论结构概念设计在小高层建筑中应用

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1、论结构概念设计在小高层建筑中应用摘要：随着社会经济的繁荣，我国的建筑事业特别是小高层建筑发展迅速。建筑设计思想理念不断更新、结构体系日趋多样化。小高层建筑设计时，根据工程概况和特点，在“三性”（安全性、耐久性、舒适性）得到保证的同时，也注重概念设计以及合理的结构体系，本文笔者结合设计实践，从多方面阐述小髙层建筑结构设计的概念设计。关键词：结构概念设计；小高层建筑；应用对一个小高层建筑来说，与建筑相适应的结构体系、结构布置等概念设计不是绝对的，但合理的结构设计应该是惟一的。我们所要做的工作就是把一些互相制约的因素统一协调，以满足建筑物的安

2、全性、适用性和耐久性的要求。一、结构概念设计的定义和宗旨结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。概念设计包含极为广泛的内容，选择对抗震有利的结构方案和布置，采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施，设计延性结构和延性结构构件，分析结构薄弱部位，并采取相应的措施，避免薄弱层过早破坏，防止局部破坏引起连锁效应，避免设计静定结构，采取二道防线措施等等。概念设计的宗旨是在特定的建筑空间及地理条件下，用整体概念来考虑结构总体方案。在构思、比较及选择总体方案时，基本体系力学比较概念起决定性作用，而概念性近似计算方法是必不可少的手段。二、小高层建筑

3、的结构特点小高层建筑的结构主要包括框架结构、框架一剪力墙结构、大开间剪力墙结构和短肢剪力墙结构。框架结构的特点是开间大、灵活性好、抗震性能较好，造价较低。框架一剪力墙结构其特点是平面灵活，适用性强，结构合理。大开间剪力墙结构特点是强度好、工程费用低，结构自重小、分隔灵活。短肢剪力墙结构短肢剪力墙建筑功能、结构形式、投资效益、节能指标等多方面效果良好。三、小高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点1•水平荷载控制在小高层建筑中，由于风荷载和地震作用水平荷载将成为控制因素。对某一特定建筑来说，竖向荷载大体上是定值;水平荷载其数值是随动力特性的不同而

4、有较大幅度的变化。2.刚度和抗震能力控制保证结构沿平面两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力，减少地震作用的效应、控制结构变形的增大。保证结构的整体性将惯性力聚集并传递给各个竖向抗侧力子结构，共同承受地震的作用。3•轴向变形控制在小高层建筑中，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。随着变形的加大，连续梁中间支座产生沉陷，连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。4.结构的简单性结构的简单性是指结构在地震作用下具有直接和明确的传递途径。GB50011001《建筑设计抗震规

5、范》规定，结构体应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径。只有结构简单，才能对结构的计算模型、内力与位移进行分析,从而对结构抗震性能的估计也比较可靠。5.侧移控制在小高层建筑中，水平荷载下结构侧移，随着变形增大,结构的顶点侧移一般与房屋高度H的四次方成正比。在设计小高层住宅时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要有足够的抗侧移刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移控制在一定的范围内。这是因为：①过大的侧移会使人不舒服，影响房屋的正常使用。②过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的髙级饰面材料出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形而导致不能正常运

6、行。③过大的侧移会因P一△效应使结构产生附加内力，甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。4.结构延性保证在小高层建筑中，为了使结构在进入塑性阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。四、小高层住宅结构概念设计的方法1.构造性概念设计构造性概念设计是深入贯彻结构设诈'四强网弱”的基本原则，在施工图阶段进一步加强结构的构造措施，使结构成为一个优良的抗震、抗风系统。构造措施主要侧重于增加结构的延性和整体性。在这一点上，不同的结构形式在相应的结构规范中均有明确的规定。2.整体性概念

7、设计该方法是将整体结构空间系统简化为杆件连接系统，结合荷载及系统几何体系，近似地求出每一部位的受力状态。例如，若要求出底层及基础承力，可以将整个系统视作一个刚体：若要求出楼层梁、板的受力，可以将系统分割成许多的子系统，再求出杆件的受力状态等。五、结构抗震概念设计的优化准则1•优化设计的方法当前，在无成熟的优化设计分析软件的情况下，主要是应用小高层住宅结构分析软件，采用人工分析进行调整，运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断的进行方案分析比较，以获得比较理想的结构方案，这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。用概念

8、设计的方法所得的方案是较合理、经济的，虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高，但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前所普遍采用的主要方法。对于同一小高层住宅方案，可以有许多不同的结构(包括基础)布