高层建筑发展趋势:钢筋混凝土与钢结构的比较分析

   日期:2025-01-10     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:293    
核心提示:解决办法当前主要有:1、大力发展了耐火钢和耐火涂料;2、大力发展钢结构,逐步降低钢结构的造价;3、大力鼓励建设高层钢结构,积累更多的经验,为钢结构地发展打下基础。不同点:1、高层混凝土结构延性差,而钢结构却相对好很多;2、高层钢结构抗火设计必不可少,防锈处理必须到位。

随着经济和科技的发展,世界各国都致力于高层建筑甚至超高层建筑的发展。高层建筑之所以具有如此强大的生命力,是因为它可以有效利用空间,在有限的土地面积内增加建筑面积,缓解土地短缺问题。同时,高层建筑建筑高度的竞争也体现了国家政治。地位和经济实力。如今,我国高层建筑结构多采用钢筋混凝土结构和钢结构,高层钢结构的发展仅处于发展初期,而高层钢筋混凝土结构的发展则相对成熟。

1. 定义上的比较

1972年联合国教科文组织所属世界高层建筑理事会召开的国际高层建筑会议将9层及以上的建筑定义为高层建筑。当然,钢筋混凝土的主体是高层混凝土结构。目前各类建筑广泛采用钢筋混凝土结构,而刚性结构的主体是高层钢结构。目前主要应用于轻钢厂房、大跨度建筑、高层建筑等。

2、优缺点比较

钢筋混凝土结构的优点: 1、整体性好; 2、成型性好; 3、防火性能好; 4、耐久性好; 5、就地取材方便。

钢筋混凝土结构的缺点: 1、重量重; 2.性质脆; 3、抗裂性差。

由上不难看出,钢筋混凝土结构的优点大于缺点。而且,人们还制定了许多有效的措施来克服其缺点。例如,为了克服钢筋混凝土自重的缺点,开发了许多轻质、高强混凝土和高强钢筋。为了克服普通钢筋混凝土易开裂的缺点,可对其施加预应力。为了克服混凝土的脆性,可将纤维掺入混凝土中制成纤维混凝土。

钢结构的优点: 1、重量轻; 2、抗震性能好; 3、环保效果好; 4、工业化程度高,建设周期短。

钢结构的缺点: 1、防火性能差; 2、注意防锈; 3、变形量大,设计时需仔细控制。还使用了系统方法; 4、有时需要考虑特有的冷桥问题; 5、成本往往略高。

目前的解决方案主要有:1、大力发展耐火钢和耐火涂料; 2、大力发展钢结构,逐步降低钢结构成本; 3、大力鼓励高层钢结构建设,积累更多经验,提供钢结构建设解决方案。奠定发展基础。

3、从计算原理分析

混凝土结构和钢结构均按“板-梁-柱-基础”的传力路径传递力。无论两者的结构模型如何不同,但在受力方面的计算原理是相同的。它们都需要利用传统力学和数学公式进行分析,并利用相应的规范和软件进行设计。

4、按结构类型比较

高层钢筋混凝土结构主要有框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒结构、筒结构、钢-混凝土组合结构等,高层钢结构的结构体系基本相同与混凝土结构一样。同时,高层钢结构主要有四种结构类型:钢结构、钢-混凝土结构、钢混凝土结构和钢管混凝土结构。他们每个人都有自己的特点。例如,框筒结构具有剪切滞后特性。钢管混凝土结构可以通过钢管抑制混凝土的变形,充分发挥钢筋和混凝土的优点,增强结构的整体性能。

5. 基于设计特点的比较

相似点: 1、水平荷载成为决定性因素(风荷载和地震作用); 2、结构横向移动成为控制目标; 3、轴向变形不可忽视; 4、梁柱节点域剪切变形的影响不可忽视; 5.、结构延性是重要的设计指标; 6、高层建筑的结构构件宜采用空间构件; 7、防雷、防空碰撞系统应完全可靠; 8.提供合理的侧向力抵抗力。

区别:1.高层混凝土结构的延性较差,而钢结构的延性要好得多; 2、高层钢结构防火设计至关重要,防锈处理必须到位。

六、从结构布局角度分析

相似点: 1、高层建筑应优先选用由平滑曲线组成的平面形式; (为了减少风压,圆形比方形好);尽可能采用中心对称或双轴对称的平面形式; (为了减少或避免风载下的扭转振动);避免使用狭长的平面形式; (由于风荷载会产生严重的剪切滞后);当框架筒结构采用矩形平面形式时,其平面高宽比应控制在1.5以下; (如不满足,宜采用梁筒结构);有抗震要求时,平面尺寸关系应符合相关要求; 2、因此,高层建筑一般不宜设置抗震缝;一般不需要设置温度接头;地震区高层建筑应建立精密的力学模型,进行更准确的抗震分析,并采取相应措施,提高薄弱部位和构件的抗震能力; 3、当任意层的偏心率大于0.15时,称为平面不规则结构。一层的刚度小于其相邻上层刚度的70%,且连续三层的总刚度降低50%以上,称为竖向布置的不规则结构; 4、采用天然基础时,不应小于H/15;采用桩基时,不应小于H/20,H:室外地面至屋檐的高度。有可靠基础时,可适当减少基础埋深; 5、楼层结构方案选择原则:满足建筑设计要求;自重小;方便施工;并具有足够的整体刚度。高层建筑使用的楼板主要有三种类型:现浇钢筋混凝土楼板、预制楼板、压型钢板复合楼板; 6、梁、罐布置应考虑的因素:钢梁的间距应与上覆楼板的类型相协调,尽量选择最佳的楼板。在楼板经济跨度内(压型钢板组合楼板取2~3m);主梁宜与竖向抗侧力构件直接连接; (充分发挥整体空间效果)竖向构件应在纵向和横向两个方向与主梁连接,以保证两个方向的长细比相差不大。 ;梁系统的布置应使尽可能多的地板重力荷载传递到垂直构件上; (例如设置斜主梁)为了降低楼板结构高度,主次梁通常不重叠。

区别:与混凝土结构相比钢结构及钢混凝土组合结构抗火设计,高层钢结构的主次梁现场连接较多,包括简支连接和刚性连接,主要通过螺栓和焊接方式。

7、从连接方式角度比较

1、钢结构高层建筑的连接主要有焊接、螺栓连接、原柱螺柱、锚栓连接和化学锚栓连接等。

2、为避免因弱连接而造成结构破坏,节点连接应采用弱构件强连接的原则。构件的拼接应采用与构件等强度或高于构件强度的设计原则。一般采用摩擦式高强度螺栓连接或焊接连接。

3、高层钢结构柱底座有埋置式、外包式、外露式三种。

8、计算方法比较。

基本相同: 1、高层建筑结构计算模型可采用平面抗侧力结构空间协同计算模型;当结构布置规则、质量和刚度沿高度均匀分布且不考虑扭转效应时,可采用平面结构计算模型;当结构平面或立面不规则时。对于体形复杂、无法划分为平面抗侧力单元的结构,或圆柱体结构,宜采用空间结构计算模型; 2、垂直荷载下的分层法和水平荷载下的D值法; 3.对于地震效应,常采用模态分解反应谱法,辅以时程分析法。

9 荷载组合分析

两者的荷载组合在组合工程中基本相同钢结构及钢混凝土组合结构抗火设计,但需要根据荷载规范、混凝土相关规范、钢结构相关规范和经验确定相应的荷载分项系数和其他因素。

十、发展趋势分析

两者的发展趋势是统一的。 1、三维组件; 2、巨柱外围化; 3、大规模支持; 4、大型系统; 5、圆锥形; 6、轻质高强材料; 7、智能动态响应; 8.结构分析。该设计高度集成。但由于高层钢结构起步较晚,未来必将快速发展,而高层混凝土结构在近几年或几十年内仍将是建筑行业的主力。因此,两种结构都应该引起重视,充分认识和了解两种结构的优缺点,从而增加未来的发展机会。

 
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