高层建筑结构的设计原则范文第1篇
1 风的特征及风压
风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球上大气加热和温度上升的不均匀性, 从而在地球相同高度的两点之间产生压力差, 这样使不同压力差的地区产生了趋于平衡的空气流动, 便形成了风。
风速观测表明瞬时风速是由两部分组成:第一部分是长周期部分, 其周期大小一般在10min以上;另一部分是短周期部分, 它是在第一部分的基础上的脉动 (或称为波动) , 其周期常常只有几秒至几十秒。第一部分远离一般结构物的自振周期, 其作用力属于静力性质;而第二部分则与结构物的自振周期较为接近, 因而其作用属于动力的, 且属于随机的动力荷载。在脉动风的作用下结构将产生振动, 常简称结构风振[2]。在工程实际中, 通常将风荷载作为平均风 (或称静力风) 与脉动风 (或称动力风) 的共同作用[3]。
大量的统计资料表明, 近地风的平均风速随着高度的升高而增大, 同时对应于不同的地面粗糙度具有不同的变化规律。通常可采用风速剖面来描述平均风, 近地风的平均风速剖面有指数分布和对数分布两种方法, 一般常用指数率的描述, 其表达式如下:
式中zb为标准参考高度, 为标准参考高度和标准参考高度的平均风速;z为任一高度;为任一高度的平均风速;α为地面粗糙度系数。
脉动风速具有零平均值和随机特性, 可以采用湍流度剖面、脉动风速谱和空间相关性系数等进行描述。因此, 顺风向的风速由平均风速和脉动风速两部分组成, 风速公式可写成:
为t时刻的风速; (z) 为z高度的平均风速;为z高度的脉动风速。
风压是建筑结构设计中的基本设计依据之一, 其取值的大小对高层 (高耸) 和大跨度结构的安全性、适用性、耐久性及是否经济有密切的关系。基本风压是根据全国的气象台站历年来的最大风速记录, 按基本风压的要求, 将不同风仪高度和时次时距的年最大风速, 统一换算为离地10m, 自记10min平均年最大风速, 根据该风速, 经统计分析确定重现期为50年的最大风速, 作为当地的基本风速, 再由贝努力公式
确定基本风压[4]。根据 (3) 式可得到t时刻z高度的风压W (z, t) 为
式中, 为z高度的平均风压, W (z, t) 为z高度处的脉动风压。
2 风荷载的计算
2.1 风力的计算
风荷载是结构设计的重要荷载, 在工程计算中, 常采用集中风荷载
式中, P (z) 为顺风向z高度处总静力风荷载;Pc (z) 为顺风向z高度处静力风荷载;Pd (z) 为顺风向z高度处风振动力风荷载。
式中, 为垂直于建筑物表面上平均风荷载受风面积;µs为风荷载体型系数, µz为风压高度变化系数, 为基本风压。
2.2 风振系数的计算
2.2.1 风振系数
在结构设计中, 习惯用等效静力风荷载来考虑风的动力效应。而等效静力风荷载可以用静力风荷载和风振系数的乘积Pz=βzPc (z) 表示, 所以对风振系数的研究就显得尤为重要[5]。常用的风振系数有荷载风振系数和位移风振系数。荷载风振系数定义为节点静动力风荷载的总和与静力风荷载的比值, 即:
位移风振系数定义为节点静动位移的总和与静位移的比值, 即:
式中, 分别为总风响应、平均风响应和脉动风响应。
2.2.2 高层建筑结构的风振计算
我国的《建筑筑结构荷载规范》[4] (GB50009-2001) 规定:对于构筑物, 当高层 (高耸) 建筑和大跨度屋盖自振基本周期T≥.025s时, 或对于建筑物, 当高度超过30m且高宽比大于1.5时, (对于厂房, 跨度在36m以上) 建议考虑风振影响。对于T≥.025s的构筑物和高度小于30m或高宽比小于1.5的房屋建筑, 以及小于上述跨度的屋盖, 虽然也存在少量风压脉动的影响, 但此时往往按构造要求进行设计, 结构有足够的刚度, 因而一般不考虑风振影响[4]。然而, 随着我国建筑的飞速发展, 很多建筑结构都进入了要考虑风振的影响的行列。我国规范给出了高层结构顺风向的风振系数。在z高度处的风振系数βz的计算公式如下。
式中ξ、v、ϕz分别为脉动增大系数、脉动影响系数和振型系数, 三者可以查规范的表格得到。µz为风压高度变化系数。
2.2.3 复杂高层和大跨度建筑结构的风振计算
我国现行的《建筑结构荷载规范》 (GB50009-2001) 对大跨度建筑结构的风振响应和风振系数没有做出具体的规定[4], 只给出了高层 (高耸) 结构顺风向风效应的风振系数的简化估计方法, 这一方法是基于准定常假设的。但作用于大跨度柔性屋盖的脉动风荷载主要由气流分离所产生, 不满足准定常假设, 因而基于准定常假设的风振系数计算方法不再适用。
在风荷载作用下大跨度建筑结构的运动方程为:
其中[M], [C], [K]分别是n阶质量, 阻尼及刚度矩阵, [R]是一由0和1组成的n×m矩阵, 它将m维激励向量{x (t) }扩展为n维向量。
从运动方程以推导出下列算式, 即CQC的传统算式:
如果用虚拟激励法处理, 是将[S xx]先分解为r (r≤m) 个虚拟简谐激励{x p}eiωt的迭加如果进一步推导, 可以得到:
写成矩阵的开式
显然, 由式并不难推导出传统的完全二次型组合法 (CQC) 和平方总和开平方法 (SAS) 计算公式, 因此可见虚拟激励法是理论上精确的[5]。
3 刚性模型风洞试验数据处理的方法
风洞试验是结构风工程领域极其重要而且不可缺少的研究手段。由于许多建筑尚处于设计阶段, 无法进行现场实测。所以现在基本上还只能采用缩尺模型风洞试验的方法来确定作用在结构上的风荷载。
用于建筑结构的缩尺模型风洞试验可分为刚性模型风洞试验和气动弹性模型风洞试验。前者忽略了来流之间的相互耦合用, 主要用来测量作用在结构上的平均风荷载和脉动风荷载。后者考虑了结构来流之间的相互耦合作用, 主要用来测定结构在边界风场中的动力响应。但是因为气动弹性模型风洞试验要求满足一系列的相似条件, 虽然精度高, 但是难度大, 所耗的人力、物力和财力较大[6]。因此刚性模型风洞试验是目前用得最为广泛的一种方法。
风洞试验测得的数据是时间历程, 文献[7,8]提出了多阶模态力法, 其基本思路是将各测点的脉动风压和结构的各阶模态相乘转换为相应的模态力, 采用振型叠加法在广义坐标中求出结构的响应。它的优点在于只要在刚性风洞试验中输出各阶模态力系数和模态力谱, 就能快捷的计算得到结构的风振响应和风振系数。
4 结语
在高层建筑和大跨度建筑结构设计中, 风振响应和风振系数是计算的重点和难点之一。我国的规范提供高层高耸结构在顺向风效应的风振系数的计算方法, 这一方法不太适用于复杂高层建筑和大跨度建筑。因此, 在复杂的高层建筑和大跨度建筑设计时风荷载的确定需要采用其它更精确的方法来确定。
摘要：随着现在建筑美学的发展和使用功能的要求, 现代建筑结构朝着高层和大跨度的方向发展。因此在结构设计中风荷载越来越重要, 有时至起决定性的作用。本文主要阐述作用在结构上的风压、风力和风振系数、复杂高层建筑和大跨建筑结构风振系数和风振响应的精确方法以及风洞试验数据的处理方法。
关键词：高层建筑,大跨度建筑,风荷载,风振系数,风洞试验
参考文献
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[6] 陆锋.大跨度平屋面结构的风振响应和风振系数研究[D].博士论文, 2001.
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高层建筑结构的设计原则范文第2篇
1 高层建筑绿色设计的意义
1.1 可持续发展性
越来越多的高楼大厦在城市中崛起, 高层建筑是时代发展中的必然产物, 可以满足人们的生活需求。但与此同时, 对城市中的生态环境造成了严重的破坏。高层建筑的绿色设计可以减少对环境造成的破坏和污染, 还能够有效的降低不可再生资源的浪费和消耗。高层建筑的绿色化设计能够有效保护城市中的生态环境, 为城市的可持续化发展提供保障。
2 加快建筑行业的发展
随着人们环保意识越来越强, 对可持续性发展也越来越认可, 为了能够拥有健康舒适的居住环境, 绿色设计的高层建筑成为了人们居住的首选场所。建筑设计师越来越重视高层建筑的绿色化设计, 同时也提高了建筑行业对绿色化设计的重视程度。政府对环境保护的力度也越来越大, 绿色化设计逐渐成为建筑行业的主要设计理念, 使建筑行业向可持续化发展的道路上迈进。
3 高层建筑的绿色设计特点
通过对《民用建筑绿色设计规范》的研读, 高级建筑的绿色设计可概括为:绿色设计控制整个建筑过程。传统的建筑设计已经无法满足人们对建筑的需求, 高层建筑作为主流的建筑形式, 绿色设计就显得尤为重要。绿色设计需要环保、设备、规划和施工等各个部门的合作, 需统一协调和规划。
绿色设计主要由以下几部分组成:
1) 施工场地和施工现场环境的设计, 主要为了在充分利用场地的同时并对周边环境进行保护。
2) 施工场地和室内的相互协调, 在保障节约能源的同时又可以保护室内环境。
3) 选用环保型的建筑材料。
4) 合理对水电等设施进行优化, 达到节能减排的目的。
在高层建筑的绿色设计过程中, 应参考《民用建筑绿色设计规划》, 将高层建筑的能源消耗降到最低, 保护城市的生态环境, 达到绿色设计的真正目的。
4 高层建筑的绿色设计策略
4.1 高层建筑位置与朝向的选择
在对高层建筑设计时, 需要考虑对城市生态环境带来的影响。例如, 高层建筑的容积率如果过高, 就无法满足底层住户对光照的需求。在高层建筑进行选址以及阳台朝向设计时, 应选择光照充足的地段, 并增加楼间距, 确保底层用户也可以受到太阳的照射。建筑物的朝向不同、季节不同和地段不同都会对光照强度产生影响。尤其是在冬季, 室内光照面比夏季要大得多, 建筑设计师应充分考虑太阳的高度角问题, 确保在整个冬季, 阳面的窗户可以接受较多的阳光照射, 不但能够提高室内的温度, 还可以至少室内的照明时间。北面窗户应设计的稍小一点, 在获得更多的阳光照射的同时, 还能够减少热量的损耗, 保持室内相对舒适的居住环境。
阳光属于可再生资源, “取之不尽, 用之不竭”, 又是清洁型能源之一, 合理的利用阳光符合绿色设计的核心理念, 高层建筑的绿色设计中应加强对太阳光照的利用率。
4.2 高层建筑楼顶的设计
由于高层建筑是城市的主流建筑物之一, 高层建筑的楼顶也就成为城市天际线的重要组成部分, 楼顶设计的好坏对高层建筑以及城市的形象影响很大。从建筑的独特楼顶设计就可以与其它建筑区分开来, 在高层建筑楼顶进行绿色设计更能凸显出对城市生态环境的保护。应该合理利用高层建筑的楼顶, 建设功能性用房, 合理有效的利用资源, 还能够对整个建筑起到降温、遮阳等作用, 还应使用较为隐蔽的建筑风格, 增添整体的视觉效果。
4.3 高层建筑的空间构架
由于经济的快速发展, 人民生活水平的提升, 对高层建筑中的绿色设计也越来越重视。所以在高层建筑的空间构架上, 需要充分考虑能源消耗的问题。在玻璃的选择上应选择透光性强的, 增大室内的采光率, 维持室内的温度。城市中的高层建筑应与周边建筑形成合理布局, 为建造美丽大方的城市做出应有的贡献。地上的布局应与周边相互协调, 而地下则应充分利用空间, 建造停车场等公共性场所, 缓解城市中土地资源紧张的问题。
4.4 高层建筑的绿色设计应与科技相结合
在进行绿色设计时, 应充分利用科技手段, 减少对能源的消耗。高层建筑的高度能够更好的利用太阳能, 安装太阳能电池板, 实现清洁能源照明, 减少对电能的消耗, 节约资源。采用水循环系统对高层建筑的水资源进行充分利用, 生活用水进行技术处理后可以用于植物的灌溉等。绿色设计与科技相结合, 实现可再生能源的充分利用和降低不可再生能源的消耗, 实现具有现代化的绿色型高层建筑。
结语:
建筑的绿色设计使得人们拥有健康舒适的生活环境, 还可以保护城市生态环境。因此, 在高层建筑的实际建设中, 应加强对绿色设计的重视程度, 建筑设计师应该学习先进的绿色设计理念, 提升高层建筑的绿色设计水平, 从而促进高层建筑的可持续发展。
摘要：我国正处于经济飞速发展的时代, 人民的生活水平得到了提高, 对自己的居住环境有了更高的要求, 建筑也得到了飞速的发展。为了节约土地资源, 城市中的居住环境, 多以高层建筑为主。由于高层建筑物的数量日益增多, 并且发展的规模也越来越大, 对城市的生态环境造成了不小的破坏, 对构建可持续发展的社会也产生了不利的影响。所以, 将绿色设计应用到高层建筑中, 能够有效的减轻对环境造成的破坏, 同时亦有助于居民的身心健康。本文主要探析了高层建筑中的绿色设计策略, 并提出了整改建议。
关键词：高层建筑,绿色设计,策略
参考文献
[1] 王丽, 王萌.高层综合体绿色设计策略分析[J].住宅与房地产, 2017 (15) :38.
高层建筑结构的设计原则范文第3篇
引言:随着社会经济的快速增长, 土地资源特别是城市中的土地资源越来越少, 这样就对高层建筑提出了更多的需求和要求。因此, 城市里的一幢幢高层建筑拔地而起, 同时也促使我国城市化进程高速向前。高层建筑由于其集约性和高度决定了其对质量的要求更高, 而人们不断增长的需求也同时对高层建筑的景观视野的要求也越来越高。因此, 在进行高层建筑设计时, 应狠抓结构设计的合理性和稳固性, 确保高层建筑质量安全的同时, 也为人们提供更开阔的视野和舒适度, 推动我国城市化建设更快、更好地向前发展。
1 结构设计特点
1.1在高层建筑结构设计中起着关键作用的就是建筑水平力的设计, 同时建筑结构的动力性也随着高层建筑层数的水平荷载能力的变化而变化, 一般情况下水平荷载和纵向荷载的数值存在差异。
1.2高层建筑结构设计的重要环节之一就是轴向变形设计, 高层建筑随着楼层的增加, 剪力墙体系也随之增大, 另外边柱受力形变与中轴受力形变相比较小, 从而引起高层建筑结构受力不平衡的情况出现。
1.3在建筑高层设计时也应该注意对建筑进行抗震能力的设计, 因为地震包括纵向荷载及水平荷载, 会导致建筑高层结构的安全性能出现危险的可能。
2 高层建筑的设计理念
2.1 合理的简图设计理念
选择合理的计算简图是高层建筑保障其结构设计安全合理的关键问题所在, 因为如果其出现任何问题, 将直接导致结构问题的发生, 从而直接威胁高层建筑的安全性。因此, 高层建筑的计算简图需要进行严密的结构设计和计算, 严标准、高要求, 在进行实际的施工过程中, 应当对构造方法进行合理的配置, 当然这种配置并不是局限在钢节点或者饺节点, 应当最大程度上的减缩小误差, 将计算的简图尽量的保证规范, 控制到规定的范围之内。这对于高层建筑的质量来说是质量安全保证的第一步。
2.2 合理的基础设计风格
高层建筑对于建设用地的地质条件要求很高, 对地质情况进行充分考量是基础设计必须要做的, 这样才能根据不同的地质条件选择不同的设计方法和施工材料, 因为垂直荷载的问题存在, 诸如高层建筑的垂直荷载很大, 远超过一般的建筑, 这就要求对地质条件进行充分的考量, 同时, 因为高层建筑周围往往还存在其他的建筑物, 因此在施工时还要充分考虑到是否会对周围建筑物造成影响, 或是被周围建筑物影响, 这就要求综合考虑到地质、建筑环境等各方面的问题, 需要注意的还有就是, 一定要充分考量地基的潜力问题, 地基的潜力对于高层建筑来说是很有帮助的, 因此, 在适当的时候可以进行地基变形检测, 根据地基的情况进行适时的变通和修改, 只有充分掌握了地基的情况, 才能为参天大厦打牢地基。
2.3 合理的结构方案
高层建筑的结构设计方案通常包括形式和体系两个方面, 而这两个方面都十分重要, 特别是可以有效的将经济价值考虑进去, 获得性价比比较高的结构方案, 受力和传力对于结构体系来说是很重要的问题, 也是必须要考虑的问题。施工方案的考虑必须要兼顾全面性, 不仅仅包括地理条件, 甚至周边建筑的现实条件, 对于工程, 则是主要关注施工条件和材料, 对于这些指标的综合分析是整个施工方案进行结构选择的关键性问题, 正是通过这些问题的研究才能更好的确定最佳的结构方案。
3 高层建筑结构设计的问题与对策
3.1 超高的问题对策分析
(1) 抗震性一直是高层建筑设计中比较头疼的问题, 而为了建筑的安全系数, 这也是不得不重点考量的问题之一, 而这其中又不得不考量建筑物的高度问题。建筑物的高度应当满足实际的抗震的需要, 只有满足抗震需要才是更加体现建筑为人类造福的理念, 高层建筑对于抗震来说更是关键, 因为高层建筑物所承载的垂直荷载更大。
(2) 在建筑物的超高问题上, 最初的限制只是仅仅局限在A级高度, 但是由于实际问题的产生以及人们对于所存在问题的理解不断加深, 出来一个比较新的规范, 这个规范是将限制高度进行了扩展, 例如到了B级高度, 这种细化主要是为了高层建筑的安全考虑, 而这样的细化则大大优化和改进了高层建筑结构设计方法和措施, 而对于高层建筑设计来说, 其实践性措施往往是比较具有现实可行性的, 特别是建筑结构的问题审核来说, 在施工图纸方面, 建筑结构直接会影响图纸审核, 由于图纸的预测性与施工的实际性的交叉, 使得在通常情况下不得不对实际的建筑结构进行改变, 但是这种意义上的改变会直接使得高层建筑的超高存在很大问题, 因此需要定期、定时的进行专家论证会, 对建筑物进行重新的论证, 只有这种比较谨慎的做法才能对于工程建设起到很好的作用。
3.2 高层建筑的规则性对策分析
(1) 在实际的建筑规范当中, 对于高层建筑来说有许多的限制, 这种限制是基于规则性的限制, 比如, 在对高层建筑中的结构嵌固端的层面进行相应刚度的控制, 平面性的规则的限制。同时在实际的规范当中对高层建筑的要求更为样, 比如严谨不规范的设计方案措施的规划, 同时再按照规划进行设计的时候, 结构设计的改动都要进行上报, 进行相应的层级设置, 只有这样才能确保后期的条件规范性的问题。
(2) 高层建筑的设计虽然需要在一定的规则中进行, 但是建筑最后还是得回归人类居住需求的本质, 因此, 必须要在设计的时候加入人性化的考量, 营造宜人居住的建筑氛围, 并充分考量人类对于建筑物功能的多样化需求, 这样才能进一步促进建筑设计水平的提升。
4 结论
高层建筑的结构往往不同于以往中低层建筑, 因此在设计上也更加充满挑战, 社会实践也是对高层建筑的设计施工保持着充分的关注, 我们发现如何有效的体现出新的设计理念, 就显得十分重要, 对于常见是理念的坚持对于工程建设来说是十分重要, 如何有效的提高这种设计施工的有效性, 对于建筑施工的设计来说具有重要意义。所以希望通过本文的研究和介绍, 可以促进建筑设计和建筑质量的进一步发展。
摘要：现如今, 随着社会经济的蓬勃发展, 不管是高层建筑的数量还是质量都面临着严峻考验, 其中结构设计更是十分重要的一环。同时, 高层建筑的设计理念也日新月异, 本文正是基于此, 在对高层建筑结构设计方面进行相应的阐释, 旨在通过阐释, 使得大家可以对高层建筑的实际性问题有清晰的认识, 在这个过程当中, 不断的针对存在的问题, 提出相应的解决办法, 希望借此对高层建筑设计有所助益。
关键词：高层建筑,结构设计,对策
参考文献
[1] 赵义珂.浅谈高层建筑发展中存在的问题及解决方法[J].居业.2017 (06) :58-58.
[2] 陈思平.高层房屋建筑工程技术管理的要点研究[J].城市建设理论研究 (电子版) .2017 (24) :74-74.
高层建筑结构的设计原则范文第4篇
1 高层建筑给排水工程的特点
首先,高层建筑由于建筑高度很大,这样,静水压力也很大,在这种情况下,如果只采用一个系统供水,则建筑底层的配水点所承受的压力也会很大,这样,不仅影响底层的使用,而且给水管道以及配件在高压之下,也会容易损坏。因此,高层建筑必须设置合理的竖向分区,使得静水压力降低,保证系统的安全运行。
其次,高层建筑的排水量大,管道长,管道中压力波动大。这样,为了保障系统的排水能力,保障水封不会被破坏,其排水管道必须采用机械强度高的管道材料,并且管道接口处要采用柔性接口,除此之外,还应当设置通气管道以稳定管道中的压力。
再次,高层建筑标准高,给排水设备使用人数较多,水量大,因此,一旦管道发生故障,影响范围也较大,因此,高层建筑对给排水管道的安全性、可靠性要求比较高。
最后,高层建筑引发火灾的因素多,火势蔓延速度快,而且扑救困难。因此,高层建筑消防系统的安全可靠性比低层建筑高。由于目前消防设备能力有限,扑救高层建筑火灾的难度较大,所以高层建筑的消防系统应立足于自救。
2 高层建筑给水系统的设计
2.1 给水管道设备的选用及布置
给水管道以前采用的热镀锌钢管,这种材料容易锈蚀,对水质造成污染,因此,现在常用塑料给水管,它具有质量轻、耐压强度高、输送液体阻力小、耐化学腐蚀性强、安装方便、使用寿命长等优点。具体选用何种管材,应综合考虑压力、温度、使用环境、安装方法等因素确定。
2.2 确定竖向分区
高层建筑由于建筑高度很大,在进行给水系统设计时,首先要考虑的就是竖向分区问题,即沿着建筑物的垂直方向,依序合理地将其划分为若干个供水区,每个供水区都有完整的给水系统。高层建筑的竖向分区的合理性,与给水系统的运行、使用、维修、管理等方面直接相关。而高层建筑给水分区主要根据给水压力值来确定。
目前,就高层建筑给水系统竖向分区压力值,国内外尚未有统一的规定,通常都以各分区最低点的卫生器具配点处的静水压力不大于其工作压力为依据进行确定。根据我国《建筑积水排水设计规范》GB50015-2003规定,各分区最低卫生器具配水点处的静水压≤0.45MPa,水压超过0.35MPa的入户管要设置减压设备,以避免水压过高或过低给用水带来不便。
2.3 给水方式的确定
当竖向分区确定后,就要对给水方式进行选择。选择恰当的供水方式,也就是确定采用何种加压供水设备,加压和供水方式是高层建筑给水的核心,其对于高层建筑至关重要。高层建筑的给水方式主要有如下几种。
(1)高位水箱给水方式。高位水箱供水方式主要包括水泵和水箱,水箱内可储备一定水量,以对本区的用水量和压力进行调节,供水比较安全可靠,并且水压比较稳定,这种方式又分为并联供水式、串联供水式、减压水箱供水式、减压阀供水式。
(2)气压罐给水方式。这种方式不需要水箱和水塔,主要设备是离心水泵和气压罐。气压罐是钢制密闭容器,存储于容器内的空气由于具有可压缩性,所以能够对水量、水压起到调节作用;水泵机组采用软启动和循序启动,从而实现无塔供水。
(3)变频泵无水箱给水方式。变频调速水泵,是一种将单片机技术、变频技术和水泵机组相结合,通过变频器电源改变频率和电压,以控制交流电动机的转速,进而实现水压与流量可调的给水设备。由于变频泵的水压和流量可调,可取消高位水箱。
(4)减压分区给水方式。减压分区给水方式是利用减压阀或各区的减压水箱进行减压。水泵将水直接送入最上层的水箱,各区分别设置水箱,由上区的水箱向下区的水箱供水,利用水箱减压,或者上下区之间设置减压阀,用减压阀代替水箱,起减压的作用。
值得一提的是,对于高层建筑的底层、地下室、裙房及附属建筑,为了节约基建费用,在市政管网压力足够的情况下,应当采用市政给水管网直接供水。底层以上的中区和高区采用上述何种方式供水,必须结合投资、节能、基建等多方面因素,综合考虑,选择恰当的方式进行给水。
3 高层建筑排水系统:
3.1 双立管排水系统
高层建筑的排水系统,其排水立管都比较长,而且排水情况也复杂多变,导致排水立管中的气压变化也很大,水封很容易遭受破坏。为了平抑排水管中的气压波动,通常在与立管平行的方向上设置通气管,以免排水立管中发生空气不足的状况,确保排水通畅,保护水封。这种排水系统设有两种立管,因此被称为双立管排水系统。
3.2 单立管排水系统
单立管排水系统即一根立管具有排水与通气的双重功能,相对于双立管排水系统来说,它具有节省管材、减少占用面积、减轻荷载、维护方便、缩短工期、造价低等诸多优点。常用的特殊单立管排水系统主要有如下几种方式。
(1)苏维脱单立管排水系统。该系统是采用一种使气水混合或分离的特殊配件替代一般管件的单立管。其核心部件主要是混流器和跑气器,前者设在立管与每层按支管间连接处,其作用是限制立管内的液体与气流的速度,并且使得从支管流来的污水与立管中的空气混合;后者设在立管底部,其作用是把气体从污水中分离出来,以防止了立管底部产生过大的压力,从而使得污水能够畅通地排出。
(2)旋流式单立管排水系统。旋流式单立管系统是由各个楼层的排水横支管与立管上的旋流配件及装设于立管底部的"特殊排水弯头"组成。采用这种系统,水流呈水平旋转,沿立管管壁向下流动,这样,立管内壁就会形成水膜流,于是,管道中心就形成了管心气流,并通过伸顶透气管以及特殊排水弯头与外界空气相通,这种系统因与外界有良好的通气能力,因此,具有良好的排水能力,并且保证了系统中压力的稳定。
(3)吸气阀单立管排水系统。高层建筑排水系统功能是否完善,主要取决于立管的排水与通气能力,由于高层建筑排水立管较长,承接的卫生洁具多,再用水高峰时,容易形成水塞,导致立管内气体压力波动较大。在这种情况下,如果立管上部不能充分地补气,底部排气又不是很不畅,就会导致水塞前后方将形成正负压力,导致污水不能排出,甚至出现存水骛回压与抽吸现象,在这种情况下,如果在立管顶部安装吸气阀,并在每隔8~12层立管上安装一只吸气阀能够有效改善高层建筑排水土管的水流工况。
摘要：高层建筑给排水工程具有自己独特的特点,就给水来说,确定竖向分区、以及给水方式是给水设计的关键,就排水来说,应当根据实际情况需要,选择合适的排水系统。
高层建筑结构的设计原则范文第5篇
为了使得现代化的建筑体的使用价值增大, 从而更好的利用建筑空间, 展现出其完美的建筑功能, 进而使得用户能够满足其需求, 人们在日常的设计要求中会提出大空间的需求, 因此, 设计者必须结合这种理念, 结构转换层要承担起整个建筑主体结构安全, 并且要进一步保证空间功能转换的需求。
2、建筑转换层的概念与特点
目前大多数靠近街道的建筑大多都被商业化, 这种商业的功能模式使得目前的很多临街建筑都变成了底部为商业办公区域, 而其上部才是普通的民宅, 因此, 这种设计在日常生活中也十分的可见, 并且在设计类似的建筑时, 底层一般要采用大跨度的结构, 从而保证高举架的结构布置, 但上层要使用传统的常规结构布置, 从而在这种程度上实现转换层的体系, 为人们的日常生活带来一定的便利性[1]。
一般情况下, 结构层转换时具体分为整体性的转换和局部转换, 整体转换即是将上部和下部连接成一体, 为了达到成为支撑力的目的, 进一步保持竖向承重结构, 从而达到一种连接不均衡的状态。有些设计中还为上层局部增加一些剪力墙, 下部变为空之柱的结构, 整体上实现这种递进关系, 而局部转换, 就是将上部的核心构件变为不连续性的框架结构, 从而带动局部的剪力墙形成不落地悬浮状态, 一般在日常生活中大多都采用的是局部转换, 并且局部转换的安全性相对来说也较高一些[2]。
3、高层建筑结构转换层设计原则
为了进一步保证建筑体将力能够有效的进行竖直方向的传递, 也就是基本的静力数值传递模式, 这种传递一般是自上而下的, 这样传递的话相对来说是比较容易把握的, 能够有效控制, 并且能够在初期设计时进行简单计算, 还能常常为了在这种建筑结构体系中合适的把握好各方面的刚度要求, 从而实现各部分的协调工作, 避免其发生大面积的变形, 所以才使得转换层上下层处理时尽可能的高度化, 并进一步确定其刚度比。建筑体结构的刚度是决定该建筑体在遇到地震时, 是否能够有效保证安全的重要数据如果刚度比较大, 那么在地震时, 它的上部结构反应力会十分严重, 会进一步增大这种安全隐患。因此, 如果能够有效的把握住其位移的变换程度, 并进一步减小设计的结构高度, 这种设计特点尤其是体现在转换层以上的部位, 会更加能够平衡这种功能的需求[3]。
4、高层建筑结构转换层类型及设计要点
接下来具体位于北京市中心的一顿高层建筑为例, 该建筑主要是用于办公和商业, 外观上也形成了一定的美感, 可以用于人们的观光, 它的外部轮廓是逐渐向上收缩, 到一定程度后又逐渐放大至顶部, 变化范围为78米、54米到59米, 从外部轮廓来看有点像是古代的酒樽, 因而得名“中国尊”。这个建筑总高度达到528米, 在国内来说, 已经是属于超高层建筑, 该建筑项目投资高达240亿元, 属于非常巨大的建筑工程, 因此在这个建筑的设计过程中, 也使用到了相关的结构转换层类型。
梁式转换结构指的是这种下层采用巨型框架, 类似于强有力的支撑的转换, 形式一般多采用钢筋混凝土梁或者是钢骨梁, 能够明确这种结构传力, 在设计期间也十分容易计算, 因此它的应用十分的广泛, 但是它也有一定的缺点, 比如它的安全性能并不高, 在地震时反应力比较大, 这也增加了很大的安全隐患, 因此在设计的时候, 一定要保证下不具有足够的高度才能够进一步平衡上不刚度不足的特点。上部墙体长度一般都比较长, 一般情况下它不能少于转换量的2/10, 这在具体的设计阶段应该有明确的计算, 进一步将梁与墙体作为一个整体来进行模型分析, 在其他的时候, 可以按照一些有限元的结构模型来进行处理, 从而达到数据强柱弱梁的原则, 进一步提高其延展性以及相应的承载能力, 从而保证建筑的安全性能[4]。
厚板形式的转换结构, 指的是用一种实心板进行剪力墙的承载, 从而将上部竖直的结构作为竖向力和侧向力, 逐渐传递给下部的筑墙, 这种结构有可能会因为厚板的结构不对位, 而导致的内力分析, 产生一定的错位性, 从而导致内部结构复杂化、不规则, 如果节点或者周边有一定范围的阴力承载, 那么其内弟在叠加时也不用考虑弯曲的效果[5]。
箱型结构的转换承载是指将隔板作为中间分析结构, 从而将上下楼板之间隔离, 打造出一种既能承载上部框架柱也能够将力传递给下层的一种转换形式。这种结构在设计时, 一定要保证楼板之间的通道够长, 才能在实际的操作中形成整个贯穿结构, 也比较利于后期的检修, 一旦发生故障, 后期也能够及时并且轻易的进行拆模, 但是作为转换梁的隔板来说, 它需要负重很大的载荷, 因此它的内力相对来说是比较复杂的, 在设计初期应该对其进行基本的调试, 以及相应的计算, 使其能够承担主要的竖向简历, 如果隔板开洞的位置以及大小不能够明确的话, 那么在施工的时候会造成很多的麻烦, 在设计关键时期会对分析验算造成很大的困难, 使得楼板于隔板之间形成一定的局部弯曲效果[6]。
具体的工程实施的过程中, 应该将转换结构的形式进行比较, 才选取更为有利的一个形式, 尽可能的保证结构整体上比较良好, 受力比较明确, 在计算期间, 如果遇到难点问题, 应该分析讨论, 制定出更符合利益化的方式。
5、结束语:
在具体的建筑结构设计当中, 结构转换层是一个非常重要的环节, 它的难点也非常的多, 在具体的设计工作中, 应该针对具体的要求认真计算, 并且加以分析, 尽可能的有一些创新能够使得设计出来的成品更符合大众需求, 更满足社会的经济效益。
摘要：目前城市中的高层建筑已经是非常常见了, 高层建筑中很多已经普遍使用了转换层结构特点的设计原则, 根据用户的具体需求, 对于各类转换层设计出具体的要点, 使得人们在日常的生活中能够感受其带来的便利, 文章将进一步分析了这种设计特点, 给人们在日常的选择中提供一个有效的保证。
关键词：高层建筑,转换层,结构设计,相关探讨
参考文献
[1] 王智.对高层建筑转换层结构设计的有关探讨[J].低碳地产, 2016, 2 (20) .
[2] 梁柱江.对高层建筑转换层结构设计的有关探讨分析[J].工程技术:全文版, 2016 (11) :00051-00051.
[3] 李天文.对高层建筑转换层结构设计有关探讨[J].工程技术:全文版:00052-00052.
[4] 戴征志.对高层建筑转换层结构设计的探讨[J].现代企业文化, 2010 (15) :126-127.
[5] 谭柱.关于高层建筑转换层结构设计探讨[J].中华民居旬刊, 2010 (12) .
高层建筑结构的设计原则范文第6篇
1 剪力墙结构设计的基本原则
1.1 调整楼层最小剪力系数方面的原则
在剪力墙设计时要尽量少使用构件, 其中最佳的设计预案就是布置大开间的剪力构造, 让其侧向刚度构造能达到最优的状态。同时, 要确保楼层间的剪力系数最小, 不得越出有关标准要求的范围, 短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩以及和整体总底部承受的地震倾覆力比一定不得超出1∶4, 这样不但能缩减构造自身的重量, 还能缩减地震所带来的损坏, 可节省成本。
1.2 调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则
我们可通过竖向构件的数目来得出构造的剪切变形量, 可是在大量的项目实践中, 大多数构件还是不过关的, 所以要对构件实施科学的布置, 一旦布置不科学, 就会产生扭转变形, 那么楼层间的移动也难以达标。所以, 对于高层建筑来讲, 不能仅用楼层间的移动来确定竖向构件的刚度, 同时还要尽量的缩减扭转变形。
1.3 调整剪力墙结构连续超限方面的原则
如果剪力墙构造有较小的连续跨高比, 就会产生较大的弯矩与剪力, 如此就会超出了有关标准限度, 跨高比一般要大于2.5。遵照有关的标准, 如果跨高比低于5时, 不能折减连续梁, 合理的选择跨高比可高效的防止剪力与弯矩过量。在构造设计中如果对上述内容进行有效合理的运用, 在一定程度上就能缩减项目的资金投入。
2 剪力墙的优点
将剪力墙构造设计加入至建筑构造设计中, 这样不但会减少项目的用钢量, 而且还会减少建筑项目的资金投入。相对应的剪力墙总体性能较优, 具备极大的刚度, 可承受住各种类型的荷载, 尤其是对水平荷载更高效。而且在高层建筑构造中加入剪力墙构造设计, 可把建筑里的隔离墙与承重墙高效的融合在一起, 可保障建筑里空间的安全, 还增强建筑的美观性。
3 剪力墙的缺点
在框架构造中运用剪力墙会增加建筑的重量, 这样不但会增加成本的投入, 而降低其防震能力。虽然剪力墙结构能够减少钢筋方面的使用成本, 但是其本身的结构会对延展性形成一定的约束, 剪力墙的横向应力抵抗强度较强, 但是剪力墙竖直方向的施工成本较高, 因此在实际的使用过程中, 还需要考虑到施工成本的问题以及施工的安全问题。
4 剪力墙结构的要点
4.1 合理配置剪力墙暗柱钢筋
依据相关标准, 当设计一级、二级及三级剪力墙构造时, 需要设置一定的暗柱与端柱, 这些暗柱与端柱在一定限度上可消耗掉很多的地震波能量, 同时还能增强剪力墙边缘抗拉能力, 这对建筑的稳定性提升产生着相当巨大的作用。
4.2 合理布置剪力墙结构
首先, 在筛选短肢剪力墙构造时要保持一个谨慎的态度, 这主要是因为短肢剪力墙构造不但防震性能差, 而且难以高效地保证建筑的稳固性, 所以在筛选时要对各个层面的要素展开全面的考虑, 在确保建筑灵活布置时, 要高效地缩减建筑构造的重量。
其次, 小墙肢的存在会增加剪力墙结构的施工难度, 因此在实际的施工过程中必须尽量避免小墙肢的存在和建设, 从而降低施工的难度, 并且也有助于降低施工的繁琐程度和成本。在使用剪力墙结构时必须合理的进行控制。
最后, 因为剪力墙刚度直接关联到防震性能及作业的时间, 所以在科学布置剪力墙构造时要保证其总体刚度, 这样在保证作业时间时, 还能加强其抗震功能, 获得较好的经济利润。而且在对剪力墙刚度展开控制时, 还要高效地达到位移限制标准。
4.3 合理的控制剪力墙结构参数
必须充分的控制好剪力墙结构的各项参数, 在施工过程中必须严格的落实设计参数和指标, 在具体的进行施工时, 要根据施工的实际情况及时的调整设计, 针对现场施工出现的状况及时的进行调节有助于确保整体的设计效果。并且在施工的过程中分阶段进行施工效果的检测, 根据前一阶段的施工效果修正下一阶段的施工方案, 从而最终实现施工的质量控制。
4.4 剪力墙的连梁设计
在高层建筑中使用连梁来连接剪力墙, 它两边固定于剪力墙上, 由于剪力墙自身具备一定的强度及刚度, 所以在连梁里会产生巨大的作用力。为了缩小连梁里内力, 我们通常会利用刚度折减的办法来运算内力, 这样可控制好折减值。在受到风力及地震力的作用下, 会对连梁产生很大的内力, 进而制约到连梁的结构性能。所以通常会加大剪力墙洞口宽度、在连梁中间开水平缝等办法来减小连梁内力, 以便削弱各种应力对连梁的损坏, 提升高层建筑构造的稳定性。
5 结论
近几年来我国建筑业有了大跨步的进展, 这也高效地促进了剪力墙构造的运用。现今高层建筑构造中使用最多的就是剪力墙构造, 将其运用于建筑构造总体设计中, 可增强建筑的总体及防震功能, 更能突显出剪力墙构造的重要性。而且要加大剪力墙探究的力量, 深入提升剪力墙构造设计水准, 在达到人们对建筑要求的同时, 保证建筑总体质量的全方位提升。
摘要：由于人们的生活品质在不断提升, 所以要求的居住条件越来越苛刻。为了解决土地紧缺问题, 很多高层建筑物在不断涌现, 并具备较多的功能。在高层建筑构造中, 通过利用剪力墙可将建筑的最基本功能全部实现, 还更优的达到人们对建筑的个性化、经济性及持久性等要求, 可高效的保障建筑的质量, 减少建筑项目的资金投入, 所以要搞好高层建筑构造中剪力墙结构设计工作, 保证剪力墙构造设计水平的提高。本文从剪力墙的定义开始, 针对剪力墙的优缺点展开剖析, 并深层面描述了高层建筑构造中剪力墙设计的关键点。
关键词：高层建筑,剪力墙,结构设计,要点
参考文献
[1] 李艳霞.建筑结构设计中剪力墙结构设计的使用研究[J].建筑知识.2016 (14) :52-52.
[2] 姜剑飞.高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计[J].建材与装饰.2017 (40) :69-69.