淺析高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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

2、<p>　　民用建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)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(jì)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(xiàng)事宜等。因此，在進(jìn)行民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)質(zhì)量。 </p><p>　　1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念及內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)而言之就是用結(jié)構(gòu)語(yǔ)言來(lái)表達(dá)建筑師及其它專業(yè)工程師所要表達(dá)的東西。結(jié)構(gòu)語(yǔ)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(jiǎn)化出來(lái)的結(jié)構(gòu)元素。包括基礎(chǔ)，墻，柱，粱，板，樓梯，細(xì)部大樣等。然后用這些結(jié)構(gòu)元素來(lái)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(jiǎn)潔的方式傳遞至基礎(chǔ)。我國(guó)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(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的柱，用它來(lái)承擔(dān)豎向以及水平力的結(jié)構(gòu)。因?yàn)榧袅κ茇Q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(shuō)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(diǎn)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(lái)承擔(dān)的，豎向的荷載是由框架來(lái)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?yàn)樵摻Y(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(shuō)，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(jì)的原則 </p><p>　　2.1經(jīng)濟(jì)性原則因土地、能源和材料價(jià)格的持續(xù)上漲，開(kāi)發(fā)商要求設(shè)計(jì)單位必須注意材料和資金的節(jié)約，這一點(diǎn)符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性原則。要從根本上做到經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須把握好民用建筑結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)是依據(jù)理論知識(shí)與工作經(jīng)驗(yàn)，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(lái)完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，并能有意識(shí)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(jì)方法。一幢民用建筑的設(shè)計(jì)沒(méi)有經(jīng)過(guò)正確的概念設(shè)計(jì)，是難以實(shí)現(xiàn)效果最好、造價(jià)最低的結(jié)構(gòu)方案的。 </p><p>　　2.2用戶空間個(gè)性化原則業(yè)主具有個(gè)性化的思維方法和審美意識(shí)，不同時(shí)期住戶對(duì)建筑空間有不同的要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)，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(kāi)間和進(jìn)深兩個(gè)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(shí)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(jì)，也必須考慮隔墻位置的調(diào)整。 </p><p>　　2.3綜合性原則在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該遵循的第一個(gè)原則就是綜合考慮的原則。要巨細(xì)無(wú)遺的考慮到建筑設(shè)計(jì)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(jìn)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(jué)感受、功能使用方面、成本預(yù)算方面等的

9、考慮。從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡赜蛐蕴攸c(diǎn)，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(shí)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(diǎn)，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(lái)自建筑物本身的自重，減輕自重也就減輕了結(jié)構(gòu)的負(fù)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(shí)，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(shí)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(jì)原則現(xiàn)代化的民用建筑都已開(kāi)始向高層化趨勢(shì)發(fā)展。所謂高層民用建筑，我們完全看以把它想成是一個(gè)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(qiáng)于一般建筑物，對(duì)他的抗彎矩和抗剪力的能力在概念設(shè)計(jì)階段就要考慮細(xì)致。民用建筑特殊的受力特點(diǎn)不同于低層建筑，高度越高，水平荷載越強(qiáng)，例如地震和風(fēng)力產(chǎn)生的作用就會(huì)越強(qiáng)，因此在地震強(qiáng)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(xì)部都具有足夠的剛度和強(qiáng)度，還必須具有很強(qiáng)的抗震能力。在框架結(jié)構(gòu)體系中，梁柱的節(jié)點(diǎn)是這種結(jié)構(gòu)體系的組合點(diǎn)，因此在增強(qiáng)抗震能力的環(huán)節(jié)中，節(jié)點(diǎn)也就成

12、了關(guān)鍵部件，如果梁柱節(jié)點(diǎn)遭到破壞，那么框架結(jié)構(gòu)的剪切脆性就會(huì)破壞，在節(jié)點(diǎn)處相交的梁和柱就會(huì)失效，“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”、“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)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(qiáng)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(duì)于節(jié)點(diǎn)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(huì)越強(qiáng)，所以在進(jìn)行民用建筑設(shè)計(jì)</p&

13、gt;<p>　　3民用建筑中結(jié)構(gòu)的新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) </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(shí)機(jī)。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(gè)優(yōu)點(diǎn)：①由于鋼材強(qiáng)度高的特點(diǎn)，民用建筑設(shè)計(jì)可采用大開(kāi)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(guò)大，就會(huì)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(jià)。②民用建筑采用鋼結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生的綜合經(jīng)濟(jì)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(jià)。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(jià)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(dòng)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(zhǎng)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(diǎn)，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(zhǎng)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(diǎn)，得到了建筑師、開(kāi)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(fèi)用不斷下降，我國(guó)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(lái)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(shí)室內(nèi)布局的改造，滿足了住戶個(gè)性化要求。 </p><p>　　4結(jié)語(yǔ)通過(guò)本文對(duì)于民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討，對(duì)于民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又有了新的認(rèn)識(shí)。但在實(shí)際的設(shè)計(jì)施工操作時(shí)，又面臨著諸多不定性因素的影響。這就要求設(shè)計(jì)師在遵循設(shè)計(jì)規(guī)范的條件下，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有效地創(chuàng)新和完善，從而設(shè)計(jì)出滿足客戶要求的高質(zhì)