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【摘 要】 近年来,随着我国经济的快速发展和城市化进程的日渐深入,高层建筑、甚至超高层建筑的规模日益扩大。其与传统的建筑施工相比,呈现了一些新型施工特点,如施工建筑结构更高,地基挖掘更深等方面,这给施工设计等部门相关工作的有效开展带来了一定的影响。基于此,本文就将对高层建筑中建筑设计要点进行分析探讨。
【关键词】 高层建筑;设计;措施
1、高层建筑设计中应当考虑的因素
一是环境。高层建筑所处的环境位置也将影响到设计。二是季节。不同季节对于建筑所需热能有所差异。在冬季风较强就带来较大的热损失,而增加冷空气中的渗透量,就会导致室内热损失有所加大。因为建筑中一些部位处理不够妥当,墙体内部易产生冷凝水。因此,在高层建筑保温材料选择上,高层建筑構造所具有的合理性要建立于科学和可靠的前提下。三是风荷载。风荷载是结构设计中的重要控制因素。鉴于建筑物高度的提升,风荷载所具有的影响变得愈来愈大。高层建筑除地震作用下的水平力之外,最为主要的侧向荷载为风荷载,在荷载组合中常常会取得控制性的作用。
2、高层建筑中建筑设计要点分析
2.1、不均匀沉降。在一些地质条件较为特殊的地区,进行高层建筑的设计施工要格外注意。如果不重视处理地基问题,则很容易发生地基不均匀沉降现象,严重危害高层建筑的安全。主要表现在:设计或者是建设和地基自身的特征等一些要素都会使得其发生不合理的下沉现象,其中天然地基的沉陷主要表现在土质不良的软土地基情况下,直接的进行软基面的填筑活动,或者是没有做好处理活动,会进而导致建筑项目出现品质不良的现象。因此在实际的工作中要特别的重视其解决。
2.2、扭转问题。房屋结构的扭转问题是目前世界上地震工程中的一个热点问题,高层建筑因功能需要或由于受地形限制等原因,常常不能设计得完全对称,使得扭转耦联问题特别突出。一般而言,在设计时就要求结构平面力求简单、规则、对称,结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置,尽量使结构的刚度中心和质量中心重合。在方案阶段或初设阶段,结构专业就应当加入建筑专业的工作,从前期就要满足抗震的要求,从概念设计上就要提前把握上。扭转不规则时,应计及扭转影响,且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍。
2.3、刚度问题。在进行高层建筑时,往往会面对建筑刚度选择问题。刚度对于建筑的抗震以及经济性有着很大的影响。因为刚度大的结构地震作用大,会用到更大尺寸的构建,从而会增加成本。而较柔的结构地震作用小,可节省材料,但是变形较大。因此在进行建筑的抗震设计时,需要根据实际的情况,如建筑的具体高度、体系以及周围的环境等对建筑的刚度进行选择,不能一概而论。重要的是设计时要进行变形限制,将变形限制在规范许可的范围内,要使结构有足够的刚度,设置部分剪力墙的结构有利于减小结构变形和提高结构承载力。对于场地的情况分析则在于,若地基较硬则可以采取稍微柔一点的结构,而对于软土地基则应选择刚一点的结构。
2.4、设备承载设计问题。高层建筑中往往会存在很多相关的设备,包括各类空调和消防系统,且由于高层建筑的层数较多,这类设备的数量也往往较多。而一般而言,这些设备都被放置在楼层的梁底下,如果没有梁底开洞,就没有办法进行设备的安装。因此对于梁底承载力的计算和校验就显得尤为重要,若是设计不合理则有可能由于设备的荷载导致梁底承载力不足而导致结构的安全性问题。加强梁底的承载力设计一方面可以通过在孔洞的周围补强筋以及通过开孔梁挠度、裂缝宽度等数据进行分析和设计。在进行钢筋混凝土梁的承载力计算时,还要综合考虑不同种类的腹部开孔方式,以提高计算的准确性。有效的承载力度计算以及裂缝控制措施对于建筑结构设计的稳定性而言具有十分重要的意义。
2.5、消防结构设计。高层建筑的层数越多,在进行建筑结构设计时,应将火灾线路设计成垂直形态,在这样的情况下,高层建筑人员在进行火灾疏散时可能会耗费更长时间。在消防结构的设计中,对高层建筑进行排烟结构设计也是关于建筑结构相当重要的方面,在进行设计时,应注意将排烟结构进行合理设计,保证烟气正常排出,降低火灾发生时灾情的蔓延。
2.6、抗震结构设计。在对高层建筑结构进行设计时,其抗震结构始终是整个设计中较难实施也是最为薄弱的环节,因高层建筑本身的复杂特点以及地震发生时会造成的种种不确定影响。因此在实际的高层建筑结构设计过程中,相关人员要根据相关地震灾害发生的原理进行有效的设计,对高层建筑实现总体科学规划。由于在设计施工中,抗震设计的不合理可能造成建筑结构在抗震设计方面缺乏其有效可用性,无一定的灵活性,而且不能有效建筑结构的持久耐用性,影响居民的生命健康和财产安全。因此要特别的重视其设计的合理性。
3、高层建筑设计理念的实践应用
对于高层建筑设计理念的实践应用来说不仅要掌握好相关的要点,了解相关的结构特征,还要在具体的设计上合理的利用设计方法。首先,根据高层建筑的自身特点就要做到减轻自重,减少地震作用。在这方面通常可以采用高强度轻质材料,全钢结构以及轻质隔断等都能够起到很明显的减轻结构自重,减小地震作用的效果。其次,就要降低风作用的水平力。降低风作用水平力的主要手段可以从减小迎风面积、降低风力形心以及选用体型系数较小的建筑平面形状来实现。其中为了减小迎风面积可以采用正方形的平面形式,如果计算对角线方向的迎风面宽则可以采用圆形的平面形式。而降低风力形心的方式主要可以通过采用下大上小的立面体型来实现,这种方式不仅可以有效的减小高风压在高处的迎风面积,也可以通过降低风作用的重心来使建筑物底部的倾覆总弯矩减小。与此同时,还应做到减少振动耗散输入能量。在这方面主要可以采取阻尼装置或者加大阻尼比的方式来实现。还要选择耗能、减振的结构体系,像利用偏心支撑的钢结构具有耗能的水平段,使用橡胶支座都能够做到有效的减振。最后需要完成的就是加强抗震措施。为了强化超高层建筑的抗震能力,就要从多方面共同入手。首先就要为建筑配有明确合理的计算简图,科学的分析地震作用以及相关的受力情况。大多数情况下,圆形、正多边形以及正方形等平面形状能够做到避免强弱轴的抗力不同和变性差异。但在具体的设计过程中也需要考虑到相应的问题。例如,要注意到结构平面形状是否做到对称,是否设置了多道抗震防线以及是否在满足了强度等方面的需求后采用了延性更好的结构材料等。
参考文献:
[1]李绪洋.浅议现代高层建筑设计[J].价值工程,2014,29:122-123.
[2]朱炳耀.浅谈我国高层建筑的设计理念[J].江西建材,2014,20:6.
[3]李呈远.浅谈高层建筑设计[J].江西建材,2014,20:14-15.
[4]吴灵平.高层建筑结构设计的问题及对策[J].江西建材,2014,20:33+35.
[5]杨晓峰.谈高层建筑结构选型及设计要点[J].山西建筑,2014,24:53-55.
【关键词】 高层建筑;设计;措施
1、高层建筑设计中应当考虑的因素
一是环境。高层建筑所处的环境位置也将影响到设计。二是季节。不同季节对于建筑所需热能有所差异。在冬季风较强就带来较大的热损失,而增加冷空气中的渗透量,就会导致室内热损失有所加大。因为建筑中一些部位处理不够妥当,墙体内部易产生冷凝水。因此,在高层建筑保温材料选择上,高层建筑構造所具有的合理性要建立于科学和可靠的前提下。三是风荷载。风荷载是结构设计中的重要控制因素。鉴于建筑物高度的提升,风荷载所具有的影响变得愈来愈大。高层建筑除地震作用下的水平力之外,最为主要的侧向荷载为风荷载,在荷载组合中常常会取得控制性的作用。
2、高层建筑中建筑设计要点分析
2.1、不均匀沉降。在一些地质条件较为特殊的地区,进行高层建筑的设计施工要格外注意。如果不重视处理地基问题,则很容易发生地基不均匀沉降现象,严重危害高层建筑的安全。主要表现在:设计或者是建设和地基自身的特征等一些要素都会使得其发生不合理的下沉现象,其中天然地基的沉陷主要表现在土质不良的软土地基情况下,直接的进行软基面的填筑活动,或者是没有做好处理活动,会进而导致建筑项目出现品质不良的现象。因此在实际的工作中要特别的重视其解决。
2.2、扭转问题。房屋结构的扭转问题是目前世界上地震工程中的一个热点问题,高层建筑因功能需要或由于受地形限制等原因,常常不能设计得完全对称,使得扭转耦联问题特别突出。一般而言,在设计时就要求结构平面力求简单、规则、对称,结构的主要抗侧力构件应对称均匀布置,尽量使结构的刚度中心和质量中心重合。在方案阶段或初设阶段,结构专业就应当加入建筑专业的工作,从前期就要满足抗震的要求,从概念设计上就要提前把握上。扭转不规则时,应计及扭转影响,且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍。
2.3、刚度问题。在进行高层建筑时,往往会面对建筑刚度选择问题。刚度对于建筑的抗震以及经济性有着很大的影响。因为刚度大的结构地震作用大,会用到更大尺寸的构建,从而会增加成本。而较柔的结构地震作用小,可节省材料,但是变形较大。因此在进行建筑的抗震设计时,需要根据实际的情况,如建筑的具体高度、体系以及周围的环境等对建筑的刚度进行选择,不能一概而论。重要的是设计时要进行变形限制,将变形限制在规范许可的范围内,要使结构有足够的刚度,设置部分剪力墙的结构有利于减小结构变形和提高结构承载力。对于场地的情况分析则在于,若地基较硬则可以采取稍微柔一点的结构,而对于软土地基则应选择刚一点的结构。
2.4、设备承载设计问题。高层建筑中往往会存在很多相关的设备,包括各类空调和消防系统,且由于高层建筑的层数较多,这类设备的数量也往往较多。而一般而言,这些设备都被放置在楼层的梁底下,如果没有梁底开洞,就没有办法进行设备的安装。因此对于梁底承载力的计算和校验就显得尤为重要,若是设计不合理则有可能由于设备的荷载导致梁底承载力不足而导致结构的安全性问题。加强梁底的承载力设计一方面可以通过在孔洞的周围补强筋以及通过开孔梁挠度、裂缝宽度等数据进行分析和设计。在进行钢筋混凝土梁的承载力计算时,还要综合考虑不同种类的腹部开孔方式,以提高计算的准确性。有效的承载力度计算以及裂缝控制措施对于建筑结构设计的稳定性而言具有十分重要的意义。
2.5、消防结构设计。高层建筑的层数越多,在进行建筑结构设计时,应将火灾线路设计成垂直形态,在这样的情况下,高层建筑人员在进行火灾疏散时可能会耗费更长时间。在消防结构的设计中,对高层建筑进行排烟结构设计也是关于建筑结构相当重要的方面,在进行设计时,应注意将排烟结构进行合理设计,保证烟气正常排出,降低火灾发生时灾情的蔓延。
2.6、抗震结构设计。在对高层建筑结构进行设计时,其抗震结构始终是整个设计中较难实施也是最为薄弱的环节,因高层建筑本身的复杂特点以及地震发生时会造成的种种不确定影响。因此在实际的高层建筑结构设计过程中,相关人员要根据相关地震灾害发生的原理进行有效的设计,对高层建筑实现总体科学规划。由于在设计施工中,抗震设计的不合理可能造成建筑结构在抗震设计方面缺乏其有效可用性,无一定的灵活性,而且不能有效建筑结构的持久耐用性,影响居民的生命健康和财产安全。因此要特别的重视其设计的合理性。
3、高层建筑设计理念的实践应用
对于高层建筑设计理念的实践应用来说不仅要掌握好相关的要点,了解相关的结构特征,还要在具体的设计上合理的利用设计方法。首先,根据高层建筑的自身特点就要做到减轻自重,减少地震作用。在这方面通常可以采用高强度轻质材料,全钢结构以及轻质隔断等都能够起到很明显的减轻结构自重,减小地震作用的效果。其次,就要降低风作用的水平力。降低风作用水平力的主要手段可以从减小迎风面积、降低风力形心以及选用体型系数较小的建筑平面形状来实现。其中为了减小迎风面积可以采用正方形的平面形式,如果计算对角线方向的迎风面宽则可以采用圆形的平面形式。而降低风力形心的方式主要可以通过采用下大上小的立面体型来实现,这种方式不仅可以有效的减小高风压在高处的迎风面积,也可以通过降低风作用的重心来使建筑物底部的倾覆总弯矩减小。与此同时,还应做到减少振动耗散输入能量。在这方面主要可以采取阻尼装置或者加大阻尼比的方式来实现。还要选择耗能、减振的结构体系,像利用偏心支撑的钢结构具有耗能的水平段,使用橡胶支座都能够做到有效的减振。最后需要完成的就是加强抗震措施。为了强化超高层建筑的抗震能力,就要从多方面共同入手。首先就要为建筑配有明确合理的计算简图,科学的分析地震作用以及相关的受力情况。大多数情况下,圆形、正多边形以及正方形等平面形状能够做到避免强弱轴的抗力不同和变性差异。但在具体的设计过程中也需要考虑到相应的问题。例如,要注意到结构平面形状是否做到对称,是否设置了多道抗震防线以及是否在满足了强度等方面的需求后采用了延性更好的结构材料等。
参考文献:
[1]李绪洋.浅议现代高层建筑设计[J].价值工程,2014,29:122-123.
[2]朱炳耀.浅谈我国高层建筑的设计理念[J].江西建材,2014,20:6.
[3]李呈远.浅谈高层建筑设计[J].江西建材,2014,20:14-15.
[4]吴灵平.高层建筑结构设计的问题及对策[J].江西建材,2014,20:33+35.
[5]杨晓峰.谈高层建筑结构选型及设计要点[J].山西建筑,2014,24:53-55.