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    广东深圳专业水分快速测定仪产品设计公司浅谈高层建筑的结构设计特点及基础结构设计
    -浅谈高层建筑的结构设计特点及基础结构设计
    2019/03/05
    随着城市建设的不断加快,建筑业有了突飞猛进的发展,建筑用地也不断紧张,全国各地的高层建筑不断涌现,近年来,我国已建成高层建筑万栋,建筑面积达到2亿多平方米。
    建筑高度的不断增加,风格的变化多广东深圳专业伽马刀产品设计公司进修学校之深圳范本样,给高层建筑的设计提出了更新更高的要求。
    尤其是高层建筑的结构设计越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点,给工程设计人员提出了更高的要求。
    本文分析了高层建筑的结构设计特点及基础结构设计要点。

      关键词:高层建筑;结构特点;基础结构设计;
      中图分类号:TU208文献标识码: A
      引言
      高层建筑具有楼层多、高度高、施工作业面较小的特点,所以其在建设施工过程中会随着施工高度的不断增加,促使上层建筑对地面的荷载承受压力不断提高。
    因此,为保证高层建筑在施工过程中不出现地面塌陷、建筑结构不均匀沉降的问题,就必须对其地面基础设计和施工进行严格控制。
    基础工程设计施工与上层建筑的设计建设方案、工期要求、地质条件、基础结构等因素息息相关。
    基础工程的设计和施工对高层建筑本身及其周围环境的至关重要,其造价与工期对高层建筑总造价与总工期有举足轻重的影响。

      1高层建筑的结构设计原则
      1.广东深圳专业ECT产品设计公司工业设计中的“斗拱思想”1计算简图
      结构的计算工作是以计算简图为基础进一步上开展的,如果计算简图选择不当就会导致许多结构安全的问题频繁产生,因此选择正确的计算简图是可以大大的保证结构安全的有力条件。
    同时计算简图也应该有一定的构造措施来确保简图本身在实际应用中的适用程度。
    如实际的结构节点不可能是纯粹的铰结点或刚结点,但是与实际上的计算简图的误差就一定要控制在设计允许的误差范围之内。

      1.2基础方案
      基础设计应该根据施工现场的工程地质条件,来对上层的结构类型和载荷分布以及邻近建筑物影响和施工条件等等多方面的因素进行综合的整理分析,选择最合适的并且最经济的基础方案,在基础设计的时候需要最大限度地发挥地基的作用,在有需要时甚至可以进行地基的变形验算。
    此外,基础设计也必须要出具最为详尽的地质勘察报告,对于那些缺少详尽地质报告的建筑也要进行细致的现场查看以及参考附近的建筑资料。
    一般广东深圳专业医疗器材造型工业产品设计医疗器械使用监管力度加大的情况下,同一地区的结构单元都不会用两种各不相同的类型的基础方案。

      1.3结构方案
      一个切实可行的结构方案,实际上就是一个可以实际应用的结构形式和结构体系的总称。
    结构体系的完备就必须要做到受力明确,传力简单。
    在简单的同一结构单元中不适合选择用不同结构的体系混合,如果位于地震区单元附近就应该充分的考虑平面以及竖向规则。
    从工程的具体说来就是必须对工程中所有的具体情况进行综合的整理分析,并且与建筑方、电、水、暖等各个方面的供应商进行充分协商,在此等基础上进行适当的结构方案的设计,确定相应的的结构方案,如果必要时可以要进行多种方案综合比较。

      1.4计算结果分析
      现在我国当前的形式是采取一些计算机技术来进行结构的设计工作,但是网上的有关计算的软件层出不穷,而不同的软件又可能会导致其计算的结果出现不尽相同的状况。
    因此这样就会要求工程设计师应对其计算机软件的条件进行合理的了解。
    这样才不会在计算机软件进行一些辅助计算的时候,由于设计的结构的实际情况与设计程序不符,又或者软件的本身存在缺陷都可能对计算结果造成广东深圳专业爱立康耳温枪产品设计公司浅谈模拟手术室医疗仪器实践教学思路和方法,因此这就要求结构工程师在拿到计算机计算结果的时候应结合实际情况进行认真的分析来判断出结果是否正确,最终完成设计要求。

      1.5采取构造措施
      做结构设计的时候始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉的原则”,同时也要注意构件的各方面的性能,增强了某些薄弱部位的受力性,以及注意钢筋的锚固长度、力度等等,尤其是钢筋的执行段锚固的长度问题;最后也要充分考虑的温度应力对其材料的影响。

      2高层建筑的设计特点
      我国的高层建筑的设计特点大部分都集中的体现在侧移、结构延性、轴向变形和水平荷载等方面。
    而在一些竖零件中,由于楼房的自重问题以及楼面的使用荷载,而最终产生的弯矩数值还有轴力仅仅和楼房高度的成正比,另外由于竖向荷载较水平荷载具有的不确定性而具有确定性,所以,水平荷载往往在高层建筑中起到决定性的作用。
    而由于在水平荷载的作用下的结构侧移变形会伴随着这个高层建筑的楼层高度的增加而渐渐增大,所以,结构侧移都是整个高层建筑设计的关键因素和控制指标。
    除此之外,结构延性也可以作为高层建筑设计的重要指标。
    为了保证真个高层建筑拥有足够的结构延性,就需要使其结构在进入塑性变形的阶段时仍然具有较强的变形能力而不会使自身出现倒塌的现象,须在其结构的处理上采取相应的措施。
    此外,在整个高层建筑的设计中同样不能忽视高层建筑的轴向变形因素的影响。

      3高层建筑基础的设计理论
      高层建筑的上部结构具有很大的刚度,它和基础结构及地基三者实际上构成了一个共同作用的体系。
    然而长期以来,由于人们认识上的局限性以及计算手段的缺乏,在设计计算中往往人为地切割了各部分之间的联系,而把上部结构和基础结构作为两个独立的单元分别进行考虑,亦即首先把基础结构作为上部结构的固定支座,求得上部结构在荷载作用下的内力和基础结构固定处的反力,然后把该反力作用于弹性地基的基础上计算基础的内力。
    这种方法没有考虑上部结构与地基基础的共同作用,忽略了上部结构对基础的约束(亦即上部结构刚度的贡献)作用。
    它所导致的结果:一是基础弯矩和纵向弯曲过大,基础设计偏于保守;二是没有考虑基础实际存在的差异沉降对上部结构引起的次应力,在某些部位低估了上部结广东深圳专业医用器材设备工业产品设计简论后工业社会工业设计的新趋势构的内力,从而使这些部位计算结果偏于不安全。

      3.1上部结构的刚度对基础受力状况的影响。

      假设上部结构为绝对刚性,当地基变形时,各竖向构件只能均匀下沉;如忽略竖向构件端部的抗转动能力,则竖向构件支座可视为基础梁的不动铰支座,亦即基础梁犹如倒置的连续梁,不产生整体弯曲,却以基底分布反力为外荷载,产生局部弯曲。
    反之,假设上部结构为绝对柔性,对基础的变形毫无约束作用,于是基础梁在产生局部弯曲的同时,还经受很大的整体弯曲。
    于是,两种情况下基础梁的内力(例如弯矩)分布形式与大小产生很大的差别。
    实际结构物常介于上述两种情况,其整体刚度的考虑非常困难,只能依靠计算软件分析。
    在地基、基础和荷载条件不变的情况下,增加上部结构的刚度会减少基础的相对挠曲和内力,但同时导致上部结构自身内力增加,即是说,上部结构对减少基础内力的贡献是以在自身中产生不容忽视的次应力为代价的。
    还应注意的是上部结构的刚度贡献也并不是无限。

      3.2基础刚度对基底反力分布的影响
      绝对柔性基础当上部结构刚度可以忽略时,对荷载传递无扩散作用,如同荷载直接作用在地基上,反力分布p(x,y)则与荷载q(x,y)大小相等、方向相反。
    当荷载均匀时,基础呈盆形沉降;如欲使基础沉降均匀,则需使荷载从中部向两端逐渐增大,呈不均匀状。
    绝对刚性基础对荷载传递起着“架越作用”。
    由于基础为绝对刚性,迫使地基均匀沉降。
    由于土中塑性区的开展,反力将发生重分布。
    塑性区最先在边缘处出现,反力将减小,并向中部转移,形成马鞍形分布。
    理论分析与试验研究表明,基底反力的分布除与基础刚度密切相关外,还涉及到土的类别与变形特性、荷载大小与分布、土的固结与蠕变特性,以及基础的埋深和形状等多种因素。
    基底反力分布大致分为三种类型:a如果基底面积足够大,有一定的埋深,荷载不大,地基尚处于线性变形阶段,则基底反力图多为马鞍形;如图(a)所示;当地基土比较坚硬时,反力最大值的位置更接近于边缘。
    b砂土地基上的小型基础,埋深较浅或荷载较大,临近基础边缘的塑性区逐渐扩大,这部分地基土所卸除的荷载必然转移给基底中部的土体,导致中部基底反力增大,最后呈抛物线形,如图(b)所示。
    c当荷载非常大,以致地基接近整体破坏时,反力更加向中部集中而呈钟形,广东深圳专业医用设备开发工业产品设计中美创新医疗器械审批进展、差距及建议如图(c)所示;当两端存在非常大的地面堆载或相邻建筑的影响时,也可能出现钟形的反力分布。

      
      
      3.3地基条件对基础受力状况的影响。

      基础受力状况(乃至上部结构的受力状况)还取决于地基土的压缩性(即软硬程度或刚度)及其分布的均匀性。
    当地基土不可压缩时(例如基础坐落在未风化的基岩上),基础结构不仅不产生整体弯曲,局部弯曲亦很??;上部结构也不会因不均匀沉降产生次应力。
    实践中最常遇到的情况却是地基土有一定的可压缩性,且分布不均,这样,基础弯矩分布就截然不同。
    基础与地基界面处往往显示出摩擦特征。
    由于土的强度有限,形成的摩擦力也有限,不会超过土的抗剪强度。
    孔隙水压力的变化,可能改变压缩过程中摩擦力的大小与分布。
    此外,外荷载的分布和性质、基础的相对柔度以及土的蠕变等涉及时间变化的效应等都会影响到界面条件。
    因此,应从完全光滑一直到完全粘着这两种极端情况之间来慎重估计界面摩擦的影响。

      3.4上部结构与基础和地基共同作用的概念及分析方法。

      上部结构与地基和基础三者是彼此不可分离的整体,每一部分的工作性状都是三者共同作用的结果。
    共同作用分析,就是把上部结构、基础和地基看广东深圳专业医疗仪器外壳工业产品设计拉细羊毛产品设计与过程控制成是一个彼此协调工作的整体,在连接点和接触点上满足变形协调的条件下求解整个系统的变形与内力。
    在共同作用分析中,上部结构和基础通常是由梁、板组成,因此可以采用有限单元法、有限条法、有限差分法或解析方法建立上部结构和基础的刚度矩阵,并利用变形协调条件与地基的刚度矩阵耦合起来。
    地基首先需确定采用何种地基模型:线弹性地基模型,非线弹性地基模型还是弹塑地基模型。
    然后建立地基的刚度矩阵。
    当然也可以采用有限单元法、有限差分法或解析法建立地基的刚度矩阵。
    但是习惯上用所谓的结构力学法来建立各种地基模型的柔度矩阵,然后求逆得到它们的刚度矩阵,与上部结构和基础的刚度矩阵耦合起来,从而求得地基反力和沉降。
    在共同作用分析中,可以根据实测结果把基础和上部结构的实际刚度进行共同作用分析,并考虑施工过程的影响,把结构荷载和刚度形成情况分别考虑来进行共同作用分析。

      4高层建筑基础设计中应注意的问题
      4.1保证荷载的可靠传递。

      基础结构应具有必要的强度和刚度,以保证将高层建筑上部结构作用于基础顶面的巨大竖向、水平向荷载与力矩,可靠地传给地基土或桩顶。

      4.2参与变形协调,减少不均匀沉降。

      基础结构介于上部结构与地基土之间,其刚度大小及其在平面上的分布,对调整不
      均匀沉降、减少整体和局部挠曲至关重要。
    例如:多、高层建筑中,当采用条形基础不能满足上部结构对地基承载力和变形的要求,或当建筑物要求基础具有足够的刚度以调节不均匀沉降时,可采用筏型基础。
    筏型基础的平面尺寸,在地基土比较均匀的条件下,基底平面形心宜与上部结构竖向永久荷载的重心重合。
    当不重合时,在荷载效应准永久组合下,宜通过调整基底面积使偏心距符合要求。

      4.3内力分析中,应尽可能考虑基础结构与上部结构和地基土的共同作用。

      基础结构与上部结构和地基土三者之间的共同作用是客观存在的。
    当然,在实际工程设计中往往不可能都做到,特别是地基模型及其参数的选取,对共同作用的结果影响甚大;但在构造和配筋上反映对共同作用结果的考虑,是完全可能和必要的。
    例如:在同一大面积整体筏型基础上建有多幢高层和低层建筑时,筒体下筏板厚度和配筋宜按上部结构、基础与地基土的共同作用的基础变形和基底反力计算确定。
    带裙房的高层建筑下的大面积整体筏型基础,其主楼下筏板的整体挠度值不应大于0.5‰,主楼与相邻的裙房柱的差异沉降不应大于1‰,裙房柱间的差异沉降不应大于2‰。

      结束语
      总之,高层建筑基础结构设计是一个复杂而又长期循环往复的过程,只要结构设计工程师遇到具体问题具体分析。
    在设计过程中,不仅应严格执行新规范中相应的构造要求,还要从当今经济现状和发展趋势出发,并结合实际情况,对结构进行合理分析,并对所制定的多种方案进行比较分析,只有这样才能从根本上消除了设计的质量问题,这样才能促使今后高层建筑快速地发展。

      参考文献
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      [2]温洪光.高层建筑结构设计分析之我见[J].建材与装饰,2012(04)
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      [4]钟晓波.某复杂高层建筑结构设计分析[J].四川建材,2013(03)
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