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內地高層建筑結構設計大多是混凝土結構,常用的構造措施見GB50010-2010《混凝土結構設計規范》第8 章構造規定;第9 章結構構件的基本規定等。JGJ3-2010《高層建筑混凝土結構技術規程》6.3 框架梁構造要求;6.4 框架柱構造要求;7.2 截面設計及構造(剪力墻);8.2 截面設計及構造(框架-剪力墻)等。GB50011-2010《建筑抗震設計規范》6. 3 框架的基本抗震構造措施;6.4 抗震墻結構的基本抗震構造措施;6.5 框架-抗震墻結構的基本抗震構造措施,等等。概念設計思想,免不了許多許多的構造措施。
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高層建筑結構設計的要點:1、懸挑部位應采取降低結構自重的措施;
??2、懸挑部位結構宜采用冗余度較高的結構形式;
??3、結構內力和位移計算中,懸挑部位的樓層宜考慮樓板平面內的變形;
??4、7度或8度抗震設計時,懸挑結構應考慮豎向地震的影響。
希望我的回答能夠幫助到你
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高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構設計相比較,結構專業在各專業中占有更重要的地位,不同結構體系的選擇直接關系到建筑平面布置,立面體形,樓層高度,機電管道的設置,施工技術的要求,施工工期的長短和投資造價的高低。
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高層結構抗震設計需要注意的地方很多啊,主要在《高規》、《抗規》有許多啊,一時半會說不清楚,你這個問題太大咯,由于本人水平有限,隨便說說。
1.從指標上說吧:
為防止結構扭轉破壞,高規中有許多指標。
首先接結構各層的剛度比有要求的,什么0.7指標啊什么的要去高規第三節中查。
其次,結構的剛心和質心不要差的太遠。
接著在譜反應分析中:
彈性狀態下:層間位移角(框架1/550,框剪1/800等等,筒體剪力墻什么的1/1000,具體查高規);第一振型和第二周期為平動且周期接近,第一平動與扭轉振型周期比小于0.9,超過某些限制如B類的話要0.85;
剛性條件下:各最大樓層位移與本層平均位移&最大層間位移與平均層間位移之比有要求,不宜大于1.2,不應小于1.4的。
對于有強震要求的建筑要進行pushover或者時程計算。pushover常用塑性鉸模型進行,計算時,要墻鉸先出現然后是梁鉸最后是柱鉸會比較安全,而且計算出來的能力譜要在達到對應性能(1,2,3,4,5)要求的位移前與需求譜相交,這樣才能符合性能設計,還要注意的是,大震下的底部最大剪力宜位小震時的3~5倍,這樣的結構剛度才算比較經濟適用。至于時程分析的話,關鍵是選好地震譜,有3譜的也有7譜的方法,具體查規范。
然后呢,結構的形式上有明確對應的抗震構造措施等級和計算方法,比如底部加強區的條件啊,是否要驗算剪力墻施工縫啊,墻柱頂計算彎矩的選取啊,等等。還有剪重比調整啊,框剪結構的0.2V0啊,都要檢查一下。不同的結構形式也有相應的結構布置和結構構造要求,請參看高規中針對不同結構形式的章節,應有盡有!
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高層建筑結構設計注意事項;
高層建筑的四大結構體系:框架結構、剪力墻結構、框架剪力墻結構和筒體結構。 我國改革開放以來,建筑業有了突飛猛進的發展,近十幾年我國已建成高層建筑萬棟,建筑面積達到2億平方米,其中具有代表性的建筑如深圳地王大廈81層,高325米;廣州中天廣場80層,高322米;上海金茂大廈88層,高420.5米。另外在南寧市也建起第一高樓:地王國際商會中心即地王大廈共54層,高206.3米。隨著城市化進程加速發展,全國各地的高層建筑不斷涌現,作為土建工作設計人員,必須充分了解高層建筑結構設計特點及其結構體系,只有這樣才能使設計達到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量的基本原則。 一、高層建筑結構設計的特點 高層建筑結構設計與低層、多層建筑結構相比較,結構專業在各專業中占有更重要的位置,不同結構體系的選擇,直接關系到建筑平面的布置、立面體形、樓層高度、機電管道的設置、施工技術的要求、施工工期長短和投資造價的高低等。其主要特點有: (一)水平力是設計主要因素 在低層和多層房屋結構中,往往是以重力為代表的豎向荷載控制著結構設計。而在高層建筑中,盡管豎向荷載仍對結構設計產生重要影響,但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構件中所引起的軸力和彎矩的數值,僅與建筑高度的一次方成正比;而水平荷載對結構產生的傾覆力矩、以及由此在豎向構件中所引起的軸力,是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面,對一定高度建筑來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風荷載和地震作用,其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。 (二)側移成為控指標 與低層或多層建筑不同,結構側移已成為高層結構設計中的關鍵因素。隨著建筑高度的增加,水平荷載下結構的側向變形迅速增大,與建筑高度H的4次方成正比(△=qH4/8EI)。 另外,高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大,在設計中不僅要求結構具有足夠的強度,還要求具有足夠的抗推剛度,使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內,否則會產生以下情況: 1.因側移產生較大的附加內力,尤其是豎向構件,當側向位移增大時,偏心加劇,當產生的附加內力值超過一定數值時,將會導致房屋側塌。 2.使居住人員感到不適或驚慌。 3.使填充墻或建筑裝飾開裂或損壞,使機電設備管道損壞,使電梯軌道變型造成不能正常運行。 4.使主體結構構件出現大裂縫,甚至損壞。 (三)抗震設計要求更高 有抗震設防的高層建筑結構設計,除要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外,還必須使結構具有良好的抗震性能,做到小震不壞、大震不倒。 (四)減輕高層建筑自重比多層建筑更為重要 高層建筑減輕自重比多層建筑更有意義。從地基承載力或樁基承載力考慮,如果在同樣地基或樁基的情況下,減輕房屋自重意昧著不增加基礎造價和處理措施,可以多建層數,這在軟弱土層有突出的經濟效益。 地震效應與建筑的重量成正比,減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了,不僅作用于結構上的地震剪力大,還由于重心高地震作用傾覆力矩大,對豎向構件產生很大的附加軸力,從而造成附加彎矩更大。 (五)軸向變形不容忽視 采用框架體系和框架——剪力墻體系的高層建筑中,框架中柱的軸壓應力往往大于邊柱的軸壓應力,中柱的軸向壓縮變形大于邊柱的軸向壓縮變形。當房屋很高時,此種軸向變形的差異將會達到較大的數值,其后果相當于連續梁中間支座沉陷,從而使連續梁中間支座處的負彎矩值減小,跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大。 (六)概念設計與理論計算同樣重要 抗震設計可以分為計算設計和概念設計兩部分。高層建筑結構的抗震設計計算是在一定的假想條件下進行的,盡管分析手段不斷提高,分析的原則不斷完善,但由于地震作用的復雜性和不確定性,地基土影響的復雜性和結構體系本身的復雜性,可能導致理論分析計算和實際情況相差數倍之多,尤其是當結構進入彈塑性階段之后,會出現構件局部開裂甚至破壞,這時結構已很難用常規的計算原理去進行分析。實踐表明,在設計中把握好高層建筑的概念設計也是很重要的。 二、高層建筑的結構體系 (一)高層建筑結構設計原則 1.鋼筋混凝土高層建筑結構設計應與建筑、設備和施工密切配合,做到安全適用、技術先進、經濟合理,并積極采用新技術、新工藝和新材料。 2.高層建筑結構設計應重視結構選型和構造,擇優選擇抗震及抗風性能好而經濟合理的結構體系與平、立面布置方案,并注意加強構造連接。在抗震設計中,應保證結構整體抗震性能,使整個結構有足夠的承載力、剛度和延性。 (二)高層建筑結構體系及適用范圍 目前國內的高層建筑基本上采用鋼筋混凝土結構。其結構體系有:框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、筒體結構等。 1.框架結構體系。框架結構體系是由樓板、梁、柱及基礎四種承重構件組成。由梁、柱、基礎構成平面框架,它是主要承重結構,各平面框架再由連系梁連系起來,即形成一個空間結構體系,它是高層建筑中常用的結構形式之一。 框架結構體系優點是:建筑平面布置靈活,能獲得大空間,建筑立面也容易處理,結構自重輕,計算理論也比較成熟,在一定高度范圍內造價較低。 框架結構的缺點是:框架結構本身柔性較大,抗側力能力較差,在風荷載作用下會產生較大的水平位移,在地震荷載作用下,非結構構件破壞比較嚴重。 框架結構的適用范圍:框架結構的合理層數一般是6到15層,最經濟的層數是10層左右。由于框架結構能提供較大的建筑空間,平面布置靈活,可適合多種工藝與使用的要求,已廣泛應用于辦公、住宅、商店、醫院、旅館、學校及多層工業廠房和倉庫中。 2.剪力墻結構體系。在高層建筑中為了提高房屋結構的抗側力剛度,在其中設置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”,剪力墻的主要作用在于提高整個房屋的抗剪強度和剛度,墻體同時也作為維護及房間分格構件。 剪力墻結構中,由鋼筋混凝土墻體承受全部水平和豎向荷載,剪力墻沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置,它剛度大,空間整體性好,用鋼量省。歷史地震中,剪力墻結構表現了良好的抗震性能,震害較少發生,而且程度也較輕微,在住宅和旅館客房中采用剪力墻結構可以較好地適應墻體較多、房間面積不太大的特點,而且可以使房間不露梁柱,整齊美觀。 剪力墻結構墻體較多,不容易布置面積較大的房間,為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會議室等大面積公共用房的要求,以及在住宅樓底層布置商店和公共設施的要求,可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架,形成框支剪力墻結構。 在框支剪力墻中,底層柱的剛度小,形成上下剛度突變,在地震作用下底層柱會產生很大內力及塑性變形,因此,在地震區不允許采用這種框支剪力墻結構。 3.框架—剪力墻結構體系。在框架結構中布置一定數量的剪力墻,可以組成框架—剪力墻結構,這種結構既有框架結構布置靈活、使用方便的特點,又有較大的剛度和較強的抗震能力,因而廣泛地應用于高層建筑中的辦公樓和旅館。 4.筒體結構體系。隨著建筑層數、高度的增長和抗震設防要求的提高,以平面工作狀態的框架、剪力墻來組成高層建筑結構體系,往往不能滿足要求。這時可以由剪力墻構成空間薄壁筒體,成為豎向懸臂箱形梁,加密柱子,以增強梁的剛度,也可以形成空間整體受力的框筒,由一個或多個筒體為主抵抗水平力的結構稱為筒體結構。通常筒體結構有: (1)框架—筒體結構。中央布置剪力墻薄壁筒,由它受大部分水平力,周邊布置大柱距的普通框架,這種結構受力特點類似框架—剪力墻結構,目前南寧市的地王大廈也用這種結構。 (2)筒中筒結構。筒中筒結構由內、外兩個筒體組合而成,內筒為剪力墻薄壁筒,外筒為密柱(通常柱距不大于3米)組成的框筒。由于外柱很密,梁剛度很大,門密洞口面積小(一般不大于墻體面積50%),因而框筒工作不同于普通平面框架,而有很好的空間整體作用,類似一個多孔的豎向箱形梁,有很好的抗風和抗震性能。目前國內最高的鋼筋混凝土結構如上海金茂大廈(88層、420.5米)、廣州中天廣場大廈(80層、320米)都是采用筒中筒結構。 (3)成束筒結構。在平面內設置多個剪力墻薄壁筒體,每個筒體都比較小,這種結構多用于平面形狀復雜的建筑中。 (4)巨型結構體系。巨型結構是由若干個巨柱(通常由電梯井或大面積實體柱組成)以及巨梁(每隔幾層或十幾個樓層設一道,梁截面一般占一至二層樓高度)組成一級巨型框架,承受主要水平力和豎向荷載,其余的樓面梁、柱組成二級結構,它只是將樓面荷載傳遞到第一級框架結構上去。這種結構的二級結構梁柱截面較小,使建筑布置有更大的靈活性和平面空間。 除以上介紹的幾種結構體系外,還有其他一些結構形式,也可應用,如薄殼、懸索、膜結構、網架等,不過目前應用最廣泛的還是框架、剪力墻、框架—剪力墻和筒體等四種結構。
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一、軸壓比:主要為限制結構的軸壓比,保證結構的延性要求,規范對墻肢和柱均有相應限值要求。見抗規6.3.7和6.4.6,高規 6.4.2和7.2.14及相應的條文說明。軸壓比不滿足規范要求,結構的延性要求無法保證;軸壓比過小,則說明結構的經濟技術指標較差,宜適當減少相應墻、柱的截面面積。
軸壓比不滿足規范要求時的調整方法:
1、程序調整:SATWE程序不能實現。
2、結構調整:增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度。
二、剪重比:主要為限制各樓層的最小水平地震剪力,確保周期較長的結構的安全。見抗規5.2.5,高規3.3.13及相應的條文說明。剪重比不滿足規范要求,說明結構的剛度相對于水平地震剪力過小;但剪重比過分大,則說明結構的經濟技術指標較差,宜適當減少墻、柱等豎向構件的截面面積。
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一、結構部分
1.1超長樁、
樁基,承載力必然很大,樁長應該相對較長,會有超長樁的問題
1.2深基坑支護
基礎埋深必然很深,地下室會有好多層,需要做深基坑支護。
1.3、高標準人防工程
地下室面積較大,一般會做要求做人防工程,搞不好還會弄個核五級。
1.4、大體積混凝土
一般200多米的超高層,剪力墻厚度都會做到1米以上了,要考慮混凝土澆筑的問題。
1.5、高標號混凝土應用
底層的混凝土標號必然相當高,如何保證強度也是問題。
1.6、型鋼混凝土應用
可能要涉及到型鋼混凝土的問題,型鋼混凝土節點的施工,相對也是比較復雜的。
1.7高層建筑抗風
風荷載取值,按照什么標準,尤其是300米以上部分的抗風設計
1.8超高層頂部位移控制
1.9抗震設計
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“構思“設計”法將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段。“構思”階段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解。“設計”階段的工作則是具體實現構思階段的原理解
將方案的“構思”具體描述為:根據合適的功能結構,尋求滿足設計任務要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實現,并將“結構元素”間的物理聯接定義為“功能載體”,“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動簡圖)。方案的“設計”是根據功能示意圖,先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”,再定量地描述所有“結構元素”和聯接件(“功能載體”)的形狀及位置,得到結構示意圖。Roper,H.利用圖論理論,借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念,以及描述結構元素尺寸、位置和傳動參數間相互關系的若干種簡圖,把設計專家憑直覺設計的方法做了形式化的描述,形成了有效地應用現有知識的方法,并將其應用于“構思”和“設計”階段。
從設計方法學的觀點出發,將明確了設計任務后的設計工作分為三步:1) 獲取功能和功能結構(簡稱為“功能”);2) 尋找效應(簡稱為“效應”);3) 尋找結構(簡稱為“構形規則”)。并用下述四種策略描述機械產品構思階段的工作流程:策:分別考慮“功能”、“效應”和“構形規則”。。
矩陣設計法
在方案設計過程中采用“要求—功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關系,得到滿足要求的功能設計解集,形成不同的設計方案。再根據“要求—功能”邏輯樹建立“要求—功能”關聯矩陣,以描述滿足要求所需功能之間的復雜關系,表示出要求與功能間一一對應的關系。
Kotaetal將矩陣作為機械系統方案設計的基礎,把機械系統的設計空間分解為功能子空間,每個子空間只表示方案設計的一個模塊,在抽象階段的高層,每個設計模塊用運動轉換矩陣和一個可進行操作的約束矢量表示;在抽象階段的低層,每個設計模塊被表示為參數矩陣和一個運動方程。
鍵合圖法
將組成系統元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型,并借用鍵合圖表達元件的功能解,希望將基于功能的模型與鍵合圖結合,
2 結構模塊化設計方法
從規劃產品的角度提出:定義設計任務時以功能化的產品結構為基礎,引用已有的產品解(如通用零件部件等)描述設計任務,即分解任務時就考慮每個分任務是否存在對應的產品解,這樣,能夠在產品規劃階段就消除設計任務中可能存在的矛盾,早期預測生產能力、費用,以及開發設計過程中計劃的可調整性,由此提高設計效率和設計的可靠性,
認為專用機械中多數功能可以采用已有的產品解,而具
提倡在產品功能分析的基礎上,將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構,通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件,甚至是一個系統。理想的模塊化基本結構應該具有標準化的接口(聯接和配合部),并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化,具有互換性、相容性和相關性。。
根據機械零部件的聯接特征,將其歸納成四種類型:1)元件間直接定位,并具 有自調整性的部件;2) 結構上具有共性的組合件;3)具有嵌套式結構及嵌套式元件的聯接;4)具有模塊化結構和模塊化元件的聯接。并采用準符號表示典型元件和元件間的連接規則
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本規程主要技術內容是:1、總則;2、術語和符號;3、結構設計基本規定;4、荷載和地震作用;5、結構計算分析;6、框架結構設計;7、剪力墻結構設計;8、框架-剪力墻結構設計;9、筒體結構設計;10、復雜高層建筑結構設計;11、混合結構設計;12、地下室和基礎設計;13、高層建筑結構施工。
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鋼結構具有自重輕、強度高、施工快捷等優點,高層、大跨度建筑,采用鋼結構尤為理想。目前世界最高的高層建筑中有80%以上都是采用鋼結構,從這一數據可以顯示出鋼結構建筑的優勢。下面,上海鋼結構公司介紹多高層鋼結構建筑相對傳統混凝土結構建筑的優勢。
高層建筑采用鋼結構與采用混凝土結構相比,具有如下的優勢:
(1)鋼結構材料強度高,結構自重輕
鋼結構強度高,與混凝土結構相比,鋼結構梁、柱截面面積小,可增加有效使用面積,一般高層鋼結構柱的截面積占建筑面積的3%左右,而高層混凝土結構的截面積占建筑面積的7%-9%。
(2)鋼結構施工速度快
鋼結構大部分構件在工廠生產,運往現場通過焊接或螺栓連接進行整體組裝,可以全天候作業,由于鋼結構本身可以作為承載結構的施工荷載減少施工時的模板工作,因此不僅降低成本,而且大大加快施工速度。鋼結構的施工速度約為混凝土結構施工速度的1.5倍。
(3)管線布置方便
在鋼結構的結構空間中,可采用桁架式構件或采用有空腔的構件,這樣使管線的布置較為方便,而且管線的更換、修理較為方便。但如果采用混凝土結構,梁不宜開孔,管道一般從梁下通過,從而占據一定的空間。此在樓層凈高相同情況下,鋼結構的樓層高度可比混凝土結構的樓層高度小,可減少外圍護墻面積。
(4)鋼結構施工環境污粱少
鋼結構施工時,很少使用砂、石、土、水泥等做料,從根木上避免了塵上飛揚、廢物堆積和噪聲等污染問題。
(5)鋼結構建筑符合可持續發展政策
鋼結構產業是一項綠包環保建筑產業,它對資源、能源的利用相對合理,對環境破壞相對較少,是解決環境問題的突破口。鋼材是一種具有很高的再循環價值的材料,邊角料都可以回收利用。對同樣規模的建筑物,鋼結構建造過程中有害氣體的排放量只相當于混凝土結構的65%。
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1。框架-剪力墻結構,出稱為框剪結構,它是框架結構和剪力墻結構兩種體系的結合,吸取了各自的長處,既能為建筑平面布置提供較大的使用空間,又具有良好的抗側力性能。框剪結構中的剪力墻可以單獨設置,也可以利用電梯井、樓梯間、管道井等墻體。因此,這種結構已被廣泛地應用于各類房屋建筑。
2。框剪結構的變形是剪彎型。眾所周知,框架結構的變形是剪切型,上部層間相對變形小,下部層間相對變形大。剪力墻結構的變形為彎曲型,上部層間相對變形大,下部層間相對變形小。對于框剪結構,由于兩種結構協同工作變形協調,形成了彎剪變形,從而減小了結砍的層間相對位移比和頂點位移比,使結構的側向剛度得到了提高。
3。水平荷載主要由剪力墻來承受。從受力特點看,由于框剪結構中的剪力墻側向剛度比框架的側向剛度大得多,在水平荷載作用下,一般情況下,約80%以上用剪力墻來承擔。因此,使框架結構在水平荷載作用下所分配的樓層剪力,沿高度分布比樣均勻,各層梁柱的彎矩比較接近,有利于減小梁柱規格,便于施工。
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室內觀葉植物習性、繁殖及栽培 一、室內觀葉植物的基本習性 室內觀葉植物是目前...橡皮樹、琴葉榕、棕竹、美麗針葵、變葉木、垂葉榕、蘇鐵、美洲鐵、朱蕉等。
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主要分為三類:
1、砌體結構:主要采用實心磚、空心磚、砌塊等砌筑而成。砌體結構的優點在于材料容易得到,成本較低。但是結構松散,不利抗震。
2、混凝土結構:主要由鋼筋骨架和混凝土澆筑而成。優點在于堅固耐用,利于維護,但是自重較大,消耗材料較多,不利環保,也不利于建造超高層建筑,造價適中。
3、鋼結構:主要由鋼材通過焊接、螺栓連接而成。優點在于材料強度高,相對自重較輕,利于建造超高層建筑,但是消耗鋼材較多,不利環保,造價較高。
4、木結構:主要由木材通過榫卯和螺栓連接而成。優點在于施工便利,但是大量消耗木材,不利環保。
此外還有一些組合結構如配筋砌體結構、鋼-混凝土組合結構等。
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高層建筑結構設計的主控因素: 1、水平載荷是設計的主要因素 高層結構總是要同時承受豎向載荷和水平載荷作用。載荷對結構產生的內力是隨著建筑物的高度增加而變化的,隨著建筑物高度的增加,水平載荷產生的內力和位移迅速增大。 2、側向位移是結構設計控制因素 隨著樓房高度的增加,水平載荷作用下結構的側向變形迅速增大,結構頂點側移與建筑高度的四次方成正比,設計高層建筑結構時要求結構不僅要具有足夠的強度,還要具有足夠的抗推強度,使結構在水平載荷下產生的側移被控制在范圍之內。 3、結構延性是重要的設計指標 高層建筑還必須有良好的抗震性能,做到“小震不壞,大震能修。”為此,要求結構具有較好的延性,也就是說,結構在強烈地震作用下,當結構構件進入屈服階段后具有較強的變形能力,能吸收地震作用下產生能量,結構能維持一定的承載力。 4、軸向變形不容忽視 高層結構豎向構件的變位是由彎曲變形、軸向變形及剪切變形三項因素的影響疊加求得的。在計算多層建筑結構內力和位移時,只考慮彎曲變形,因為軸力項影響很小,剪力項一般可不考慮。但對于高層建筑結構,由于層數多,高度大,軸力值很大,再加上沿高度積累的軸向變形顯著,軸向變形會使高層建筑結構的內力數值與分布產生明顯的變化.
以上內容來源網絡,僅供參考。
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1、結構剛度與質量問題
鋼結構一大優勢是高強輕質,這在常規建筑上是優點。但是在某些結構上,這可能會成為缺點。
鋼的密度比混凝土大,但為什么說鋼材是輕質呢,是因為鋼材的強度高,承受相同荷載情況下,鋼材需要量少,總體來說質量會比混凝土輕。這是鋼結構的一大優點。
同時由于鋼結構用量少,會導致剛度不足的問題。同時在動力問題中,質量小,也未必就是一個好事情。
高層超高層抗風抗震是個大問題,這里說的抗風抗震不是強度問題,而是剛度問題。
也就說,大風地震情況下,不怕樓會倒,而是怕晃動太大,確切地說是怕晃動的加速度太大。
想象一下,一個一直在晃動的大樓,你敢去住不?
一個沒有正常使用功能的建筑,無疑就是個定時炸彈。
這時候強度優勢很難發揮出來,剛度問題雖然可以通過結構手段處理,但是質量太輕,可能會是個致命問題。
在大跨度橋梁中,尤其是懸索橋,由于鋼結構質量太輕,我們甚至要往鋼箱里面添加配重,改善其動力特性。
對應的房屋結構中要采用鋼結構與混凝土核心筒配合,來解決剛度問題。
帝國大廈,雙塔,西爾斯大廈確實是鋼結構的超高層,但他們都是奔著世界紀錄去的,他們解決的關鍵問題都是鋼結構高層抗風,還有他們太貴了,如果用來做住宅。
另外,動力問題要注意的是,動力問題很復雜,剛度低未必合適,剛度高也未必好,只有合適的范圍才是合理的。
2、防腐問題
鋼結構防腐是個大問題,尤其是沿海地區。下面這張圖,是某海灣大橋,1991年通車。
20年后,鋼管已經銹蝕成一片一片的頁片樣了。
3、鋼結構防火問題
鋼結構通常在450~650℃溫度中就會失去承載能力、發生很大的形變、導致鋼柱、鋼梁彎曲,結果因過大的形變而不能繼續使用,一般不加保護的鋼結構的耐火極限為15分鐘左右。這一時間的長短還與構件吸熱的速度有關。
從施工上說,鋼結構可能施工難度高點。
———分割線@TheoChou 提到的幾個問題,我倒覺得未必是鋼結構的缺點,大家可以討論————
1、運輸問題
我的觀點恰恰相反,運輸問題才是鋼結構的一大優勢。
混凝土運輸真的很便宜嗎?那是低強度混凝土。
C60混凝土以上,對骨料的要求是很高的。
舉例而言,貴州省全省就沒有合格的骨料可供配置C60以上的混凝土。
我們現在有個拱橋項目在貴州,C60混凝土的所有骨料都是從湖北運進來的。你看看這個運輸成本。
所以遠距離運輸并不是鋼結構獨有的情況。
鋼結構在工廠預制好構件,到現場拼裝,可以節約大量的現場成本,同時控制工程質量。
相同的一輛卡車,運一噸的鋼材和運一噸的砂石,當然運鋼材的成本(單位價格成本)低一些。
同時,把混凝土弄上100米以上的高層的運輸成本,恐怕也比鋼結構高。
順便提一下,鋼結構的成本不僅僅是鋼材的成本,還包括加工成本,兩者大概是1:1的關系,也就是說5000一噸的鋼材,加工成構件,總成本會變成10000元一噸。運輸成本再貴,和10000元每噸來說,也是個小數字。
1方混凝土,成本不到500元把,折合成每噸也就是200塊錢。兩者相差50倍啊,當然考慮到強度差距,這個成本差距會縮小一點。
2、大跨度恐怕不能說是鋼結構獨有的優勢。鋼結構為什么要做成桁架,桁架從整體上講,就是個掏空的梁。單一鋼結構構件,沒法做出這么大的梁高,所以用桁架來拼裝。但由于壓桿穩定的問題,用鋼桁架做的跨度是很有限的。桁架的跨度能做100m?200m?同時桁架的面外穩定性也是個大問題。
漏水和隔音的問題,倒不是什么難度問題,那是因為做廠房對這方面沒注意或者就沒搞好。就那漏水的來說,現澆一層混凝土薄樓面就解決問題了呀。
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框架建筑的主要優點:空間分隔靈活,自重輕,節省材料;具有可以較靈活地配合建筑平面布置的優點,利于安排需要較大空間的建筑結構;框架結構的梁、柱構件易于標準化、定型化,便于采用裝配整體式結構,以縮短施工工期
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您好,《混凝土結構設計規范》GB 50010-2010
1.0.2 本規范適用于房屋和一般構筑物的鋼筋混凝土、預應力混凝土以及素混凝土結構的設計。本規范不適用于輕骨料混凝土及特種混凝土結構的設計。
《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ 3—2010
1.0.2 本規程適用于10層及10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他高層民用建筑混凝土結構。非抗震設計和抗震設防烈度為6至9度抗震設計的高層民用建筑結構,其適用的房屋最大高度和結構類型應符合本規程的有關規定。
混規是基礎,所有混凝土均應執行,高規是針對高層的
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高層建筑錯層結構設計要求有很多的,建筑一般都是方方正正,外觀和使用性能也hi很不錯的,錯層的話比較的復雜的,要好好的考慮的。
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主要靠柱子和鋼筋,地基一直要穩固,從根本上把高層的建筑固定好,這樣比較安全。高層建筑可以設想成支撐在地面上的豎向懸臂構件,承受著豎向荷載和水平荷載作用。⑵設計時:①水平荷載成為設計的決定因素。②側移成為設計的控制指標。③軸向變形的影響在設計中不容忽視。④延性成為結構設計的重要指標。④結構材料用量顯著增加。高層建筑從本質上講是一個豎向懸臂結構,垂直荷載主要使結構產生軸向力與建筑物高度大體為線性關系;水平荷載使結構產生彎矩。從受力特性看,垂直荷載方向不變,隨建筑物的增高僅引起量的增加;而水平荷載可來自任何方向,當為均布荷載時,彎矩與建筑物高度呈二次方變化。從側移特性看,豎向荷載引起的側移很小,而水平荷載當為均布荷載時,側移與高度成四次方變化。由此可以看出,在高層結構中,水平荷載的影響要遠遠大于垂直荷載的影響,水平荷載是結構設計的控制因素,結構抵抗水平荷載產生的彎矩、剪力以及拉應力和壓應力應有較大的強度外,同時要求結構要有足夠的剛度,使隨著高度增加所引起的側向變形限制在結構允許范圍內。 高層建筑有上述的受力特點,因此設計中在滿足建筑功能要求和抗震性能的前提下,選擇切實可行的結構類型,使之在特定的物資和技術條件下,具有良好的結構性能、經濟效果和建筑速度是非常必要的。高層建筑上常用的結構類型主要有鋼結構和鋼筋砼結構。鋼結構具有整體自重輕,強度高、抗震性能好、施工工期短等優點,并且鋼結構構件截面相對較小,具有很好的延性,適合采用柔性方案的結構。其缺點是造價相對較高,當場地土特征周期較長時,易發生共振。與鋼結構相比,現澆鋼筋砼結構具有結構剛度大,空間整體性好,造價低及材料來源豐富等優點,可以組成多種結構體系,以適應各類建筑的要求,在高層建筑中得到廣泛應用,比較適用于提供承載力,控制塑性變形的剛性方案結構。其突出缺點是結構自重大,抵抗塑性變形能力差,施工工期長,當場地土特征周期較短時,易發生共振。因此,高層建筑采用何種結構形式,應取決于所有結構體系和材料特性,同時取決于場地土的類型,避免場地土和建筑物發生共振,而使震害更加嚴重。
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高層住宅的結構體系不但要承擔一系列的垂直荷載,而且還要承擔較大的風荷載和因地震而產生的水平荷載。這種水平荷載因建筑物的層數越高而影響越大。
因此,除了必須盡可能的減輕建筑物的自重,盡量選用質地輕,強度高的建筑材料外,還必須使其結構體系具有足夠的抗側移和擺動的能力。
早期的高層建筑承重結構完全采用鋼材,因為鋼材結構重量相對較輕,材料性能均勻。還可根據需要做成不同的截面,適應性大,還可以制作復雜的大型構件。但是,鋼材價格過高,很不經濟。只有在建造超高層時才有經濟意義。采用鋼筋混凝土作為高層建筑的骨架材料,可以做剪力墻結構體系或者框架剪力墻體系,是比較適用的。目前,我國采用這種形式較多。
一、剪力墻承重體系以一系列剪力墻縱橫交錯,作為承重結構,又承受水平荷載,并作為分間墻。由于剪力墻承重體系承重墻與分間墻合二為一,采用小開間,則大大約束了住宅平面布置的靈活性,為此,應擴大開間為69m,以滿足靈活分隔,增強適應性的要求。
二、框架輕板結構體系框架輕板結構體系能大幅度降低自重,又能使內部空間分隔較為靈活。由于框架結構體系剛度不大,常在其中布置必要的剪力墻共同工作。因而,稱作框架剪力墻體系。有時以樓梯,電梯間四周的混凝土墻作為井筒與框架共同工作。有些框架結構既設剪力墻,有設井筒,與框架共同工作。在布置剪力墻時,最好利用這些縱橫方向的剪力墻作為分戶墻,以避免在墻上開洞。從結構的角度考慮,高層建筑的地下室有助于地面上建筑的穩定,有利于抵抗地震力的沖擊。
因此,高層建筑常設一、二層,甚至更多層的地下室總之,高層住宅的結構體系比較重要,建筑的平面布局需較多的適應結構的要求,同時,結構選型也要為建筑的靈活性提供可能,要考慮將來發展和提高的需要。