高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用淺析[精品資料]

高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用淺析 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學(xué)術(shù)論文 期刊文獻 年終總結(jié) 年終報告 工作總結(jié) 個人總結(jié) 述職報告 實習(xí)報告 單位總結(jié) 【摘要】鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑中的使用越來越多，在高層建筑的建造過程中如何更好的利用鋼結(jié)構(gòu)，主要在于其設(shè)計方面。本文從高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計和應(yīng)用兩方面來探討要如何更好的深化高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計和運用。 【關(guān)鍵詞】高層鋼結(jié)構(gòu)；設(shè)計；應(yīng)用；深化 TU392 A 一、前言 鋼結(jié)構(gòu)使用在高層建筑上，其設(shè)計和施工的要求都極高，同時設(shè)計的優(yōu)劣將會影響高層建筑的使用效果以及安全性。所以，明確高層建筑的特點，將鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計更好的融合在高層建筑的特質(zhì)里面，設(shè)計出更加完美的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，是我們研究探討的方向。 二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系 高層鋼結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計是要從鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計開始的。鋼筋混凝土和受力外包鋼筒系統(tǒng)運用起來是比較經(jīng)濟的系統(tǒng)，被有效地運用于大批的民用建筑和商業(yè)建筑中。一般情況， 40層以上，高度在 100 米以上的建筑被定義為超高層建筑。對于結(jié)構(gòu)設(shè) 計來講，按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設(shè)防烈度以經(jīng)濟、合理、安全、可靠的設(shè)計原則，選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，一般分為六大類：框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架 -剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框 -筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系。 三、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點極其原則 1、高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點 （一）對高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計首先應(yīng)該要考慮高層鋼材的承重結(jié)構(gòu)設(shè)計，在對承重結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候需要分兩個方面進行設(shè)計，即：承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。在設(shè)計的過程中要考慮到構(gòu)件和連接的 強度破壞的承受能力，如果因為疲勞導(dǎo)致破壞或者因為鋼材過度的變形不在適合繼續(xù)承載，鋼材的結(jié)構(gòu)將會轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系和結(jié)構(gòu)傾覆。 （二）在對高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，必須要進行柱網(wǎng)的布置設(shè)計，在設(shè)計時可以考慮選取一榀框架單元，對柱截面和梁截面要首先進行初選。框架梁受到豎向恒荷載、豎向活荷載、水平風(fēng)荷載和地震力的作用的影響。對內(nèi)力的計算時要采用分層法來進行相應(yīng)的計算。 2、高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則 高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則是：結(jié)構(gòu)必須有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，整個結(jié)構(gòu)安全可靠；結(jié)構(gòu)應(yīng)符合建筑物的使用要求，有良好的耐久性；結(jié)構(gòu)方案盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結(jié)構(gòu)重量；盡可能縮短制造、安裝時間，節(jié)約勞動工日；結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)便于運輸、便于維護；在可能條件下，盡量注意美觀，特別是外露結(jié)構(gòu)，有一定建筑美學(xué)要求。 （一）梁柱體系 平面采用普通梁格體系。梁采用熱軋焊接 H 形截面鋼梁，柱為焊接箱型鋼柱。整個結(jié)構(gòu)設(shè)計成剛性框架結(jié)構(gòu)，豎向荷載由梁、板、柱承擔(dān)?？蚣艿牧号c梁、梁與柱、柱與基礎(chǔ)均按剛性連接設(shè)計，現(xiàn)場連接采用高強螺栓與焊接共同作用。次梁為 H 形截面單跨簡支梁，設(shè)計主次梁時均不考慮樓蓋與鋼梁的組合作 用。 （二）抗剪體系 分析計算表明，在全部水平風(fēng)荷載和地震力作用下，結(jié)構(gòu)體系局部剛度較弱，因此鋼框架 支撐結(jié)構(gòu)體系通過布置中心支撐來抵抗水平荷載。鋼框架 剪力墻結(jié)構(gòu)體系的中間部分電梯井與樓梯間布置鋼筋混凝土剪力墻，來抵抗水平外力的沖擊。 （三）樓蓋體系 一般各層樓（ 屋） 蓋均采用鋼筋混凝土樓（ 屋） 蓋，現(xiàn)在，有部分建筑開始使用成品組合樓板體系， 樓板厚度依結(jié)構(gòu)計算定為 110mm， 120mm,140mm 等。在結(jié)構(gòu)計算中，認為樓蓋剛度足夠大，符合平面內(nèi)無限剛性的假定。 四、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容 1、方案設(shè)計 在高層建筑的鋼內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了要考慮建筑的使用功能以及施工工藝性能外，還必須因地制宜，對方案的總體進行設(shè)計。對于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)而言，建筑承受的主要載荷是以風(fēng)載及地震作用為主，這與以承受豎向載荷為主的一般建筑物不同，其設(shè)計的一個主要目的就是要減少側(cè)移，防止出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，避免在建筑中出現(xiàn)薄弱層面及薄弱環(huán)節(jié)。 高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計還需要考慮到建筑物的高度。 2、構(gòu)件設(shè)計 對于鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件及其連 接節(jié)點的設(shè)計，除了按照必要的規(guī)范及規(guī)程進行設(shè)計之外，還必須做到以下幾點。 （一）結(jié)合具體工程的實際情況對構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式進行創(chuàng)新，采用新的連接方式，形成新的連接方法與高效截面。 （二）對結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算要達到相當(dāng)?shù)目煽啃缘目紤]。在進行電算之后還應(yīng)該根據(jù)經(jīng)驗進行判斷，必要時還可以采用手算的方法對結(jié)果進行校核，保證將誤差控制至最低，可靠性達到最高。 （三）對于計算結(jié)果，結(jié)構(gòu)設(shè)計師要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的實際工作狀態(tài)（這可以通過實際測算并結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)知識進行估算），對一些重要構(gòu)件的截面以及節(jié)點間連 接的承載力進行必要的調(diào)整。 （四）根據(jù)結(jié)構(gòu)的外圍環(huán)境進行的具體設(shè)計。例如，在施工中，設(shè)備的吊裝能力較大時，進行構(gòu)件設(shè)計時可以盡可能地擴大拼裝結(jié)構(gòu)的規(guī)模，這樣可以大大地加快安裝速度，實現(xiàn)綜合經(jīng)濟效益的最大化。 五、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題 1、結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)體系一般根據(jù)其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的特點分為四類：框架結(jié)構(gòu)體系、框架 支撐結(jié)構(gòu)體系、筒體結(jié)構(gòu)體系和巨型結(jié)構(gòu)體系。在實際工程中，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程主打“ 概念設(shè)計 ” 牌，應(yīng)根據(jù)工程的條件和特點，綜合考慮 建筑的荷載性能、使用功能、制作安裝、材料供應(yīng)等因素，擇優(yōu)選擇抗震性能良好，而又經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式。其次，應(yīng)通過力學(xué)關(guān)系的對比、鋼材結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點整合和細節(jié)上的對比來實際考量。目前，已經(jīng)有一些針對計算數(shù)據(jù)正常與否的軟件投入到工程的設(shè)計中，不僅可以避免人工手算出現(xiàn)的失誤，還能解決結(jié)構(gòu)分析階段不必要的繁瑣計算。此外，結(jié)構(gòu)的布置要根據(jù)體系特征，荷載分布情況及性質(zhì)等綜合考慮。一般來說，要遵循結(jié)構(gòu)剛度勻稱，力學(xué)分布平穩(wěn)，體形力求簡單，最大限度減少荷載的影響，各層的抗側(cè)力剛度中心和水平作用合力中心重合，盡可能減小 房屋的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，使其以最直接的線路傳遞到基礎(chǔ)。同時應(yīng)便于施工，滿足建筑使用要求，如進深、層高、層數(shù)和平面關(guān)系等要滿足使用要求。 2、鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震設(shè)計 鋼結(jié)構(gòu)建筑抗震設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度，采用不同的地震作用效應(yīng)調(diào)整系數(shù)，并采取不同的抗震構(gòu)造措施。首先，結(jié)構(gòu)剛?cè)岫鹊倪x擇應(yīng)該結(jié)合結(jié)構(gòu)的具體高度、體系和場地條件進行綜合判斷，使結(jié)構(gòu)在滿足變形要求的同時具有足夠的剛度。受彎鋼構(gòu)件的板件局部穩(wěn)定可以通過限制板件寬厚比，使之達到屈曲的極限承載能力，不在構(gòu)件整體失效前屈曲；或者允 許板件在構(gòu)件整體失效前屈曲，然后利用其屈曲后強度達到構(gòu)件的承載能力。其次，高層鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)采用全剛接框架，當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度不足時，可采用中心支撐框架、鋼框筒等結(jié)構(gòu)形式，在高烈度區(qū)宜采用偏心支撐框架和鋼框筒結(jié)構(gòu)。最后，加強各構(gòu)件之間的連接，以保證結(jié)構(gòu)的整體性，抗震支承系統(tǒng)應(yīng)保證地震作用時結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。 3、構(gòu)件深化設(shè)計 在鋼結(jié)構(gòu)工程設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)重視對鋼材、連接材料與焊接等產(chǎn)品標準的了解與應(yīng)用。構(gòu)件的設(shè)計首先是材料的選擇，不建議使用質(zhì)量等級為 A 級的鋼材，原因是這種類型的鋼材不保證沖擊韌性和延性性能 ，比較常用的是 Q235 和Q345。通常主結(jié)構(gòu)使用單一鋼種以便于工程管理，若從經(jīng)濟考慮，也可以選擇不同強度鋼材的組合截面。當(dāng)強度起控制作用時，可選擇 Q345；穩(wěn)定控制時，宜使用 Q235。其次，焊縫質(zhì)量的好壞直接影響到結(jié)構(gòu)安全，所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的重要性和受力性能及焊縫的受力情況，確定焊縫的質(zhì)量等級。一般來說，板材的對接焊縫，承受動力荷載構(gòu)件的焊縫，需作疲勞驗算的焊縫，以及須與鋼材等強的受拉、受彎對接焊縫，其焊縫應(yīng)采用坡口全熔透對接焊縫，其焊縫質(zhì)量等級不得低于二級。 4、確保設(shè)計理念的先進性 在進行設(shè)計時要充分考慮到建筑物改進的可能性及方便性。從這個角度來看，平面結(jié)構(gòu)的鋼架將優(yōu)于空間結(jié)構(gòu)，工業(yè)建筑中通常采用平面結(jié)構(gòu)鋼架也是出于這方面的考慮。 六、結(jié)束語 鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑雖然具有很多的優(yōu)勢，但是，在設(shè)計方面必須嚴格遵循高層建筑的設(shè)計原則和特點，確保高層建筑能夠擁有足夠的實用性的美觀性。同時，在使用鋼結(jié)構(gòu)建造高層建筑的時候還需要注意一些必要的設(shè)計問題，避免建造出來的高層建筑偏離原來的預(yù)期?？傊邔咏ㄖ摻Y(jié)構(gòu)的設(shè)計還是需要科學(xué)、有效的設(shè)計，符合高層建筑的特點。 參 考文獻 1鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定設(shè)計的探討 J.江西 2004（ 4）： 332-351 馬奇 羅志兵 2 姜學(xué)詩；鋼結(jié)構(gòu)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題分析J；建筑結(jié)構(gòu)； 2003 年 06 期 3 錢屹；多層住宅鋼結(jié)構(gòu)的研究 D；武漢理工大學(xué)； 2003 年 閱讀相關(guān)文檔 :淺談建筑工程管理中安全隱患的影響和防御 城市公園植物造景初探 道路橋梁檢測技術(shù)概況探討 關(guān)于建設(shè)低碳城市環(huán)境保護措施的思考 探索市政道路工程施工質(zhì)量提高的對策 杭州九堡大橋臨時通車期間橋南區(qū)域交通組織 研究 做黨的忠誠衛(wèi)士當(dāng)群眾的貼心人 膜法處理高濃度氨氮廢水的研究 淺談建筑施工安全管理 移動接入網(wǎng) 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