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高层建筑结构设计的探讨

 期刊栏目:建筑设计     更新时间:2016-02-17 13:57:03     浏览: 341 次

高层建筑结构设计的探讨

朱大宝 

浙江华宇建筑设计有限公司  浙江金华  321000

摘要:近年来随着我国建筑行业的逐步发展,高层建筑的数量也不断增多,高层建筑的安全性和稳定性也变得愈发重要,高层建筑逐渐朝着多空间、灵活性的方向发展。本文以分析转换层在高层建筑结构设计中的应用为主要内容,供参考和借鉴。

关键词:高层建筑;转换层;结构设计

 

一、前言 

最近几年,我国的高层建筑无论在数量上还是在规模上都在不断提升,而建筑里面的形式和功能也变得越来越复杂,在高层建筑和超高层建筑中的用途也变得不同其建筑自身的综合型也必须随之提高这对结构设计工作也提出了更高的要求,不同功能分区需要有分隔,在这样的情况下转换结构应时而生。建筑设计单位利用转换层的优点对建筑结构进行充分改进和改良,从而来保证高层建筑应用结构的稳定性。

 

二、高层建筑转换层概述 

在对高层建筑结构进行设计的时候,为了能够给人们提供更大的居住空间,就必须要减少建筑结构中的墙体设计。然而,为了保证高层建筑上层结构的稳定性,就必须要有足够多的墙体结构来进行支撑,这样才能保证高层建筑的竖向杆件能够与地面进行更好地连接,从而保证高层建筑结构设计的整体质量。为了解决这一问题,高层建筑转换层结构应运而生,其主要是通过应用转换层结构使得高层建筑竖向杆件与地面进行很好连接的同时,保证能够为居住的人们预留出更大的内部空间。在进行转换层结构设计的时候,也是需要根据具体的实际情况来采取相应的设计方法的,从而将转换层设计的功能最大限度发挥出来。

 

三、高层建筑转换层结构设计原则及问题要点 

  1、设计原则 

  在对高层建筑转换层结构进行设计的时候,一定要遵循相应的设计原则,这样才能确保施工的进度和质量。在设计的过程中,首先需要遵循的原则就是要尽可能少设计竖向构件。因为在对高层建筑进行转换层设计之后,会使得高层建筑的竖向刚度变小,这样在地震的作用下就非常容易造成高层建筑物的破坏。尽可能少设计竖向构件,就不会对高层建筑的竖向刚度造成非常大的影响,这样就能确保高层建筑结构的抗震效果。与此同时,在对转换层进行竖向设计的时候,要尽可能选择在较低的位置进行设计,这样能够保证高层建筑转换层结构的施工更加便利。

  2、设计中的问题要点 

  在对转换层结构进行设计的时候,最让设计人员头疼的一个问题就是转换层结构出现刚度突变的情况,因为转换层结构发生了刚度突变,那么在地震的作用下是非常容易出现断裂的情况的,这样会造成非常大的财产损失以及人员伤亡。因此,在对转换层进行设计的时候,对于其上下层的结构刚度一定要做好有效地处理。目前采用最多的处理方式主要有以下几种:第一种处理方式是加大转换层结构的截面尺寸;第二种处理方法是尽可能加强混凝土的强度;还有一种处理方法是尽可能多的增加剪力墙的设计。不过在对转换层结构的刚度进行增强时,也不是转换层结构的刚度越大就越好,而是需要根据实际的情况对转换层结构的刚度进行合理控制。因为转换层结构的刚度太小的话,容易出现结构断裂的情况;而刚度过大的时候,在地震的作用下又容易出现共振的情况,同样对高层建筑的整体结构不利。

 

四、转换层结构形式与设计方法 

1、梁式转换层结构 

 在高层建筑中,梁式转换层是一种经常使用的结构形式,它主要是把墙换成梁柱,并且在施工的时候,可以对传力方法进行充分的了解。同时这种结构还具有简单、施工成本低的特点,所以得到了广泛的应用。再次,由于建筑结构具有多样化的特征,所以在建设工程的时候,转换梁的结构形式也要朝着多样化方向发展。除此之外,因为转换梁的荷载压力主要是根据竖向杆件的受力情况决定的,所以一定要对不同结构的转换梁受力规律进行详细的分析,这样就能够充分了解转换梁设计方法、受荷载作用以及形式的影响。

2、桁架式转换层结构 

对于桁架式转换结构,由于其受力规律相对清晰,并且具有使用灵活性的特征,这样就具有很好的抗震效果。同时这种结构是通过梁式转换层演变得来的,并且整个转换层都是由钢筋混凝土组成的,以及要在转换层的上下楼面内对桁架上下杆件进行科学合理的布置。尽管桁架式转换层具有整体性能好的优点,但是在施工的过程中,具有施工复杂难度大等缺点,这样就需要对节点进行设计,倘若节点的受力比较大,就非常容易剪切破坏,并且要增加钢筋量,以及设计高度要求严格等,这样在施工的时候,就一定要控制设计的高度,从而就能够有效避免地震造成的破坏。

3、箱式转换层结构 

在对高层建筑进行转换层结构设计的时候,也会利用到箱式转换层结构,这种转换层主要是通过托梁与上下层楼板共同工作形成的。在利用这种转换层结构进行设计的时候,由于这种结构具有很好的传力效果,因此设计出来的建筑结构具有很好的整体性能。然而由于这种结构自身重量本来就很大,而且所需要占用的空间也比较大,并且所需要花费的施工成本也相对较高,使得这种转换层结构在高层建筑结构设计中的应用比较少。

4、厚板式转换层结构 

在对上下柱网轴线没有对齐的高层建筑结构进行转换层设计的时候,所应用到的最多的结构形式就是厚板式转换层结构,因为利用这种形式对下柱网进行布置的时候,可以灵活进行,不需要一定对应整齐。不过由于这种结构形式的强度很大,而且厚板自身的重要也比较大,这样在地震的作用下就会使得高层建筑的竖向刚度发生很大的变化,从而会造成非常大的危害。因此,在利用这种结构形式的时候,需要进行仔细斟酌。

 

五、结束语 

综上所述,在对高层建筑结构进行设计的时候,做好转换层结构的设计是非常重要的。只有做好了转换层结构的设计,才能使得高层建筑的结构设计更加符合人们的需求,同时也才能更好保证高层建筑结构设计的质量。因此,相关人员一定要做好这方面的设计工作。

参考文献

[1]郑黄鹤.浅析高层建筑梁式转换层结构设计的要点[J].中国建设信息,20102):74-75.

[2]杨光.高位转换框支剪力墙结构抗震性能研究[D].南宁:广西大学,20131-77

[3]杨永康.浅谈高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[J].中华民居,201410):45-50.

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