淺析高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、<p>　　淺析高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　摘要：本文從高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計角度出發(fā)，并結(jié)合多年的工作經(jīng)驗，針對民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則、民用建筑結(jié)構(gòu)新技術(shù)的發(fā)展等方面進行了簡單的分析探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：民用建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；新技術(shù)；分析 </p><p>　　中圖分類號：TU318 文獻標(biāo)識碼：A文章編號： </p>

2、<p>　　民用建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計會對建筑的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與低層、多層建筑結(jié)構(gòu)相比較，結(jié)構(gòu)專業(yè)在各專業(yè)中占有更重要的位置，不同結(jié)構(gòu)體系的選擇，直接關(guān)系到建筑建設(shè)的各項事宜等。因此，在進行民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一定要嚴(yán)格控制設(shè)計質(zhì)量。 </p><p>　　1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念及內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計簡而言之就是用結(jié)構(gòu)語言來表達建筑師及其它專業(yè)工程師所要表達的東西。結(jié)構(gòu)語言就是結(jié)構(gòu)師從建筑及其

3、它專業(yè)圖紙中所提煉簡化出來的結(jié)構(gòu)元素。包括基礎(chǔ)，墻，柱，粱，板，樓梯，細部大樣等。然后用這些結(jié)構(gòu)元素來構(gòu)成建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)體系，包括豎向和水平的承重及抗力體系。把各種情況產(chǎn)生的荷載以最簡潔的方式傳遞至基礎(chǔ)。我國現(xiàn)階段的民用建筑中，大部分都是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。民用建筑的結(jié)構(gòu)體系有剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)等，這里的剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)在民用住宅建筑中使用較多。下面我將介紹這兩種結(jié)構(gòu)。 </p><

4、p>　　1.1剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)使用的是鋼筋混凝土墻板，來代替框架結(jié)構(gòu)中的柱，用它來承擔(dān)豎向以及水平力的結(jié)構(gòu)。因為剪力墻受豎向荷載以及水平荷載的共同作用，所以這種結(jié)構(gòu)一般情況下剪力墻應(yīng)該呈現(xiàn)雙向或多向的布置。由于此結(jié)構(gòu)所有的豎向構(gòu)件都是由剪力墻組成，所以說此結(jié)構(gòu)的剛度比框架剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度更大，大部分用于40層以下的比較高的商業(yè)、住宅建筑等；還有一點就是結(jié)構(gòu)的高寬比不應(yīng)大于6，并且它的高度應(yīng)該考慮到抗震的要求。 </p&g

5、t;<p>　　1.2框架剪力墻結(jié)構(gòu)框架剪力墻結(jié)構(gòu)是由剪力墻和框架組合而成的結(jié)構(gòu)體系。其中大部分的水平方向的荷載是由剪力墻來承擔(dān)的，豎向的荷載是由框架來承擔(dān)的，二者都受到力的作用，分工合理。剪力墻應(yīng)該均勻的布置在建筑物的周邊、電梯間的附近、平面形狀變化較大以及豎向的荷載較重的部位。因為該結(jié)構(gòu)是以框架結(jié)構(gòu)為主的，剪力墻結(jié)構(gòu)為輔助，所以說，此結(jié)構(gòu)體系適合用于25層以下的建筑物，并且最高的也應(yīng)該小于30層。 </p>

6、<p>　　2結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的原則 </p><p>　　2.1經(jīng)濟性原則因土地、能源和材料價格的持續(xù)上漲，開發(fā)商要求設(shè)計單位必須注意材料和資金的節(jié)約，這一點符合結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性原則。要從根本上做到經(jīng)濟，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須把握好民用建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計。概念設(shè)計是依據(jù)理論知識與工作經(jīng)驗，結(jié)合建筑功能要求與建筑工程條件，在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計，并能有意識地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)

7、與結(jié)構(gòu)的關(guān)系的定性設(shè)計方法。一幢民用建筑的設(shè)計沒有經(jīng)過正確的概念設(shè)計，是難以實現(xiàn)效果最好、造價最低的結(jié)構(gòu)方案的。 </p><p>　　2.2用戶空間個性化原則業(yè)主具有個性化的思維方法和審美意識，不同時期住戶對建筑空間有不同的要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)充分考慮到讓住戶能靈活劃分建筑內(nèi)部的使用空間。在豎向受力構(gòu)件布置時，應(yīng)使其與隔墻結(jié)合設(shè)置，避免在戶型內(nèi)部其他部位出現(xiàn)。這樣既在開間和進深兩個方向保留了較大的靈活性，也充分

8、利用了承重墻隔聲好的性能。同時外墻部位的梁、柱、墻的設(shè)置，要為窗戶的靈活布置創(chuàng)造條件；樓板的設(shè)計，也必須考慮隔墻位置的調(diào)整。 </p><p>　　2.3綜合性原則在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該遵循的第一個原則就是綜合考慮的原則。要巨細無遺的考慮到建筑設(shè)計中的方方面面，包括建筑結(jié)構(gòu)和施工方面的考慮，從整體到局部都要進行很好的把握，更不能忽視他們之間的關(guān)系，還有建筑完成后帶給使用者在視覺感受、功能使用方面、成本預(yù)算方面等的

9、考慮。從實際出發(fā)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡赜蛐蕴攸c，根據(jù)建筑即將坐落地區(qū)的自然條件、人文條件、歷史文化、資源和材料限制等方面從現(xiàn)實的角度考慮建筑的結(jié)構(gòu)概念。 </p><p>　　民用建筑擁有自己的自重特點，要從減輕自重的原則出發(fā)，建筑結(jié)構(gòu)所承受的荷載大部分都是來自建筑物本身的自重，減輕自重也就減輕了結(jié)構(gòu)的負荷。要讓建筑結(jié)構(gòu)合理受力，荷載均勻分布，多跨連續(xù)、空間作用、剛性連接、超靜定的受力系統(tǒng)都可以使結(jié)構(gòu)的受力狀況均勻分布，

10、分析結(jié)構(gòu)的受力狀況時，還要從各部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的直接受力狀況和整體結(jié)構(gòu)的宏觀受力狀況分析。材料盡可能的選用以軸向應(yīng)力為主的受力狀態(tài)，合理的組織構(gòu)件的截面。優(yōu)先選型，就是要優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系，根據(jù)實際條件優(yōu)化選擇合適的基本構(gòu)件，并確定他們的聯(lián)系，確定構(gòu)件的基本支撐做法。 </p><p>　　2.4高層民用建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計原則現(xiàn)代化的民用建筑都已開始向高層化趨勢發(fā)展。所謂高層民用建筑，我們完全看以把它想成是一個從地面拋向空

11、中的懸臂掛件，它的高度就決定了這種建筑承受的水平的和豎向的荷載都要強于一般建筑物，對他的抗彎矩和抗剪力的能力在概念設(shè)計階段就要考慮細致。民用建筑特殊的受力特點不同于低層建筑，高度越高，水平荷載越強，例如地震和風(fēng)力產(chǎn)生的作用就會越強，因此在地震強區(qū)若想建造民用建筑，就必須要保證所有的結(jié)構(gòu)，包括結(jié)構(gòu)細部都具有足夠的剛度和強度，還必須具有很強的抗震能力。在框架結(jié)構(gòu)體系中，梁柱的節(jié)點是這種結(jié)構(gòu)體系的組合點，因此在增強抗震能力的環(huán)節(jié)中，節(jié)點也就成

12、了關(guān)鍵部件，如果梁柱節(jié)點遭到破壞，那么框架結(jié)構(gòu)的剪切脆性就會破壞，在節(jié)點處相交的梁和柱就會失效，“強柱弱梁”、“強節(jié)點弱構(gòu)件”、“強剪弱彎”的設(shè)計原則，可以保證框架結(jié)構(gòu)體系在地震的壓力下還能保證足夠強的延性和承載力，構(gòu)造配筋、柱的軸壓比，還有截面尺寸的選擇，都可以影響到框架結(jié)構(gòu)的抗震能力，尤其是對于節(jié)點的構(gòu)造措施。建筑的平面形狀也在很大程度上影響著建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，平面形狀越規(guī)正，抗震能力就會越強，所以在進行民用建筑設(shè)計</p&

13、gt;<p>　　3民用建筑中結(jié)構(gòu)的新技術(shù)發(fā)展趨勢 </p><p>　　3.1鋼結(jié)構(gòu)民用建筑的推廣隨著鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展，為建筑鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)事業(yè)創(chuàng)造了極好的時機。鋼結(jié)構(gòu)與磚混結(jié)構(gòu)和混凝士結(jié)構(gòu)相比，在民用建筑建筑中應(yīng)用主要有三個優(yōu)點：①由于鋼材強度高的特點，民用建筑設(shè)計可采用大開間布置。而磚混結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于材料的性質(zhì)，限制了空間布置的自由。如果結(jié)構(gòu)跨度過大，就會造成構(gòu)件尺寸加大，不但影響美觀

14、，而且造成結(jié)構(gòu)自重增大，增加了造價。②民用建筑采用鋼結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生的綜合經(jīng)濟效益較好。由于鋼結(jié)構(gòu)民用建筑自重輕，約為磚混結(jié)構(gòu)的65％，因此減少了土、沙、石的用量。不僅適用于軟弱地基，在其他地基條件下，也同樣可以大大減少基礎(chǔ)造價。鋼結(jié)構(gòu)民用建筑施工周期短，可以大大提高投資效益，加快資金周轉(zhuǎn)。③鋼結(jié)構(gòu)建筑具有較高的性價比，有利于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展、適宜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，極具發(fā)展前途，可帶動鋼鐵產(chǎn)業(yè)和新型材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 </p><

15、;p>　　3.2短肢剪力墻的廣泛應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指墻肢的長度為厚度5～8倍的剪力墻結(jié)構(gòu)，其吸收了框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，發(fā)展形成的民用建筑結(jié)構(gòu)型式。常用的短肢剪力墻有“T”字型、“L”字型、“十”字型、“一”字型等。在這種結(jié)構(gòu)里剪力墻能結(jié)合建筑平面，利用間隔墻位置靈活布置，可選擇的方案較多，能避免與建筑使用功能發(fā)生矛盾。而連接各墻肢的梁隨墻肢位置也可隱蔽設(shè)于間隔墻豎向平面內(nèi)。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)里剪力墻數(shù)量的多少，墻肢的長短主要由結(jié)構(gòu)抗側(cè)力

16、的需要而決定。這種新的結(jié)構(gòu)克服了普通框架和普通剪力墻結(jié)構(gòu)的一些缺點，得到了建筑師、開發(fā)商和廣大住戶的肯定與歡迎。 </p><p>　　3.3預(yù)應(yīng)力混凝土大板結(jié)構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)是在柱與柱之間布置明梁，樓板采用預(yù)應(yīng)力大板，并在預(yù)應(yīng)力大板上直接布置隔墻的結(jié)構(gòu)體系。若這種大板配合預(yù)應(yīng)力寬扁梁使用，則能更大限度的提升樓層凈高，隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的逐漸成熟，預(yù)應(yīng)力材料及施工費用不斷下降，我國民用建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中采用預(yù)

17、應(yīng)力技術(shù)的情況越來越多。預(yù)應(yīng)力大板結(jié)構(gòu)在建筑上避免了室內(nèi)難看的次梁景觀，使住宅的建筑平面布置更加靈活，有利于二次裝修時室內(nèi)布局的改造，滿足了住戶個性化要求。 </p><p>　　4結(jié)語通過本文對于民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討，對于民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計又有了新的認識。但在實際的設(shè)計施工操作時，又面臨著諸多不定性因素的影響。這就要求設(shè)計師在遵循設(shè)計規(guī)范的條件下，對結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行有效地創(chuàng)新和完善，從而設(shè)計出滿足客戶要求的高質(zhì)