工程结构论文范文

2022-05-11

下面是小编精心推荐的《工程结构论文范文(精选3篇)》,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助!【摘要】地震是较为严重的自然灾害,其对土木工程的影响较大。传统的抗震设计主要是增强结构的强度来对抗地震,此种思路已经被性能抗震与结构减震技术所替代,人们所追求的已经不是最为坚固的建筑而是可以消除或者降低地震破坏的结构形式与设计理念。

第一篇:工程结构论文范文

高层建筑结构设计及某工程结构选型研究

摘要:住房需求作为民生问题,其能否有效地解决直接决定着人们的生活质量。为了满足人们的住房需求,我国建筑行业开始推行高层建筑。但因高层建筑建设起步晚,在结构设计和结构选型方面存在一些问题,使得高层建筑存在安全隐患。文章以6度区双塔高层建筑为例,分析了高层建筑的结构设计与结构选型。

关键词:高层建筑;结构设计;结构选型;双塔高层建筑;住房需求;建筑行业 文献标识码:A

高层建筑是最近几十年发展起来的一种建筑工程。在我国住房需求较大、土地资源逐渐匮乏的情况下,高层建筑的推出不仅解决了人们住房问题,还节约了土地资源。因此,近些年越来越多的高层建筑伫立在城市中。但因高层建筑的楼层高且功能、类型日益复杂,可能出现高层建筑结构设计或结构选型不当的情况,导致高层建筑存在一定的安全隐患,威胁着人们的生命健康和财产安全。对此,建筑行业必须从建设安全建筑的角度出发,深入研究高层建筑结构设计与结构选型。

1 高层建筑结构分析与设计

1.1 结构分析与设计基本特点

1.1.1 水平荷载成为决定因素。任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载,还要具有抵抗地震作用的能力。相对于低层建筑来说,高层建筑所承受的垂直荷载和风产生的水平荷载对建筑结构的影响较大。而对比垂直荷载和水平荷载的作用,水平荷载的决定性作用更大。究其原因:(1)高层建筑自重和楼面使用荷载在建筑构件中产生的轴力与弯矩的数值,仅与楼房高度成正比。而水平荷载作用在建筑结构所产生的力矩和水平荷载作用在竖构件上所产生的轴力,都与楼房高度成正比,对高层建筑结构的影响更大。(2)从竖向荷载的风荷载和地震在高层建筑中的作用情况来看,两者将直接影响建筑结构动力特性,随着作用效果的增大,建筑结构动力特性变化幅度不断增大。

基于以上公式,可以确定结构构件位移将对连续梁弯矩、构件剪力和侧移有很大影响。原因就在于建筑结构构件变形,会使得轴向变形,差异轴将会使得连续梁中间支座处的副弯矩值发生改变。而对于构件剪力和侧移的影响,则是按照矩阵位移法来分别考虑竖向杆件的轴向变形或不变形两种情况,确定构件剪力和侧移的确会受轴向变形所影响。

1.2 高层建筑结构体系类型

1.2.1 框架—剪力墙体系。框架—剪力墙体系是在框架体系强度和刚度不能满足要求的情况下提出的。主要是通过设置剪力墙来替换部分框架,进而满足标准要求。在框架—剪力墙体系中,剪力墙设置的主要目的是增强结构侧向刚度,负责承受水平荷载,加之框架所承受的垂直荷载,整个高层建筑位移情况将大大减小。

1.2.2 剪力墙体系。整个高层建筑受力主体结构均有平面剪力墙构件组成的情况被称为剪力墙体系。因剪力墙体系属于刚性结构,其强度和高度较高且有一定的延性,使得其是一个良好的结构体系,能够承担高层建筑水平荷载和竖向荷载,保证高层建筑稳定。

1.2.3 筒体体系。单筒体、筒中筒、多束筒等多种形式的通体体系均是以筒体作为抗侧力构建的构建体系。筒体是一种空间受力构件,但因其内部填充情况,可以使得其受力程度发生改变。所以在利用筒体体系中,可以根据风力、地震强度来合理设置筒体,促使其构件受力合理,提升高层建筑的稳定性。

1.3 高层建筑结构分析与设计方法

1.3.1 结构分析中常用的基本假定。高层建筑结构是由竖向抗侧力构件通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。精准的安装三维空间结构进行高层建结构分析是比较困难的。此时可以利用基本假定的方法来简化分析结构,可以得到准确且有效的结论。常用的基本假定有:(1)弹性假定。在高层建筑结构受到垂直荷载或风力作用的情况下,结构处于弹性工作阶段。假定建筑结构处于弹性状态,那么建筑结构在遭到地震或强风的作用下,结构位移程度较大,且可能出现裂缝的情况。利用弹性方法计算此种假定情况下结构内力和位移,可以真实反映高层建筑结构的工作状态。(2)小变形假定。诸多学者认为小变形假定应当利用非线性问题来了解高层建筑结构变化情况,也就是分析高层建筑结构在地震或风力作用下,假定顶点水平位移与建筑高度的比值为1/500时,分析高层建筑的非线性问题,从而明确高层建筑结构在垂直荷载和水平荷载的作用下结构的变化情况。

1.3.2 各类结构体系采用的分析方法。对于框架—剪力墙体系的分析,主要是采用连梁连续化假定,也就是根据剪力墙与框架位移协调条件,建立位移与外荷载之间关系的微分方程,对其进行求解,如此可以了解框架、剪力墙水平位移情况。而对于剪力墙体系的分析,最好采用平面有限元法,可以对不同类型的剪力墙结构进行计算和分析,明确剪力墙的转换层等应力分布情况。筒体体系分析中常采用的分析方法有等效连续化方法、等效离散化方法、三维空间分析法。这三种分析方法的应用需要根据不同分析方法的特点及筒体结构类型,规范、合理地运用分析方法,从而了解筒体结构的应力变化情况。

2 6度区高层建筑结构选型研究

为了实现6度区双塔高层建筑合理的、科学的结构选型,笔者将从以下三方面展开:

2.1 6度区双塔高层建筑说明

6度区双塔高层建筑是由两个高层建筑组成的,总建筑面积约9万m2,分别是33层和32层,地下室是两层。1号楼底下三层为商业楼,上部为住宅楼,1号楼采用部分框支剪力墙结构,三层设高层转换满足建筑功能。本建筑高层采用的是带转换层高层建筑结构,部分建筑结构采用框支剪力墙结构。为了应用需要,将转换层设置在3层,同时为满足相关技术标准,对高层建筑框支柱、剪力墙底部进行了强化,使其达到一级抗震标准。2号楼为一般住宅楼,采用剪力墙结构。地下为停车场,1号楼1、2、3层商业建筑面积为1850.81m2;5~33层设为居民建筑,建筑面积为1192.67m2。2号楼32层建筑均设为居民建筑,其中1层的建筑面积为853.22m2;2~32层的建筑面积为871.98m2。

2.2 高层建筑结构体系方案的比较

基于以上内容的概述,考虑到建筑高度、功能、抗震、经济性等因素,采用框架—筒体结构体系和剪力墙结构体系均比较适合。为了使6度区双塔高层转换层在转换层层高情况下更好地满足建筑功能的使用,笔者将对以上两种高层建筑结构体系方案进行分析比较,选择最佳的结构体系方案。

2.2.1 框—筒结构体系。由于结构平面布置需要充分考虑水平荷载和竖向荷载抵抗情况,在结构平面布置规则对称的同时,也考虑其刚度的对称,在矩形中部设置楼电梯井筒体,再根据建筑平面对称布置框架。为了保证双塔高层建筑1号楼采用部分框支剪力墙结构,三层设高层转换满足建筑功能,2号楼剪力墙结构,能够抵抗地震作用,对结构纵横两个主轴方向进行抗震设计,也就是将梁和柱的中线进行重合设计,促使梁和柱直接传力,减少主轴偏向,带来不利影响。

2.2.2 剪力墙结构体系。基于6度双塔高层建筑的规划方案,为了避免双塔高层建筑在转换层层高情况下建筑结构可以有效抵抗水平荷载和竖向荷载,促使高层建筑依旧更好地满足建筑功能的使用要求,1号楼三层设高层转换满足建筑功能,需要增强剪力墙结构体系,因此对剪力墙的设置为:(1)合理开设剪力墙的洞口,将一道剪力分成若干墙段,洞口连梁的跨度较大,促使剪力墙和连梁的弯曲变形能力大;(2)有效控制墙肢截面的高度,避免剪力墙突变,提高剪力墙底部的强度;(3)部分框支剪力墙结构的框支层,其剪力墙的截面面积不应小于相邻非框支层剪力墙截面面积的50%。

2.3 计算参数及计算软件

2.3.1 设计依据及基本参数。为了高质量、高效率地建成6度区双塔高层建筑物,在设计此高层建筑的过程中,一定要遵照《建筑结构荷载规范》《混凝土结构设计规范》《建筑抗震设计规范》等,规范、合理地进行高层建筑结构选型。

由于地震作用对高层建筑的影响较大,而本次高层建筑又属于A级高度建筑,在进行双塔高层建筑结构选型时,需要明确场地的特征周期、地震影响系数、地震放大系数、基本风压、地面粗糙级等方面的参数,并根据当地地质灾害的评估结果,合理分析高层建筑。

2.3.2 计算软件的应用。计算软件采用PKPM-SATWE,它是专门为多、高层结构分析与设计而研制的空间组合结构有限元分析软件。利用此计算软件来分别分析框—筒结构体系和剪力墙结构体系中的相关数值,对比结构体系,从而优选适合的结构体系。对于SATWE计算软件的应用,主要是:(1)设定整体参数。根据相关标准规范及双塔高层建筑实际情况,对软件初始参数和特殊构件进行合理设置;(2)确定整体结构的合理性。也就是明确6度区双塔高层转换层在转换层层高情况下结构稳定、安全情况下的位移情况、刚度情况、刚重情况、剪重情况等,将其设定为指标,分别对两种结构体系的高层建筑转换层层高情况下各个因素的变化情况进行分析。

3 结语

综合以上计算软件计算结果可以确定,结构体系对建筑使用功能的影响较大。从结构受力的角度来看,框—筒结构体系的受力越大与核心筒的大小相关;剪力墙结构体系的受力与剪力墙的强度有关。所以,综合考虑6度区双塔高层建筑的各个方面及转换层在转换层层高情况下更好地满足建筑功能的使用要求,选用剪力墙框架结构体系是非常适合的。

参考文献

[1] 李泽佳.高层建筑结构设计及某工程结构选型探讨

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[2] 师军福.高层建筑结构设计及某工程结构选型分析

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[3] 司峰军.高层建筑结构设计及某工程结构选型探讨

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[4] 梁沃明.高层建筑结构设计及某工程结构选型探讨

[J].科学与财富,2014,(1).

[5] 林雪.高层建筑结构设计及某工程结构选型探讨[J].建材与装饰,2013,(7).

[6] 陆祝贤.高层建筑结构设计及某工程结构选型探讨

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[7] 沙建华.高层建筑结构设计及某工程结构选型研究

[J].中国高新技术企业,2015,(20).

作者简介:覃金喜(1983-),男(壮族),广西环江人,华蓝设计(集团)有限公司工程师,研究方向:建筑结构设计。

(责任编辑:秦逊玉)

作者:覃金喜

第二篇:土木工程结构抗震性能原理分析与结构减震技术

【摘 要】地震是较为严重的自然灾害,其对土木工程的影响较大。传统的抗震设计主要是增强结构的强度来对抗地震,此种思路已经被性能抗震与结构减震技术所替代,人们所追求的已经不是最为坚固的建筑而是可以消除或者降低地震破坏的结构形式与设计理念。

【关键词】抗震设计;性能减震;结构减震思路;结构减震技术

1 土木工程结构抗震性能原理分析

1.1 基本原理

当代土木工程抗震的研究已经进入到了一个新的阶段,人们对位移、能量等对建筑的影响进行了深入的研究。在上个世纪的末期学者对地震的研究中提出了性能抗震的设计方式,即土木减震结构在设计中满足使用功能外,利用不同的位移指标对结构进行性能调整,从而产生抗震效果。此种结构设计实际上就是对地震破坏进行定量或者半定量的控制,对地震的反应和损伤程度进行评价与预防,使其在预期的控制范围,从而在最经济的条件下控制地震造成的负面影响,其不仅仅可以保证生命安全也可以从性能目标上对建筑结构进行控制。性能目标所包括的有土木工程的场地、结构、重要性、投资效益、地震损失与重建因素等,以此对不同的抗震设计要求可以规定其结构到达适当的性能标准,即土木工程结构在某一个地震设防的水准下达到最大的损伤程度。同时其控制可以从土木工程的经济性上进行控制,即出现损坏时降低其使用功能与恢复的费用,将损失控制在最小。

目前结构抗震性能设计的方法有:承载力、位移分析、能量设计等,这些设计方式所考虑的基础不同也就形成了不同的结构抗震设计结果。基于承载力的设计已经成为了国际规范采用的主要设计标准。能量设计则是在上个世纪中期被提出,提出结构和内部设施被破坏的程度是由地震所产生的输入能量与结构消耗能量共同作用而形成最终的破坏结果,此方法可以直接对结构损坏情况进行评估,但是参数的选择则比较困难,因为无法选定一个相对固定的标准,因此使用起来较为困难。

1.2 性能设计理念

所谓性能抗震是设计就是先选定一个标准,将其确定为设计的目标,利用恰当的设计形式与合理的规划与结构选择、比例确定。保证土木工程的结构与非结构的细部构造设计更加合理,并控制其建造的质量与维护措施,使得工程在一定等级的地震影响下将破坏控制在一定的范围内。总结国内外的性能抗震设计思路主要有:对工程的整体结构进行合理协调;确定建筑的性能水平与性能目标,并保证其合理;概念性设计与西部抗震构造的结合;合理设计方法实现合理的性能目标等。

2 结构性减震技术

2.1 结构减震的基本原理

减震的思路是根据结构的地震反应,通过自动控制或者执行系统,主动的对结构施加一定的控制力,达到减小地震对结构的负面影响。从控制理论上看结构减震的方式主要有两种:一是被动控制技术,此种方法没有外部能源的供给,也称之为无源控制技术。主要包括了隔震与减震两种。主动控制技术则是为系统提供能源供给,也是一种有源减震技术。

2.2 减震技术的优势

目前在实际的土木工程中应用的减震技术有隔震与减震,其中隔震的措施应用较为广泛。此两种方式研究与应用都起始于上个世纪中期,末期技术提高了发展的速度与研究水平。这些积极的结构抗震方法与传统的消极抗震方式相比较优势如下:

2.2.1 结构性抗震与减震可以大幅度降低结构在地震作用中的变形,尽量使非结构件产生较少的破坏,从而减少震后的维修成本,对于一些典型的现代建筑非结构部分如:幕墙、饰面、公用设施等造价逐步提高,甚至可以达到建筑造价的五成以上,因此减少其损坏有现实意义。

2.2.2 可以大幅度降低结构部件受到的地震的影响,从而降低结构抗震的成本支出,提高结构抗震的可靠性。同时隔震方法可以准确的控制传导至结构上的最大地震应力,从而克服了设计抗震结构的难度,不需要准确确定载荷。

2.2.3 隔震与减震设施在地震后会产生变形与损坏,对其进行复位与修理也相对与结构修复更加的简单与经济,因此可以降低建筑震后的恢复费用。

2.3 结构减震的适应性

在对结构减震的实践中,证明采用隔震结合消能减震的技术可以对高烈度的地震进行防范,在7度的地震中检测表明其土木工程结构所承受的地震作用大致相当与5.5级的地震烈度对建筑产生的破坏性影响,其结构在遭遇地震的时候工作范围仍然在弹性范围内,降低了结构在地震中产生的加速度、位移、速度等不良反应,从而减轻或者消除了结构部件的损坏,对土木工程起到了很好的保护效果。同时将隔震与消能减震的设计可以将非线性与大变形组件统一进行控制与保护,利用阻尼器与隔震支座对其进行保护,这样就可以将设计、试验、建造的重点放在这些构件上,使得减震设计更加的具有目的性。因为结构处在弹性变形中因此对其进行分析与设计就更加的简单,分析结果越发可靠。

3 结束语

结构减震的技术从提出到今天已经有了长足的进步,在着几十年的时间里证明其相对于延性设计的方法而言,结构减震技术可以认为是对传统抗震设计的变革。全球多个地区的学者对此都作出了贡献,他们在此研究领域作出了大量的试验与理论研究,整个研究呈现出多元化发展的局面,且都获得了一定的成果。如:日本的学者在减震理论、设计方法、产品开发等方面都处在较为先进的位置。结构减震对地震破坏的控制理论种类多样,而产生的减震装置也类型众多,减震控制技术已经可以应用在大多数的土木工程中,从桥梁到建筑,从多层结构到高层结构,从钢筋混凝土结构到钢结构。在众多结构减震技术中研究成果较为成熟且应用广泛的就是前面提及的隔震与消能减震技术。其中隔震的技术在各类型的减震技术中效果较好,但是其应用的范围较为狭窄,对于超高层或者高宽比较大的土木工程建筑并不适用,因此其研究的方向集中在:高程减震的隔震设计理论与方法研究;从土体-基础-结构共同协调作用入手的隔震结构的受力分析;高阻尼橡胶减震设施、位移支座的开发等。虽然消能减震技术的抗震效果不如隔震技术措施,但是其应用的范围广泛,目前研究发展的重点是:消能减震结构的应用设计;隔震阻尼其的研发与标准化制定。总之,未来的抗震结构设计应在消除地震负面影响的思路上发展,并以此为基础设计出更加实用的隔震与减震结构,保证建筑在地震中受到的破坏最小。

参考文献:

[1]王卫勇.浅议结构减震在建筑中的应用[J].山西建筑,2008,(19)

[2]邱晓平.土木工程结构的抗震设计探讨[J].林业科技情报,2007,(03)

[3]闫建军,史忠亚.试论土木工程的结构抗震设防[J].科技信息,2010,(18)

作者:刘辉

第三篇:高层建筑结构设计及某工程结构选型探讨

摘 要:高层建筑结构设计在结构设计方面是重要的体现,并且许多因素制约着高层建筑结构设计,高层结构设计的概念、规范的理解、性能目标的确定、结构设计的基本规定以及荷载和地震的作用都需要明晰。本文通过实际工程案例,分析高层建筑结构设计应该注意的各项问题,并对其结构选型作出分析。

关键词:高层建筑;结构设计;结构选型

0 引言

随着人们对地上空间的拓展,高层建筑甚至超高层建筑发展迅速,根据我国建筑设计防火规范,10层以上的居住建筑和24m的房屋视为高层建筑,而根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)(以下简称《高规》),10层和10层以上或房屋高度大于28m的建筑物视作高层建筑。实际上,凡在设计、施工中需要考虑与高度有关的因素,如风、地震、温度、作用等的计算且设置电梯设备的建筑,即可称为高层建筑。结构体系的形式不可避免地与他支撑的建筑物形式密切相关,为此确定他的整体形式,是一种结构设计的行为形式,本文针對高层建筑结构设计的特点,结合实际工程对其结构选型,结构设计概念进行深入探讨。

1. 结构体系的选择

1.1框架结构体系

由梁柱等构件组成的结构所承担的体系称为框架结构,框架结构要保证足够的延性,对不同抗震等级采用不同构造措施,注意强剪弱弯、强柱弱梁和强节点弱构件的实现。

1.2 剪力墙结构体系

竖向和侧向荷载均由钢筋混凝土墙体承担的体系称为剪力墙结构体系,其构件属于片状构件,承载力大,平面内刚度大等特点,但也有剪切变形相对较大、平面外较薄弱等不理性能,为充分利用墙体能力,减轻结构重量,墙不宜太密,使得结构具有适宜的侧向刚度。

1.3框架剪力墙结构体系

框架和剪力墙整体共同抗侧向力,框剪结构在水平力作用下的变形曲线呈S型,由延性好的框架、抗侧力刚度大的带边框的剪力墙和有良好耗能性能连梁所组成,具有多道抗震防线,抗震性能较好。

1.4 筒中筒结构体系

房屋中部实腹筒和房屋外围的空腹筒通过楼盖连成整体工作,称为筒中筒体系,实腹筒汇集房屋所有服务设施,实腹筒与空腹筒之间为使用空间,其抗侧力和抗扭性能均佳,适用于房屋高而平面有近于方形、圆形、正多边形和长短边边长之比不大于1.5的矩形大楼,其缺点是密集柱柱距过小,有时为了扩大底部密集柱的柱距而采用诸如预应力大梁、桁架或连续拱等水平转换构件。

1.5 框架核心筒体系

外围的框架和内部中心区域的核心筒连成整体并承受所有荷载的体系,称框架—核心筒结构体系,其周边框架柱数量少,柱距大,框架分担的剪力和倾覆力矩都少,核心筒是关键的抗侧力构件,必须采取措施才能实现双重抗侧力体系。

1.6板柱—剪力墙体系

由无梁楼盖板与柱组成的板柱框架和剪力墙共同承受竖向和侧向荷载的结构体系,水平构件以板为主,仅在外圈采用梁柱框架,竖向构件有柱和剪力墙或核心筒,抗水平地震作用主要靠剪力墙和核心筒,板柱结构抗侧刚度较小。

2. 高层建筑结构设计探讨

2.1 结构分析软件的应用不当

应强化规范+计算+结构设计概念判断的原则进行,主要是从力学概念和工程经验进行合理分析,来判断结构整体位移、结构楼层剪力、振型形态和位移形态、结构自振周期、超筋超限情况等。

2.2结构概念设计的重要性

高层建筑结构设计要用整体构思来设计各部分体系,以承载力和变形能力为统一导向,设置多道抗震防线,关键构件传力模式越简单越好,结构刚心和质心尽量重合,避免出现软弱层和层间位移角、内力及传力途径的突变,竖向结构体系中合理布置柱间支撑,不能仅靠框架结构进行抗剪,因为其主要作用是抗弯,应适当布置剪力墙或者支撑。抗震需注意规则性和均匀性,多道抗震防线的抗震结构的多道抗震防线,应采用连肢墙、壁式框架的剪力墙结构,框架-剪力墙结构,框架—核心筒结构,筒中筒结构等多种抗侧力结构体系。此外,还应合理控制结构的塑性铰区域,掌握结构的屈服过程及最后形成的屈服机制。

2.3 重力二阶效应

高层建筑结构只要有水平侧移就会引起重力二阶效应,一般高层建筑结构,构件长细比不大,其挠曲二阶效应的影响相对较小,由于结构侧移和重力作用引起的二阶效应相对较为明显,应适当的控制剪重比以满足要求。

2.4筒体结构设计要点

筒体结构有较强的抗侧刚度,应注意筒体结构的分类及受力特点,熟悉各类型的最大适用高度及抗震等级,紧密结合规范,既要注意平面布置中刚度对称和质量对称,更要兼顾抗扭刚度,另外要重视起构造作用。核心筒内的墙肢布置应均匀对称,核心筒门洞的连梁刚度折减系数不宜小于0.5,当墙肢受弯承载能力很强,且连梁的过早屈服或破坏对其承受竖向荷载影响不大时,可取较小的刚度折减系数,按其内力分析结果,对墙肢进行截面设计。

2.5基于性能的抗震设计

高层建筑应选择所需的性能目标,抗震设计中更强调深入分析和论证,不同设防烈度和场地采用不同性能目标和抗震措施,判断结构可能出现的薄弱部位,使其达到预期的抗震性能目标。

2.6设计时重视经济指标

我国随着房屋建筑尚品化和设计工作的接轨,逐步要求进行限额设计,如建筑总造价,结构单位面积用钢量等,应适应当前市场经济形势,收集和积累有关房屋造价、单位面积用钢量和混凝土量以及新结构新材料的信息。

3. 某工程结构选型实例

某高层建筑,主楼建筑高度100m,建筑平面外轮廓尺寸约80m×80m,结构地下2层,地上16层,功能设有接待中心、展示中心、信息中心、资料中心、办公会议室等。其建筑方案表现为4个竖筒体系,4个竖筒之间间距40米。结构体系主要根据建筑功能要求,选择合理的结构型式,力求受力合理、方便施工、安全可靠、经济合理,并充分满足结构在施工和使用期间的强度、刚度和稳定性要求。根据建筑方案特点,可采用的结构选型探讨如下:

1.混凝土剪力墙结构形式:混凝土梁不能满足设计要求,方案不可行,预应力混凝土梁截面尺寸大难满足建筑要求,自重大,抗震不利,工期长,而且剪力墙结构要注意造价的影响,从经济的角度不适采用剪力墙结构形式。

2.型钢混凝土剪力墙结构形式:方案可行、成本合理,工艺复杂,自重大,抗震不利,工期长。

3.型钢+钢支撑结构形式:方案可行、成本相对混凝土剪力墙结构更合理,但存在施工工艺复杂等问题,抗侧刚度可调,而且工期长,本项目属于工期较紧张的工程,不适宜采用本方案。

4.方钢管混凝土柱+钢支撑结构形式:钢管混凝土构件的主要优点是抗压强度高,延性好,浇灌混凝土时不需模板,而且成本经济合理,工艺简单,抗侧刚度可调,工期短。

通过对比可知,方案3采用型钢柱工艺复杂,工期长,用钢量不会比方案4节约太多;方案4施工方便,工期短;方案2采用型钢混凝土剪力墙,自重大,抗震不利,优化为架空转换层以上采用方钢管(混凝土)柱。而方案四提出的钢管混凝土柱+钢支撑结构的方案,首先钢管混凝土构件是有效利用混凝土的约束强度,在三向约束下,混凝土的抗压强度可比单向抗压强度提高数倍,而且钢管混凝土构件的主要优点是抗压强度高,延性好,浇灌混凝土时不需模板。广泛用于高层建筑的柱子"拱桥的受压拱圈,高层建筑与高聳结构的受压弦杆等。施工工艺较为简单,工期较短,适合本工程方案,综上所述,选择方案4作为最终方案。

4. 结语

在进行高层建筑结构的选型和设计时,应综合考虑各方面影响因素,保证整体结构的安全性,避免因位移过大而发生结构的开裂、破坏、失稳和倾覆,且应设置多道抗震防线,充分考虑结构概念设计,尽量减少或防止结构构件以及非结构构件因室内装修的破坏,降低地震后破坏的维修费用,提高建筑物的舒适度和使用性,并且做到经济合理。

参考文献

[1] 顾详林.建筑混凝土结构设计[M].上海:同济大学出版社, 2011.

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作者:陆祝贤

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