高层建筑结构设计心得.docx
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高层建筑结构设计心得
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高层建筑结构设计心得
高层建筑结构设计心得1
一、复杂高层建筑结构体系的发展历程
由于人们对建筑要求的不断提高,不仅需要建筑群满足人们对多功能、多用途的需求,还要在建筑的造型上进行不断地创新,这不仅仅提高了对建筑群结构的难度,同时建筑群还出现了不规则的结构体系,这些都促使建筑结构工程师要不断的研发出更多的技术来客服建筑过程中的难题。
从而使复杂的高层建筑结构体系能够完全契合建筑工程师的创新思维。
高层建筑的结构体系有很多,现就集中常见的体系进行分析。
1.对连体结构的分析
把两栋或者两栋以上的高层建筑群通过架空连接体进行有效的连接,这种方式就叫作连体结构,这种结构主要用于满足人们对于建筑群多功能、多造型的需求。
连体结构的跨度大都是由几米到几十米不等;另外,连接体与高层建筑的主体结构的连接部分通常是刚性连接,部分架空廊和高层建筑主体之间的连接可以使滑动式的连接。
2.对带转换层结构的分析
转换层这一结构主要是为了满足建筑物的多功能需求,将建筑物依据用途及功能的不同按照空间高度划分为若干个区域,这样结构不能通过竖向构件进行上下的贯通,必须通过使用转换构件才能实现竖向构件的上下互通。
3.对带加强层结构的分析
在高层建筑中,特别是对于框架核心筒的结构中,为了加强核心筒和外部框架之间进行有效的联系,具体来说就是为了使结构在地震等其他重力下减小侧向变形,必须要顺着建筑群的高度方向设立一个或者几个加强层,来满足侧移的设计需求。
4.对平面不规则结构的分析
高层建筑中的平面不规则结构大致可以分为三类:
一是建筑物的抗侧力结构的布置不规则、不合理;二是平面的形状设计不规则;三是楼盖的连接部位过于薄弱。
这种类型的结构体系主要是因为平面设计的不规则致使建筑结构的质量中心与刚度中心严重不重合,这就会使房屋在水平压力下发生变形和扭转,从而致使部分结构变成薄弱的部位。
二、对带加强层高层建筑结构的概述
1.加强层的涵义
加强层主要是指在高层建筑群中,为了更好地加强建筑的核心结构域外部结构之间的联系,加大建筑结构整体刚度、避免或者减少在水平负重以及地震下建筑结构发生严重的侧向变形,因此,沿着建筑物的高度方向的一层或者多层设置加强层,对楼层进行刚度比较大的水平构件的设置。
2.加强层结构的主要类型
在建筑物的加强层中,刚度性能较大的水平构件的主要类型包括梁式和桁架式两种结构类型。
梁式加强层的类型主要有两种:
一是开孔梁结构类型;二是实腹梁结构类型。
桁架式的结构类型也主要有两大部分:
一是斜腹杆桁架式类型;二是空腹式桁架类型。
三、浅析斜腹杆桁架加强层在高层建筑结构中的运用
在建筑施工过程中,通过对斜腹杆桁架加强层位置、数量的改变,进而对建筑物的结构侧移、内力的分布产生一定的影响,这样就可以更好的发挥加强层的功能和作用。
1.斜腹杆桁架加强层对结构侧移的影响
(1)从设立一道水平的加强层对结构侧移造成的影响分析,可以得出这样的结论,要想实现对结构的最大侧移控制,加强层的设置值需要在H/2~2H/3这个范围之内;但是如果在考虑对结构进行最大侧移控制的同时还要对建筑结构的层间位移进行综合考虑的话,那么这道加强层最好设置在建筑结构的中部,这样才能实现最优目标。
(2)通过分析改变水平加强层的数量来查看其对结构侧移的影响,可以得出这样的结论:
首先,从设置的效果来分析,设立一道或者两道水平加强层可以实现侧移效果最小的目标,如果再持续增加水平加强层的数量的话,那么结构侧移的减小就会不成比例,无法实现结构侧移最小化目标;其次,从建筑材料及经济的使用率来分析,最为经济的设置方法是设立一道或者两道水平加强层,这样的设置方式,可以有效的避免资金及物资的浪费,节约资本。
由此可知,加强层数量并非越多越好,而是以三道为最高限额。
2.斜腹杆桁架加强层对结构内力分布的主要影响
(1)由于在建筑物中设置加强层有可能会引起结构刚度的变化,而这种变化一定会以结构内力突变的形式进行表现,这样就会致使建筑结构在遇到地震的时候,加强层部位及其附近比较容易受到破坏,形成建筑群的薄弱部位。
(2)在建筑群中设立斜腹杆桁架加强层后,边柱的剪力会在上下层记忆建筑加强层处发出尤为突出的变化,这样就会造成剪力在顺着建筑物高度方向的分布变的不规则、不均匀,从而会严重影响边中柱的抗震效果。
因此,就需要在设计的过程中加强上下两层柱子以及加强层处的抗剪水平,同时还要注意从整体上进行全面的分析设计,这样就可以采取强有力的措施进行有效的控制。
(3)设置斜腹杆桁架加强层后,边柱的轴力会大大增加,而不设置加强层,边柱的轴力会逐渐的变小。
因此,设计每一个加强层的方案时,加强层处的抽离都会突然变小,然后随之不断变小,这样就形成了以斜腹杆桁架加强层处为核心的阶梯型的变化。
(4)的墙底部的弯度会不断地变大,因此,如果要想有效的减少筒体墙的弯度,必须在设置加强层的时候选择最靠近建筑结构底部的设计方案,这样就能有效的发挥加强层的作用。
3.斜腹杆桁架加强层的形式对建筑结构工作性能的影响
布置形式的不同造成斜腹杆桁架伸臂主要分为三种形式:
一是交叉支撑形式;二是人字支撑形式;三是混合支撑形式。
三种伸臂形式的不同,必然会给建筑结构的整体工作带来不同的影响。
通过分析可知,再能实现对结构整体侧移进行有效控制的同时,又能有效的减少斜腹杆桁架加强层处的应力集中,进而可以避免建筑结构中薄弱部位的出现,想要实现上述功能,应该首选人字形的桁架形式。
4.斜腹杆桁架加强层对高层建筑结构在刚度上的优化
为了有效的提高建筑结构的抗侧刚度,在那些高层建筑群以及超高层的建筑群中应该应用水平加强层来实现建筑结构对于抗震的需求,但是,并非是加强层的刚度越大就能发挥更好地效果。
而是根据斜腹杆桁架伸臂和内筒的线,保持二者的刚度比值在0.58~2之间。
这样,才能实现刚度上的优化。
四、结语
总而言之,在建筑的实际工作中,在对斜腹杆桁架加强层进行方案设计的过程中,要全面的对加强层的位置、数量以及内筒与加强层刚度的比值进行综合的考虑,从而使加强层在建筑结构中达到一个最经济、最合理的设置,发挥其最好的功效。
*作者:
郭占峰工作单位:
河南省城乡建筑设计院有限公司
高层建筑结构设计心得2
从人类文明发展的迹象中可以得出,建筑就象人体一样,它是作为一个系统而存在的;其功能、技术与艺术作为建筑的三要素是辩证统一的,是系统的整体的而非孤立的局部的。
自古往而今来人们就是在不断的利用新的材料创造着新的建筑结构形式。
那么,作为人类社会进化的物质产物,建筑与人类文明有着不可分割的联系,因此建筑被认为是社会文化的载体,其构造及细节更是记录这些文化信息的语言词汇,表现出与整体相适应的独特文化魅力。
自原始社会巢穴居以及在北美的印第安人的帐篷屋的住屋形式,到奴隶社会中古代的埃及人们利用石材建造神庙和陵墓等梁柱体系为主的结构形式,再到欧洲中世纪以教堂为主的神学统治的社会的建筑类型,直到如今以先进科技技术为“构件系统”方式表现的现代数字化信息时代建筑形式的迅猛发展。
在现代比较经典的建筑作品中,不少也是新技术、新材料的使用产生的具有实用美观和审美价值的建筑形式,并且从运用的材料、构造方式、纹案、色彩等方面可以让人们获取与建筑相关的文化信息。
就先拿采用玻璃墙的西柏林新国家美术馆来说,它是与帕提农神庙等古典庙堂截然不同的是它所使用的材料是钢材而非石料,由此看出建筑以相似的形式给人却是完全不同的审美感受。
另外还有采用光电幕墙技术的英国利物浦基础物理研究院和德国哈姆尔城市大厦就满足了恶劣天气对幕墙的所有要求,同时也满足了建筑本身的物理需求,比如阻燃、保暖、隔热等性能,并且还可以把光能转换成电能。
由此推测在某种建筑材料集中了多种功能,建筑的结构形式也将发生相应的变化。
与此同时,建筑本身的构造组成与细节特征在传递建筑文化底蕴时起着重要作用,成为建筑不可或缺的重要部分。
例如新德里的美国驻印度大使馆这座现代建筑,它运用传统的美学法则,并利用现代的建筑金属材料和工业技术,对其外墙和柱廊的细部构造加以精心处理,融合了东方和西方的建筑神韵,整座建筑表现出端庄典雅,轻盈,高贵,奕奕生辉的形象,把印度文化和现代技术完美的结合在一起。
另外再看波特兰大厦,它一直被称作是蕴涵着比拟和隐喻的文化连续性的一座“隐喻的建筑”,既非现代又非复古主义的隐喻意义给人们提供了或多或少的亲切感以及平缓、稳定的情绪,也体现出一种肯定社会发展的社会观念。
纵观近现代建筑产业的发展势头,随着建筑行业科技进步和技术创新能力的不断加强,以及建筑节能工作不断深入,建筑结构体系的发展形式也多种多样。
特别是节能与结构一体化不仅丰富了建筑节能结构体系,还较好地解决了保温体系与建筑的同寿命问题,而且在抗震、安全等性能方面也得到了加强。
就如汶川地震灾民安置中,轻型钢结构房屋就发挥了很大作用,也为新型建筑结构体系的广泛应用提出了新的要求。
从这一角度出发就不难发现,现如今的建筑市场上新材料层出不穷、新技术应用广泛,建筑构造水平也在不断发展和进步。
可以说建筑构造的发展是一个动态的过程,和相关专业的发展密不可分。
如高分子防水卷材的出现,带来了防水构造的发展,要完成这一构造就必须了解高分子防水卷材的材料性能,在特定气候条件下的受力特征,施工中要采取的构造处理,任何没有考虑到的失误都有可能导致构造设计的失败。
因此,及时正确掌握构造理论知识在实际操作中的技术能力是在以后提高建筑构造水平的有坚实基础。
进而使我国后现代主义建筑思潮在建筑文化上表现出双重性,这不仅反映了现代建筑领域中新技术的时代性,而且还反映了建筑本身的大众化、历史化、地方化等特征。
在人类社会文明发展的各个历史时期,结构技术影响了建筑发展的历史文化价值。
运用在建筑中的技术的发展与技术本身的发展并非同步的,而且在建筑中各类技术相互结合的程度也不同,在对建筑的形式的决定作用中所占比例也不尽相同。
目前,数字化技术正在向建筑领域渗透,建筑形式所涉及到的技术内容将变得比以前任何一个时期更加丰富,更新的速度也更加迅速。
就如同最新的科学技术和最先进的生产力结合起来,这是建筑发展的大方向。
当人们深刻认识到建筑形式和文化的意义的时候,现代主义建筑强调建筑随时代而发展变化,现代建筑要同工业化社会的条件与需要相适应,强调重视建筑物的实用功能,主张突出现代材料、结构的特质并发挥新建筑的特点等等,这些新型的建筑观带给人一种强烈的时代感。
但同时也能让人们看到,现代主义建筑主张坚决抛开历史上的建筑风格和式样的束缚,按照今日的建筑逻辑灵活自由地进行创造性的设计与创作。
与此同时在建筑发展的趋势上,很多建筑行业人士决定抛开其积极的一面,这样就使得现代主义建筑在社会发展的道路中产生了一系列的问题,许多人批评它割裂历史,过分的重视技术而忽视人的情感需要,忽视了新建筑与原有环境文脉的联系,因而又产生了很多新的流派和新的创作倾向。
通过这样不断“割舍”又“获得”的改革创新思路,加上新时代建筑设计理念和更完善的技术水平,使得建筑本身在各行业领域中具有重要的推动价值。
如今,建筑不光是人类社会文明的产物,还是人类物质生产活动的一个重要组成部分。
其本身其实就是一个供人们居住、工作、娱乐、社交等活动的环境,因此不仅内部各组成部分要考虑配合与协调,而且要特别注意与周围大自然环境的协调。
它的构造与形式可以反映出一个民族和时代的文化内涵,也凝聚了广大劳动者的智慧和情感,积淀了深厚的历史发展文化和丰富的社会及人文意识形态。
它不仅具有多样性、丰富性、地区性的特征,而且还成为人们理解现代建筑的物语,欣赏现代建筑的视角,同时也成为了我们评价现代化建筑的一个重要标准。
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