建筑結構論文(2)
建筑結構論文
建筑結構論文篇4
試談高層建筑結構
摘 要：本文主要對高層建筑的結構類型及體系分類進行了總結與分析，此外，還說明了高層建筑的在現(xiàn)代建筑中的重要性及其發(fā)展前景，展望了高層建筑的發(fā)展方向。
關鍵詞：高層建筑;結構類型;結構體系;發(fā)展
1 前 言
人類有史以來就有脫離地面、接近蒼穹的渴望，從圣經故事中的巴別通天塔到保羅大教堂，人們渴望建筑高大建筑的愿望從未泯滅。人們在攀登珠穆朗瑪峰的時候是為了能夠體驗九天攬月的某種愿望，在建造摩天大樓的時候或許也與這種愿望有關。[1]而且，隨著社會的進發(fā)展，當人們的經濟實力得到一定發(fā)展之后，對生活的條件也期待能夠有進一步的改善。對于生活條件的改善，人們首先想到的就是居住條件的改善。無論是為了土地資源的節(jié)約還是體現(xiàn)我們的技術與實力，高層甚至超高層建筑的建造范圍已經變得越來越廣泛。高層建筑距今已經有100多年的歷史了，本文主要從其結構類型與體系方面對高層建筑進行了總結與分析。
2 高層建筑結構類型
目前，高層建筑的結構類型主要有鋼結構、鋼筋混凝土結構已經鋼-鋼筋混凝土混合結構三種。不同的結構類型其優(yōu)缺點也不一樣，下面我們依次對三種結構類型的特點進行分析：
2.1 鋼結構
現(xiàn)代高層建筑中，鋼結構的應用是非常廣泛的。輕質高強成了它的主要特點，這也成為了人們在建造高層建筑的時候首先選用它的主要原因。此外，鋼結構還有其他優(yōu)點，比如，鋼材的內部組織比較均勻，有良好的塑性和韌性;鋼結構的裝配化的程度比較高，其施工速度很快，對于工期要求嚴格的工程使用鋼結構則可以大大縮短工期;當制造某些具有特殊要求的密閉結構的時候，鋼結構則能很好的滿足。任何事物都具有兩面性，鋼結構高層建筑也不例外，有優(yōu)點的同時缺點也都一直存在。至今仍被全世界人民銘記在心的美國“9.11”事件，2011年9月11日，恐怖份子襲擊了年僅“28歲”的美國世貿大廈，這個世界上曾經最高的雙塔很快倒塌，這座建筑就是應用了我們所說的鋼結構，鋼結構的主要缺點就是其耐火性以及耐腐蝕性很差。所以美國世貿大廈才會在被飛機撞擊了之后很快就倒塌。此外，鋼結構在后期的維護費用也是相當?shù)拇?，這個缺點也是我們必須面對的。
2.2 鋼筋混凝土結構
與鋼結構相比，鋼筋混凝土結構的耐火性能要好得多，而且其防水性能也比較好，而且鋼筋混凝土的造價比較低，材料的來源也比較豐富，尤其對建筑高層建筑而言來說，使用鋼筋混凝土結構可以節(jié)約鋼材，它的耐久性也比較好，相對鋼結構而言，其后期的維護成本就要低得多。然而，其缺點則主要有自重大、抗拉強度比較低，因此，當結構處于受拉狀態(tài)的時候則很容易被破壞。對于施工工期有要求的工程而言，使用鋼筋混凝土結構的施工周期相對來說則會比較長，而且由于施工人員技術以及施工現(xiàn)場管理、人員素質等多方面的原因可能會導致我們整個施工過程的質量很難得到控制。
2.3 鋼-鋼筋混凝土組合結構
隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，就高層建筑而言。鋼-鋼筋混凝土組合結構體系的采用，已經變成看一種越來越合理的一種結構，因為這樣兩種材料結合在一起的時候可以各種發(fā)揮自己的優(yōu)勢，使建筑物的結構性能達到最優(yōu)化。顧名思義，這結構就是講鋼材與鋼筋混凝土組合作為一種結構，目前，這種結構主要有兩種具體的使用形式：第一種就是以鋼桶的形式組合使用，使用鋼材制造而成的鋼管，然后在鋼管內澆筑鋼筋混凝土，這樣就形成了鋼柱，可以用來做高層建筑結構的柱子使用;另外一種則是整個結構的外部是澆筑的鋼筋混凝土，而降鋼材澆筑在混凝土的內部，鋼材是一種不耐腐蝕性的材料，然而，這種結構的主要缺點則是鋼筋混凝土內部的鋼材維護比較困難。
3 高層建筑的結構體系
從高層建筑的發(fā)展至今經歷了100多年的歷史，我們所應用的結構體系主要包括了框架結構、剪力墻結構、框-剪結構以及筒體結構等幾種類型。
3.1 框架結構體系
框架結構體系的使用，可以讓人們獲得較大的使用空間，而且其內部的平面布置也相對比較靈活。因為采用框架結構體系的建筑，其墻體基本上是不承重的，而且，此類建筑的施工方便、結構自重也比較輕。但是框架結構的柔性較大、其抗側移的能力差，在水平荷載的作用下易產生較大的水平位移。所以，我國框架結構體系的建筑高度一般控制在15～20層。
3.2 剪力墻結構體系
在城市發(fā)展如此迅速的今天，剪力墻體系建筑隨處可見。其受力特點主要以彎曲變形為主，其抗側移的能力要比框架結構體系好的多，而且，其抗震性能也比較好，可以很好的抵制剪切變形。在我國，當建筑物的層數(shù)在30～40這個范圍內的時候，我們一般選擇剪力墻結構作為我們的結構體系。
3.3 框架-剪力墻結構組合體系
框架-剪力墻結構體系和鋼-鋼筋混凝土結構一樣，是一種組合的結構體系，它把框架結構和剪力墻結構的優(yōu)點結合在了一起。使用這種結構體系的建筑可以讓我們的建筑在滿足空間靈活的前提下的同時也具有較好的抗側移的能力。
3.4 筒體結構
相比之下，筒體結構的歷史并不悠久，它的概念是在20世紀60年代初的時候被人們提出來的。當建筑物的高層達到40～50層的時候，我們就要采用筒體結構了，筒體結構的抗側移的剛度很大，而且也可以使得建筑物的平面布置非常的靈活。我國上海的金茂大廈以及美國芝加哥的西爾斯大廈等具有標志性意義的建筑均選擇了筒體結構。
4 結束語
隨著建筑師們對建筑的高度的不斷追求以及世界各地高層建筑建造步伐的加劇，高層建筑的結構體系及結構類型的選擇是一個非常值得研究和考慮的問題，在建造新的高層建筑的時候，我們要不斷地總結過去的經驗，加大對高層建筑結構體系的研究力度，其中也包括抗震性能技術的研究。只有將各個方面都考慮到位了，高層建筑的發(fā)展才不會受到任何的阻礙，相反，可以促進高層建筑行業(yè)的健康發(fā)展。
參考文獻
[1]彭偉.房屋建筑工程[M].成都：西南交通大學出版社，2010年5月.
[2]李章政，熊峰.建筑結構設計原理[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009年5月.
[3]徐培福，王翠坤，肖從真.中國高層建筑結構發(fā)展與展望[J].北京：建筑結構，2009，39(9).
[4]楊琦.高層建筑結構特點及其體系[J].廣西：沿海企業(yè)與科技，2007年01期.
建筑結構論文篇5
談建筑結構設計
[摘 要]建筑結構設計是個系統(tǒng)的，全面的工作。需要扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度。作為設計人員，要掌握結構設計的過程，保證設計結構的安全，還要善于總結工作中的經驗。本文根據筆者的工作經驗，對建筑進行結構設計時要注意的事項進行闡述。
[關鍵詞]建筑;結構設計;過程;注意事項
結構設計簡而言之就是用結構語言來表達建筑師及其它專業(yè)工程師所要表達的東西。用基礎，墻，柱，梁，板，樓梯，大樣細部等結構元素來構成建筑物的結構體系，包括豎向和水平的承重及抗力體系。把各種情況產生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎。
一、結構的設計過程
結構設計的階段大體可以分為三個階段，結構方案階段，結構計算階段和施工圖設計階段。方案階段的內容為：根據建筑的重要性，建筑所在地的抗震設防烈度，工程地質勘查報告，建筑場地的類別及建筑的高度和層數(shù)來確定建筑的結構形式(例如，磚混結構，框架結構，框剪結構，剪力墻結構，筒體結構，混合結構等等以及由這些結構來組合而成的結構形式)。確定了結構的形式之后就要根據不同結構形式的特點和要求來布置結構的承重體系和受力構件。
結構計算階段的內容為：首先，荷載的計算。荷載包括外部荷載(例如，風荷載，雪荷載，施工荷載，地下水的荷載，地震荷載，人防荷載等等)和內部荷載(例如，結構的自重荷載，使用荷載，裝修荷載等等)上述荷載的計算要根據荷載規(guī)范的要求和規(guī)定采用不同的組合值系數(shù)和準永久值系數(shù)等來進行不同工況下的組合計算。其次，構件的試算。根據計算出的荷載值，構造措施要求，使用要求及各種計算手冊上推薦的試算方法來初步確定構件的截面。再次，內力的計算，根據確定的構件截面和荷載值來進行內力的計算，包括彎矩，剪力，扭矩，軸心壓力及拉力等等。
二、進行結構設計時應注意的事項
1、 關于箱、筏基礎底板挑板的陽角問題
(1) 陽角面積在整個基礎底面積中所占比例極小，可砍成直角或斜角。
(2) 如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變，陽角不必加輻射筋。
2、 關于箱、筏基礎底板的挑板問題 從結構角度來講，如果能出挑板，能調勻邊跨底板鋼筋，特別是當?shù)装邃摻钔ㄩL布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較節(jié)約;出挑板后，能降低基底附加應力，當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時，加挑板就可能采用天然地基;能降低整體沉降，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，還可調整沉降差和整體傾斜;窗井部位可以認為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。
3、 關于梁、板的計算跨度 一般的手冊或教科書上所講的計算跨度，如凈跨的1.1倍等，這些規(guī)定和概念僅適用于常規(guī)的結構設計，在應用日廣的寬扁梁中是不合適的。梁板結構，簡單點講，可認為是在梁的中心線上有一剛性支座，取消梁的概念，將梁板統(tǒng)一認為是一變截面板。在扁梁結構中，梁高比板厚大不了多少時，應將計算長度取至梁中心，選梁中心處的彎距和梁厚，及梁邊彎距和板厚配筋，取二者大值配筋。(借用臺階式獨立基礎變截面處的概念)柱子也可認為是超大截面梁，所以梁配筋時應取柱邊彎距。削峰是正常的，不削峰才有問題。
4、 基坑開挖時，摩擦角范圍內的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當基礎較小，坑底受到很大約束，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當做安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。
5、 抗震縫應加大，經統(tǒng)計，按規(guī)范要求設的防震縫在地震時有40%發(fā)生了碰撞。故應增大抗震縫間距。
6、 關于回彈再壓縮 基坑開挖時，摩擦角范圍內的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當基礎較小，坑底受到很大約束，如獨立基礎，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當做安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。
7、 主梁有次梁處加附加筋：一般應優(yōu)先加箍筋，附加箍筋可認為是：主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺，在次梁兩側補上，象板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但不應絕對。規(guī)范說的清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應加附加筋。
三、建筑結構經濟性分析
建筑結構經濟性包括內容注重經濟性的建筑設計包含非常廣泛的內容。傳統(tǒng)中只強調改進建筑材料保溫性、改善建筑體形系數(shù)、提高建筑材料的氣密性等一系列節(jié)能降耗措施，現(xiàn)在建筑隨著形勢的發(fā)展，人們對居住環(huán)境不僅從結構性出發(fā)，更要在建筑結構的經濟性角度考慮，如空間組織、技術組織、結構設置、能源與資源利用，以及建筑循環(huán)再利用等方面全面地確立經濟性的原則、方法。
建筑結構的經濟性就是只以較少的成本來獲得最大的效用。其中由美國建筑師、工程師R?B?富勒提出的“少費多用”原則是較常用普通的原則。“少費多用(more withless)”原則的含義是，憑借有效的手段或方式，利用最小化的量的材料、資源來投資，目的在于獲得盡可能大的發(fā)展效益。“少費多用”原則，順應目前的發(fā)展形勢，在建筑堅持可續(xù)費發(fā)展的思路上，該原則是一條重要的、有效的、節(jié)約型的設計方式。
在富勒的實踐中，“少費多用”原則最具代表性地表現(xiàn)在他對空間結構及建材應用的創(chuàng)意中。他的短桿網架穹隆結構體系(geodesic dome )被稱為人類迄今為止最輕、最高效、最為有力的空間圍合手段，在造型、尺寸、材料選用上具有很大的靈活性，且造價低廉、營造方便。
“少費多用”原則還體現(xiàn)在建筑空間組織、利用的高效化方面。原則堅持對平面面積的充分利用，還注重三維空間的挖掘。比如某市圖書館設計中提出了“ 模塊式”圖書館的創(chuàng)作思路，將圖書館劃分成不同的功能模塊，采用不同的層高、柱網，進行類比布局。這樣可以減少“三統(tǒng)一”標準空間所造成的浪費，充分發(fā)揮空間效益。某高效空間住宅的設計中則對廚房、廁所的上區(qū)、臥區(qū)上下等潛在空間進行了有效的利用。將每戶主、次二個開間設置為不同層高，對應于不同的功能使用要求，大大提高了住宅空間的使用效益。
總之，結構設計是個系統(tǒng)、全面的工作，需要扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責的工作態(tài)度。千里之行，始于足下。設計人員要從一個個基本的構件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其它專業(yè)來進行設計，在工作中應事無巨細，善于反思和總結工作中的經驗和教訓。
參考文獻
[1]侯力更主編.砌體結構設計[M].中國計劃出版社.2006.8.
[2]張吉人.建筑結構設計施工質量控制[M].中國建筑工業(yè)出版社. 2006.9.
[3]沈蒲生.樓蓋結構設計原理[M].科學出版社.2003.12.
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