高层建筑设计原理分析论文

2022-04-20

要写好一篇逻辑清晰的论文,离不开文献资料的查阅,小编为大家找来了《高层建筑设计原理分析论文(精选3篇)》的相关内容,希望能给你带来帮助!摘要:20世纪70年代以来,随着城市化和工业化的飞速发展,全球环境污染、资源浪费、能源短缺等问题日益加剧,导致城市发展过程中出现了许多影响人类生存的问题。人类不得不更多地应用设计原理和方法,来研究“城市”这一复杂的复合人工生态系统,并提出各种城市景观规划中的生态规划和设计方法。绿色设计就是其中较为突出的方法之一。

高层建筑设计原理分析论文 篇1:

浅谈高层建筑设计

【摘要】笔者主要针对高层建筑的设计原理进行了分析与探究,并从三个方面阐述了高层建筑的设计要点,提出了有关设计要点的建议,以提高城市高层建筑的整体性与亲近感。

【关键词】高层建筑;设计要点;整体性

1.城市建设中高层建筑的设计原理

1.1 整体尺度

整体尺度即高层建筑的每个主体和主体间的联系与它们之间所形成的视觉效果以及为人们带来的感受。它是设计师在对建筑进行设计工作的时候非常关注的地方。建筑的整体尺度主要是强调了整体性对于建筑的重要性。就现在看来,关于整体尺寸平衡性与均匀性的理论的种类繁多,这一点在此文中先暂时略谈。本文主要针对整体尺寸在设计时需要注意的地方做介绍:

首先,“主体、裙房和顶部”的重要性。它作为高层建筑中首要的构成组分,有的时候为了使建筑物体更具有生动活泼的效果,会为建筑设计理念中增添一些活跃因子。将这些地方之间的尺寸都设计好,就会创造出一个层次清晰、造型独特的建筑物。掌握好在进行这三个组分间的尺寸关系设计时,要尽量以整体的角度来设计,而避免将其分开设计,使其标准不一。

其次,细节部分的尺寸要处理周到。在应用统一标准尺寸的时候还要注意到建筑物体细节部分的刻画。尤其是这些尺寸应该具有一定的极差性,并将各个组分设计的具有独特和新颖的性质。高层建筑尺度中等级最高的部分是顶部、主体和裙房。而最低的是阳台和窗户等部分。这些大家都知晓的部分在人们对建筑体进行观测的时候是比较好掌握的。一般来说,最低和最高的尺寸差别不能差的太少,因为这回造成建筑物的造型单调。但是级差又不能太高,因为这样建筑物的造型会过于复杂而导致人们难以掌握。通常比较合适的级差为1至2级。

1.2 近人尺度

所谓近人尺度就是指高层建筑的进出口和最底部分的尺寸大小给人的视觉感受。因为进出口与最底的部位是人们经常接触到的地方,并且这也是人们最容易观察到的地方。在处理建筑物体的入口处的一些部分近人尺度的时候要提高注意力,应该对其进行较为细致的处理。比如说柱子、檐口、大门、墙面的尺度划分、窗户、装饰的处理以及建筑底层等等。与此同时还要创造出缓冲部分来使人们对建筑物逐步适应。这部分是从街道开始直至建筑物体内的区域,尤其是建筑物体的入口处要加设一定的空间。因为建筑物的底部是人们日程生活中接触比较频繁的地方,所以在设计建筑物的尺寸的时候要按照人的标准尺度来进行,不可以过大或者过小。如果太小就会遮盖住建筑物的尺度效果,会带给人一定的压力。如果太大的话就会为人与建筑物之间增加距离感,使人们不愿意去主动接触。

1.3 细部尺度

细部尺度主要是指建筑材料的质感,指高层建筑更细分的尺度大小。这种设计原理是由生活的灵感引发的。由于人们在日常生活中往往根据触摸的感觉来评价一个事物,我们会用“美好”或是“厌恶”来针对那些喜好或者不喜好的东西给予评价。这使得人们对建筑物形成了视觉质感。在进行建筑物工程的时候,为了利用质感来为人们创造出喜欢亲近建筑物的感觉,建筑设计师往往会应用这个设计理念。与此同时,如果为了在视觉方面拥有美好的感觉,设计师也会应用此理念来应用拥有各种各样的质感的材料来设计和建造建筑物。

二、城市建设中高层建筑设计要点

2.1 高层建筑采光设计

现代高层建筑物中,人工照明是必不可少的光照能源。为了节约能源,减少資源的浪费,在建筑物设计中要尽量减少对它的使用,并且要加强日光的利用效率。一般来讲,人们在直射的日光下会有不舒服的感觉,这种直射的光照会对人类的眼睛产生一定的危害。为了减少这种危害,可以将被动日光技术运用到建筑物的设计中去。与此同时,为了降低建筑物中的设备对热能的消耗,也可以应用日光技术来对适当的控制光线。现在比较流行的日光采集系统有以下几类:

第一,提升单位面积进光区域内有效日光量。利用这种方式来减少为光照辐射带来的制冷负荷,因而降低建筑对能源的消耗。

第二,利用太阳光直射至建筑物顶部的平面的原理,来引导阳光到达屋内更深处,使其采光部分增多。与此同时还要满足避免将窗户周边的区域内的光强也增强。

第三,对于阻挡直射光照的系统要细心设计。为了减轻由于太阳光对人眼睛直射而引发的眩光等问题,就要对阻挡系统进行悉心设计。这种系统的设计的难处是由与每天或者整个年份间由于太阳高度角的不同而引起的。自然采光的建筑无论设计得多好,只有在日光有效利用和代替人工照明的情况下才能节约能源。

当然,进行采光设计时,可以在人工照明节能和少量增加阳光热量获得之间寻求平衡。设计师可以对座位的位置划分与工作平面的设计进行改善。为了获取更多的太阳光,应该对窗户的设计进行改善,同时立面的设计也很重要。研究表明,太阳光的适当获得和开阔视野可以提供一种舒适感。但是为了拥有一个安全性很高,舒服程度又很高的的工作室,使用人员应该在室内拥有控光的相关设施,以对光照进行调整。设计人员还要考虑到能耗、背景光线、屋顶灯和窗户的自然采光等因素。要根据这些因素要求来设计建筑物,同时又让使用人员拥有更好的视觉环境。

2.2 高层建筑的抗震设计

在对高层建筑进行抗震设计时,应该注意以下几点:

首先,检测构造柱设计方位的正确性。构造柱应该设计在建筑物大厅内的四个角落处,同时外墙的转向位置也应该设置构造柱。在进行抗震设计的时候要检测构造柱是否已经安放在这些位置,并且检测其位置的正确性。与此同时,还要对山墙与纵墙的交汇处进行检测,并且看这些部位的砖墙承重有没有被其代替。

其次,缺乏岩土工程勘察资料或者资料不全。如果施工之前还没有完备的勘察资料,则施工无法顺利进行。因为如果缺少这些勘察资料,就会没有坚实的设计理论依据。所以,在设计的时候要注重在方案审查并通过之后或者在对工程进行规划之时就开展建筑设计工作,做出建筑设计图。另外,在扩初设计审查合格之后也要直接设计建筑施工图。

第三,抗震设防标准掌握不当。在高层建筑设计时要严格按照《建筑抗震设防分类标准》划分的设防等级,不能任意的提高或者降低设防等级,前者会造成工程投资超支,后者则会影响整栋建筑的安全性,不利于抗震。

2.3 高层建筑的消防问题设计

首先,人员疏散困难设计。一般来说,高层建筑是一个人员密集之地。一旦出现了火灾,就一定要对除消防电梯之外的电梯进行停用。由于电梯停用,所有人群就必须利用建筑物内的楼梯进行逃生。但是这样会增加逃生的难度与时间。所以,在对建筑物进行设计的时候一定要考虑奥疏散难的问题。

其次,火灾蔓延迅速。因为超高层建筑物中会有很多可燃性物品,它们能够形成纵向的烟筒。如果出现了火灾,有可燃物形成的这些烟筒就会煽动火势蔓延。这主要是因为这些烟囱会产生拔风抽力效应。如果烟囱越高,则抽力就会越大,这种煽动力度也会越大。超高层建筑的烟筒效应是最难防范的,虽然可在管道内设置一些防火阀,然而这些防火阀可能出现控制失灵、无法严密闭合等情况,从而导致有火溢出直至延烧。

第三, 火灾扑灭问题。如果高层的建筑出现了火灾,在进行灭火的时候,会受到建筑周边区域小等因素的限制。另外,如文章前面所言,高层建筑物有火灾扩张速度快的特性,这也为扑灭火势,解救人群增加了难度。根据以上的相关分析,不难看出消防问题在建筑设计中的重要性。只有全面考虑高层建筑中可能出现的消防问题,并在相关设计中消除这些问题发生的可能性,才能实现高层建筑设计的根本目标。

结语

总之,由于国家近些年来城市化的速度不断变快,高层建筑如雨后春笋般的出现。建筑作为城市门面,对城市建设效果起着重要的影响。所以我们一定要加强自身的建筑设计能力,对建筑的设计要点进行详细分析并不断探索。在保障建筑物安全性的情况下为城市设计出优美的建筑物,为人们设计出舒适、美观的建筑。

参考文献

[1] 熊素萍. 高层建筑中的建筑设计研究[J]. 江西建材,2013(1):54-55.

[2] 孙岩. 浅谈高层建筑中的建筑设计研究[J]. 黑龙江科技信息,2012(20):287.

[3] 李伟. 高层建筑中的建筑设计研究[J]. 黑龙江科技信息,2013(17):230.

作者:刘吉娜

高层建筑设计原理分析论文 篇2:

论设计原理与环境艺术设计的关系

摘要:20世纪70年代以来,随着城市化和工业化的飞速发展,全球环境污染、资源浪费、能源短缺等问题日益加剧,导致城市发展过程中出现了许多影响人类生存的问题。人类不得不更多地应用设计原理和方法,来研究“城市”这一复杂的复合人工生态系统,并提出各种城市景观规划中的生态规划和设计方法。绿色设计就是其中较为突出的方法之一。而绿色设计的方法有压缩、轮回、绿色建筑设计。

关键词:绿色设计;压缩;轮回;绿色建筑

0引言

在廣义上,绿色设计是20世纪40年代末建立起来并在60年代以后迅速发展的环境伦理学和环境保护运动的延续,是从社会生产的宏观角度对人的活动与自然的社会之间关系的思考与整合。绿色设计作为一种广泛的设计概念出现于20世纪80年代的一股国际设计潮流,它反映了人们对于现代科技文化所引起的环境及生态破坏的反思,同时也体现了设计师道德和社会责任心地回归。

对于绿色设计产生直接影响的是美国设计理论家维克多·帕帕奈克,早在20世纪70年代初他就出版了《为了真实的世界而设计人类生态学和社会变化》和《绿色当头:为了真实世界的自然设计》,为绿色设计思想的发展做出了划时代的贡献。他认为,设计的最大作用并不是创造商业价值,也不是包装和风格方面元素的竞争,而是一种适当的社会变革中的元素,他同时强调设计应该认真对待有限的地球资源的使用问题,并为保护地球的环境服务。对于他的观点,当时能理解的人并不多。但是,自从70年代“能源危机”爆发,他的“有限资源论”才得到人们普遍的认可。绿色设计也得到越来越多人的关注。所以在环境艺术设计中,我们应该以绿色设计的方法来规划城市、园林等。

1压缩(compact)——城市规划

1.1城市现状分析

(1)资源短缺已经成为制约城市化可持续发展的瓶颈,随着城市化的加速推进,我国将面临土地资源和水资源短缺,人地矛盾日益尖锐的突出问题,近年来,这种问题已经在我国东部沿海一些快速城市化地区日益凸显。(2)城市中商业区、居住区、娱乐区等功能区的过度分离,带来了交通运输尤其是上下班时间道路的拥挤和资源浪费。(3)能源短缺与机动化矛盾日益突出,大气污染加剧,我国正面临着非常严峻的能源短缺问题,石油、煤和天然气等重要战略资源的短缺不仅会抑制我国经济的发展,而且在很大程度上也会影响我国的城市化进程和城市发展模式。同时,随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高,全国汽车保有量高速增长,机动化水平的快速提升与能源短缺的矛盾将日益突出。另外,目前我国的城市大气环境污染严重,据统计,全球空气污染最严重的十个城市中,中国占了八个,全国超过1/5的城市空气污染严重,造成大气环境质量日益恶化的一个重要原因是机动车尾气排放过多。

1.2采用“压缩”方式进行城市规划

在城市规划和建筑设计中,“压缩”即“集中式”的原则被广泛运用,以实现能源的节省。将城市中的每个功能区域适当的集中,即采用高密度和混合的城市土地利用,有利于形成多个小规模的成熟的多功能区域,将工作、娱乐、居住、消费等不同的行为集中在同一区域中,有效缩短交通距离,降低人们对小汽车的依赖,鼓励步行和自行车出行,从而降低能源消耗,减少废气排放乃至抑制全球变暖,并且可以加强人们之间的联系,有利于形成良好的社区文化,创造多样化、充满活力的城市生活。另外,高密度的城市开发可以在有限的城市范围内容纳更多的城市活动,提高公共服务设施的利用效率,减少城市基础设施建设的投入。

比如在城市中的一些领域里,通过办公楼等工作区域,公寓等住宅区域和咖啡店、商店、酒吧等娱乐区域的结合,使每个城市区域即使有一定的分工,也能在各个方面自给自足,减少生活上的不方便,并降低在这种不方便上所消耗的资源。而在局部的建筑单体中,对功能区域的设计则可以达到相类似的目的。例如现在的斯德哥尔摩完全是上个世纪的规划成就和开发政策的结果。新规划的郊区像项链上的珍珠一样沿着地铁线发展。每个郊区都设计成一个邻里单位,中间是社区和商业中心,靠近车站的高密度的住宅,外围是低密度住宅以及自建的独幢住宅。在邻里单位之间建设由绿地和公园组成的作为分隔的绿色结构。并且规划中还提出了一系列城市开发区,其中的大部分形成了便利的公共交通使人们减少了对小汽车的依赖,减少了废气的排放,减少了能源的消耗。形成了一个环绕并接近内城的圆圈型区域。斯德哥尔摩规划将这些地区建成富于吸引力的住宅、商业设施等混和开发的多功能场所,其宗旨在于重新利用和开发陈旧的已部分废弃的工业区和港区,同时充分利用市政设施方面的已有投资。这种压缩式的规划,有效的地降低了能源的需求量,对环境保护也做出了重要的贡献。

2轮回(reuse)——生态恢复设计

Reuse即重新利用的意思,这一原则,可以称为“再利用设计原则”,在环境艺术设计中,也可以称作“生态恢复设计”,一般来说,生态系统具有很强的自我恢复能力和逆向演替机制,即使在植被在完全被破坏的情况下,生态系统都可能恢复。但是,城市的环境除了自然因素之外,还受到剧烈的人为因素的干扰。因此,其受损生态系统自我恢复能力难以实现,或实现漫长。然而,如果采用人工设计并辅以工程措施,城市中受破坏的生态系统可在相对较短的时间得以恢复。如果有优越的地理条件和足够的物质投入,在城市内的工业废弃地上,还可以建立起新的城市景观。可见,生态恢复设计对城市景观规划与建设有着十分重要的现实意义。

生态恢复设计是通过人工设计和恢复措施,在受干扰的生态系统的基础上,恢复或重新建立一个具有自我维持能力的健康的生态系统,没有毒物和其他有害物质的明显干扰,同时,已重建和恢复的生态系统,在合理的人为控制下,为自然和人类社会、经济服务,实现资源的可持续利用。生态恢复设计的对象非常广泛,包括水生生态系统(如河流、湖泊、湿地、海湾等)和陆地生态系统(如废弃的工业区、矿区、水土流失地、荒漠化、盐渍化、退化的土地等)。生态恢复与重建,实际上是在人为控制或引导下的神态系统演变过程。此外,由于生态恢复不仅是一个自然过程,而且是个重建家园的伟大创举和社会实践,因此,生态恢复设计还应该遵从社会学和经济学的基本原理。

例如由俞孔坚教授与他的设计研究所“土人景观”集体创造的结晶——广东中山歧江公园项目,获得全美景观设计荣誉大奖。中山歧江公园的成功,为当代中国景观设计开辟了新的道路。很好的溶入历史记忆、现代环境意识、文化和生态理念,不仅是中国史的生动记忆,也是中山市市民往常生活的工业时代再现。是献给许许多多为中国建设作出贡献的普通劳动者的一份礼物。俞孔坚教授和他的土人团队采用了一种不同传统公园设计的全新理念,对旧船厂进行了产业用地再生设计。该项目的首席设计师俞孔坚当初面临三种诱惑:(1)借用地方古典园林风格,即岭南园林的设计方法;(2)设计一个西方古典几何式园林;(3)借用现代西方环境主义、生态恢复及城市更新的理念。最后,他选择了以场地中现有的船厂废弃设施为资源,来设计一个供市民休闲的场所。岐江公园中两个景观正好体现了对资源结构重组的两种形式。它们原来是两个普通的水塔,在设计师的整合中,一个被解构,一个被重构;一个用了减法,去皮露骨,一个用了加法,再次包裹,一加一减之间将生活中常见的平凡之物重组成了艺术设计的作品。在这个方案中,设计师依据他对资源的发展观,通过结构重组,不但使设计得到了发展,也使这些废弃设施产生了新的功能,成为被人们欣赏、使用的审美对象。

历史文化与自然美的完美结合,使中山岐江公园成为中山市城市建筑的典范和标志性景观。公园独具匠心的工业化主题设计,满足了不同人的休闲需要。孩子们喜欢亲近驳岸与溪水嬉戏,大人们愿意静静地沿着栈桥与直线路网散步,老人们每天清晨在如茵的草坪上练太极拳,曾在船厂工作的人们来到这里,追忆那段难忘的岁月。

3绿色建筑(green architecture)——建筑设计

当今世界,随着人口快速增长,社会、经济的高速发展,人民生活水平和对资源消耗量的提高,资源锐减,生态失衡,环境遭到严重破坏,人类生存和发展与全球的环境问题愈演愈烈。建筑如何结合我国的经济、资源、气候条件,采用绿色建筑技术进行建筑设计,实现节能、节地、节水、减少污染、改善舒适度是目前建筑设计中迫切需要解决的问题。

人类最早和自然抗争的杰出作品就是建筑。但是从古代木构建筑对林木砍伐的影响,到今天建筑业多种多样的建筑材料给环境带来的巨大危害,建筑无疑在绿色建筑潮流中扮演了重要的角色。现在全球消费的全部能源中,大约有一半用于建筑,相应地,也几乎造成相同比例的二氧化碳被排放到大气当中,因而加剧了全球气候变暖的趋势。所以绿色建筑在绿色设计中有很大的作用。

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能,节地,节水,节材),保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。所谓“绿色建筑”的“绿色”,并不是指一般意义的立体绿化、屋顶花园,而是代表一种概念或象征,指建筑对环境无害,能充分利用环境自然资源,并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑,又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。

绿色建筑的基本内涵可归纳为:(1)减轻建筑对环境的负荷,即节约能源及资源;例如吉隆坡的IBM马来西亚总部就是很好的例子。建筑是通过以下的方式来实现能源的节约和与自然的有机融合的。首先,通过“垂直绿化”的方式改变了高层建筑与环境间的疏离,绿色植物如螺旋般从底层一直延伸到屋顶,不仅为大厦带来了美观的绿色,还可以降低室内温度。建筑吸收二氧化碳排出了氧气,带来了清新的室内空气。其次,采用一系列被动的低能量结构设计,主要接受阳光照射的东、西朝向均用百叶窗进行遮挡,减少进入建筑内部的阳光热量;建筑的主体部分是南北朝向,则尽管开敞以求得宽阔的视野和自然地光线,也有利于减少对空调系统的需求;此外,建筑中的电梯也是低能耗电梯,并有着向外的良好视野。其他公共区域如楼梯和洗手间同样也拥有自然的采光和通风,建筑的屋顶为未来安装太阳能电池预留了框架结构。独特的“风铲”设计可以引风入顶部,再吹入建筑内部。(2)提供安全、健康、舒适性良好的生活空间;如玛里奥·库西耐拉在意大利雷卡纳提建造的工作室。在这个作品中,设计师最大程度地利用日光,并在一年内的大多时候实现了自然通风。建筑中间是一个利于空气垂直循环的中庭,给整个建筑带来了自然的空气和阳光,为了防止当地最高超过40℃的阳光照射,屋顶安装了固定的铝制百叶窗以根据需要提供不同的遮荫效果。最后达到了一个健康、舒适的良好空间。(3)与自然环境亲和,做到人及建筑与环境的和谐共处、永续发展。绿色建筑必须考虑到当地气候、建筑形态、施工方法、设施情况、营建过程、建筑材料、使用管理对外部环境的影响,以及舒适、健康的内部环境,同时考虑到投资人、用户、设计、安装、运行、维修人员的利害关系。也就是说,可持久的设计、良好的环境及受益的用户之间应该是平衡的,并且可以通过良性的互动关系达到最优化的效果。绿色建筑正是基于这一点为出发点平衡及协调内外环境及用户之间不同的需求与不同的能源依赖程度,而达到建筑与环境的自然融合。

4结语

绿色设计越来越成为被主流社会接受的一个道德标准。尽管出于促销目的的道德标签也使得很多商业项目变的道貌岸然,但是從长远来看,绿色设计的很多原则在未来将变成设计的尝试和规范。绿色设计的设计理念和方法以节约资源和保护环境为宗旨,它强调保护自然生态,充分利用资源,以人为本,善待环境。绿色设计不应仅仅是一个倡议或提议,它应成为现实文明和未来发展的方向。面对当前全球的环境污染、生态破坏、资源浪费、温室效应和资源殆尽,每个地球人都应感到生存的危机。“绿色设计”在现代化的今天,不仅仅是一句时髦的口号,而是切切实实关系到每一个人的切身利益的事。这对子孙后代,对整个人类社会的贡献和影响都将是不可估量的。

参考文献:

[1] 黄厚石,孙海燕.设计原理[M].东南大学出版社,2010.

[2] 吕斌,祈磊.紧凑城市理论对我国城市化的启示[J].城市规划学刊,2008(4).

[3] 方创琳,祁巍锋.紧凑城市理念与测度研究进展及思考[J].城市规划学刊,2007(4).

[4] NEWMAN P.KEN’WORTHY J.Sustainability and Cities:Overcoming Automobile Dependence[R].Washington, D.C: Island Press,1999.

[5] MCLAREN D.Compact or dispersed? Dilution is no solution[J].Built Environment,1992,18(4):268-284.

作者简介:王艳丽(1988—),女,山东淄博人,陕西科技大学设计与艺术学院研究生在读,研究方向:环境艺术设计。

弓太生(1962—),男,山西太原人,博士,陕西科技大学资源与环境学院教授,研究方向:服饰品材料、结构与功能。

周浩(1977—),男,山东烟台人,陕西科技大学设计与艺术学院讲师,研究方向:环境艺术设计。

作者:王艳丽 弓太生 周浩

高层建筑设计原理分析论文 篇3:

高层错层住宅剪力墙结构的设计方法研究分析

摘要:本文对高层错层住宅剪力墙结构设计进行分析,详细介绍剪力墙结构设计的具体规范,明确高层错层剪力墙结构设计的具体特点,从而保证错层住宅建筑对建筑空间合理利用,提高整个空间的居住合理性,满足人们的居住需求。在错层结构设计中需要严格控制剪力墙结构的刚度增强抗震性能,避免对平面不规则或扭转效应显著的错层结构造成影响,提高整个高层错层住宅建筑的使用寿命。

关键词:高层错层;住宅;剪力墙;结构设计;设计方法

一、案例分析

某高层住宅小区错层结构设计包括ABC三个单元,建筑主体高度50m,长度70m,宽度在15m,整个建筑平面呈现一字型住宅建筑层高2.9m,上部结构各标高之间相差1.15m,抗震强度为6级,建筑场地类别为二类,整个建筑物AC单元呈对称特点。由于剪力墙布置和结构受力不相符,致使局部刚度增加受地震反应幅度明显增强,导致建筑基础和上部结构,施工成本显著提高。

二、高层错层住宅结构剪力墙设计

(一)特点

错层住宅建筑能够有效提高建筑空间的利用效率,符合人们的多元化需求。在高层错层住宅建筑设计中,大多数非主体房间层高设计较低。而通过。剪力墙结构体系。会削弱整个楼板结构的整体承受能力。同时也会导致竖向受力构件出现刚度过大或延迟性大等问题,导致住宅建筑的应力过于集中,使得住宅建筑抗震性能受到影响,严重危害了人们的日常生活。

(二)原则

在剪力墙结构设计中需要针对自身结构结构参数,墙体参数等相关数据进行准确的分析,确保符合建筑抗震设计规范和高层建筑混凝土结构技术规程,但剪力墙结构整体设计要满足建筑的构造和强度要求,很有可能出现不规律只是剪力墙平面不规则的问题,剪力墙结构设计参数和计算方法并不一致,而很多设计人员却忽略了这些影响因素,最终是使建筑参数设计无法达到预期,给整个建筑体系造成了严重的威胁。在建筑剪力墙结构参数选择时所有的有效质量系数均大于预设值,则证明结构参数合理,而振型数需要严格按照建筑类型划分,通常结构复杂的高层建筑,振型数不少于15多塔结构建筑振型数不小于9,墙体竖向分布配筋率需要选取实际配筋系数为主,否则会导致整体计算结果产生明显的误差,而楼层最小的地震剪力系数在抗震作用下会提高建筑的抗压性和稳定性,在实际计算中很容易导致建筑底部楼层的最小地方剪力系数与实际设计要求不符,最终引起地震系数放大周期折减系数等问题,而剪力墙结构具有非常强的抗侧移功能,在施工中需要填充墙作为剪力墙的墙体,提高剪力墙的整体抗震效果,所以通过周期折减系数可以对建筑的抗震性能进行准确地评估。

三、高层错层住宅剪力墙结构设计要点

(一)结构选型

在高层建筑错层住宅剪力墙结构设计中,一个平层有两个层,属于错数层。也被称为错层结构,所以必须先减少高层错层结构的竖向抗侧力,避免出现结构不规则的特点,避免使用受力具有复杂的错层剪力墙,而建筑平面结构的对称性强,在建筑结构平面布局时,要保证平面布置设计的结构对称性,减少建筑结构出现扭转的问题,增强建筑结构的抗震效果,而三个错层结构之间有一个平层,能够准确的连接楼板平层的存在,可以使得抗震剪力墙结构之间联系更加紧密快速的传导地震力,提高整个建筑结构的协调性,而且也可以确保错层结构与非错层竖向构件之间的变形,错层结构剪力墙上部结构板层厚度应该为120mm,确保每个单层的钢筋配筋率超过0.25%。

(二)结构计算软件

在高层错层住宅剪力墙结构数据计算时,通过各种现代化的计算工具,可以减轻人力劳动提高计算的精确率,目前常用的软件包括SAEWE、MADAS等。其中SAEWE是我国建筑科学研究院编制的《多层及高层建筑结构空间有限源分析与设计软件(高层版)》可以对整个建筑结构的性能进行全面分析,明确错层剪力墙结构的具体复杂设计要求,而错层剪力墙结构非常的复杂,可以构建两种或以上的不同力学模型,形成三维立体空间。通过SAEWE软件可以对建筑结构的内力进行准确分析和计算,保证高层错层住宅剪力墙结构设计更加有效。

(三)结构计算结果的分析和判定

主要表现在周期比,位移比,层刚度比,错层楼板的洞口,剪力比等。一种是“周期比”。周期比率能够直观地反映出高层建筑的整体扭转特性,是衡量其整体扭转能力的一个宏观指标。在“高层版本”中,A类高层建筑的Tt:T1应低于0.9。“Tt”是以结构变形为主的首个周期。T1表示结构的首次转动周期,也就是自然振动周期。有关资料显示,采用强制刚性楼板,能有效地抑制分裂级结构的局部振动。在高层分隔水平地震墙结构的计算中,采用了周期比计算方法更为精确。第二点,就是“位移比”,这就是所谓的“空间转换”。位移比能直接反应出高层分层次住宅结构的总体布置规律,并能有效地抑制其扭转作用,避免因扭转作用而产生的偏心。第三项指标为“层刚性比”,即层间刚度比;《多层及高层建筑结构空间有限源分析与设计软件(高层版)》对其结构的抗震设计有着严格的规定,并应保证其侧面的通畅,楼层的刚性要比邻近上部的水平高70%以上。三个邻近的三个楼层的平均横向刚度为%或80%。所以,在高层住宅的防震墙体结构设计中,应先了解其各层的刚度。由于高层建筑是分层的,所以计算中每一层的刚度值和计算结果都存在着一定的偏差,这就要求人工计算得到更为精确的刚度值。同时,根据建筑物的实际状况,提出了用地震剪力与层间位移之比求取各層的刚度,但其层数仍然是一个近似的数值。然而。第四,“在隔断楼层的防震墙上打洞”。在进行高层住宅防震墙抗震建筑模式时,采用两种不同的结构模型,其中一种采用开口处理的模型,将墙体的开口信息录入SAEWE,其它模型的骨架尺寸信息录入SAEWE,并将采集到的数据录入到MIDAS软件中。剪力墙剪力墙的剪力质量比是其整体动力性能的重要指标。当建筑结构比较柔软时,其剪力与重量的比率无法达到建筑的实际需求。高层分隔级房屋的抗震墙体没有“层”的概念,其剪力和重量比的计算没有实际意义,可以根据计算周期来判定。结构的首次扭转循环与首次循环之比为0.623。按技术规范,比例不超过0.9,能达到规范的要求。在x、y地震作用下,最大变形值为1/1782和1/2304,故能求出最大位移与实测值之间的比值。这种方法与实际工程中的情况有一些冲突。在此基础上,选取若干代表点进行分析,分别求出各点的位移,并对各点的位移进行描述。这一层的承载力与上一层的最小比值是0.94。按有关规范要求,应将其控制在0.8以下,能满足技术规范的要求。但PKPM与实测值存在较大的偏差,因此必须采用ETABS软件进行数值计算,将原混凝土墙体按不同的顺序排列,在两个层次上合并。计算结果显示,其层间刚度比符合有关规定。

(四)中震地震下结构计算

本工程的结构计算采用了中等地震下的结构,并根据非屈服原则进行了结构的设计。在SATWE软件中,最大地震作用因子的输入频率是0.33。在此基础上,对墙体、框架进行了抗震设计,并将其划分为4级,其余参数均与方案中所选的一样。先前的分析与计算。采用整体刚度法进行结构体的计算。通过分析,可以确定建筑物在中度地震中的损伤。从计算结果来看,该工程分期的墙体在中震作用下未发生屈服,整体状况良好,其它普通墙体也未发生剪力破坏。

(五)弹性动力时程分析

采用RH2TG035、TH2TG035、以及TH4TG035,在时间上进行了计算。按有关规定,按各时期历史曲线计算的结构底剪应力值,应按CQC计算的下限水平为65%或更高的平均值。在采用多个时间-历史曲线的基础上,采用CQC方法,对下部的剪力进行了控制。施工图中,采用CQC方法,可以将多条历史曲线中的每一层的地震剪应力平均值与CQC方法中的每一层的地震剪切强度之比,并综合考虑其对结构的影响。计算各层墙体及梁的加固程度。

(六)隔层措施

隔层的防震墙体厚度要按工程具体情况适当增厚。由上至下,将楼层分隔的剪力墙看作是限制边单元。各层的楼面厚度要视工程实际情况而定。每一层的地板均采用双向加强的双层结构。按有关规范规定,单侧边补强的比例不超过0.3%。为了使耦合梁与分离壁相连,加固材料必须得到合适的加密。在此基础上,为了减小联轴器的横截面,应按工程实际情况减小联轴器的长度。在此基础上,利用中震屈性的计算结果,对纵隔式隔震墙体进行了加固。对错层墙的加强,按有关规范的规定,按0.6%的规定进行加固。错层楼面地震墙的抗震水平应高于一般墙体一次,因此,该工程采用了一级抗震标准。在高层建筑中普遍采用分段式剪力墙结构,但由于其应用中的一些问题,一直受到人们的重视。因此,在进行现场剪力墙错位结构的设计时,可以参考已有的同类工程,对已有的问题进行分析,从而设计出更科学、更完整的結构设计。分段式结构会造成平面地板间的不均匀。所以,在设计中,既要考虑结构的刚性,又要考虑到洞口和纵列的细长楼板的刚度,尤其是在整体结构的设计中。这些参数将被小心的和严格的计算。首先要遵循安全的设计原理,尽量减少使用的地板。同时,在设计过程中应尽量改善楼梯的抗震性能。针对地震墙体的楼面结构,应采用同样刚度的机械体系,以保证墙体的抗震性能。把压力均匀地加在一起。在实际工程中,对分段式结构进行现场浇筑,由于工程自身的施工难度大,施工步骤繁琐,若不进行工程管理,很可能会出现工程质量问题。这对高层建筑的安全性有很大的影响。所以,在高层建筑中采用分段式结构浇注墙体时,施工单位要加强对工程质量的控制与管理,并在各个工序上做好工作,保证工程质量。在高层建筑中,一般采用单层分段式结构,会造成楼面不能很好地保持连续,这将给建筑物带来地震和抗风的危险。然而,随着剪力墙结构及相关施工技术的不断涌现,二者得以较好的结合,从而构成了一套完整的墙体体系。这样,设计者就可以简单的计算布局结构,地面力等。在抗震、抗灾害、抗风等特定的高层建筑工程中,应尽量避免拆分、分层,并采取其它拆分的方式,以提高抗震墙体的抗震能力,以达到拆分建筑的目的

(七)评价结果

本工程采用软件计算和按结构要求确定的实测数据,对该工程的错层标高地震墙进行了设计。结果表明,该结构在抗震设计中达到了相关规范和设计的要求。本工程在频繁的地震中,采用错层隔震墙结构体系的技术指标达到了有关规范的要求。在中震情况下,错层结构的抗震墙体能够达到规范的要求,二级结构和耗能结构的结构不发生剪切屈服。

结束语:

高层建筑错层剪力墙结构应根据其特性来确定其合理的设计目标,在实现各个阶段的性能指标时,必须使用合理的计算方法。通过对结构进行分析可以对结构进行整体弹性分析、弹性时间分析、地震过程中关键部件的非屈服分析,从而对结构进行控制和指导,采用合理的抗震措施,使得整体结构达到了规范的要求。

参考文献:

[1]都凤强. 高层错层住宅剪力墙结构设计[J]. 中国房地产业, 2018, 000(005):242.

[2]黄主健. 分析高层错层住宅剪力墙结构设计[J]. 建材与装饰, 2017(48):2.

[3]杜双永. 分析高层错层住宅剪力墙结构设计[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(005):619.

作者:江军

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