高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計解析

1、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計解析-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(xiàn) 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：近年來我國城市建設(shè)不斷加快，各類高層建筑項目越來越多，建筑行業(yè)逐步成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。如何在保證建筑工程質(zhì)量的前提下節(jié)約資金、降低成本，是建筑設(shè)計師必須認(rèn)真考慮的問題。對高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化是節(jié)約建筑成本的有效措施，這也是本文探討的重點。 關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土；優(yōu)化設(shè)計；方法 TU97 A 在現(xiàn)代建筑中，混凝土結(jié)構(gòu)以其強(qiáng)度高、耐久性好、堅固抗震等優(yōu)點獲得了廣泛的應(yīng)用，并且近年來一些新

2、材料、新技術(shù)的逐步應(yīng)用，在很大程度上提高了混凝土結(jié)構(gòu)的施工效率，減少了施工成本，但是在建筑設(shè)計中依然存在一些不合理的現(xiàn)象，因此必須進(jìn)行優(yōu)化，才能促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 一、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的基本要求和類型。 建筑因其高低的不同，它承受力的大小和方向也是不同的。對高層建筑來說，建筑結(jié)構(gòu)承受力的方向同時有水平和豎向兩種力的作用。這與低層建筑是不同的，低層建筑結(jié)構(gòu)承受的力方向主要是豎向的荷載，水平力的作用對結(jié)構(gòu)的影響不大。1水平荷載不僅僅在高層建筑中是一種主要的荷載，而且它和豎向荷載相互影響，相互作用，共同對建筑施加影響，成為混凝土就夠設(shè)計中主要考慮的因素。 考慮到高層建筑的這些特點，在混凝土

3、的選用上就需要提高混凝土的質(zhì)量和數(shù)量。首先，我們要對混凝土出廠前進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)處理，目的是減少水泥的水化熱作用，這樣可以降低混凝土自身的溫度，保證其質(zhì)量。其次，施工前必不可少的要進(jìn)行一些必要的應(yīng)急準(zhǔn)備措施，以防在施工時出現(xiàn)意想不到的情況，以確保精心組織、精心施工，萬無一失地完成任務(wù)。最后，在施工當(dāng)中，最好采用預(yù)拌泵送混凝土，加大對混凝土施工細(xì)節(jié)的注意，比如混凝土施工縫等。我們討論的混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以及節(jié)約建筑成本，都應(yīng)該在達(dá)到高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的基本要求的基礎(chǔ)之上進(jìn)行。 目前我國采用的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)按照時間的發(fā)展順序主要以下幾種2： 1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)： 與鋼結(jié)構(gòu)相比，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)

4、點在于整體性好、耐高溫性強(qiáng)、舒適度較好、抗腐蝕強(qiáng)、成本低、剛度大、維護(hù)方便等?，F(xiàn)在，隨著我國混凝土技術(shù)的發(fā)展和混凝土理論（高強(qiáng)混凝土、鋼管混凝土、鋼混凝土、輕混凝土）的發(fā)展，我國的鋼筋混凝土的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了成熟階段。在我國鋼筋混凝土材料受到了很高的重視，應(yīng)用在很大一部分高層建筑中。 2、組合結(jié)構(gòu)： 相對于鋼筋混凝土來說，組合結(jié)構(gòu)更具優(yōu)點。這些優(yōu)點主要在于節(jié)約鋼材、減少污染、提高科技含量、加快施工進(jìn)程等。所以，對于高層建筑來說，組合結(jié)構(gòu)可以在一定程度上取代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這就較少了高層建筑的橫向和縱向的壓力。不僅如此，組合結(jié)構(gòu)在冶金、造船、電力、交通等方面也逐步開始得到應(yīng)用。 3、新型結(jié)構(gòu)： 相

5、對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)，新型結(jié)構(gòu)體系的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)是筒體的組成方式。新型結(jié)構(gòu)體系主要有三種類型：框筒體系、筒中筒體系、多束筒體系。之所以稱之為新型結(jié)構(gòu)主要是因為與傳統(tǒng)的單片平面結(jié)構(gòu)相比，筒體結(jié)構(gòu)可以承受更多的荷載力。在我國，筒體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用并不少見，主要應(yīng)用的高層建筑的特點是功能多、用途多、樓層高、層數(shù)多等。 二、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 與多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計不同，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的因素更多，設(shè)計中所涉及到的問題更為復(fù)雜，設(shè)計難度更大。這是因為高層建筑不但增大了對地基基礎(chǔ)的荷載與強(qiáng)度要求，同時其自身的結(jié)構(gòu)構(gòu)件柱、墻、梁、板的承載能力、抗震能力也都需要得到保證，只有這樣才能確保建筑自

6、身的穩(wěn)定性與安全性3。 1、水平側(cè)向力是影響高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)于變形設(shè)計的主要影響因素。高層建筑受到的水平力主要為日常的風(fēng)荷載及地震荷載作用下產(chǎn)生的水平地震力。與普通多層建筑相比，高層建筑的結(jié)構(gòu)中更需要考慮到側(cè)向力對建筑結(jié)構(gòu)的影響，這是因為高層建筑受到水平荷載會產(chǎn)生較大的水平位移，影響到建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和舒適性。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要尤其注意考慮到這一點。 2、結(jié)構(gòu)的剛度布置需適宜。有人認(rèn)為在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，結(jié)構(gòu)的剛度越大則其承載能力越強(qiáng)，抗震性能就越好。其實不然，高層建筑的結(jié)構(gòu)并非是剛度越大越好，剛度及質(zhì)量越大，吸引的地震力也越大，同時造價也會提高，所以高層建筑結(jié)構(gòu)需同時具備一定的柔性，

7、這樣才能增大其抗震性能，保證其在外力作用下，不會因剛度和脆性過大而發(fā)生倒塌。因此在設(shè)計中應(yīng)該將建筑的剛度控制在適宜的范圍內(nèi)，不可過大，也不可過小。這也就要求高層建筑應(yīng)當(dāng)具備一定的延性，同時滿足建筑的承載能力和抗震能力。 三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用分析 1、工程概況 某鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)建筑由四層裙樓和A、B兩棟高層建筑組成，地下兩層為停車庫和設(shè)備用房。總建筑面積約2萬m2，房屋平面布置為不規(guī)則形狀4。 2、結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 本工程采用鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級。地震基本烈度為7度（0.1g，第二組，特征周期0.4s），抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度（0.1

8、g，第二組）。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級。上部結(jié)構(gòu)和負(fù)一層的框架抗震等級為二級，剪力墻為二級結(jié)構(gòu)，負(fù)二層的框架抗震等級為三級?；撅L(fēng)壓：Wo=0.35kN/m2，地面粗糙度為B類。 3、設(shè)計優(yōu)化的原則 在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)行規(guī)范和相關(guān)規(guī)定的前提下，通過大量計算和經(jīng)驗分析進(jìn)行優(yōu)化，遵循以下原則：保證結(jié)構(gòu)的安全性和正常使用；保證結(jié)構(gòu)具有合理的剛度，特殊部位應(yīng)有局部加強(qiáng)；可以減小的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行有效的核減。 4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，主要是水平荷載作用下，框架和剪力墻內(nèi)力分配設(shè)計，其中剪力墻的設(shè)計位置和數(shù)量就是關(guān)鍵。 1）結(jié)構(gòu)最優(yōu)設(shè)防的選擇 在預(yù)測地震烈度概率分析的基礎(chǔ)下，使用專業(yè)地震安

9、全評價報告的數(shù)據(jù)，采用模糊綜合評定分析法計算結(jié)構(gòu)的模糊延性向量和模糊抗震強(qiáng)度，損失等級概率和震害損失的概率預(yù)估期望值，在滿足最大投資期望和最大損失約束條件下，求出最優(yōu)地震設(shè)防烈度值。 2）框架與剪力墻協(xié)同工作，承載力、剛度、延性能力的最佳匹配設(shè)計 框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要是結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)構(gòu)延性的最佳組合。結(jié)構(gòu)剛度對結(jié)構(gòu)的主要影響為結(jié)構(gòu)的自振周期和側(cè)向位移，結(jié)構(gòu)延性對結(jié)構(gòu)的影響主要為保持承載力能力的前提下的變形能力，因此可以采用結(jié)構(gòu)整體的側(cè)向位移量來協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的剛度和延性，按規(guī)范對層間位移量和頂點位移總側(cè)移的限值來控制結(jié)構(gòu)的剛度和延性設(shè)計。 3）框架剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 框架剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的原則

10、就是優(yōu)化結(jié)構(gòu)的各個桿件，結(jié)構(gòu)模型計算時，通過一次性完成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的輸入，然后逐步優(yōu)化各個桿件，以達(dá)到結(jié)構(gòu)桿件合適、配筋合理，節(jié)約工程造價。 4）基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計 在地下室基礎(chǔ)的初步設(shè)計工作中，原初步設(shè)計地下室基礎(chǔ)擬全部采用筏板基礎(chǔ)，經(jīng)審核計算后，提出純地下室基礎(chǔ)部分采用獨立基礎(chǔ)加抗浮底板及抗浮錨桿的做法能做到節(jié)約鋼筋、混凝土。同時保證結(jié)構(gòu)安全，施工簡便，能達(dá)到更加節(jié)省工程造價目的。 5）強(qiáng)化“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”設(shè)計理念 框架結(jié)構(gòu)的柱、剪力墻設(shè)計要引起重視，要加強(qiáng)設(shè)計；而梁和板的配筋不宜調(diào)大，梁的設(shè)計變量主要是截面高、寬及縱向受拉鋼筋的截面積和架立鋼筋的截面積，優(yōu)化設(shè)計主要針對以上設(shè)計變量進(jìn)行優(yōu)化

11、，因此梁的截面盡量按正常值取定，少做寬扁梁，配筋率也應(yīng)控制在 1.5%左右，次梁的箍筋宜分為加密區(qū)和非加密區(qū)。 四、結(jié)束語： 通過優(yōu)化設(shè)計后，本工程的最終優(yōu)化的結(jié)果為：節(jié)約鋼筋65t，節(jié)約資金約32萬元。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法多種多樣，但是不論使用哪一種方法都要建立在施工的可行性的基礎(chǔ)之上，施工技術(shù)必須嚴(yán)格依照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。高層建筑混凝土施工技術(shù)是科學(xué)元素和技術(shù)元素的融合和應(yīng)用，它的實現(xiàn)過程必然需要建筑施工各環(huán)節(jié)基礎(chǔ)技術(shù)的支持和管理理論的強(qiáng)化。所以，設(shè)計與施工的相輔相成才是實現(xiàn)合理、科學(xué)節(jié)約成本的有效措施。 參考文獻(xiàn)： 1楊克家,梁興文,張茂雨.帶加強(qiáng)層超高層建筑結(jié)構(gòu)基于能力譜法的抗震設(shè)

12、計J.地震工程與工程振動,2010. 2張小龍.建筑混凝土裂縫的施工技術(shù)J.建材發(fā)展導(dǎo)向，2011（17）. 3沈守全.建筑施工技術(shù)中混凝土的管理J.建材世界，2011（4）. 閱讀相關(guān)文檔:淺談地下工程結(jié)構(gòu)防水設(shè)計 概論土木工程結(jié)構(gòu)減震控制方法 電氣自動化控制設(shè)備的可靠性測試解析 沈陽歷史文化名城之根基 淺談空調(diào)房間的空氣品質(zhì) 對中國古代建筑的認(rèn)識 傳統(tǒng)造型元素在環(huán)境藝術(shù)設(shè)計中的應(yīng)用研究 土木工程中砌體工程的選材要求及施工技術(shù)概述 淺談建筑板柱結(jié)構(gòu)改造加固設(shè)計 地下室設(shè)計中常見問題及對策措施 現(xiàn)代光纖通信傳輸技術(shù)的應(yīng)用探討 室內(nèi)設(shè)計創(chuàng)新的關(guān)鍵性作用 闡述高速公路橋涵工程施工階段監(jiān)理 試探公路路基邊