高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

1、<p>　　高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討</p><p>　　摘要：本文以民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主題，根據(jù)筆者多年的工作經(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)行了淺要的探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：民用建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；分析 </p><p>　　Abstract: this article with the civil build

2、ing structural design for the theme, according to writer's many years work experience, according to civil building structure design principles, civil construction structure to the development of new technologies in a

3、 shallow discussed. </p><p>　　Keywords: civil building construction; Structure design; analysis </p><p>　　中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　民用建筑工程質(zhì)景的優(yōu)劣直接關(guān)系到人們的生命安全。建筑質(zhì)量的好壞主要由設(shè)計(jì)質(zhì)量和施工

4、質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面來(lái)衡量。相對(duì)而言，建筑設(shè)計(jì)是一項(xiàng)繁重而又責(zé)任重大的工作，直接影響到建筑物的安全、適用、經(jīng)濟(jì)和合理性。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 </p><p>　　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) </p><p>　　構(gòu)語(yǔ)言就是結(jié)構(gòu)師從建筑及其

5、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，大樣細(xì)部等等。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)。在我國(guó)現(xiàn)階段的民用建筑，大多部分都是使用鋼筋混凝土結(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>&l

6、t;p><b>　　(1)剪力墻結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)使用的是鋼筋混凝土墻板，用它來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，剪力墻結(jié)構(gòu)是豎向承重以及抵抗側(cè)力的，并且用這種鋼筋混凝土墻板來(lái)承擔(dān)豎向以及水平力的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)一般情況下采用的是平面布置形式，因?yàn)橛屑袅κ茇Q向荷載以及水平荷載的共同作用，剪力墻應(yīng)該呈現(xiàn)雙向或多向的布置。由于此結(jié)構(gòu)所有的都是由剪力墻組成，所以說(shuō)此結(jié)構(gòu)的剛度

7、比框架剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度更結(jié)實(shí)，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><p>　　(2)框架剪力墻結(jié)構(gòu) </p><p>　　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

8、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><p>　　2結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的原則 </p><p><b>　　2.1經(jīng)濟(jì)性原則 </b></p><p>　　因土地、能源和材料價(jià)格的持續(xù)上

9、漲，開發(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)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>&

10、lt;p>　　2.2用戶空間個(gè)性化原則 </p><p>　　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)考慮讓住戶擁有建筑內(nèi)部的空間劃分與樓梯和樓梯間、建筑分戶墻、外墻或固定的廚房。豎向受力構(gòu)件的布置時(shí)，應(yīng)使其與電生間隔墻結(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(jìn)深兩個(gè)方向保留了較大的靈活性，也充分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)

11、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><b>　　2.3綜合性原則 </b></p><p>　　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，要巨無(wú)細(xì)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感受

12、、功能使用方面、成本預(yù)算方面等的考慮。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)

13、都可以使結(jié)構(gòu)的受力狀況均勻分布，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。 </p><p>　　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 </p&g

14、t;<p>　　現(xiàn)代化的民用建筑都已開始向高層化趨勢(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

15、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

16、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)時(shí)，盡可能的避免過(guò)大的外延或者是內(nèi)收</p><p>　　3民用建筑中結(jié)構(gòu)的新技術(shù)發(fā)展 </p><p>　　3.1鋼結(jié)構(gòu)民用建筑的推廣 </p><p>　　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

17、，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，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)

18、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><p>　　3.2短肢剪力墻的廣泛應(yīng)用 </p><p>　　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

19、”字型、“十”字型“一”字形等。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

20、術(shù)的應(yīng)用 </p><p>　　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)不斷下降，我國(guó)民用建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中采用預(yù)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

21、戶個(gè)性化要求。 </p><p><b>　　結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　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)量民用建筑。 </p><p>&