管道结构设计范文第1篇

我国的建筑新建面积每年都在20亿m2以上，建筑行业是用能大户，并且很多建筑都存在着资源浪费的情况，使得我国在世界上成为建筑消耗量最大的国家，所以发展节能建筑被越来越多的人所关注。目前我国经济建设的步伐正在加快，这就要求建设与之相适应的注重以人为本的节能建筑。房屋建筑节能包括照射、采暖和利用空调等方面，并在房屋设计、建造和使用过程中采用新型的节能环保材料、施工设备和技术、产品等，执行节能标准，加强对可生能源的再利用，减少供热供应、照明、热水等能耗，加强对自然光利用的同时提高空调的制冷、制热系统的效率等措施。这不仅要注意建筑的便利性和舒适性，还要提高能源的利用效率。节能环保对房屋建筑施工有着重大的意义，加强对可生能源的利用，提高能源利用效率，可以缓解目前资源紧张和环境污染的局面，保护生态环境，保障国家能源安全。随着房屋建造工程的日渐火热，减少能耗，实施节能，就成了城市化建设过程中必须要解决的问题，这不仅有利于可持续发展，而且具有很强的社会意义。

2房屋建筑结构设计中的节能措施

2．1大力发展节能材料

整个房屋建筑过程中都离不开建筑材料，所以建筑材料在节能环保设计上有着重大作用。选取合理的节能材料，不仅要注意节能，还要经济、高效。目前随着科技的快速发展，形形色色的节能材料被研发出来，设计人员可以根据房屋设计的具体情况，选择合适的、高效的节能材料，还可以选取一些常见的地方性材料。比如传统管道是金属材质，在用作水管道材料时，就容易发生结垢、渗漏、腐蚀、生锈等问题，此时使用优质塑料管就可以解决这一问题，不仅减少损耗，还不会产生二次污染，这种绿色管材既省能耗又环保，有着很好的节能效果。硅酸盐砖、烧结空心砖和烧结多孔砖、建筑砌块、建筑板材、玻璃棉制品等都是国家提倡优先使用的节能材料。硅酸盐砖主要原料是钙质材料和硅质材料，通过一定量的石膏等，经过搅拌、压制、养护等工艺而成，非烧结硅酸盐砖有蒸压灰砂砖、矿渣砖、煤渣砖、煤粉灰砖等，其中在建筑材料中广泛应用的是蒸压灰渣砖。烧结多孔砖和烧结空心砖，它们都是以黏土、页岩为原料，砂浆用量少，节能性好，保温性也不错，主要用于非承重部位。建筑砌块的自重轻，生产不用土，施工节省砂浆，造成的能耗也比较低，经常用于地基和抗震处理。建筑板材如GRC空心条板重量轻、强度高、耐水性好、抗冲击、隔音效果好，所以经常用于公用或住宅建筑的墙体。玻璃棉制品热导率小、耐腐蚀、隔热保温、隔振性能好，通常用于隔热和建筑保温的部位。

2．2将建筑结构设计与外部环境相结合

在分析建筑四周的环境及气候的条件基础上进行建筑的整体结构设计，选址、规划、建设这几个步骤都不能马虎。针对不同的地域设计结构不同的建筑，包括建筑朝向、建筑体型、建筑组合等方面。了解好其外部环境，根据当地的地质和水文等条件，改善建筑周围的小气候。比如对房屋选完确切地址后，可以建造一些人造湖、加大绿化，这种人性化的设计不仅能降低噪声、美化环境，还可以净化空气，将房屋建筑与外部环境相结合。建筑结构设计者追求的目标就是在考虑历史文化、城市规划、成本、节能环保的多种因素的情况下，选择最合适的房屋建筑结构设计方案。

2．3房屋建筑的内部结构设计

1)门窗的节能设计。门窗的保温性与气密性是房屋建筑中的重点，在传统设计中，通常使用单玻实腹钢窗，而它的气密性和保温性能都比较差，针对这种情况，目前我国对门窗保温做出了明确规定，比如要加强阳台和窗户的保温，改善门窗保温效果，降低门窗的传热系数等。因此一些弹性密封条就成了很好的节能材料。比如在窗户门框边沿都抹上密封膏，在门框与窗户之间使用一些泡沫、橡胶密封条，在扇与玻璃之间可以使用一些弹性压条来处理等等。当窗子使用的是金属窗或者钢塑复合窗时，可以利用镀膜玻璃、空玻璃等，避免其产生冷热板桥，降低辐射。并且在设计保温的同时，还要注意防火防盗，可以在门内空腹处添加岩棉板或者聚苯乙烯板，增加它的绝热性能。这些措施都可以使门窗节能性得以提高。

2)屋顶的节能设计。根据需要，可以设计保温隔热屋面或者采取坡度屋顶，加强室内保温，达到节能环保。并且可以在屋顶放置太阳能热水器，使屋内的一些其他太阳能设备都能够正常使用，节约煤、电，推广太阳能，将会是房屋结构节能设计的一个重要关键点。3)墙体和绿化设计。墙体设计不仅要起到隔热、隔音、防潮、保温等作用，还要利用建设过程中的特殊构造，比如在两侧墙上设计挡风墙，使其形成喇叭形状，使风自然而然吹到阳台人家处，有效地控制通风。在周围也可以制作绿化带，不仅有效防止噪声，还可以阻挡太阳辐射，减弱其他相邻物反射过来的热量，对周围建筑环境起到一定的保护作用，减少能源消耗，并且使生态结构更加平衡。

3结语

管道结构设计范文第2篇

1．1可靠性有待提高

可靠性有待提高也是当前给水排水设计中普遍存在的一个问题，这一可靠性主要是指给水排水系统在建筑使用过程中，能够达到其预定能力，并且在较长时间内不出现故障。从近年来建筑给水排水系统中的常见故障来看，其中有着相当一部分原因都是由于设计不合理造成的，在建筑给水排水设计中，没有充分进行可靠性方面的考虑，或者设计者受限于成本问题，不得不牺牲给水排水系统的可靠性。这一可靠性问题主要表现在两个方面，分别是:一、材料构件质量问题，在给水排水系统设计中，对于管道材料和构件的选择以及质量标准制定方面，存在一定的不合理，没有针对建筑使用需求和相关国家标准选择质量合格的材料构件，造成故障隐患;二、设计结构问题，缺乏对于给水排水可靠性的有效性评估，结构设计方面存在缺陷，没有将整个给水排水系统中的各个指标可靠性统一起来进行整合评估和优化。

1．2管道布置敷设问题

不同类型的建筑，在给水排水设计中，管道布置和敷设方面也有着不同的标准及特点，例如在建筑底层架设空层的情况下，排水立管的转换必须在底部进行，同时依照相关标准，排水管服务用户数量一般不超过100户。而在实际设计中，很多建筑项目的积水排水系统基于各种原因，往往会违反相关规范标准，如排水管服务用户数量过多问题便是普遍存在的，这就造成了安全隐患。再如，在卫生间的排水管设计中，卫生器具的排水管道应当是独立的，底层卫生器具的排水管道应当不能接在排水立管上。然而很多建筑给水排水设计中，并没有遵循这一规则，为了节省成本，随意合并卫生器具的排水管道，或者直接将底层卫生器具排水管道接到排水立管中。

2针对建筑给水配水设计中常见问题的对策

2．1进行工程整合

在建筑给水排水设计中，应当进行较好的工程整合，对于给水系统和排水系统，合理进行整合设计，根据建筑结构特点，在符合相关规范的前提下，尽量缩减管道数量。同时，将建筑结构、暖通系统、电气系统等进行整合设计，提高设计的实用性和美观性。也就是说，将整合思想融入到建筑的整体设计中，这也要求设计者应当具备多专业的知识，并不仅仅是对于给水排水系统的设计，将各个系统的设计方案进行整合，不但有利于提高居住者的使用体验，也能有效降低建设成本。整合设计思想是现代建筑设计中的重要设计，对于给水排水设计来说更是如此，给水排水系统是最为重要的建筑系统这一，整合思想的应用却并不仅限于给水排水系统。那么在整合过程中，所应当秉承的核心思想内容便是服务业主，在充分满足其设计要求的基础上，对整体设计方案进行改良和完善，增强各系统设计之间的沟通和相互改造。为了获得更好的整合设计效果，应当在建筑主体结构设计中进行这种包含给水排水系统、暖通系统、电气系统等各系统的设计整合。

2．2提高设计可靠性

可靠性是评价给水排水系统的一个重要指标，在给水排水系统设计中，重视给水排水系统的可靠性也是必然要求，针对当前给水排水可靠性中存在的主要问题，也就可以从两方面进行重点改正。一方面应当在管道材料和构件选择上执行更加严格的规范标准，根据建筑类型的特点，制定合理的选材方案，不能为了降低施工成本而选择劣质材料构件。另一方面，在给水排水系统的结构设计中，重视可靠性问题，避免出现设计缺陷，对于可能存在的故障隐患和安全隐患，也应当在设计方案中尽量消除。提高给水排水设计可靠性，也应当引入一些更加先进、可靠性的技术，打破传统的设计思维。同时为了保证施工效果，在施工过程中也应当进行充分的勘察，根据施工现场特点实时调整设计方案，以此保证给水排水系统的可靠性、稳定性。

2．3合理设计管道布置敷设方案

合理设计管道布置和敷设方案是给水排水系统设计中的核心内容，在卫生间、厨房等较为重要的设计部分，其管道布置和敷设方案应当严格遵守我国颁布的相关的规范标准。例如对于排水管的设计标准，卫生间中各种卫生器具的排水管布置敷设应当科学合理，特别是卫生器具排水管与排水立管的连接部分。民用建筑排水立管排水能力一般大于2．4L/s，卫生器具排水量设计标准一般为1．78～3L/s。虽然目前相关规范标准尚无较为明确的规定，但是从实际使用情况来看，底层排水器具的排水管不应当直接与排水立管连接。相应的，在其他给水排水管道布置敷设方面也应当以实际使用效果为准，保证给水管道能够满足设计用户使用要求，保证排水管道布置敷设的合理性，防范可能出现的溢水、反味等问题。合理设计管道布置敷设方案，关键便在于设计方案应当充分考虑建筑结构特点和使用特点等。

3结论

管道结构设计范文第3篇

关键词:冶金工业;工业建筑;支撑系统;次梁;结构设计;设计要点

1引言

冶金工业在我国的生产企业当中，属于非常重要的一个组成部分，在建筑结构设计方面，相比于其他行业存在着一些差别，因此本文针对建筑结构设计要点方面进行了分析。

2冶金工业的建筑在结构设计方面的概述

随着社会的不间断发展以及科学技术的不间断进步，对金属的原材料的要求方面也在逐渐的提升，就某种程度而言对冶金工业在发展方面起到了带动作用，然而在重工业的生产当中作为一种重要的方式，冶金工业在生产方面的流程、工艺通常会对冶金工业的建筑在解耦股方面造成一定的影响。

3冶金工业的建筑当中对结构设计的要点分析

3．1支撑系统的设计

在冶金工业领域中，对于冶金建筑支撑系统的设计，为了让钢结构建筑在整体结构方面的稳定性得到有效的保障，并且能够满足各种类型的机械设备在使用时的具体要求，应该按照冶金建筑结构的跨度、振动、吊车等这些设备去科学、合理地布置支撑系统。钢结构建筑在支撑系统方面通常分为两种:分别是屋盖支撑和柱间支撑。屋盖支撑的系统通常是由竖向、纵向、横向，这三种类型在支撑、系杆所组成的。建筑的具体结构、吊车系统、柱网的具体布置等，对屋盖在支撑方面是起着决定性作用的因素。屋盖在结构方面分为无檩和有檩两种体系，都是需要设置垂直支撑。柱间支撑作用是保证房屋的纵向稳定和空间刚度，为了确保房屋承重结构的正常工作，沿房屋纵向柱之间设置柱间支撑，并与屋盖支撑协调布置，一般与屋盖上弦横向支撑、下弦横向支撑及竖向支撑设置在同一个柱距内。柱间支撑承受房屋端部山墙风力、吊车纵向刹车力、地震作用和温度作用。端部的柱间支撑宜设置在房屋端部第一开间或第二开间。当房屋无吊车时，柱间支撑间距宜取30～45m之间;当房屋有吊车时，吊车梁以上至屋架下弦之间的上段柱的柱间支撑与无吊车时的柱间支撑设置相同，吊车梁以下至柱脚的下段柱的柱间支撑且宜设置在温度区段的中部，间距不超过50m。

3．2次梁的设计

在针对冶金建筑开始设计次梁的时候，要尽最大的可能去防止次梁出现过大的挠度，若出现挠度太大，可能产生危险，同时对于建筑而言，在使用的功能上会受到一定的影响。因此在冶金建筑楼层当中，对平面梁格进行设计布置，不仅要考虑钢板在最大支撑上的要求，还要考虑机械设备实际的状况。站在普板与梁二者间相互作用的角度上进行深入分析，建筑的梁、钢板之间有比较好的连接性，也就表明了二者之间能够形成有效的支撑，因此不需对梁在整体的稳定性上进行计算。如果对钢板、连梁在焊接的时候，在焊接了两端而没有焊接中间，这样在对梁平面外的稳定性，再进行计算的时候，只能是根据跨中没有侧向支撑，对这种状况进行分析。虽说次梁所需承受的荷载不大，但是也需要对其使用轧制H型钢，一般不采用普通的槽钢，因为普通的槽钢在稳定性方面不好，不能够满足实际的需求。

3．3结构内力的分析

⑴钢结构冶金工业当中的冶金建筑在布置方面有非常复杂的梁格，使用计算机对其进行建模的时候，如果严格的按照实际工程的建筑情况，就需要布置很多的近节点，然而近节点一旦数量太多，就会给计算的结果带来许多偏差。因此在钢结构工业建筑实施建模的时候，要适当进行简化，进而让计算机的结果在精准性方面能得到保障。

⑵通过使用柱间的对立面网络实施简化，把其当成受力的杆件，输入到结构的模型当中。支撑的刚度、建筑纵向的抗侧刚度，在影响方面会起着直接的作用，而且柱间的支撑还会对其两侧的柱脚，造成很不好的影响，一旦柱脚遭受了复杂荷载的影响，很容易就会导致柱脚的锚栓，发生比较明显的上拔状况，并且在作用力的影响下，柱脚所承受的剪力也会加大。

⑶对柱间起到支撑作用的杆件要进行具体的确认，一般对于建筑柱间的支撑，通常采用的都是剪刀撑的方法，在设计时按照设计的要求，针对两种受力在形式方面进行选择，分别是拉杆、压杆［1］。如果选择压杆去做支撑，就能通过计算软件的办法，对结构展开验算。如果选择拉杆去做支撑，计算软件最终得到的结果会是强度在验算方面不能够满足要求，这是计算使用的软件很难以单拉杆的形式进行有效处理，不会影响到计算软件对建筑结构在空间结构上关于受力特性分析方面的结果。因此，在对拉杆进行设计的时候，设计人员要选择同笔算的方法，针对拉杆在强度方面展开验算。

3．4伸缩缝的设计

钢铁在热胀冷缩方面的性质是非常的明显，一旦在对钢结构进行设计的时候针对温度伸缩缝的设计没有考虑好，那就非常有可能因为温度发生变化，导致建筑出现变形的现象。钢结构在温度应力方面，产生的因素是非常多的。如果冶金建筑的平面尺寸较大，通常就会在建筑的横向及纵向设置好与之对应的伸缩缝，进一步将建筑详细划分为不同的温度区段。温度的伸缩缝在具体部位的设置，按照钢结构设计规范要求设计，横向的伸缩缝对连接的位置可以使用槽钢夹板和椭圆孔的滑动方式。而纵向伸缩缝通常都选择在屋架的位置，去设置好与之对应固定的支座［2］。

3．5钢结构防腐蚀的设计

如果冶金建筑所处的环境比较潮湿，且环境对构件具有腐蚀性，若未对钢结构的表面部位进行全方位的处理，导致其直接暴露在空气之中，就很容易产生腐蚀等较为严重的问题。导致钢结构在强度方面被迫降低，建筑在使用寿命逐渐被缩短，因此针对此问题必须予以高度的重视。在对腐蚀的问题进行考虑的时候，要把环境的条件、腐蚀物性质进行相互的结合，既要让建筑在内部的布置上确保科学、合理，也要让冶金建筑在结构上保持安全、可靠。通常的情况下，都会选择涂刷防锈的油漆进行防腐蚀，钢构件在使用条件上，对涂层的层数、厚度方面，均起着决定的作用。钢构件工作在室内时，涂层在厚度上大概在120μm左右，通常有两道面漆和两道底漆。钢构件工作在室外时，涂层的总厚度数值要在120μm，有时候数值还会超过了200μm。柱脚埋在地面以下的那些部分，要选择强度等级较低的混凝土进行包裹，厚度必须高于50mm，包裹的混凝土高出室外地面不应小于150mm，室内地面不宜小于50mm。在存在腐蚀物质的环境当中，进行工作的钢构件，受力焊缝的厚度、型钢的厚度，不能低于8mm。

3．6抗震的设计

钢结构的冶金建筑在抗震方面的性能很好，但是当下很多钢结构厂房因为设计不够合理，所以其自身的性能没有得到发挥，进而导致结构的破坏比较严重［3］。针对钢结构的冶金建筑在抗震方面实施设计的时候，需要注意以下问题:⑴冶金建筑在总体结构、质量方面，分布要足够均匀，让支撑装置的受力更加均匀、变形更加协调。冶金建筑出现破坏的原因，并不是强度不够，通常都是支撑系统稳定性不够强所导致的，因此应尽最大可能去避免由于其整体分布不够均匀，对冶金建筑抗震的性能造成影响［4］。⑵钢结构的冶金建筑处在地震情况时，其所产生的地周疲劳现象还是非常明显的，在对连接点展开设计时必须要确保节点的稳定性，构件需要完全进入了塑性的工作状况，才能让抗震的性能得到充分的发挥［5］。

3．7防火、防水的设计

⑴防火的设计当温度超过了100℃的时候，钢材在抗拉方面的强度会随着温度逐渐的升高而降低，这时塑性就会增大。当温度到达250℃时，钢材会发生蓝脆的状况，这时塑性就会降低、抗拉的强度就会增加。当温度到达500℃时，钢结构就会因为钢材的强度不够高而出现垮落的现象。因此钢结构表面的温度高于200℃的时候，就必须要做好防火的设计工作，设计的方法通常有两种:其一，在钢材构件的表面涂刷上防火的涂料;其二，在钢构件外表面包裹上一层耐火砖。

⑵防水的设计钢结构的冶金建筑的排水系统主要包含:内排水的系统、外排水的系统这两种。通过室内的管道排出雨水的，属于内排水的系统。通过冶金建筑屋顶的天沟，从而让雨水可以排到室外设置的雨水管道中，属于外排水的系统。在对排水系统进行设计的时候，必须根据当时实际的地形、气候等条件，防止泛水、冒水的状况发生。

4结语

综上所述，在对冶金工业的建筑中，实施结构设计的时候，要充分考虑到使用的环境、材料、力学等各种方面的问题，不断地去优化工业建筑的结构，让工业建筑的结构设计，在整体上得到一个有效的提高，进而让工业建筑的技术性、积极性能够得到科学的实现，相应的设计人员也必须要紧跟时展的步伐，不断地推动工业建筑的发展。

参考文献:

［1］刘侃．基于SSH框架的冶金生产执行系统研究与设计［J］．计算机产品与流通，2020(11):284．

［2］郑建明．冶金工程大型厂房钢结构设计探讨［J］．福建冶金，2020，49(02):44-46+50．

［3］张红．剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用［J］．门窗，2019(17):159．

［4］张展．基于拓扑优化的冶金起重机主梁结构设计［J］．中国金属通报，2019(06):92-93．

管道结构设计范文第4篇

［论文摘要］文章分析高层建筑结构的六个特点，并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系：框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。

我国改革开放以来，建筑业有了突飞猛进的发展，近十几年我国已建成高层建筑万栋，建筑面积达到2亿平方米，其中具有代表性的建筑如深圳地王大厦81层，高325米；广州中天广场80层，高322米；上海金茂大厦88层，高420.5米。另外在南宁市也建起第一高楼：地王国际商会中心即地王大厦共54层，高206.3米。随着城市化进程加速发展，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本原则。

一、高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构专业在各专业中占有更重要的位置，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。其主要特点有：

（一）水平力是设计主要因素

在低层和多层房屋结构中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计。而在高层建筑中，尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用。因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与建筑高度的两次方成正比。另一方面，对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

（二）侧移成为控指标

与低层或多层建筑不同，结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧向变形迅速增大，与建筑高度H的4次方成正比（△＝qH4/8EI）。

另外，高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗推刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生以下情况：

1.因侧移产生较大的附加内力，尤其是竖向构件，当侧向位移增大时，偏心加剧，当产生的附加内力值超过一定数值时，将会导致房屋侧塌。

2.使居住人员感到不适或惊慌。

3.使填充墙或建筑装饰开裂或损坏，使机电设备管道损坏，使电梯轨道变型造成不能正常运行。

4.使主体结构构件出现大裂缝，甚至损坏。

（三）抗震设计要求更高

有抗震设防的高层建筑结构设计，除要考虑正常使用时的竖向荷载、风荷载外，还必须使结构具有良好的抗震性能，做到小震不坏、大震不倒。

（四）减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要

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，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重意昧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。

地震效应与建筑的重量成正比，减轻房屋自重是提高结构抗震能力的有效办法。高层建筑重量大了，不仅作用于结构上的地震剪力大，还由于重心高地震作用倾覆力矩大，对竖向构件产生很大的附加轴力，从而造成附加弯矩更大。

（五）轴向变形不容忽视

采用框架体系和框架——剪力墙体系的高层建筑中，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。当房屋很高时，此种轴向变形的差异将会达到较大的数值，其后果相当于连续梁中间支座沉陷，从而使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。

（六）概念设计与理论计算同样重要

抗震设计可以分为计算设计和概念设计两部分。高层建筑结构的抗震设计计算是在一定的假想条件下进行的，尽管分析手段不断提高，分析的原则不断完善，但由于地震作用的复杂性和不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，可能导致理论分析计算和实际情况相差数倍之多，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，会出现构件局部开裂甚至破坏，这时结构已很难用常规的计算原理去进行分析。实践表明，在设计中把握好高层建筑的概念设计也是很重要的。

二、高层建筑的结构体系

（一）高层建筑结构设计原则

1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。

2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

（二）高层建筑结构体系及适用范围

目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

1.框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。

框架结构体系优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。

框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。

框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

2.剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。

剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。

剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。

在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不允许采用这种框支剪力墙结构。

3.框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

4.筒体结构体系。随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求。这时可以由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：

（1）框架—筒体结构。中央布置剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布置大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。

（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。目前国内最高的钢筋混凝土结构如上海金茂大厦（88层、420.5米）、广州中天广场大厦（80层、320米）都是采用筒中筒结构。

（3）成束筒结构。在平面内设置多个剪力墙薄壁筒体，每个筒体都比较小，这种结构多用于平面形状复杂的建筑中。

（4）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁（每隔几层或十几个楼层设一道，梁截面一般占一至二层楼高度）组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布置有更大的灵活性和平面空间。

除以上介绍的几种结构体系外，还有其他一些结构形式，也可应用，如薄壳、悬索、膜结构、网架等，不过目前应用最广泛的还是框架、剪力墙、框架—剪力墙和筒体等四种结构。

［参考文献］

［1］GB50011－2001建筑抗震设计规范.

［2］GB50010－2002混凝土结构设计规范.

管道结构设计范文第5篇

【关键词】城市建筑；施工；支撑结构

1超高层建筑地下基坑支撑结构的现状

随着我国经济的快速发展，为缓解城市用地紧张的局面，现在许多新建的民用住宅都选择采用高层甚至超高层建筑的形式。而一些城市的地标性建筑，例如，上海的中心大厦、深圳的平安金融中心、广州的周大福金融中心等，也选择采用超高层建筑的形式。而在超高层建筑设计中，最基本也最重要的则是超高层建筑地下基坑支撑结构设计。如何既保证基坑与地下结构安全，又保证上层建筑的稳定，同时，兼顾速度、经济、环保等多重要求，这成为现阶段我国超高层建筑地下基坑支撑结构设计的主要目标。针对不同城市的不同地质水文条件等，我国主要采用了放坡开挖、重力式水泥挡土墙、土钉墙支撑结构、排桩围护支护、地下连续墙等结构设计形式来确保基坑施工过程中和今后的日常使用时的基础结构的安全性、适用性和经济技术性。深基坑支撑作为基坑施工中的临时工程，施工单位为了节省施工时所需要产生的支撑结构的经济额度，为缩短基坑施工所需要的时间，往往不够重视深基坑支撑结构。这就需要施工单位与设计单位通力合作，在施工的过程中，提高重视度，树立安全意识，在施工的过程中，多与设计单位进行沟通，了解设计目的、施工难点等技术问题。

2传统支撑结构存在的问题

目前，在我国支撑结构设计中，在考虑土压力的影响下，多采用放坡开挖、重力式水泥挡土墙、土钉墙支撑结构、排桩围护支护、地下连续墙等结构设计形式。而这些较为传统的结构设计形式大多存在着或多或少的缺点。

2.1经济效益问题。在传统的深基坑支撑结构中，都需要依靠支撑结构自身材料的强度、刚度等安全维度来对抗来自侧向的土压力和来自结构上方的道路和原有的建筑的自重，同时，还要考虑到道路四周汽车和人所产生的活荷载。这其中的钢筋用量之大可想而知。大量的内支撑结构也被用到这些结构来维持整个支撑结构的整体性、稳定性。对于现代高层居民住房或商场，都需要2～3层地下车库，这类建筑的设计标高将达到16m甚至更大。在基坑四周的防水帷幕或是基坑围护结构都需要用到大量的钢筋混凝土。地铁是现代人通勤常用的工具之一，在建设大型地铁站时，如2条地铁线路相交的站，需要开挖的基坑深度更甚前者。地铁站的施工通常都在城市的繁华地段，对于人们的出行带来了困难，也为施工沿路的商铺带来经济损失。所以这些需要大量钢筋混凝土的基坑，还需进行拆除工作，所需要的材料、人工以及对周边环境的经济影响极大。

2.2时间问题。施工时，施工单位需要进行基坑的大幅开挖，并按照设计图将土钉、混凝土桩按规定位置进行摆放，在使用外力机器的作用下，将这些支撑结构嵌入土中。这些传统的深基坑支撑结构大多采用顺做法进行施工。应用顺做法进行挖土时，先挖方至设计标高，再从下往上依次做底板、墙体和顶板等主体设施。所以施工无法做到地上地下同时施工，只能按照次序，由下自上地进行施工。这个问题大幅度降低了施工单位在施工主体结构时工作平台的参与度，从而大幅度增加了施工所需要的时间。施工单位还需要对这些临时支撑结构进行拆除，这其中也需要花费大量的时间。对于基坑的开挖，由于有大量支撑结构的存在，所以开挖受到限制，如大型的开挖设备进场施工受到限制。传统基坑支撑结构的施工大多暴露在露天环境下，而混凝土的现场搅拌、基坑的开挖等施工行为会受到施工场地的气候影响。在雨天，这些施工行为都要暂停，对于夏季多雨的南方来说，这些基坑支撑结构所需要的施工时间也会因为环境因素延长。

2.3刚度问题。作为临时支撑的深基坑支撑结构的刚度较小，对于周边环境因开挖深基坑而引起的变形控制能力较弱。如若控制不当，则可能对水管、暖气管等刚性管道带来不可逆转的变形。同时，地面也会发生受力不均匀而产生地表沉降，进而引起地表隆起，这需要在施工后进行基坑所在地附近的管道修复、地表整平。作为临时性的基坑支护工程，在围护结构建设完成之后，还需对这些支撑结构进行拆除。这使得围护结构不仅要承受巨大的土压力、水压力，还要承受拆除工程所带来的二次受力和二次变形，在一定程度上降低围护结构的刚度，可能会带来地下室外墙和底板收缩开裂等问题。

2.4施工问题。超高层建筑所需要开挖的基坑深度远大于一些普通的高层建筑，而这其中也需要大量的内支撑结构。这些基坑围护结构所需要的费用也随之大大提升。同时，如此多且复杂的深基坑支撑结构也大大提高了施工单位在深基坑施工时的难度。由于工艺流程的增加、施工工艺参数之间的相互限制，需减少在市区施工时对于周围地理环境的影响，这些要素也都从方方面面提高了施工的难度。这也同时要求施工单位的施工人员具有一定的施工知识、读图识图能力并且熟练地掌握并使用施工工具。

3传统支撑结构问题的解决办法

在面对上述传统支撑结构的诸多问题时，近年来出现了一种创新的支撑结构体系，即与主体结构相结合的支撑结构。这种支撑结构利用地下室的外墙，同时利用地下室的梁板柱等受力构件共同对基坑进行支护，仅在一些施工段上运用传统的支撑结构。这无论是对于钢筋用量，还是对于周边环境的影响都较小。在一些城市建筑较为密集、临近建筑物沉降较为敏感的地方一般都优先采用这种支撑结构体系。

3.1水平构件相结合。与主体结构相结合的支撑结构体系主要依靠地下主体结构的水平构件———梁、板等，这些水平构件相比于传统的基坑支撑结构，在基坑开挖过程中，能提供更大的力，支撑刚度更大，对于基坑施工时可能产生的水平位移、变形等都有较高的控制水平。同时，传统的支撑结构体系在基坑施工完成之后需要进行拆除工作，整体结构会受到二次受力和二次变形。自然对于土体的支撑刚度变大，所以这种支撑结构有效避免附近道路的隆起，对地下管线的影响降到最低。这样不仅减少了施工对环境带来的影响，也使得附近居民生活得到充分的保障。这种与地下主体结构相结合的支撑结构无需拆除，减少了整体结构受扰动的可能性，整体刚度也相较传统的支撑结构更大，稳定性得到提高。这种结构体系利用了地下室本本该有的受力构件，一个构件有2个用处：在基坑施工过程中，作为基坑的支撑结构；在整个工程竣工后，又作为地下室的承力结构。该支撑结构设计思路十分新颖，相比于传统的受力构件，不必进行临时支护，这种一举两得的支撑结构，大大减少了在基坑施工过程中基坑支护所需要的钢筋。因此，在这种设计思路下，钢筋用量也随之大大减少，随之而来的则是施工单位经济效益的提高。

3.2竖直构件相结合。与主体结构相结合的支撑结构体系则主要依靠地下主体结构的竖直构件———墙、柱等。在基坑支撑结构体系中，施工完成的地下室外墙也同样能承受来自水平方向的土压力。地下室外墙就成为永久性的支撑结构体系，安全性也得到提高。同样地，这样的结构体系也减少了施工工程中的钢筋用量。

4结语

当前，在周围建筑较多的城市施工时，越来越多的设计方案采用与主体结构相结合的支撑结构设计方案。这样的结构设计方案有着费用低、施工快、影响小的特点，这些特点无不契合了城市施工的要求。在超高层建筑的基坑支撑结构施工时，应注重对施工场地的监测，重视施工时可能引起的土体偏移等不良现象，对于产生的不良影响需采取有效的结构弥补方案。在目前研究技术水平不断得到提高的大环境下，针对超高层建筑深基坑支撑结构的设计会在现有的设计基础上实现突破。

【参考文献】

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【3】岳建勇,周春,任臻,等.超高层建筑地下主体结构与深基坑支护结构相结合的设计和实践[J].岩土工程学报,2006(S1):1552-1555.