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浅析高层建筑剪力墙结构的优化设计

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浅析高层建筑剪力墙结构的优化设计
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摘要:高层建筑工程现在已经成为城市建设重要组成部分,并且为满足社会发展以及人们生活需求,其结构设计功能性与空间安排之间的协调性要求更高。剪力墙结构现在已经成为高层建筑工程设计施工的重要方式之一,对于传统结构空间规划与结构功能之间的矛盾进行优化,在保证结构基础功能的前提下,解放了室内空间,可以更大程度的提高室内空间设计效果。本文对高层建筑剪力墙结构进行了概述,并结合其特点对其优化设计措施进行了分析。

关键词:高层建筑;剪力墙;结构优化

剪力墙结构具有刚度大、整体性好等特点,与其他结构形式相比,用钢材数量更少,将其应用到高层建筑工程中,可以完善传统结构中占据空间大缺点,将承重墙与分隔墙合二为一,提高了室内空间的应用效率,整个施工方案经济更高。在对高层建筑剪力墙结构进行设计时,需要针对其具有的特点进行分析,并结合高层建筑施工对结构的实际要求,争取不断提高剪力墙设计的有效性,对其存在的缺点进行优化,争取不断提高其设计的合理性与实用性。

一、高层建筑剪力墙结构概述

与普通建筑工程相比,高层建筑结构要同时承受水平与垂直两个方向荷载作用,同时还要承受地震作用,对于低层结构来说,水平荷载产生的内力以及位移比较小,而对于高层结构来说,在设计时必须要做好对水平荷载以及地震作用的研究控制。随着建筑工程高度的增加,还需要有比较大的抗侧刚度,将水平荷载产生的侧向变形控制在设计要求范围内。剪力墙结构在高层建筑工程的应用,能够有效承受水平与竖向荷载,并且其具有侧向刚度大以及整体性好特点,受水平荷载影响产生的位移量很小,并且与传统结构方式相比,柱、梁等结构不会占据室内空间,可以提高室内空间的利用率。剪力墙所要承受的水平与竖向作用力,以及横向刚度均比较大,可以更好的满足高层建筑结构设计要求。在设计时为适应所有方向水平力荷载,对于矩形平面应保证结构纵横双向设置平衡,而对于圆形则应将结构沿径向与环向设计,另外对于三角形平面则应沿着三个主轴方向设置[1]。

二、高层建筑剪力墙结构设计要点

剪力墙结构在高层建筑工程中的应用,受到荷载作用力比较多,为提高其设计的合理性,需要明确设计要点,并采取相应的措施进行优化控制。第一,抗侧刚度。控制好剪力墙结构抗侧刚度大小,避免其过大导致结构周期变小,通过合理设计来降低地震作用对结构的影响。第二,剪力墙数量。对于同一高层建筑来说,在进行设计时要控制好剪力墙的总数量,保证数量的合理性,避免数量过多增加建筑工程自重,而增加对地基承载性能的要求,很容易造成地基塌陷降低工程安全性[2]。第三,配筋。配筋是构成剪力墙结构的要素,为提高结构延性,需要科学布置剪力墙构造配筋。第四,设计规范。为保证高层建筑剪力墙结构设计的合理性,设计时必须要严格按照相关规范来进行,确保其满足结构水平位移与地震力要求,避免主观意识设计情况的发生。设计人员应以以往经验为基础,结合工程建设实际需求来进行设计诶,将地震力与结构水平位移控制在国家要求的范围内。

三、高层建筑剪力墙结构设计优化措施分析

1.转换层优化设计

加强对剪力墙结构设计的重视,基于高层建筑结构复杂性高特点,对转换层结构设计进行优化。对于高层建筑来说,转换高位设计时,如果转换层升高质量与刚度都比较大,就需要对其进行适当的调整,将结构本身与上线刚度调整到相同大小。但是实际施工中,需要控制好转换层自重与刚度,在最后检查转换层附近层间位移角是否达到要求的均匀分布状态时,需要确保其处于水平条件下,才能对其设计情况进行精确的分析[3]。因此,在对转换层结构进行设计时,应尽量选择用刚度与质量比较小的材料,并且在数据计算时,还应选择用组合数据振型数,提高各参数计算的精确性,确定结构设计中应注意的薄弱环节。最后在此基础上来对内里分配特点进行分析,对薄弱部分进行优化,适当调整配筋设置情况,在整体上提高转换层设计效果。

2.上下部结构优化设计

对于高层建筑工程来说,想要提高两种不同形式作用力传递的有效性,在进行剪力墙设计时,就需要做好对刚度的控制,避免结构刚度的突变。一方面,降低上部结构刚度。即在对剪力墙结构进行设计时,减少上部结构的剪力墙布置数量,并在上部结构满足相应压轴比后,最大程度缩短墙肢。另一方面,增大下部结构刚度。当高层建筑工程满足功能要求后,可以适当在下部结构中较大空间内设置一定数量的落地剪力墙,保证其布置的均匀性,以免过度集中造成应力增大。同时,还需要控制好转换层上下部刚度,避免刚度过大造成地震作用力增大,并且如果上下部刚度过大,还需要提高对竖向刚度的设计,会增加工程材料的应用数量。而如果转换层上下部刚度过小,会加大结构沉降问题的发生概率,导致水平结构以及上下部结构出现次应力问题,必须要增加配筋设计数量。因此,在设计时需要控制好截面尺寸大小,并确保结构刚度设计满足专业规范要求。

3.连梁结构优化设计

重点要最好连梁结构抗震性与非抗震性的设计优化,以高跨比为依据可以将其划分为两种类型,即与高跨比2.5为极限,分为高于或者低于界限两种,不同类型对受剪承载力以及截面配筋有着不同设计规范要求。在计算内力前,需要先对连梁本身的刚度进行拆减,然后在计算完成后,对连梁弯矩组合以及剪力与折减系数相乘得到计算结果[4]。对于结构内力的计算,无论是选择哪种计算方式,都应结合工程实际情况来确定建立与弯矩设计值,并且要保证最终确定值要小于调整后数值。另外,为提高高层建筑连梁结构设计安全性与稳定性,在对其弯矩进行设计时,应将其设计成低于预防烈度一度地震组合值,这样可以保证建筑结构在正常使用或者小型地震作用力下,结构不会出现裂缝。

4.结构成本优化设计

在对高层建筑工程剪力墙结构进行设计时,除了要对各结构设计进行优化外,还需要做好工程结构成本设计的优化。即做好结构设计的全过程控制管理,确保每个细节均满足专业规范要求,框架结构中各构件长度均要达到施工规范要求,以免出现误差而影响施工效果。设计时要结合建筑工程能耗高特点,对每个环节的能耗进行优化,最大程度将各项能耗控制在一定范围内,降低工程成本,提高工程建设的综合效益。

结束语:

在对高层建筑工程进行剪力墙结构设计时,需要明确其结构特点,并确定其设计要点,针对不同结构部分的设计进行优化管理,最好每一个细节的控制,提高结构设计的合理性与规范性,并做好各细节控制,在保证设计效果的同时降低能耗,提高工程建设的经济性。

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摘要:当今社会,随着人们对建筑空间需求的不断增长,高层建筑地下室结构也就不断出现。高层建筑地下室的结构设计对于整个工程是非常重要的,它会直接影响建筑物的正常使用和工程造价,所以本文主要针对高层建筑地下室结构设计中的若......
关于建筑转换层结构设计方案的分析
发布时间:2023-05-09
【摘 要】我国的社会在不断的发展和进步,城市的建设和发展速度也越来越快,在这样的情况下,高层建筑也逐渐的出现在了人们的生活中。在功能上也呈现出了非常强的多样性,在建筑当中,转换层结构逐渐成为了一种十分常见的结构,这种结......
关于高层建筑结构设计相关问题的探讨
发布时间:2023-07-11
摘要:近几年,随着社会的发展,一座座高层拔地而起。而高层建筑的结构设计工作是一项涉及诸多因素和问题的综合性技术工作,高层建筑对结构设计的要求非常高,因此我们的设计师一定要在准确分析计算的前提下,根据结构设计的原则性要......
高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用
发布时间:2023-02-25
摘要:目前在高层建筑当中,梁式转换层结构已经成为一种保证建筑功能安全实现的较为广泛的设计方法。本文以梁式转换结构的设计原理和应用为论点,对梁式转换结构中较为重要的框支柱、框支梁和转换层楼板等关键部分的设计要点进行了分......
建筑工程高层建筑结构转换层思考
发布时间:2022-11-08
众多周知,高层建筑的功能往往呈现多样化,并且施工过程较为复杂。目前我国高层建筑施工中比较常见的施工技术为结构转换层,其可以在很大程度上提升建筑施工的工程效率。随着施工技术的不断发展,结构转换层的种类也逐渐变得多种多样,在传统梁式转换层的基础上出现析架式转换层和厢式板式转换层,其具有不同的类型,进而适应性也具有很大的差异。因此,相关技术人员要从高层建筑的实际情况出发,科学合理的规划建筑施工,从而在最.........
浅析框剪结构设计中的几个问题
发布时间:2022-10-01
【摘要】 简要分析了框架剪力墙结构设计过程的几个难点。 【关键词】 框架剪力墙 嵌固端 连梁 一、工程简况 本工程为上海市嘉定区的一栋高层商务办公楼,结构高度为53米,地上十二层,地下二层。标准层结构布置图如下: 横向......
关于高层建筑混凝土结构的稳定设计研究
发布时间:2022-12-15
【摘 要】 最近几年,建筑行业迎来了良好的发展契机,建筑技术水平也随之有了很大提高。混凝土结构凭借自身优异性能得以广泛应用,成了最常用的建筑结构之一。随着高层及超高层建筑中大跨径混凝土结构的广泛应用,位移和变形等问题也......
高层建筑结构中关于上部结构嵌固部位的选取和设计建议
发布时间:2023-06-11
摘要:文章阐述了高层建筑结构嵌固部位的基本概念,并以2010版新规范《抗规》及《高规》的要求及基本思想为出发点,介绍了在运用结构计算软件进行电算分析时,如何确定高层建筑上部结构嵌固部位的一些处理办法,尤其在地下室顶板作为上部结构嵌固部位的问题上进行深入探讨,最后对与之相关的主要技术措施及实际工程应用作出一些设计建议。关键词:高层建筑结构;上部结构嵌固部位;设计建议带地下室的高层建筑结构,在运用计算.........
有关高层建筑结构设计问题及对策的探讨
发布时间:2015-08-03
摘要:随着国家经济的发展,各行各业对于建筑房屋的需求和人们对建筑的观念改变,使得我国的建筑行业突飞猛进地发展起来。然而高层房屋建筑结构设计方面存在诸多问题,造成设计过程中安全性和经济性不能有效的把握。本文就主要对高层......
浅议建筑结构设计要点
发布时间:2023-05-13
近年来,国内土地资源稀缺状况日益严重,加强山地开发、合理进行山地建设已经成为当下主要控制目标。山地受自身特点限制,其结构设计与平原地区的差异较大,建筑设计中需要充分注重前期山地地块的合理选取,一般房屋建筑的坡度需要小于......
谈建筑结构设计
发布时间:2019-12-23
摘要:建筑结构设计是个系统的,全面的工作。需要扎实的理论知识功底,灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。作为设计人员,要掌握结构设计的过程,保证设计结构的安全,还要善于总结工作中的经验。本文根据笔者的工作经验,对建筑进行结构设计时要注意的事项进行阐述。关键词:建筑;结构设计;过程;注意事项结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师及其它专业工程师所要表达的东西。用基础,墙,柱,梁,板,楼梯,大样.........
建筑结构的概念设计分析
发布时间:2022-08-25
【摘要】概念设计是指在工程概念的基础上,根据工程客观规律,对一些难以确定的问题进行全方位分析,并从宏观的角度进行建筑结构设计。在建筑结构中,只有充分发挥概念设计的作用,才能在提高建筑结构性能的前提下,节约建筑结构的成......
高层建筑钢混结构和高层钢结构施工特点刍议
发布时间:2023-04-05
摘要:钢管混凝土属于钢混结构的一种重要组合形式,将普通混凝土灌入约束钢管中,待混凝土凝结后形成具备高强度、轻质、抗冲击性能好的组合结构。而钢结构由于其具备强度高、质量轻、便于装配的特点,被广泛应用于高层建筑结构中。关键词:钢混结构;钢结构;高层建筑;施工特点1.钢混结构在高层建筑施工中的应用钢管混凝土属于钢混结构范畴,其主要特点是充分发挥了混凝土和钢材的优势,钢管由于灌入混凝土,其稳定性得到提升;.........
浅谈现代高层建筑设计
发布时间:2022-11-21
摘要:高层建筑的建造和发展已有百余年的历史,是人们生活中一种重要的建筑类型。高层建筑体量巨大,视觉冲击力强,充分体现了现代建筑技术、美学、文化等魅力,对城市形态也有重要的影响。因此,人们倍加关注高层建筑的发展。结合多年工作经验,对现代高层建筑设计进行了相关的探讨,以供参考。关键词:现代;高层建筑;设计;环境1高层建筑与城市的发展当前经济快速发展,使得许多进城打工人员涌入城市,同时导致了城市的居住环.........
高层建筑混凝土结构设计存在的问题及对策
发布时间:2023-02-24
摘要:随着我国人口数量的增加,用地面积的减少,高层建筑的实施越来越普遍,然而在进行高层建筑设计的过程中,还有很多不足之处。本文就着重分析了高层建筑结构设计的问题,并提出其解决对策,为建筑企业的良好发展提供保障。 关键......
浅谈高层建筑设计问题
发布时间:2023-04-10
摘 要:高层建筑以其较小的占地面积,提供较大的建筑面积的强大优势,在各城市得到迅速发展。但高层建设由于设计的不足,存在对周围行人造成压迫感、资源浪费、造型单一等问题,这些问题的解决需要通过高层建筑设计进一步优化实现,设......
超高层建筑电气设计要点浅析
发布时间:2015-09-10
【摘 要】近几年来,随着社会经济与科学技术的迅速发展,我国建筑事业取得了越来越多的成就,建筑行业的发展也越来越繁荣。现如今,我国城市化的进程正不断加快,这就导致了城市人口分布越来越密集、土地资源越来越稀缺,而为了最大限......
建筑玻璃幕墙的节能设计浅析
发布时间:2023-02-24
【摘要】玻璃幕墙因其美观、通透、宏伟等特点,被广泛应用于建筑外围护结构之中,是一种比较常见的建筑立面形式。本文阐述了建筑玻璃幕墙节能设计应遵循的原则,并结合实例分析了玻璃幕墙的节能设计技术。 【关键词】玻璃幕墙;节能......
高架水塔结构优化设计研究
发布时间:2022-12-17
摘要:水塔是城市生命线工程的重要组成部分,抗震地区(尤其是强震区域)的水塔必须考虑地震作用对水塔的影响。水塔结构优化设计应利用概念设计理念进行结构选型,然后进行尺寸优化和形状优化,依据现行抗震规范借助有限元软件进行安......
小高层建筑结构型式的探讨
发布时间:2015-08-25
摘 要 通过工程实例对目前较为普遍的小高层住宅的结构体系进行适用性、经济性、抗震性能等几方面的比较,并论述了各种结构型式的优缺点,对工程同行及业主在结构方案设计阶段确定结构选型时,具有较高的参考价值。 关键词 小高层住......
建筑地下室结构设计分析
发布时间:2023-04-17
摘要:随着土地资源的日益稀缺,越来越多的建筑工程中设置了地下室结构,作为建筑地下室结构设计人员,必须切实加强对地下室的设计。文章基于这一背景,首先就现代建筑地下室结构设计特点进行了概述;其次就建筑地下室结构设计内容进......
建筑钢结构设计问题分析
发布时间:2023-03-27
摘 要:下文主要结合笔者多年的工作实践经验,针对建筑工程中钢结构设计出现的问题进行了阐述,并提出相对应的解决方法。希望通过以下阐述,能与各位同仁相互交流,同时今后也能够为类似工程的设计提供一些借鉴与参考。 关键词:设......
现浇剪力墙结构大模板安装与拆除工艺
发布时间:2022-07-23
【摘 要】在现代建筑中,混凝土被广泛应用于建筑施工当中,而作为混凝土浇筑的载体的大模板也逐渐受到重视。大模板施工技术是混凝土施工中最重要的环节,其的合理施工是混凝土施工质量的重要保障。本文就现浇剪力墙结构大模板安装与拆......
试析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用
发布时间:2015-08-03
摘要:本文通过建筑结构优化方法在房屋建筑中的重要性、优化技术的应用步骤、房屋建筑结构设计中优化技术以及优化设计技术在房屋建筑结构设计上的应用进行简要分析。 关键词:结构设计;优化技术;房屋结构;设计;应用 中图分类......
建筑结构设计中概念设计和结构措施的应用探析
发布时间:2022-10-28
摘要:建筑工程的质量在很大程度上与建筑结构设计相关,而概念设计与结构措施在建筑结构设计中发挥着重要的作用,设计一套完善的建筑结构设计方案,以保证建筑结构设计方案促进建筑施工的发展。基于此,文章对建筑结构设计中概念设计......
建筑结构设计中的抗震设计
发布时间:2023-01-09
摘要:建筑结构中的抗震性能止较低下时,在遇到等级较大的地震就会对人民的生命财产安全造成巨大的损害。因此,应当注重建筑结构中的抗震设计。本文主要针对建筑结构抗震设计中存在的不足之处进行深入的了解,同时提高相应的改良方案......
浅谈超高层建筑的消防设计
发布时间:2015-07-31
摘要:随着社会的进步和人们生活水平的不断提高,建筑的形式和结构也发生了重大的变化,越来越多的高层以及作为标志性建筑的超高层建筑屹立在各大城市之中。随之而来的消防问题也引起各个专业的重视并积极探索相关措施。电气设计是整......
浅谈高层建筑给排水设计
发布时间:2022-11-20
摘要:高层建筑给排水项目同人们现实生活紧密相关。项目建设质量将影响大众日常生活,并同国民经济建设密不可分。因此,只有针对给排水项目设计环境包含的问题有效分析研究,制定科学的实践策略,方能全面提升高层公建整体质量水平,......
浅析高层建筑中电梯的选型与设计
发布时间:2023-07-15
引言 当今社会中,城市建设的加快,使得我高国层建筑物的数量也呈现出了一种飞速发展的状态,这也是我国城市化建设发展的一项必然的趋势。随着高层建筑物数量的增加,使得我国建筑行业在不断的进行着现代化发展的过程中,人们日常的生......
浅谈高层建筑结构中的基础隔震技术
发布时间:2023-02-17
【摘要】本文结合高层建筑的结构设计及特点,对高层基础隔震系统纽成和隔震原理进行了研究,并详细分析高层膈震体系的特殊性,为高层建筑抗震领域的研究提供指导和帮助。 【关键词】高层建筑 ;结构设计; 隔震体系 ;技术 建筑的......