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第一篇
1概念設(shè)計(jì)的重要性
概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用非常廣泛,不僅僅是在基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和抗震設(shè)計(jì)中有所體現(xiàn),而且在高層建筑中也有所體現(xiàn),并且越發(fā)顯得重要。主要體現(xiàn)在3個(gè)方面:(1)為了彌補(bǔ)現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論而存在,可以彌補(bǔ)計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)相差甚遠(yuǎn)的理論缺陷,也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)法計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。(2)在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的初期,計(jì)算機(jī)很難進(jìn)行工作,因此必須依靠理論和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效地完成設(shè)計(jì)工作,在這種情況下,必須借助設(shè)計(jì)工程師的經(jīng)驗(yàn)和概念設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行初步的工作。通過(guò)概念設(shè)計(jì)能夠有效地對(duì)方案進(jìn)行整體規(guī)劃,有效地篩選出效果好、造價(jià)低的設(shè)計(jì)方案,從而確定結(jié)構(gòu)布置和方案等。(3)近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,但是其高精度的結(jié)果,很容易對(duì)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生誤解,使人員養(yǎng)成過(guò)分依賴計(jì)算機(jī)結(jié)果的習(xí)慣,這就使得很多結(jié)果不能夠有效地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,造成一定的損害和損失。因此在建筑結(jié)構(gòu)中運(yùn)用概念設(shè)計(jì)能夠在開(kāi)始就有一個(gè)整體思路,確定其正確性,避免在后期設(shè)計(jì)和施工中出現(xiàn)不必要的麻煩,也可以成為計(jì)算機(jī)分析后輸出數(shù)據(jù)驗(yàn)證的重要佐證。
2進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的首要原則
2.1合理選擇結(jié)構(gòu)原則。
我們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)不能僅僅設(shè)計(jì)一套方案,而應(yīng)該有備案,從所有的方案及備案中選擇適合的方案,在選擇方案的時(shí)候要注意方案結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性,也要注意方案的切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)體系和形式。在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意設(shè)計(jì)的要求、地理的自然環(huán)境、施工條件等。
2.2形成良好結(jié)構(gòu)體系。
要想形成建筑物的良好的結(jié)構(gòu)體系,需要對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力共同受力、共同交形和協(xié)同工作等進(jìn)行有效的分析,并正確處理上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)方面的關(guān)系,而且應(yīng)該把兩者看作一個(gè)統(tǒng)一的整體,不能分割對(duì)待。
2.3適當(dāng)選用計(jì)算簡(jiǎn)圖,正確分析計(jì)算的結(jié)果。
我們?cè)谶M(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算的時(shí)候應(yīng)該仔細(xì),并使用計(jì)算簡(jiǎn)圖,很多事故與計(jì)算簡(jiǎn)圖的使用不當(dāng)有關(guān),因此要保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖,在進(jìn)行施工的時(shí)候計(jì)算簡(jiǎn)圖應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來(lái)保證。我們現(xiàn)在的建筑很大程度上依賴現(xiàn)行的軟件進(jìn)行計(jì)算,在計(jì)算的時(shí)候由于人工輸入有誤或者軟件本身的問(wèn)題常常造成分析的結(jié)果出現(xiàn)錯(cuò)誤。所以我們工程師應(yīng)該準(zhǔn)確把握程序的使用范圍,結(jié)合概念設(shè)計(jì)對(duì)計(jì)算出的結(jié)果給出正確評(píng)價(jià),做出合理判斷。
3概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用
3.1抗震概念設(shè)計(jì)
地震是自然界中時(shí)常發(fā)生的自然活動(dòng),因?yàn)樗茈y被預(yù)測(cè),所以對(duì)建筑物的抗震性有很高的要求。我們?cè)谶M(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)時(shí)要運(yùn)用概念設(shè)計(jì),在宏觀上對(duì)抗震結(jié)構(gòu)有效地進(jìn)行控制,正確分析計(jì)算結(jié)果,對(duì)薄弱的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行改進(jìn),只有這樣才能設(shè)計(jì)出較為經(jīng)濟(jì)、性能優(yōu)越的抗震結(jié)構(gòu)建筑。在進(jìn)行抗震概念設(shè)計(jì)的時(shí)候,要充分考慮以下幾個(gè)方面:(1)采取必要的措施來(lái)保證地基的穩(wěn)定,在進(jìn)行地基建設(shè)的時(shí)候要求選擇有力的抗震場(chǎng)地,防止地面變形造成直接影響。(2)相同的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)該設(shè)計(jì)在相同性質(zhì)的地基之上,并需要采取合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該最大限度地發(fā)揮地基的作用,保證以后建筑的抗震穩(wěn)定性。(3)在我們進(jìn)行抗震概念設(shè)計(jì)的時(shí)候,對(duì)于建筑物的體型應(yīng)該要求規(guī)則對(duì)稱、剛度變化均勻,防止地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生形變。(4)強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)空間的平整性,在豎向上要求確保有足夠的剛度來(lái)保證整體的強(qiáng)度,在平面上需要加強(qiáng)整體的連接度。(5)在進(jìn)行抗震概念設(shè)計(jì)的時(shí)候,要對(duì)減輕建筑結(jié)構(gòu)的自重,從而減少地基的壓力,進(jìn)而降低傳向建筑物的震動(dòng)性。
3.2高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)
在高層建筑中應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)題:(1)在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的時(shí)候,要求正確認(rèn)識(shí)高層建筑的受力點(diǎn),選擇合理的結(jié)構(gòu)類型。其在結(jié)構(gòu)方面是一個(gè)豎向的懸臂結(jié)構(gòu),在水平方向的荷載影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于豎直方向,因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候,應(yīng)該注意其水平方向的受力情況。(2)在進(jìn)行高層建筑概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候,還應(yīng)該考慮到建筑結(jié)構(gòu)的用途和建筑的高度,根據(jù)這兩個(gè)方面進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的設(shè)計(jì)工作。(3)在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的時(shí)候還應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)布局的合理性,這種結(jié)構(gòu)布局會(huì)在很大程度上影響建筑整體建設(shè)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和施工的合理性,如果不加注意將會(huì)造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,出現(xiàn)倒塌等現(xiàn)象。
4結(jié)語(yǔ)
在我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展中,我們應(yīng)該積極探索概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,不僅僅要在抗震性、高層建筑中加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用,還應(yīng)該在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用。在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)的時(shí)候還應(yīng)該加強(qiáng)理論與實(shí)踐的結(jié)合,并且應(yīng)該運(yùn)用概念設(shè)計(jì)對(duì)計(jì)算機(jī)所輸出的數(shù)據(jù)結(jié)果加以驗(yàn)證,從而有效保證數(shù)據(jù)的正確性。
作者:苗寅趙伯霖
第二篇
1建筑結(jié)構(gòu)總體概念設(shè)計(jì)
1.1建筑結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性的重要性
高層建筑體系中,對(duì)稱性主要是指抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)對(duì)稱,在平面設(shè)計(jì)中。一般比較容易實(shí)現(xiàn)平面設(shè)計(jì)中簡(jiǎn)體框架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的對(duì)稱。而在豎向結(jié)構(gòu)布置中,無(wú)論是那些幾何圖形還是樓層剛度的相關(guān)的變化,對(duì)稱性都應(yīng)該是立面設(shè)計(jì)中最值得考慮的問(wèn)題。不對(duì)稱的布置會(huì)產(chǎn)生剛度以及強(qiáng)度上的突變,使得豎向的應(yīng)力集中或者是變形集中,從而導(dǎo)致建筑在中小型地震中遭到了損壞、而在大震時(shí)就會(huì)面臨倒塌的嚴(yán)重后果。對(duì)于L型、T型、S型等不對(duì)稱的平面復(fù)雜結(jié)構(gòu),主要取決于建筑功能和設(shè)計(jì)風(fēng)格和方向,但這種結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基本對(duì)稱也是可以實(shí)現(xiàn)的,結(jié)構(gòu)工程師會(huì)對(duì)這樣的平面做合理的結(jié)構(gòu)布置。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱除了引起變形不利于抗力承重以外,也容易造成材料浪費(fèi),成本增加。在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵控制因素,建筑平面的形狀宜選用風(fēng)壓較小的形式,并應(yīng)考慮鄰近高層建筑對(duì)其風(fēng)壓分布的影響,還必須考慮有利于抵抗能力和豎向荷載,在地震作用下,建筑平面要力求簡(jiǎn)單規(guī)則。風(fēng)荷載作用下則可適當(dāng)放寬,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)整體彎曲變形所引起的側(cè)移與結(jié)構(gòu)體系抵抗傾覆力矩的有效寬度的三次方成反比例關(guān)系,所以不宜建筑寬度很小的建筑物。
1.2合理的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇
①概念設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)體系有明確的簡(jiǎn)圖和合理的抗震說(shuō)明。②設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)整體抗震能力和重力荷載有一定承載能力和防御能力,不能因?yàn)椴糠纸Y(jié)構(gòu)的破壞而影響整體結(jié)構(gòu)。③結(jié)構(gòu)體系宜具有合理的剛度。主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度合理是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)之一。1)主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度過(guò)大,結(jié)構(gòu)的基本自振周期縮短,地震作用加大,結(jié)構(gòu)承受的水平力,傾覆彎矩加大,地基基礎(chǔ)的負(fù)擔(dān)加大,此時(shí)結(jié)構(gòu)的截面和相應(yīng)的構(gòu)造配筋增加較大,不經(jīng)濟(jì)。2)主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度過(guò)大,勢(shì)必造成結(jié)構(gòu)所占的面積,空間加大,影響建筑作用,降低建筑平面利用系數(shù),不合理。
2建筑結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算
2.1科學(xué)選用結(jié)構(gòu)方案
科學(xué)的結(jié)構(gòu)方案包含結(jié)構(gòu)體系以及結(jié)構(gòu)形式的合理性,要確定結(jié)構(gòu)體系的整體布置、抗震節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等。在設(shè)計(jì)時(shí),建筑師對(duì)建筑體要求,材料,結(jié)構(gòu)特征以及地質(zhì)條件施工技術(shù)等做整體評(píng)估,并同施工方和業(yè)主方協(xié)商,簡(jiǎn)化計(jì)算,確定結(jié)構(gòu),擬定策略,方案結(jié)構(gòu)的初選是概念設(shè)計(jì)的必選之路,也是切實(shí)可行的最簡(jiǎn)單快捷的方法。
2.2使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理
住宅建筑越來(lái)越商品化,作為投資方總是希望利潤(rùn)最大化。由此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不僅要滿足“規(guī)范化計(jì)算”,而且還要在安全、符合現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范前提下,從各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),多個(gè)方案做比較,使最終的成品要安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理,節(jié)能節(jié)材,降低造價(jià)。概念設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)高層建筑簡(jiǎn)化計(jì)算,先確定主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)并合理規(guī)劃樓層結(jié)構(gòu)和截面,再通過(guò)電算對(duì)概念設(shè)計(jì)進(jìn)行深化和精確,這樣不僅能節(jié)省電算時(shí)間,結(jié)果也比較準(zhǔn)確,從而使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加經(jīng)濟(jì)合理。
2.3確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性
現(xiàn)代基本上采用計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu),這樣的設(shè)計(jì)軟件較多,往往各類軟件計(jì)算的結(jié)果存在一定差異。因此,設(shè)計(jì)師不能太依賴軟件,而應(yīng)從實(shí)際出發(fā),并根據(jù)自己多年的經(jīng)驗(yàn),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析,并嚴(yán)格按照制度進(jìn)行。
3概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
3.1平面設(shè)計(jì)
平面設(shè)計(jì)總圖用來(lái)正確確定臨時(shí)建筑及其他設(shè)施位置,以及修建工地運(yùn)輸?shù)缆泛徒鉀Q排水等所需的資料;一切已有和擬建的地下、地上管道位置。用來(lái)決定原有管道的利用或拆除以及新管線的敷設(shè)與其他工程的關(guān)系,并注意不能在擬建管道的位置上搭設(shè)臨時(shí)建筑。
3.2剖面設(shè)計(jì)
建筑剖面設(shè)計(jì)主要解決層高(凈高)、室內(nèi)外高差、垂直交通(樓梯的豎向布置)這三個(gè)問(wèn)題。是建筑師對(duì)建筑物內(nèi)部的處理,結(jié)構(gòu)工程師能夠在剖面圖中得到更為準(zhǔn)確的層高信息及局部地方的高低變化,剖面信息直接決定了剖切處梁相對(duì)于樓面標(biāo)高的下沉或抬起,又或是錯(cuò)層梁,或有夾層梁,短柱等,對(duì)剖面的設(shè)計(jì)能直觀的反應(yīng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
3.3建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不僅與地基相互作用,也牽涉到上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。要考慮到地區(qū)的原始材料,如氣候問(wèn)題,交通、公共排水溝,易燃易爆妨礙人體健康的設(shè)施布置等。也要考慮到建筑地域的豎向資料和土方平衡,用來(lái)解決水、點(diǎn)管線的布置和土方的填挖,取土、棄土位置,還要考慮到樓層材料和承重力,控制高低層的沉降差很重要,地基沉降量不能過(guò)大,過(guò)深。依附于天然地基的建筑,低層一般采用雙向條形或單獨(dú)地基,若高低層不分開(kāi),應(yīng)確保地基條件好,或者直接采用樁基,地下室有直通要求或上部結(jié)構(gòu)層數(shù)差別大,必須做成整體基礎(chǔ)就可采用這種形式。通往地下車庫(kù)的通道應(yīng)平行于外壁,便于鋪設(shè)防水層,也能保證高層建筑的整體連接。
4結(jié)束語(yǔ)
總而言之,概念設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分,建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該重視相關(guān)結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì),而不是僅僅依靠先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì),充分利用自身的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐實(shí)際,不斷提升自身的設(shè)計(jì)專業(yè)技能,才能不斷提高概念設(shè)計(jì)的水平,從而提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的品質(zhì)。
作者:徐月兒
第三篇
一、概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要性
概念設(shè)計(jì)作為當(dāng)前主流的建筑設(shè)計(jì)方法,展現(xiàn)了當(dāng)前最先進(jìn)、最科學(xué)的設(shè)計(jì)思想,結(jié)構(gòu)工程師在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)時(shí)需要從整體角度出發(fā),以整體概念對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)劃,對(duì)于各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進(jìn)行研究分析。首先,當(dāng)前我們所使用的傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和計(jì)算方法中存在著很多的漏洞,在一些方面甚至出現(xiàn)矛盾或者說(shuō)是悖論,所以在具體的操作過(guò)程中往往讓人難以抉擇。比如說(shuō)在混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,有些人是使用彈性理論的方法進(jìn)行,另外一些人使用的是塑性理論的方法進(jìn)行,所以在具體的計(jì)算過(guò)程中往往出現(xiàn)不一樣的結(jié)論,所以為了消除這些方面的影響,對(duì)于實(shí)際的計(jì)算要從實(shí)際情況出發(fā),結(jié)合實(shí)際情況選擇良好的計(jì)算方法。另外,對(duì)于建筑方案的設(shè)計(jì)在初期是不可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行的,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該選擇最優(yōu)的結(jié)構(gòu)概念,盡量快速、經(jīng)濟(jì)地開(kāi)展。
二、概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
(一)結(jié)構(gòu)總體概念設(shè)計(jì)
1.建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性在高層建筑的設(shè)計(jì)中要注意結(jié)構(gòu)的規(guī)則性,指的是建筑抗側(cè)力主體結(jié)構(gòu)要對(duì)稱。當(dāng)前常見(jiàn)的對(duì)稱性結(jié)構(gòu)主要有簡(jiǎn)體框架結(jié)構(gòu),剪力墻結(jié)構(gòu),框架結(jié)構(gòu)等。這些結(jié)構(gòu)大多數(shù)是對(duì)稱的,而不對(duì)稱的那些結(jié)構(gòu)大多數(shù)是比較復(fù)雜的類型,比如說(shuō)L型、T型、S型,樓電梯間等,這些建筑物的一側(cè)和另一側(cè)往往是不同的,所以很難實(shí)現(xiàn)對(duì)稱操作。結(jié)構(gòu)工程師從建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際布局出發(fā),對(duì)于平面的布局、剪力墻的布置等都要進(jìn)行合理處置,對(duì)于結(jié)構(gòu)的剛性和平面的型心進(jìn)行對(duì)稱性布局。如果建筑結(jié)構(gòu)不對(duì)稱程度較大,那么可能會(huì)導(dǎo)致較大的變形,這種情況下不利于建筑的正常使用,也可能造成建筑物的成本增加。2.合理的建筑結(jié)構(gòu)體系選擇(1)結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的地震作用傳遞途徑。首先,建筑物的梁柱應(yīng)該盡量將垂直重力荷載最快傳遞到另一端,豎向的構(gòu)建應(yīng)該均勻,避免出現(xiàn)壓力的二次轉(zhuǎn)移;其次,對(duì)于轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該使得上下荷載傳遞得更為順暢;最后,整體抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須使得傳遞更快連續(xù),壓力要均勻。(2)結(jié)構(gòu)體系如果因?yàn)槠渲写嬖诘哪滁c(diǎn)問(wèn)題而出現(xiàn)失衡的話,整體結(jié)構(gòu)就會(huì)喪失穩(wěn)定的抗震能力。(3)建筑物結(jié)構(gòu)的承載能力必須得到保證,另外還要有很好的變形能力和減緩地震破壞的能力。(4)結(jié)構(gòu)體系宜有多道抗震防線。建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻結(jié)構(gòu)是保證建筑防震抗震的重要結(jié)構(gòu),它是抗側(cè)力構(gòu)建抗震的首要防線,所以在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須考慮到此項(xiàng)問(wèn)題,在建筑結(jié)構(gòu)底部的抗震傾覆力矩和總傾覆力矩之間的比例為1/2以上,這樣才能保證建筑物的安全問(wèn)題。(5)結(jié)構(gòu)體系宜具有合理的剛度。在對(duì)高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有一個(gè)重要指標(biāo),那就是主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度合理。其中,如果主體抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)剛度太大的話,建筑結(jié)構(gòu)的承受水平力就會(huì)變大,彎矩的壓力增大,建筑地基的承受壓力變大,所以建筑結(jié)構(gòu)相應(yīng)的鋼筋配置壓力增加,表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)付出更多,是不提倡的行為;另外,如果建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度太大,就會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的面積和空間范圍增加,會(huì)很大程度上影響建筑的利用效率,也是屬于不合理的行為。
(二)建筑結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算
1.結(jié)構(gòu)安全度的人為控制對(duì)于高層建筑的結(jié)構(gòu)安全度進(jìn)行控制,當(dāng)前最常見(jiàn)采用的方法是使用電算軟件程序進(jìn)行。在具體的計(jì)算中,最好選擇那些簡(jiǎn)單的、有深度的計(jì)算方法,那些很繁瑣的盡量減少,要又快又好地進(jìn)行人為方面的控制。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理結(jié)構(gòu)工程師在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中要從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),在正式的電算之前要對(duì)建筑主體的抗側(cè)壓能力及結(jié)構(gòu)布局進(jìn)行正確的界定,然后才是進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算和深化,通過(guò)這樣的方法可以減少結(jié)構(gòu)整體過(guò)程中所需的時(shí)間,也大大提高了電算的水平與效率,得出的結(jié)論也比較科學(xué)合理,讓人們更加信服。另外,對(duì)于結(jié)構(gòu)斷面較快地進(jìn)行結(jié)構(gòu)確認(rèn)可以大大地加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)水平的效率問(wèn)題。
(三)概念設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
1.平面設(shè)計(jì)在對(duì)于高層建筑的概念設(shè)計(jì)過(guò)程中必須注意到,結(jié)構(gòu)的側(cè)移是控制設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的關(guān)鍵元素,在水平位置上如何提高建筑的抗側(cè)壓能力是結(jié)構(gòu)工程師最為關(guān)注的問(wèn)題,也是他們追求卓越的目標(biāo)。在對(duì)于建筑的水平荷載進(jìn)行考慮時(shí),平面形狀最好選擇那些風(fēng)壓比較小的那種,對(duì)于建筑周圍的高層建筑所造成的風(fēng)壓影響也要考慮到,從整體角度出發(fā)看待問(wèn)題,從建筑物抵抗壓力的水平和豎向的荷載壓力角度處理建筑平面的相關(guān)問(wèn)題。另外,對(duì)于風(fēng)壓的荷載作用范圍可以放寬,由于建筑結(jié)構(gòu)的彎曲側(cè)移和結(jié)構(gòu)抵抗力矩的寬度之間存在著反比例的關(guān)系,所以此類方法適用于那些建筑物寬度大的那些建筑類。2.剖面設(shè)計(jì)(1)豎向傳力體系設(shè)計(jì)①務(wù)必要嚴(yán)格注重建筑的高度比。②高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度,要特別關(guān)注剛度是基礎(chǔ)到頂層的不斷過(guò)渡,務(wù)必要注意防止在豎向上剛度驟然巨變的情形,為的是防止剛度出現(xiàn)變化,從哪個(gè)人導(dǎo)致抵抗水平荷載的能力減弱。③因?yàn)槭褂貌煌ㄟ^(guò)引起剛度突變,還有當(dāng)結(jié)構(gòu)布置改變而要采用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。④高層建筑在錨固深度上要注意,通過(guò)深度和當(dāng)前需要的布置和相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行空間的分割,將空間分化為各層,這樣可以降低高層建筑的重心,對(duì)于建筑物的防震水平有著明顯的提高,是當(dāng)前最常見(jiàn)的建筑模式。(2)豎向形體設(shè)計(jì)①截錐形。從下到上不斷縮小樓層面積階梯狀體型,可以較好地加大房屋剛度。和底部相比,房屋頂部的樓面尺寸較小,就建筑使用功能來(lái)講具有很大的優(yōu)勢(shì)。②上窄下寬形。在滿足豎向結(jié)構(gòu)的需求后,高層建筑樓身向上根據(jù)高度的增加而不斷收進(jìn)與變細(xì),如此一來(lái)能夠很好地抵御風(fēng)力的侵襲,減少樓體的重心,結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。此類形體具體有退縮體、削楔形兩種形式。上削楔形體的優(yōu)點(diǎn)是便于抵御地震和風(fēng),表現(xiàn)出較強(qiáng)的堅(jiān)固性。退縮體具有很多種的形式,例如臺(tái)階式、截切式、收進(jìn)式等。③新月形。新月形房屋如同豎向的懸臂殼體,可以較好地抵御側(cè)向力的剛度,如同波形的屋面殼體對(duì)抗重力荷載,承受重力荷載的順序是柱-殼-框架,豎向的殼體抵御側(cè)向荷載,在樓面結(jié)構(gòu)的加勁作用的影響下,殼體可以承受較大的力,新月形的殼體形式可以較好地抵御側(cè)向力以及對(duì)稱作用。
(四)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)概念
1.基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)協(xié)同作用基礎(chǔ)不僅僅可以同地基相互作用,同上部結(jié)構(gòu)作用的關(guān)系比較繁瑣,如建筑的邊緣部位荷載很大就是個(gè)特例。當(dāng)建造下部結(jié)構(gòu)時(shí),隨著層數(shù)的增加,基礎(chǔ)鋼筋應(yīng)力也會(huì)加大,最高值的地方出現(xiàn)在四五層處,隨后根據(jù)層數(shù)和荷載的加大,應(yīng)力會(huì)不斷縮小。此種作用就是上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)相互工作形成的。如果上部結(jié)構(gòu)高低層數(shù)相距不小,且地下室有直通要求,就應(yīng)該首選整體基礎(chǔ),高低層不分開(kāi)是有限制的,第一是地基地質(zhì)較為優(yōu)秀,也可以選擇樁基礎(chǔ)。地基沉降量應(yīng)該比較小,關(guān)鍵是限制好高低層的沉降差。對(duì)于天然地基的建筑,高層部分多數(shù)選擇滿堂紅基礎(chǔ),單獨(dú)基礎(chǔ)、雙向條形是應(yīng)用底層部分。高層建筑一般會(huì)設(shè)置通道,主要通往地下車庫(kù),通道設(shè)置在高層的外壁處,且與外壁平行設(shè)置。車道的底板應(yīng)該設(shè)有防水層,確保了高層建筑的整體連接性。2.基礎(chǔ)選型及特點(diǎn)具體采用樁基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)或者箱形基礎(chǔ),主要根據(jù)建筑的地理位置結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定。如果地基土質(zhì)并不堅(jiān)硬而建筑物具有很多層數(shù),承擔(dān)較大的荷載,那么天然地基就達(dá)不到要求,樁基礎(chǔ)就是不錯(cuò)的選擇,其堅(jiān)實(shí)的持力層就會(huì)承受上部結(jié)構(gòu)傳遞下來(lái)的荷載。對(duì)于高層建筑的樁基礎(chǔ)來(lái)講,可以采用鋼管樁、混凝土灌注樁、預(yù)制鋼筋混凝土樁等。在高層建筑中,箱型基礎(chǔ)應(yīng)用得較為普遍,整體剛度不錯(cuò),且傳遞給基礎(chǔ)的上部結(jié)構(gòu)的荷載比較均勻,對(duì)上部結(jié)構(gòu)具有嵌固作用。箱基能夠可靠地抵御不均勻沉降,而且和周圍土體一起協(xié)作,提升抗風(fēng)和抗震效果。如果地基承載力比較低下,上部荷載比較大,就比較適合筏型基礎(chǔ)。由于其較好的剛度,整體性不錯(cuò),對(duì)于上部結(jié)構(gòu)的荷載具有分散效果,減弱不均勻沉降、基地的壓力。
作者:賈今釗單位:上海華東發(fā)展城建設(shè)計(jì)(集團(tuán))有限公司上海區(qū)域公司建筑二所