高层建筑毕业设计文献综述

'毕业设计（论文）文献综述学院建筑与土木工程学院专　业土木工程班　　级学　号学生姓名指导教师二00八年十月二十日 现代高层设计与施工的文献综述摘要：随着经济的发展、技术的进步和人们观念的改变,高层建筑在最近十年又迎来了新一轮的建设热潮。高层建筑可节约城市用地，缩短公用设施和市政管网的开发周期，从而减少市政投资，加快城市建设。面对如此形势,把高层建筑的结构设计，混凝土施工加以研究,是非常重要的。本文就高层建筑结构设计，混凝土施工进行了简要的综述。关键词：高层、建筑结构设计，混凝土施工、前言：近年来科学技术的飞速进步，电子计算机的运用，提高了结构分析的速度和精度，为高层建筑在设计过程中进行多方案比较和优选提供了方便。上述设计技术方面的革新，增加了高层建筑的使用功能和适用性，并进一步降低了高层建筑的造价。为兴建高层建筑提供了充分必要的条件。在造型形式不断翻新,高度记录一再被打破的同时,其空间结构也发生了很大的变化,建筑类型与功能的愈来愈复杂，结构体系的更加多样化，并致使高层建筑的结构设计理念也发生了重大的变革。科技进步的同时导致了混凝土施工技术的革新，高强轻质混凝土的研制成功、生产出多种轻质高强建筑材料，构思出新型的高效结构体系，创造出先进的施工技术和机械设备，主题：一、高层建筑结构设计的基本思路1.在高层结构设计中,高层结构设计中水平力是设计的主要因素，随着结构高度的增加,水平力(风荷载或地震作用)产生的内力和位移迅速增大。将结构在水平力作用下所产生的侧向位移限制在规范规定的范围内是首要任务。2.高层建筑减轻自重比多层建筑更有意义。从地基承载力或桩基承载力考虑,如果在同样基础条件下,减轻房屋自重意味着不增加基础造价和处理措施,可以多建层数,这在软弱土层有突出的经济效益。另外地震效应是与建筑的质量成正比的,减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效方法。因此在高层建筑中,结构材料宜采用高强度材料。3.在高层建筑的抗风设计中,应保证结构有足够承载力,必须具有足够的刚度; 控制好在风荷载作用下的位移值,保证有良好的居住和工作条件;维护结构和装饰构件必须有足够的承载力,并与主体结构可靠连接。1.有抗震设防的高层建筑应进行详细勘察,摸清地质情况,选择位于开阔平坦地带,具有较好场地土的对抗震有利的地段。2.地基基础的承载力和刚度要与上部结构的承载力和刚度相适应。当上部结构与基础连接部位考虑受弯承载力增大时,相临基础及上部结构嵌固部位的地下室结构,应考虑弯矩增大的作用。3.剪跨比和剪压比是判别梁、柱和墙肢等抗侧力构件抗震性能的重要指标。剪跨比用于区分变形特征和变形能力,剪压比用于限制内力,保证延性。二、高层建筑结构设计的一般原则1.选择合适的基础方案基础设计应根据工程地质条件,上部结构类型及荷载分布,相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析,选择经济合理的基础方案。设计时宜最大限度地发挥地基的潜力,必要时还应进行地基变形验算。基础设计应有详尽的地质勘察报告,对一些缺地质报告的小型建筑也应进行现场查看和参考邻近建筑资料。一般情况下,同一结构单元不宜采用两种不同的类型。2.合理选择结构方案一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案,即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确,传力简捷,同一结构单元不宜混用不同结构体系,地震区应力求平面和竖向规则。总之,必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析,并与建筑、水、暖、电等专业充分协商,在此基础上进行结构选型,确定结构方案,必要时还应进行多方案比较,择优选用。3.选用恰当的计算简图结构计算是在计算简图的基础上进行的,计算简图选用不当而导致结构安全的事故屡有发生,因此选择恰当的计算简图是保证结构安全的重要条件。计算简图还应有相应的构造措施来保证。实际结构的节点不可能是纯粹的刚结或铰结点,但与计算简图的误差应在设计允许范围之内。4.正确分析计算结果在结构设计中普遍采用计算机技术,但由于目前软件种类繁多,不同软件往往会导致不同的计算结果。在计算机辅助设计时,由于程序与结构某处实际情况不相符合,或人工输入有误,或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果,因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析,慎重校核,做出合理判断。设计师的知识、经验还是不可缺少的。5.采取相应的构造措施始终牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则”;注意构件的延性性能;加强薄弱部位;注意钢筋的锚固长度,尤其是钢筋的直线段锚固长度;考虑温度应力的影响。除此之外,还应注意按均匀、对称、规整原则考虑平面和立面的布置;综合考虑抗震的多道防线;尽量避免薄弱层的出现;以及正常使用极限状态的验算等等都需要概念设计作指导。而在结构抗震设计中，高层建筑结构抗震设计的目标是使整体结构能发挥耗散地震能量的作用,避免结构出现敏感的薄弱部位,地震能量的耗散仅集中在极少数薄弱部位,导致结构过早破坏。现有抗震设计方法的前提之一是假定整个结构能发挥耗散地震能量的作用,在此前提下,才能以多遇地震作用进行结构计算、构件设计并加以构造措施,或动力时程分析进行验算, 以试图达到罕遇地震作用下结构不倒的目标。抗震设计应遵循以下原则:1、结构的简单性。2规则和均匀性。3结构的刚度和抗震能力。4结构的整体性。二、基本结构体系类型高层建筑结构是否合理、经济的关键就是高层建筑抗侧力结构体系的选择是否合理，抗侧力结构体系有框架、剪力墙、框架－剪力墙、框架－核心筒、筒中筒等。对结构选型来说，没有普遍使用的选择标准，往往是随着建筑的环境、功能要求有所变化，每一选择都有其优劣，这就需要结构工程师认真地对比和考虑。高层建筑结构体系分为以下几个：1、框架－剪力墙体系。当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架－剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平剪力。框架－剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架－剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。2、剪力墙体系。当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架－剪力墙体系。3、筒体体系。凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单筒体、筒体－框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。四、高层建筑结构设计的的未来发展方向早期的高层建筑多直接面对街道,从街道进入门厅,再由门厅进入电梯厅,乘座电梯至各楼层,这是高层建筑中最为普遍的空间流线组织方式。但为了解决人流集散和城市交通与建筑内部交通相衔接的问题,现在的高层建筑常常采用多个出入口和立体化组织交通流线的方法。通过首层、地下层和地上的架空廊道与不同层面的城市交通网络相连接,以达到通畅便捷和步行、车行的互不干扰。总而言之,当今高层建筑的底部空间设计,已从单纯考虑建筑与周围环境之间的关系,发展到进行整体的城市空间设计,其交通组织和公共活动领域的创造也日趋立体化、开放化。随着近年来高层建筑的建设与城市开发的结合越来越为人们所重视,这类高层建筑设计的最大特色,就是以一个公共活动中心将高层大楼的底部连结成一个整体。公共活动中心多为一个巨大的中庭或室内步行商业街,它既是人们购物、休闲、交往的场所,又有组织内部空间流线、连接各栋建筑的作用。同时,它还是建筑空间与城市空间的结合部,是机动车、轨道交通和步行系统与建筑多层次多重衔接的结点。这种按整个街区统筹考虑交通组织和公共活动空间的设计方法,更进一步将城市公共空间“室内化”、“集约化”和“立体化”,空间设计的重点也由建筑的外部转向内部,并致使高层建筑群的使用空间服务于城市, 预示了今后高层建筑设计的一种新的发展趋向。四、高层建筑结构设计的的施工工艺现代高层建筑中，广泛使用混凝土。高层建筑行业的迅速发展，要求混凝土具有不同的性能，而混凝土科学研究的新成果，又促进高层建筑施工工艺的不断革新。1、混凝土(1)粉煤灰对混凝土的影响在混凝土中掺入粉煤灰,按国标(GB146-90)规定可以采用:等量取代法、超量取代法和外加法替水泥,节省工程造价,而且由于其特有的性能,它可以很有效地用于有各种使用要求的混凝土中,改善和提高混凝土的性能。因而,在现代混凝土中,粉煤灰已经与水泥、集料、水和外加剂一样,成为混凝土的一个重要组分。水泥的体积,故粉煤灰混凝土中胶凝材料数量要比土具有较好的塑性和较好的粘性。粉煤灰混凝土胶量,影响混凝土和易性,对强度贡献小或者没有贡献,处于水饱和状态时极大地影响混凝土的抗冻性。这些均将改善混凝土的和易性。掺入粉煤灰混凝土和易性会变好,减少了泌水,粘聚性强,提高抗离析能力,提高新拌混凝土的稳定性,提高混凝土可泵性和匀质性。因此,优质粉煤灰在混凝土中的合理使用,不但能部分代替水泥,节省工程造价,而且由于其特有的性能,它可以很有效地用于有各种使用要求的混凝土中,改善和提高混凝土的性能。因而,在现代混凝土中,粉煤灰已经与水泥、集料、水和外加剂一样,成为混凝土的一个重要组分。(2)外加剂在建筑工业中相继出现了大模板,泵送混凝土、喷射混凝土等新工艺、在混凝土的供应上出现了商品混凝土搅拌等方法,力墙体系等,这些对混凝土的技术性能和经济指标都提出了新的要求。在混凝土中增加适当的外加剂,不仅能改善混凝土拌合物及其硬化过程中或硬化以后的性能,还能改善混凝土的各项物理力学性能。但是,如果选择和使用不当,就会直接影响强度和工序的控制,从而影响混凝土的浇筑质量。(3)高效减水剂对水泥的影响对水灰比小的混凝土必须着重考虑水泥的流变性能(和易性)。而这种混凝土所使用水泥的流变性能(和易性)又水量大,还达不到同样坍落度,同时,后期强度也相对较低。受到所掺用的高性能外加剂和高效减水剂的显著影响加剂与水泥的相容性(适应性),相溶性的主要影响因素是溶液中SO3含量,水泥中C3A含量,熟料塑化度和细度等流变性不佳的会造成混凝土的坍落度损失严重,甚至假凝。熟料塑化度SD=SO3/(1129Na2O+0185K2O)。其次影响因素还有高效减水剂投入的先后顺序、方法、在水泥颗粒比表面积相近时,SD值越大则坍落度损失小,根据上式可知,当碱含量不变时,SO3含量大则SD大,坍落度损失小,或者SO3值不变,含碱量(1129Na2O+0185K2O)越低,坍落度损失小,亦即相溶性好。水泥中SO3量的多少与水泥熟料中铝酸三钙(C3A)的含量直接有关,更与配制水泥的石膏形态密切相关,混凝土的水灰比小于014时,SO3在水泥浆中数量较少。此时,若C3A量高,则其水化时与CaSO4争H2O分子,自由水量越少,SO3则更难溶出到水溶液中,这样的水泥与高效减水剂的相容性就差。早强R型水泥中C3A含量较高 ,配制混凝土时需水量大,还达不到同样坍落度,同时,后期强度也相对较低。2、模板为主要施工手段，以现浇钢筋混凝土墙体为主导工序，组织有节奏的均衡施工。采用这种施工技术，有下述优点：(1)工艺简单、施工速度快。墙体模板的整体装拆和吊运使操作工序减少，技术简单，适应性强。(2)机械化施工程度高。大模板工艺和组合钢模板施工相比，由于模板总是在固定地位其工效可提高40%左右。而且由起重机械整体吊运，现场机械化程度提高，能有效地降低工人的劳动强度。(3)工程质量好。混凝土表面平整，结构整体性好、抗震性能强、装修湿作业少。但是大模板工艺亦有其不足之处，如制作钢模的钢材一次性消耗量大；大模板的面积受到起重机械起重量的限制；大模板的迎风面较大，易受风的影响，在超高层建筑中使用受到限制；板的通用性较差等，须要在施工中设法克服。目前我国采用大模板施工的结构体系有内外墙全现浇、外墙预制内墙现浇(内浇外挂)以及外墙砌砖内墙现浇(内浇外砌)三种。总结：高层建筑正随科技的进步，进一步的发展，满足高层建筑的形式，材料，力学分析模型都将日趋复杂多元，为了革新高层建筑，体现其魅力，追求新的结构形式和更加合理的力学模型将是土木工程师们的目标和方向。参考文献：[1]陈章洪.建筑结构选型手册[S].北京：中国建筑工业出版社，2000.[2][3]李永明.高层建筑结构设计的设计思路探讨[J].武汉工业大学学报，1997(3):101～104.[3]黄杰民.21世纪高层建筑的高新技术预测[J].建筑结构学报,1995(3):3～8.[4]赵西安.我国高层建筑的最新发展[C],深圳：第三届中日建筑结构技术交流会论文集,1997.[5]姜维山.SRC结构在中国的发展现状与展望[C],日本东京:亚洲钢-混凝土组合结构的现状和展望会议,1998.[6]陈伯冲.建筑形式论[M].北京：中国建筑工业出版社,1996.[7]李培林.建筑抗震与结构选型构造[M].北京:中国建筑工业出版社，1990.[8]陈章洪等，天津市高层住宅建筑施工体系研究，天津市高层住宅建筑体系研究报告集[C]，天津，1992.[9]周起敬,姜维山,潘泰华.钢和混凝土组合结构设计施工手册[S].北京: 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