竖向刚度突变,形成薄弱层。

4、位移比:主要为控制结构平面规则性,以免形成扭转,对结构产生不利影响。

5、周期比:主要为控制结构扭转效应,减小扭转对结构产生的不利影响,要求见高规。

6、刚重比:主要为控制结构的稳定性,以免结构产生滑移和倾覆,要求见高规。

7、层间受剪承载力比:控制竖向不规则性,以免竖向楼层受剪承载力突变,形成薄弱层。

总之,在高层建筑设计的过程中,要保证高层建筑结构安全、适用、耐用,其中最重要要考虑的问题就是安全、荷载与抗震能力,还有防火要求,这些在结构设计时都必须要详细考虑的问题,需要引起每个建筑设计相关人员的重视。

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