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摘要:高层建筑对于城市形象的塑造具有十分重要的作用,在我国城市化进程推动之下,高层以及超高层建筑的数量逐渐增多,为了保证超高层建筑的质量,需要从建筑结构设计做起,不断优化其设计质量。
关键词:超高层建筑;结构设计;关键;措施
1、超高层建筑的特点
1.1、超高层建筑需要设置避难层和设备层,超高层建筑对消防安全具有较高的要求,所以需要设置避难层,这样一旦发生火灾,则能够有效的疏散人员并安全撒离。同时,超高层建筑中需要应用到较多的机电设备,所以还要进行设备层的设置。因此在超高层建设中,通常将设备层和避难层都放置在同一层。而对于对使用功能具有较高要求的超高层建筑,通常都是每隔15层则要设置一个避难层和兼设备层,同时还需要设有专门的机电设备层,通常可以将设备层或避免层设备为结构加强层,这样可以有效的确保结构整体刚度的提高。
1.2、超高层建筑通常以方形或是近似方形为主,而且长宽比也不会超过2,这样即使在地震大的扭转效应下,超高层建设了具有较强的抗震性能,不易发生损坏。
1.3、在对超高层建筑地基选择时,当其基岩埋深较浅时,则其基础持力层则可以选择天然地基,也可以采用筏基或是箱基,但对于基础持力层较深的情况,则持力层则宜以桩基为主,复合地基的情况在超高层建筑地基中较少采用。
1.4、当超高层建筑超过150米时,不仅需要确保其具有良好的使用条件,同时还要使其能够满足风荷载作用下的舒适度的要求,在结构顶点需要有效的控制其最大加速度,使其能够与相关的规范要求相符合。
1.5、超高层建筑设计时,对抗震性能具有较高的要求,所以需要进行抗震设防专项审查,而且在需要时还要进行专门的模型震动试验,从而使工程的设计和建造更具合理性。
2、超高层建筑在结构设计上要考虑的问题
2.1、建筑结构设计方案问题
对于一个相对比较优秀的结构设计师来说,在对建筑结构进行设计的时候第一步就要对建筑物的结构方案问题进行重要的思考。特别是对于那些超高层建筑来说,如果因为在选择结构设计方案的时候没有恰当的选择,那么就很容易引起整个结构设计方案大幅度的调整。正因如此,设计单位在对建筑物进行设计方案的制定时,不仅仅要把专业的东西结合进去,还要对去其他地区的实例进行考察,结合多方面的东西,来对方案进行有效的确立。
2.2、建筑结构的类型问题
对超高层建筑在展开选择结构类型的时候,结构设计工作者不仅仅要对建筑所在的地区的抗震度进行充分的考虑,还应该对建筑地区的外部环境的地质进行合理有效的分析。不仅如此,在一个方面还应该大量的减少建筑成本,对建筑工程造价问题进行充分合理的考虑,如果条件一样的话尽量选择成本比较低的借建筑结构。
2.3、防地震的烈度
对于有些高度超过100米的建筑,不同强度的抗震设防烈度相对于建筑物高度的要求也是不一样的。正常的情况下,如果该地区的抗震防烈度在8度左右,那么这个地方的房屋建筑的高度就不能超过300米,相对来说,超高层建筑一般建在抗震防烈度为6度左右的地区比较适宜,所以,结构设计者应该把这些因素统统的考虑进去,这样才能有效的保证建筑的安全性和实用性。
3、如何优化超高层建筑设计工作
3.1、超高层建筑的扭转问题
刚度的中心、整体结构的重心和几何形心是超高层建筑结构设计的三个核心。超高层建筑结构的扭转问题关键在于进行设计的时候未将刚度的中心、结构重心和几何形心重合,造成建筑物在水平压力下出现扭转的现象。设计者在设计时要尽量注重平面布局图的合理性,在一定程度上避免或预防建筑物的扭转问题,从而保证了在超高层建筑中刚度中心、整体结构的中心和几何形心三个核心的重合。
3.2、嵌固端设置问题
我国现有较多超高层建筑物在结构设计时都会配置地下室,超高层建筑的嵌固端自然而然地被设置在地下室顶板的位置。超高层建筑的结构嵌固端对高层建筑基础具有一定的要求,其基础需具有一定的埋置深度,目的是为了保证整体结构的稳定性,并对减弱地震反应也起着一定的作用。设计师在嵌固端设置的问题上面一定要表现出高效的工作状态,从而避免在施工过程中由于嵌固端的设置而修改设计方案,造成日后不必要的麻烦。
3.3、高层建筑结构设计不规则性的具体应用
高层建筑结构设计不规则性主要体现在平面、竖向、刚度等方面。根据上文的研究发现,平面结构分布不规则性、竖向结构不规则性、以及扭转作用等都会给整个高层建筑的稳定性产生影响。其中平面结构分布不规则性建筑、竖向结构不规则性建筑在结构核心和刚度作用偏离较大的时候会增加破损的强度,但相比较来说,扭转作用对建筑造成的损毁更加严重。为了减少因建筑结构设计不规则而导致的一些问题,可以通过以下的方法科学合理应用结构设计不规则的高层建筑。
3.4、合理利用空间和地面
设计高层建筑结构的时候要最大程度的利用建筑施工地的空间面积和地面面积,合理分布不规则建筑,使高层建筑整体保持空间和平面结构上的对称性。要合理分布高层建筑主体结构,防止出现较大的偏心作用。
3.5、要保持适度的高层建筑结构
相对偏心距高层建筑结构相对偏心距和扭转效应在一定范围内是呈线性的函数关系,因此要降低主体结构的扭转效应,就要保持适度的高层建筑结构相对偏心距,协调高层结构空间及平面分布。对此,在设计建筑结构的时候,首先要对高层建筑各个结构进行反复分析和计算,确定计算结果正确之后,再调整整个建筑结构的不规则平面布局,从而保证其准确性及有效性。
3.6、高层建筑结构的抗风可靠性设计
在高层建筑结构中风荷载属于侧向荷载之一,且在沿海地区或者非地震区结构设计通常将风荷载当做控制荷载。由于风会破坏建筑物,故而在开展结构抗风设计时一定要保证建筑物在使用时不会出现破坏现象,可从以下几点开展。必须满足强度设计要求高层建筑结构在开展抗风设计时一定要与强度设计要求充分满足,即结构构件遭受风荷载与其他荷载的协同作用时其强度要满足设计要求,确保建筑物遭受风力作用时不会出现残余变形、坍塌事件,确保结构的安全性与可靠性。
4、结语
综上所述,超高层建筑结构设计尤为重要,因为其直接影响着超高建筑物的质量与使用。在设计超高层建筑的工作中,应注意建筑的结构体系、钢管结构、深基坑支护结构等一系列问题。面对超高层建筑结构这一至关重要的问题,建筑行业要加大对超高层建筑结构设计的研究,加强对专业技术人才的培养,从而促进我国超高层建筑行业的发展。
参考文献
[1]甄庆华.广州某超高层建筑结构设计的关键性问题研究[D].华南理工大学,2012.
[2]郭怀祥.浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题[J].中华民居(下旬刊),2014,09:357-358.
[3]肖自强,张建明.论超高层建筑结构设计[J].工程建设与设计,2010,08:25-32.
关键词:超高层建筑;结构设计;关键;措施
1、超高层建筑的特点
1.1、超高层建筑需要设置避难层和设备层,超高层建筑对消防安全具有较高的要求,所以需要设置避难层,这样一旦发生火灾,则能够有效的疏散人员并安全撒离。同时,超高层建筑中需要应用到较多的机电设备,所以还要进行设备层的设置。因此在超高层建设中,通常将设备层和避难层都放置在同一层。而对于对使用功能具有较高要求的超高层建筑,通常都是每隔15层则要设置一个避难层和兼设备层,同时还需要设有专门的机电设备层,通常可以将设备层或避免层设备为结构加强层,这样可以有效的确保结构整体刚度的提高。
1.2、超高层建筑通常以方形或是近似方形为主,而且长宽比也不会超过2,这样即使在地震大的扭转效应下,超高层建设了具有较强的抗震性能,不易发生损坏。
1.3、在对超高层建筑地基选择时,当其基岩埋深较浅时,则其基础持力层则可以选择天然地基,也可以采用筏基或是箱基,但对于基础持力层较深的情况,则持力层则宜以桩基为主,复合地基的情况在超高层建筑地基中较少采用。
1.4、当超高层建筑超过150米时,不仅需要确保其具有良好的使用条件,同时还要使其能够满足风荷载作用下的舒适度的要求,在结构顶点需要有效的控制其最大加速度,使其能够与相关的规范要求相符合。
1.5、超高层建筑设计时,对抗震性能具有较高的要求,所以需要进行抗震设防专项审查,而且在需要时还要进行专门的模型震动试验,从而使工程的设计和建造更具合理性。
2、超高层建筑在结构设计上要考虑的问题
2.1、建筑结构设计方案问题
对于一个相对比较优秀的结构设计师来说,在对建筑结构进行设计的时候第一步就要对建筑物的结构方案问题进行重要的思考。特别是对于那些超高层建筑来说,如果因为在选择结构设计方案的时候没有恰当的选择,那么就很容易引起整个结构设计方案大幅度的调整。正因如此,设计单位在对建筑物进行设计方案的制定时,不仅仅要把专业的东西结合进去,还要对去其他地区的实例进行考察,结合多方面的东西,来对方案进行有效的确立。
2.2、建筑结构的类型问题
对超高层建筑在展开选择结构类型的时候,结构设计工作者不仅仅要对建筑所在的地区的抗震度进行充分的考虑,还应该对建筑地区的外部环境的地质进行合理有效的分析。不仅如此,在一个方面还应该大量的减少建筑成本,对建筑工程造价问题进行充分合理的考虑,如果条件一样的话尽量选择成本比较低的借建筑结构。
2.3、防地震的烈度
对于有些高度超过100米的建筑,不同强度的抗震设防烈度相对于建筑物高度的要求也是不一样的。正常的情况下,如果该地区的抗震防烈度在8度左右,那么这个地方的房屋建筑的高度就不能超过300米,相对来说,超高层建筑一般建在抗震防烈度为6度左右的地区比较适宜,所以,结构设计者应该把这些因素统统的考虑进去,这样才能有效的保证建筑的安全性和实用性。
3、如何优化超高层建筑设计工作
3.1、超高层建筑的扭转问题
刚度的中心、整体结构的重心和几何形心是超高层建筑结构设计的三个核心。超高层建筑结构的扭转问题关键在于进行设计的时候未将刚度的中心、结构重心和几何形心重合,造成建筑物在水平压力下出现扭转的现象。设计者在设计时要尽量注重平面布局图的合理性,在一定程度上避免或预防建筑物的扭转问题,从而保证了在超高层建筑中刚度中心、整体结构的中心和几何形心三个核心的重合。
3.2、嵌固端设置问题
我国现有较多超高层建筑物在结构设计时都会配置地下室,超高层建筑的嵌固端自然而然地被设置在地下室顶板的位置。超高层建筑的结构嵌固端对高层建筑基础具有一定的要求,其基础需具有一定的埋置深度,目的是为了保证整体结构的稳定性,并对减弱地震反应也起着一定的作用。设计师在嵌固端设置的问题上面一定要表现出高效的工作状态,从而避免在施工过程中由于嵌固端的设置而修改设计方案,造成日后不必要的麻烦。
3.3、高层建筑结构设计不规则性的具体应用
高层建筑结构设计不规则性主要体现在平面、竖向、刚度等方面。根据上文的研究发现,平面结构分布不规则性、竖向结构不规则性、以及扭转作用等都会给整个高层建筑的稳定性产生影响。其中平面结构分布不规则性建筑、竖向结构不规则性建筑在结构核心和刚度作用偏离较大的时候会增加破损的强度,但相比较来说,扭转作用对建筑造成的损毁更加严重。为了减少因建筑结构设计不规则而导致的一些问题,可以通过以下的方法科学合理应用结构设计不规则的高层建筑。
3.4、合理利用空间和地面
设计高层建筑结构的时候要最大程度的利用建筑施工地的空间面积和地面面积,合理分布不规则建筑,使高层建筑整体保持空间和平面结构上的对称性。要合理分布高层建筑主体结构,防止出现较大的偏心作用。
3.5、要保持适度的高层建筑结构
相对偏心距高层建筑结构相对偏心距和扭转效应在一定范围内是呈线性的函数关系,因此要降低主体结构的扭转效应,就要保持适度的高层建筑结构相对偏心距,协调高层结构空间及平面分布。对此,在设计建筑结构的时候,首先要对高层建筑各个结构进行反复分析和计算,确定计算结果正确之后,再调整整个建筑结构的不规则平面布局,从而保证其准确性及有效性。
3.6、高层建筑结构的抗风可靠性设计
在高层建筑结构中风荷载属于侧向荷载之一,且在沿海地区或者非地震区结构设计通常将风荷载当做控制荷载。由于风会破坏建筑物,故而在开展结构抗风设计时一定要保证建筑物在使用时不会出现破坏现象,可从以下几点开展。必须满足强度设计要求高层建筑结构在开展抗风设计时一定要与强度设计要求充分满足,即结构构件遭受风荷载与其他荷载的协同作用时其强度要满足设计要求,确保建筑物遭受风力作用时不会出现残余变形、坍塌事件,确保结构的安全性与可靠性。
4、结语
综上所述,超高层建筑结构设计尤为重要,因为其直接影响着超高建筑物的质量与使用。在设计超高层建筑的工作中,应注意建筑的结构体系、钢管结构、深基坑支护结构等一系列问题。面对超高层建筑结构这一至关重要的问题,建筑行业要加大对超高层建筑结构设计的研究,加强对专业技术人才的培养,从而促进我国超高层建筑行业的发展。
参考文献
[1]甄庆华.广州某超高层建筑结构设计的关键性问题研究[D].华南理工大学,2012.
[2]郭怀祥.浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题[J].中华民居(下旬刊),2014,09:357-358.
[3]肖自强,张建明.论超高层建筑结构设计[J].工程建设与设计,2010,08:25-32.