文档介绍：高层混凝土结构优化设计分析
高层混凝土结构优化设计分析
摘要:当前时期,设计人员对高层建筑中的混凝土实施结构设计,必须遵循适用性、安全性、耐久性以及可靠性几个方面的原则,以保证此项结构的设计工作,为该高层建筑的建设带来质优价廉的效果,使其结构的各项功能均达到预计要求。本文就设计原则和凝土结构具体设计方法加以分析。
关键词:高层建筑;混凝土结构;设计方法
中图分类号: TU528 文献标识码: A 文章编号:
一、设计原则
1、安全性
高层建筑中结构设计的安全性原则,亦是以设计使用年限为依据,使该建筑的结构设计在预定年限范围内,始终可以达到对内部与外部各项荷载力的有效承受,即使遭遇某些偶然的破坏性事故,也要能够使自身结构控制在整体稳定的状态中,避免出现大范围的结构性损害。
2、适用性
高层建筑中结构设计的适用性原则,是以该建筑设计时所设定的具体使用年限为参照,保证建筑的结构设计能够在此年限中,使自身的裂缝、变形、振动等各项性能变动,始终控制在允许的限度内,使建筑在各项结构性能的支撑下,得以为建筑用户正常顺利地提供各方面的使用功能。
3、耐久性
高层建筑的耐久性设计原则,是指建筑的结构设计必须在规定的使用年限内,维持足够的结构耐久性,比如,混凝土结构出现的裂缝宽度不得超出允许的范围,且钢筋保护层的厚度不能够变得过于单薄,以免钢筋在遭受外部潮湿空气的状况下出现锈蚀问题。
4、可靠性
可靠性的设计原则,是指高层建筑的结构设计,必须在设计的基准期与建筑的使用年限范围内,充分达到耐久性、安全性、稳定性、刚度、动力性能等各方面的性能要求,即使超出年限的基准期范围,也能够在各项性能出现不同程度降低的基础上,维持正常的使用。
二、高层建筑混凝土结构的具体设计方法
1、完善单元结构的布局设计
独立的结构单元设计,是高层建筑中的主要结构设计内容,此结构设计工作适合采用简单、规则的平面形式,但平面的整体长度与突出部分的长度应当控制于适宜的范围,且具备均匀分布的承载力与刚度,同时,竖向结构适合采取均匀、规则的形式,以保证建筑的外挑与内收问题得到有效的控制。要达到这一目标,混凝土结构的设计者,应当在制定结构设计方案的阶段,便努力地将概念设计的理念与知识作为参考,使建筑的适用性与美观度等要求在得到满足的基础上,通过进行优化设计,使其结构的平面与竖向布局尽可能地实现简单、均匀与规则性,保证其结构刚度与承载力的合理分布,避免建筑独立结构单元出现过于集中的塑性变形或应力。
2、优化高强的混凝土与钢筋使用
高层建筑建设需要耗费较多的混凝土、钢等材料,若混凝土和钢的强度过大,势必会造成建筑材料总造价的超限,同时加大其他构件的造价,从而降低建筑建设的经济效益。因此,混凝土的结构设计人员应当对高强度的混凝土与钢筋的使用进行合理的优化控制。
以软土地基上的高层建筑设计为例,该结构地基受到的荷载较高,设计人员可以通过优化高强度的混凝土以及钢筋的使用,使建筑中各构件的截面尺寸得到合理优化,从而减轻建筑的结构自重,使建筑的基础工程建设难度得到大幅度的削减,降低工程的地基处理工作造价。
再以位于震区的高层建筑的结构设计为例,建筑的自重与地震作用程度成正比例关系,设计人员通过将高强度的混凝土与钢筋的使用量减少,可以在减轻其梁、