高层建筑结构设计优化的方法和作用.docVIP

高层建筑结构设计优化的方法和作用 郭文起GUOWen-qi （山东太航建筑设计有限公司，济南250014） （ShandongTooAirlinesArchitecturalDesignCo.，Ltd.，Jinan250014，China） 摘要：结构设计是确保建筑质量的首要步骤，特别是对于高层建筑来说，由于建筑层数较多而且结构容易出现复杂情况，因此在进行设计时需要注意的问题尤其多。本文将结合结合笔者结构设计实践经验，探讨进行高层建筑结构设计时应考虑的问题，以及提出有效提高高层建筑结构水平的相应处理措施。 Abstract:Thestructuredesignisthefirststeptoensurethequalityofbuilding,especiallyforhigh-risebuilding,becausetherearemanylayersofthebuildingandthestructureisplex,manydesignproblemsshouldbepaidattentiontoespecially.Combinedwiththepracticalexperienceofstructuredesign,Thispaperdiscussestheproblemsshouldbeconsideredinthedesignoftallbuildingstructures,andputsforwardcorrespondingtreatmentmeasuresthatcaneffectivelyimprovetheleveloftallbuildingstructures. 关键词：高层建筑；结构设计；措施；设计参数 Keywords:high-risebuilding；structuredesign；measures；designparameter ：TU972：A：1006-4311（xx）34-0119-02 作者简介：郭文起（1984-），男，河北馆陶人，工程师，研究方向为高层建筑结构。 0引言 随着高层建筑的不断发展以及建筑内部的复杂性，给高层建筑结构设计带来更大难度。如何设计出经济合理可靠的高层建筑结构，是设计人员要面对的问题。而掌握高层建筑结构设计要点，正确合理地处理结构设计时所出现的问题，是结构设计人员必须具备的一项基本素质。 1概述 房屋结构设计优化理念注重以实际为准则，根据工程建设的基本状况，以计划成本控制为中心来进行结构优化设计，其内容就是利用对建筑基础的结构、屋盖系统的结构方案以及围护系统结构方案等环节，建立起一种关于结构优化设计的模型，通过对各种不同的影响变量参数中的若干关键参数的科学的计算，确立最终的建筑工程结构设计的优化结果方案。 房屋建筑结构优化设计意义主要有两点：一是大大提高建筑结构经济性，房屋建筑进行结构设计优化可节省材料，有利于抗震，减少内外表面装修，提高了其受力性能，增强了建筑的经济性能；二是结构优化设计大大降低了建筑工程的总成本造价。节约用地，大量资料表明，房屋建筑进行结构设计优化能够有效降低工程成本造价25%左右，同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化，能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分互协调，提升了建筑工程结构设计的经济性。 2房屋建筑结构设计的基本方法 2.1结构平面图在绘制结构平面布置图时，是否要输入结构软件进行建模，当建筑地处抗震设防烈度为6度区时，根据建筑抗震设计规范，是可以不用进行截面抗震验算的，但必须符合有关的抗震措施要求。因此对于砌体结构来说可以不用在软件中建模，直接设计即可。 2.2屋顶（面）结构图当建筑是坡屋面时，结构的处理方式有梁板式及折板式两种。梁板式适用于建筑平面不规整，板跨度较大，屋面坡度及屋脊线转折复杂的坡屋面。折板式适用于相反的条件。两种形式的板均为偏心受拉构件。板配筋时应有部分或全部的板负筋拉通以抵抗拉力。板厚基于构造需要一般不宜小于120厚。此外梁板的折角处钢筋的布置应有大样示意图。至于坡屋面板的平面画法，通常使用剖面示意图加大样详图的表示方法。 2.3大样详图在建筑详图的准确无误的基础上，大样详图的绘制可在建筑详图的基础上直接绘制，也可在以前做过的详图的基础上来局部改进绘制。这阶段需要注意在保持建筑外形的前提下尽量地使结构受力合理和施工方便。在标高和外形尺寸上一定要和建筑专业协调一致。 2.4楼梯楼梯梯板要注意挠度的控制，梯梁要注意的是梁下净高要满足建筑的要求，梯梁的位置尽量使上下楼层的位置统一。局部不合适处可以采用折板楼梯。折板楼梯钢筋在内折角处要断开分别锚固防止局部的应力集中。注意梁下的净空要求，并要注意梯板宽度的问题。首段梯板的基础应注意基础的沉降问题，必要时应设梯梁。 2.5基础基础要注意混凝土的标号选择应符合结构耐久性的要求。（通常情况下可采用C25）基础的配筋应满足最小配筋率的要求（施工图审查中心重点审查部位）。条基交接部位的钢筋设置应有详图或选用标准图。条基交叉处的基底面积不可重复利用，应注意调整基础宽度。局部墙体中有局部的较大荷载时也要调整基础的宽度。基础图中的构造柱，当定位不明确时应给予准确定位。 3建筑结构设计与工程造价的关系 3.1设计方案直接影响投资据研究分析。设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1不到。但正是这少于1的费用对投资的影响最高却达到75。在单项工程设计中，建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用对投资都有较大影响。 3.2设计方案影响经常性费用建筑结构设计不仅影响项目建设的一次性投资，而且还影响使用阶段的经常费用，一次性投资与经常性费用有一定的反比关系。但通过建筑结构设计人员努力可找到这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低。 3.3设计质量间接影响投资据统计。在工程质量事故的众多原因中，设计责任占401，很多的工程质量事故都是由于产品设计不合理造成的。 4建筑结构体系设计和选取 在选取结构体系时必须针对所设计的建筑实际情况进行评估分析，只有正确选取结构体系才能设计出经济合理的结构。目前高层建筑多采用钢筋混凝土结构，其结构体系主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。对于高层建筑来说主要以剪力墙结构和框架剪力墙结构为主，对于低层建筑则多采用框架结构。 框架剪力墙结构体系中以剪力墙作为主要抗侧力构建，而承受绝大部分水平荷载；而框架部门则主要承受竖向荷载。框架剪力墙结构中框架和剪力墙两者共同受力，合理分工。而剪力墙布置应均匀设置在建筑物的周边、电梯间等部位。由于该结构以框架结构为主，剪力墙为辅助，这种结构体系适用于25层以下的建筑，最高不宜大于30层。 剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱的，剪力墙作为竖向承重和抵抗侧力的结构，全部承受结构的竖向和水平力。这种结构体系通常采用平面布置形式，由于剪力墙受竖向荷载和水平荷载共同作用，剪力墙应双向或多向布置。同时由于该结构全部由剪力墙组成，其刚度要比框架剪力墙结构更好，该结构体系常用于40层以下的高层住宅建筑等，而且该结构高宽比不宜大于6，其高度也应考虑抗震要求。 5计算简图的处理 笔者将结合一些工程结构设计探讨其计算简图的处理。对于无地下室的结构来说，基础埋深较深时，为了加强底层的整体性，可以在0.00m附近设置基础连系梁。由于基础连系梁的设计仅为构造设计，无法平衡底部柱脚的弯矩，其不可作为上部结构的嵌固部分，对于底层计算高度H应是取基础顶面至连系梁顶面的高度，即把基础连梁以下的部分作为计算简图的底层，而把实际建筑的底层作为计算简图第二层，层高取用连梁顶面标高至一层楼面标高距离。值得注意的是，这种情况下底层柱的配筋应取用基础连系梁顶面和基础顶面中较大内力设计值进行计算。对于带有地下室的结构来说，计算简图中合理确定上部结构的嵌固位置是非常关键的，这需要结合工程实际情况来分析。经设计实践验证采用这种方法计算简图经整体计算后，地震作用相对保守，结构设计比较安全。 6结束语 总之，在高层建筑结构设计中，融入概念设计，不仅可以体现工程师设计理念，也能够对工程结构设计师专业水平和技术水平的标准进行有效衡量。因此分析概念设计在高层建筑结构优化设计中的应用，可以有效优化高层建筑结构设计。 参考文献： 1沈蒲生.高层建筑结构设计M.北京，中国建筑