¿Discutir el diseño estructural de edificios de gran altura?
1 Principios de diseño estructural de edificios de gran altura
1.1 Elegir diagramas de cálculo adecuados: La fórmula de cálculo estructural se basa en diagramas de cálculo. La selección inadecuada de los diagramas de cálculo a menudo conduce a la seguridad estructural. accidentes, por lo que elegir un diagrama de cálculo adecuado es una condición importante para garantizar la seguridad estructural. El gráfico de cálculo también debe contar con las correspondientes medidas estructurales para garantizarlo. Los nodos de la estructura real no pueden ser nodos puramente articulados o nodos rígidamente conectados, pero el error del diagrama de cálculo debe estar dentro del rango permitido del diseño.
1.2 Seleccione un plan de cimentación apropiado: El diseño de la cimentación debe seleccionar un plan de cimentación económico y razonable basado en un análisis integral de las condiciones geológicas de ingeniería, el tipo de superestructura y la distribución de carga, el impacto de los edificios adyacentes, las condiciones de construcción, etc. . Se debe maximizar el potencial de la cimentación durante el diseño y, si es necesario, se debe verificar la deformación de la cimentación. El diseño básico debe tener un informe de estudio geológico detallado. Algunos edificios que carecen de informes geológicos deben ser inspeccionados en el sitio y se debe consultar los materiales de construcción adyacentes. Generalmente no es apropiado utilizar dos tipos diferentes para una misma unidad estructural.
1.3 Selección razonable de planos estructurales: El diseño razonable debe seleccionar planos estructurales económicos y razonables, es decir, formas y sistemas estructurales factibles. El sistema estructural debe tener fuerzas claras y una transmisión de fuerza simple. En una misma unidad estructural no se deben mezclar diferentes sistemas estructurales, y en zonas sísmicas se deben mantener reglas planas y verticales. En resumen, es necesario analizar exhaustivamente los requisitos de diseño, el suministro de materiales, el entorno geográfico y las condiciones de construcción del proyecto, y negociar plenamente con las empresas de construcción, electricidad, agua, calefacción y otros, y seleccionar el plan estructural sobre esta base. Si es necesario, compare varios planes y seleccione el mejor.
1.4 Análisis correcto de los resultados de los cálculos: La tecnología informática se utiliza ampliamente en el diseño estructural, pero debido a la gran variedad de software disponible actualmente, diferentes software a menudo conducen a diferentes resultados de cálculo. Por lo tanto, los diseñadores deben tener una comprensión integral del alcance y las condiciones aplicables del programa. En el diseño asistido por computadora, la situación real de la estructura no coincide con la del programa, o errores de entrada manual o defectos en el propio software darán lugar a resultados de cálculo incorrectos. Por lo tanto, los ingenieros estructurales deben analizar y verificar cuidadosamente y emitir juicios razonables al obtener resultados informáticos.
1.5 Tome las medidas estructurales correspondientes: tenga siempre en cuenta el principio de "columnas fuertes y vigas débiles, corte fuerte y flexión débil, compresión fuerte y tensión fuerte" en el diseño estructural, preste atención a la ductilidad de los componentes. ; fortalecer las partes débiles; prestar atención a la resistencia de las barras de acero, especialmente la longitud del anclaje de la sección de ejecución de la barra de acero; considerar la influencia del estrés térmico.
2 Características del diseño estructural de edificios de gran altura
2.1 No se puede ignorar la deformación axial: En edificios de gran altura, la carga vertical es muy grande, lo que puede provocar una gran deformación axial en las columnas, afectando El momento flector de la viga continua hace que el momento flector negativo del soporte medio de la viga continua disminuya, y el momento flector medio del tramo y el momento flector negativo del soporte final aumentan. también afectará la longitud de corte del componente previsto, lo que requiere que el eje calculado ajuste la longitud de corte de acuerdo con la deformación vertical, además, afecta la fuerza cortante y el desplazamiento lateral del miembro, lo que puede conducir a resultados inseguros en comparación con los considerados; la deformación vertical del miembro.
2.2 La ductilidad estructural es un índice de diseño importante: en comparación con los edificios de planta baja, la estructura de los edificios de gran altura es más blanda y la deformación bajo la acción sísmica es mayor. Para garantizar que la estructura del edificio de gran altura aún tenga una fuerte capacidad de deformación después de entrar en la etapa de deformación plástica y evitar el colapso, es especialmente necesario tomar medidas estructurales apropiadas para garantizar que la estructura tenga suficiente ductilidad.
2.3 La carga horizontal se convierte en el factor decisivo: por un lado, la fuerza axil y el momento flector causados por el peso propio de los edificios de gran altura y las cargas sobre el suelo en componentes verticales solo son proporcionales a la primera potencia. de la altura del edificio; las cargas horizontales sobre la estructura causan que el momento de vuelco y la fuerza axial causada sobre los miembros verticales sean proporcionales al cuadrado de la altura del edificio; por otro lado, para edificios con cierta altura, la carga vertical es generalmente; constante, y la carga de viento como carga horizontal y los valores de acción sísmica varían mucho con las características dinámicas de la estructura.
3 Análisis de cuestiones relacionadas con estructuras de edificios de gran altura
3.1 Cuestiones estructurales de superaltura: en los códigos sísmicos y en los códigos de rascacielos, existen restricciones estrictas sobre la altura total de la estructura, especialmente en los nuevos códigos en respuesta al problema anterior de súper altura, además de establecer el límite de altura original a la altura del nivel A y aumentar la altura del nivel B, las medidas de manejo y los métodos de diseño han sufrido cambios importantes. . En el diseño de ingeniería real, este problema se ignora debido a los cambios en los tipos estructurales, lo que resulta en fallas en la revisión de los planos de construcción, lo que requiere un rediseño o la convocatoria de una reunión de expertos para una demostración, lo que tiene un gran impacto en la planificación general del cronograma y el costo del proyecto.
3.2 Configuración del muro de corte de rama corta: En la nueva especificación, un muro con una relación altura-espesor de la sección del brazo del muro de 5 a 8 se define como un muro de corte de rama corta. Según los datos de las pruebas y la experiencia práctica, muros de corte de ramas cortas La aplicación de muros de corte de ramas en edificios de gran altura se ha visto muy restringida. Por lo tanto, en el diseño de edificios de gran altura, los ingenieros estructurales deben intentar utilizar la menor cantidad posible o ningún muro de corte de tramos cortos para evitar problemas innecesarios en trabajos de diseño posteriores.
3.3 Colocación del extremo empotrado: Dado que los edificios de gran altura generalmente tienen dos o más pisos de sótano y defensa aérea civil, el extremo empotrado se puede colocar en el techo del sótano o en el techo del edificio civil. defensa aérea, etc. Por lo tanto, en esta cuestión, los ingenieros de diseño estructural suelen ignorar una serie de aspectos que requieren atención en la configuración del extremo empotrado. Por ejemplo, el diseño del piso final empotrado, el límite en la relación de rigidez de los pisos superior e inferior en el extremo empotrado, la consistencia de los niveles de resistencia sísmica de los pisos superior e inferior en el extremo empotrado, la configuración empotrada en el cálculo general de la estructura, el establecimiento de las juntas sísmicas estructurales y la ubicación del extremo empotrado, etc. , ignorar cualquiera de ellos puede dar lugar a un gran número de modificaciones en trabajos de diseño posteriores o enterrar riesgos de seguridad.
3.4 Regularidad estructural: el contenido de las especificaciones antiguas y nuevas ha cambiado significativamente en este aspecto. Las nuevas especificaciones han agregado muchas restricciones en este aspecto, como información sobre la regularidad del plano e información sobre la relación de rigidez de la parte superior. y plantas inferiores en el extremo empotrado, etc. Además, el nuevo código adopta disposiciones obligatorias que estipulan claramente que "los edificios no adoptarán planes de diseño seriamente irregulares". Por lo tanto, los ingenieros estructurales deben prestar estricta atención a estas restricciones para evitar permanecer pasivos en la etapa posterior del diseño del plano de construcción.
4 Conclusión
En los últimos años, la construcción de rascacielos en mi país se ha desarrollado rápidamente. Pero en términos de calidad de diseño, no es ideal. En el diseño estructural de edificios de gran altura, los ingenieros estructurales no pueden centrarse únicamente en la precisión de los cálculos estructurales e ignorar las condiciones reales específicas del esquema estructural. Deben realizar selecciones razonables del esquema estructural. Los diseñadores estructurales de edificios de gran altura deben realizar análisis detallados basados en situaciones específicas y utilizar sus propios conocimientos para abordar diversos problemas encontrados en el diseño arquitectónico real.
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