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浅议高层住宅结构设计优化性.doc

1、浅议高层住宅结构设计优化性摘要:随着社会经济的飞速发展和建筑设计的多样化,城市人口的不断增多及建设用地日趋紧张和城市规划的需要 ,促使高层住宅建筑得以快速发展。本文就高层住宅建筑工程结构设计的优化问题进行了探讨。关键词:高层住宅;结构;设计优化 中图分类号:TU241.8 文献标识码:A 文章编号: 0 引言 高层住宅结构优化是指对建筑物结构进行合理分析,提出结构设计优化方案,目的是在设计满足国家相关建设法规的前提下,提高建筑物的技术质量,降低总成本,是投资利益最大化,并且能保证建筑物抗震性能和安全性。结构设计优化是对设计再次分析,再次加工的过程。让住宅结构刚度适中、均衡整体结构布局、减小构件

2、在外力影响下的变形或者破坏,达到既美观又坚固抗震的效果,这是高层住宅结构优化的目标。 在高层住宅结构优化设计中,每一道工序都要精心设计,做到计算合理准确,方案合理可行,本文对设计优化存在问题进行分析并提出几点可行建议。 1 高层住宅结构设计现状 1.1 住宅结构设计现状 低层建筑和高层建筑横向和竖向的结构体系设计基本原理是相同的,但是建筑高度越高,竖向结构设计越难,这也是建筑界正在努力解决的问题之一。住宅结构越高,就要求有较大的柱子或者墙来承受垂直压力负荷,这对建筑材料的要求比较高。另外,住宅越高,侧向力所产生的剪切变形和倾覆力矩就要大得多,而且侧向荷载产生的响应并不是线性的,而是随着高度增加

3、而迅速增大,在现代高层住宅建筑物中,重要的问题是整体抗弯和抗变形,抗震等,高层建筑与低层建筑结构有着很大差异,需要考虑的因素也很多,例如共振,扭转,水平侧向位移等。所以,高层住宅结构设计比较困难,考虑因素复杂多变,影响因素很多所以在设计的时候,要从整体上进行把握,设计出实用性强的好方案。 1.2 高层住宅结构设计影响因素 住宅越高,安全性就越来越要重视,抗震性能也要增强,所以设计中要考虑的因素也就增多,主要影响因素有水平荷载,轴向变形,侧移等。 (1) 水平荷载.。水平荷载是需要考虑的决定因素,一般来说,竖直方向上载荷在构建中受力只与楼房高度有关,但是水平受力却比较复杂,且易受外界条件影响,数

4、值变化不定,所以其是影响住宅结构设计因素。(2) 轴向变形。在高层住宅建筑中,楼层越高,竖向负荷就越大,能够在轴向引起较大的变形,影响建筑结构的连续梁弯矩,将会引起连续梁之间支座点的负弯矩值降低,造成端支座负弯矩值以及跨中正弯矩值增大,从而引起预测材料长度不准确,对下料长度产生影响。 (3) 控制指标侧移。结构侧移量是高层建筑结构设计要重点考虑的因素,这一点与低层楼房不同,楼房高度越高,侧移量在水平荷载影响下变形越明显,所以在设计的时候,要注意在水平荷载作用下的侧移要控制在要求范围之内。 2 高层住宅结构设计优化 2.1 选择设计结构方案 进行高层住宅结构设计优化时,首先要进行结构方案的选择。

5、结构方案的好坏决定了结构设计的好坏,对于同一个建筑设计要求,其结构方案往往是不唯一的,但是不同的设计方案会影响工程质量和工程造价,在设计时,一定要选择合理的结构设计方案。可以遵循以下原则。 首先,根据相关建筑规则的规定来完成结构设计方案总体要求,处理好结构与结构的相互关系,充分发挥结构的最佳受力状态,是结构尽可能简单明确,直接易懂,具有足够的承载力,良好的延性和刚度。 其次,要保持结构的安全可靠。应该仔细考虑每一个构件,使各个构件能够相互协调,发挥最大功能,保证设计目标水准,使结构既经济又安全。 最后,要积极与建筑专业进行互动交流。结构设计者往往对建筑的材料不是很了解,在设计结构方案时,要与建

6、筑师进行交流,听取他们提出的建议,结构设计师要充分理解结构概念,真实客观地进行设计,通过反复优化,修改,最后设计出造价最低并且质量最好的结构方案。 2.2 设计优化 在进行高层住宅结构设计优化时,首先是要对建筑工程进行基础设计,主要有结构承重体系设计,抗震缝的处理设计等,基础设计完成后,就可以开始进行优化设计了,在优化设计时,要注意以下几个方面: (1)正确认识结构设计优化的重要性。现在房地产已经是一个大产业,人们对住宅要求也越来越高,而作为投资方,追求的是利益的最大化,进行住宅结构优化的设计,不但可以有效降低总成本,还可以使建筑结构更美观安全,能经济合理的节能降材,从而降低工程造价。高层住宅

7、结构设计优化,首先要仔细阅读建筑结构图纸,综合考虑各种因素的影响,经过反复优选等过程,达到设计优化目标,对原结构方案设计进行改进,合理进行构件布置,适当选择构件尺寸等,做到精益求精,最后提出优化建议。 (2)设计方案优化。这部分是设计优化的重点,不仅要进行抗侧力单元优化设计,还要进行框架结构优化设计。使设计符合抗震要求,在各项参数都符合规范要求的前提下,不断进行优化设计,尽量减少剪力墙的数量和厚度,使结构两个方向刚度接近两个方向水平位移,达到最佳受力状态。 在设计时,首先要进行结构分析,主要由竖向抗侧力构件构成,包括剪力墙,筒体,框架等。主要分析他们的受力状态,使构件充分利用起来。在进行计算分

8、析时,不能盲目地依赖计算机,还要结合工程师的实际经验,选择合适的计算参数,经过多次计算比较,找到最佳参数值。要注意实际结构与计算模型的偏差,因为计算机在计算的过程中,需要对模型进行假定,而实际结构错综复杂,所以计算值与实际结构会有差异,在通过计算值来选择结构时,要充分结合实际情况来分析。 其次进行框架结构优化主要是根据住宅结构平面,分析竖向荷载和水平载荷,核实实际情况,合理布置构件,选用合适材料,结合实际材料构造进行结构分析和内力分析,根据分析结果适当调整结构设计。 3)地基处理的优化。高层住宅建筑更要注重地基的处理,否则将前功尽弃,在选择地基时,要选择地质条件不复杂,容易施工的地质,因为地质条件越复杂,地基处理造价越高,而选择相对简单的地质条件,不仅可以降低地基处理的成本,地基安全度也会增加,从而降低工程造价,提高工程性价比。 3 结论 高层住宅结构设计优化能够有效降低工程造价,带来可观的经济效益,不仅能让建筑物安全实用,又能使其经济美观,舒适。所以进行结构优化设计至关重要,实际设计中,要结合实际情况和具体条件来灵活运用设计优化方法,实现住宅建筑设计既安全又经济。 4 参考文献 1高立人等.高层建筑结构概念设计M 北京:中国计划出版杜,2005 2GB50223-2004.建筑工程抗震设防分类标准S.北京:中国建筑工业出版社.2004.

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