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序論:在您撰寫超高層建筑結構設計要點時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
1前言
由于復雜高層與超高層建筑建設難度相對較大,為保證人們居住的安全性,相關建筑結構設計人員就應該以提高建筑結構安全性為主要目標,找出更有利于高層建筑建設的結構設計措施,從而在促進建筑行業發展的同時,保證復雜高層與超高層建筑建設能夠具有合理性、抗震性,提高人們居住的舒適度與安全性。
2高層建筑整體結構設計特點
高層建筑整體結構設計特點主要體現在以下幾方面:一是由于高層建筑相對較高,建筑水平荷載對建筑整體會產生一定的豎向軸應力,并在水平上受到自然災害、風力等因素影響。因此在設計高層建筑整體結構時,除需要考慮到建筑豎向荷載外,也應該深入考慮到建筑水平荷載。二是由于高層建筑頂部壓力相對較大,建筑在后期使用過程中,會出現軸向變形的問題,從而影響建筑梁彎距。因此為了保證高層建筑整體安全性,在結構設計時就應該加強對建筑梁彎矩的重視,避免發生高層建筑軸向變形問題[1]。三是對高層建筑整體抗震性的要求。高層建筑在設計過程中應該重視其結構延性,保證高層建筑能夠更好的抵抗地震災害,從而保證居住人們的生命安全。
3復雜高層與超高層建筑結構設計要點
3.1提高對建筑結構設計的重視,優化結構設計方案
復雜高層與超高層建筑結構設計方案直接決定了建筑結構后期應用的安全性?;诖?,在進行結構設計時,相關人員就應該提高對建筑結構設計的重視,從而能夠結合建筑工程周圍實際情況,優化已經研制出的結構設計方案。首先,復雜高層與超高層建筑結構設計人員應該重視概念設計,在前期設計階段需要堅持結構設計規則性、整體均衡性等原則,保證建筑結構各個部分都能夠發揮出更有力的支持作用;其次,在完善復雜高層與超高層建筑結構設計時,結構設計人員應該加強與工程施工人員的溝通,從而在外觀效果、施工效果的角度上實現對建筑結構設計方案的優化,避免建筑結構出現后期轉換的問題[2]。最后,由于計算機技術在結構設計過程中發揮了重要的作用,因此相關人員還應該積極采取有效的計算機軟件,實現對結構設計方案更科學的優化。
3.2深入分析建筑結構設計指標,提高結構設計的合理性
建筑結構設計指標不僅是復雜高層與超高層建筑結構設計人員應該遵循的指標,也是保證復雜高層與超高層建筑結構設計合理性的重要因素。因此在設計建筑結構時,相關人員就應該加強對以下幾點內容的重視,從而提高復雜高層與超高層建筑結構設計的合理性。一是地震荷載指標:在研究人員的深入分析下,發現超高層建筑結構自震周期在6秒至9秒之間,因此在地震荷載指標的影響下,建議復雜高層與超高層建筑結構設計中直線傾斜下降時間控制在十秒左右。同時在分析該項技術指標時,也要全面結合建筑周圍的實際情況,從而保證評估結果能夠滿足建筑結構合理性的要求;二是風荷載指標:由于復雜高層與超高層建筑主要會受到地震以及風力的影響,因此相關人員還應該遵照當前所提出的風荷載指標對建筑結構設計進行全面評估,從而實現對建筑變形的控制,提高建筑居住的安全性。
3.3根據相關建筑結構設計規范,保證結構設計的抗震性
由于建筑結構直接影響著人們的生命安全,因此在建筑行業快速發展的背景下,國家制定了科學、合理的建筑結構設計規范。針對復雜高層與超高層建筑提出的設計規范,有以下兩種:《高層建筑混凝土結構技術規程》和《高層建筑抗震規程》。要想保證復雜高層與超高層建筑結構設計更加合理,能夠更好的滿足建筑抗震性要求,相關人員在設計復雜高層與超高層建筑時,就要嚴格按照相關建筑結構設計規范進行設計工作。同時也要全面考慮到當前建筑項目所處的外部環境、需求的抗震類別以及施工條件,以保證復雜高層與超高層建筑結構設計抗震能力為建設目標。在按照相關規范設計后,利用相關分析方法對復雜高層與超高層建筑進行結構抗震性的深入分析。
3.4重視后期居住的舒適性,保證建筑結構設計的科學性
在復雜高層與超高層建筑結構設計中,除需要重視上述設計要點外,還需要考慮到后期人們居住的舒適性。一方面,這是當今社會人們生活水平提高后對建筑結構提出的要求,另一方面,也是復雜高層與超高層建筑必須達到的建設目標。由于復雜高層與超高層建筑豎向荷載相對較大,因此在前期施工以及后期居住中,都會出現一定的壓縮變形問題[3]?;诖?,為了保證后期人們能夠居住的更加舒適,在進行建筑結構設計及施工過程中,就應該積極采取預變形技術,并通過計算機軟件進行詳細的模擬演練,從而保證建筑結構設計能夠更加科學合理,更好的滿足人們居住要求。
4總結
綜上所述,相關結構設計人員在設計復雜高層與超高層建筑時,要深入分析建筑結構設計指標、相關建筑結構設計規范以及居住的舒適程度,從而保證設計人員能夠設計出結構更加合理、抗震性能更高、科學性更高的復雜高層與超高層建筑結構方案,保證復雜高層與超高層建筑使用壽命與安全性,為人們居住、工作提供更安全的環境。
參考文獻:
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關鍵詞:復雜高層 ;超高層建筑 ;建筑結構 ;設計 ;
中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A 文章編號:
我國復雜高層及超高層建筑不斷崛起,建筑企業為了提高自身企業在建筑市場中的競爭力,對復雜高層及超高層建筑結構設計也有了更高的要求。復雜高層及超高層建筑結構設計中包含了諸多設計方面及影響因素,在設計施工前要根據高層建筑規范要求及實際情況進行科學合理的設計分析,確保建筑結構設計施工的科學性合理性,從而提高復雜高層及超高層建筑的安全性能,促使建筑企業走向一個新的里程碑。
復雜高層及超高層建筑結構設計中的抗震設計分析
復雜高層及超高層建筑相對于普通建筑而言,具有一定的特殊性,復雜高層及超高層建筑結構較為繁雜,且具有一定的高度,若出現緊急情況或者是地震自然災害等不易救援,在這種情況下在復雜高層及超高層建筑中進行抗震設計就顯得尤為必要。評價一個復雜高層建筑或者是超高層建筑結構抗震設計是否合格,可以從以下兩方面進行分析:
1.抗震設計時要保證其為彈性狀態
復雜高層建筑及超高層建筑倘若出現地震自然災害由于其海拔過高必然會影響到周圍的建筑物,給城市帶來一定高的災害,對其進行抗震設計是防患于未然的一種措施,在抗震設計中保持其為彈性狀態,能夠降低地震對建筑物的損壞率。
抗震倒塌設計
在復雜高層建筑及超高層建筑結構抗震設計中,要對建筑所能承受的地震振動侵害的大小,對其最大地震振動進行計算分析,能夠在一定程度上降低地震災害的侵害程度。其次,對于地震結構設計中的延性構件進行合理設計,其非彈性變形的能力不得超過其本身的變形能力,而對于非延性構件,其承受地震自然災害的抗壓力應該大于其本身建筑所能承受的壓力,不論是復雜高層建筑結構設計還是超高層建筑結構設計,都要對其構件進行合理的控制,保持抵抗地震自然災害的彈性。
復雜高層及超高層建筑結構設計要點分析
復雜高層及超高層建筑在建筑施工中相比普通建筑而言,具有一定的難度,其工程量較大,樓層較高,所以在建筑結構設計中要遵循一定的施工要求,準確把握施工要點,這樣才能提高施工質量,保證復雜高層建筑及超高層建筑的安全性及穩定性,以下筆者根據諸多建筑企業進行復雜高層及超高層建筑結構設計施工中所總結的建筑結構設計要點:
重視建筑結構概念設計,著眼整體
復雜高層及超高層建筑其施工程序較為繁雜,在對其進行施工設計時,需要全面把握其結構概念,重視復雜高層及超高層建筑結構的概念設計,要做好復雜高層及超高層建筑結構概念設計,首先,應該從建筑的規則性及均勻性著手,在實際施工中要重視建筑施工中的對稱性,保證建筑整體的美觀;其次,結構設計中需要多個施工人員的配合,所以在建筑結構概念設計中要注重傳力途徑的建設,要保證施工中有一條清晰直接的通道實現傳力,在傳力途徑建設中主要從結構豎向傳力及抗側立傳力兩方面出發;再者,在建筑結構設計施工中,要把握好復雜高層及超高層建筑的整體性,它在一定意義上直接體現了建筑企業的施工水平,另外我國提倡節能減排,建筑企業要想適應這一形勢,在超高層建筑結構設計施工中就要融入節能減排的理念,在建筑物內部安裝節能設備。
合理選擇抗側力結構體系
抗側力結構設計是復雜高層及超高層建筑結構設計中的重要組成部分,良好的抗側力結構設計能夠提高復雜高層及超高層建筑的安全性能,為用戶提供良好的居住或辦公環境,因此在建筑結構設計施工中一定要合理選擇抗側力結構體系。選擇合理的抗側力結構需要了解建筑的實際高度進行科學的分析選擇,另外在整個結構設計中要盡量使抗側力結構體系中的各構件緊密連接在一起,保證其內部構件的整體性。結合建筑實際狀況對每種抗側力結構體系進行分析,了解其在建筑結構設計中所發揮的作用,根據復雜高層及超高層建筑的不同特點及當地的地理環境從而選擇正確的抗側力結構設計方法。
注重抗震設計各個環節的把握
抗震設計是復雜高層及超高層建筑結構設計的重中之重,它直接關系著建筑整體的安全性及穩定性,是確保建筑安全的重要環節,因此在復雜高層及超高層建筑結構設計中一定要嚴格把控抗震設計中的各個環節,提高抗震設計各個環節的合理性與科學性。在抗震設計中對抗震材料的選擇是十分重要的,它在一定程度上直接影響了抗震設計的抗震性能,選擇抗震材料要根據復雜高層或者是超高層建筑的特點進行購買,針對不同的高度選擇抗震性能等級不同的材料。在建筑結構抗震設計施工前,要擬定行之有效的設計方案,確定建筑結構的變形彈性,在抗震施工中對其變形彈性的把控需要符合地震預期要求,另外還需要合理控制地震作用下的層間位移,進行層位位移在一定程度上能夠降低地震給建筑帶來的侵害。
全面了解所要設計的建筑結構特點才能準確把握結構設計的要點,在抗震設計中要科學對建筑結構的變形及結構位移進行科學的研究分析,精確兩者之間的連帶關系,從而更好的進行抗震結構設計,提高復雜高層及超高層建筑的安全性能,延長復雜高層及超高層建筑的使用壽命。倘若該建筑處于地震災害的常發地區,應該進行多方面抗震設計,提高其抗震延性,增強復雜高層及超高層建筑的抗壓力,減少因地震災害而出現建筑倒塌事件的發生。
建筑結構抗震設計的質量及方法從一定意義上來講直接決定了其抗震能力及效果,在整個建筑結構抗震設計中,設計人員一定要按照高層抗震設計的相關規定,而后再結合超高層及復雜高層建筑所在的具置,周邊環境進行分析,從而制定出符合建筑結構施工要求的抗震設計方案,以便后期施工人員抗震結構設計施工的順利進行。抗震設計對復雜高層及超高層建筑結構設計具有重要的意義,良好的抗震性能能夠降低降低地震自然災害對建筑的侵害,確保建筑的安全,從而保證住戶的人身安全。
總結
復雜高層及超高層建筑與普通建筑相比,施工難度大,注意事項較多,所以要做好復雜高層及超高層建筑結構設計,要結合復雜高層建筑或者超高層建筑所在的地理位置及特點進行全方位的結構概念設計,制定科學合理的設計方案,從而保證設計人員順利進行結構設計施工建設,提高復雜高層及超高層建筑的結構設計水平,從而確保整個建筑的安全質量,為住戶或者辦公者提供良好的建筑環境。
參考文獻:
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關鍵詞:復雜高層;超高層;結構設計;設計要點
在高層和超高層建筑的結構設計工作中,面臨的問題十分復雜,與普通建筑相比,高層和超高層建筑的結構設計工作難度更高。為了解決高層及超高層建筑結構設計的難題,有必要對復雜高層與超高層建筑結構設計要點進行探討研究,這對我國城市發展以及建筑行業的發展都將起到重要的意義。
1、復雜高層和超高層建筑與普通建筑在結構設計上的區別
復雜高層和超高層建筑與普通建筑在結構設計上具有很大的不同,普通高層建筑的高度一般不超過200m,而復雜高層和超高層建筑的高度通常在200m以上,甚至可達到上千米。另一方面,普通高層建筑大多為鋼筋混凝土結構,而復雜高層和超高層建筑通常采用混合結構或鋼結構。此外,在復雜高層和超高層建筑的結構設計工作中,需要面對抗震要求、風荷載、舒適度、避難層、機電設備層、施工因素等一系列難題,可見復雜高層和超高層建筑的結構設計難度要遠大于普通高層建筑。
2、進行復雜高層建筑與超高層建筑的結構設計時需考慮的問題
2.1設計方案方面的問題
在對建筑結構進行設計的時候第一步就要對建筑物的結構方案問題進行重要的思考。特別是對于那些復雜高層與超高層建筑來說,如果因為在選擇結構設計方案的時候沒有恰當的選擇,那么就很容易引起整個結構設計方案大幅度的調整。正因如此,設計單位在對建筑物進行設計方案的制定時,不僅僅要把專業的東西結合進去,還要對去其他地區的實例進行考察,結合多方面的東西,來對方案進行有效的確立。
2.2建筑結構類型方面的問題
對復雜高層建筑與超高層建筑在展開選擇結構類型的時候,結構設計工作者不僅僅要對建筑所在的地區的抗震度進行充分的考慮,還應該對建筑地區的外部環境的地質進行合理有效的分析。不僅如此,在一個方面還應該大量的減少建筑成本,對建筑工程造價問題進行充分合理的考慮,如果條件一樣的話盡量選擇成本比較低的借建筑結構。
3、復雜高層與超高層建筑結構設計要點
3.1嚴格選擇合理的結構抗側力體系
不同高度的高層建筑物,所采用的結構抗側力體系也各不同,不同高度建筑物常用的結構抗側力體系也不盡相同。在建筑結構設計上,要保證結構抗側力構件能有效結合為一個整體,在復雜高層和超高層建筑結構體系設計過程中,如果采用多層抗側力結構體系,那么應分析每種抗側力結構體系的作用,要根據其作用的不同,對抗側力構件進行科學的布置。在條件允許時,復雜高層和超高層建筑結構的抗側力構件應該盡量做到相互連接,增強結構整體性,如可以通過伸臂桁架將核心筒和框架柱相互組合,例如廣州東塔及其組合抗側力體系,該建筑在結構設計中,就是通過伸臂桁架將核心筒和框架柱相互連接。另外也可以將通過環帶桁架、巨型斜撐將框架柱組合成整體,進而形成巨型框架,此外還有深圳平安大廈及其組合抗側力體系,該建筑在結構設計中,就是通過環帶桁架、巨型斜撐將框架柱組合成整體。此外,也可以將縱橫向墻體相互組合,形成組砼筒體或者組合墻,此抗側力體系均可用于復雜高層和超高層建筑。
3.2概念設計的重要性
從以往的建筑工程中得出的經驗,對于復雜高層和超高層建筑,應重視在其結構概念設計上的重要性,主要應重視以下幾點:
(1)控制好建筑結構的均勻性和規則性,保證建筑結構的穩定性。
(2)保證建筑結構豎向和抗側力有直接且有效的傳力途徑。
(3)保證建筑工程結構的整體性。
(4)在結構設計上,要保證綠色環保、節約能源。
建筑工程的結構設計要想滿足以上幾點,需要結構工程師和各專業設計之間的共同努力協作,只有協作好才能達到設計標準,保證工程質量。
3.3控制結構設計指標及計算結果的合理性
(1)合理選擇分析軟件
在建筑結構設計工作中已經普遍采用了信息化技術,目前計算機軟件的種類十分繁多,各個軟件的側重點也不盡相同,因此,設計人員應該對各種軟件有所了解,根據工程項目的實際情況,選擇科學適用的計算機軟件。
(2)充分考慮荷載作用
1)地震荷載
在復雜高層和超高層建筑進行結構設計時應考慮地震荷載的問題。對建筑施工場地進行地震安全性評價,結合安評內容并與規范規定采用的地震力合理對比,小震時應進行包絡設計,同時根據規范要求合理選用地震波。
2)風荷載
在復雜高層和超高層建筑結構的設計過程中,風荷載對建筑物的影響很大,隨著建筑物高度的增加,其風荷載也在不斷的增加,對于建筑高度超過200m以上的建筑物,應進行風洞試驗。
(3)合理控制關鍵設計指標
一定要合理控制各項關鍵設計指標,包括剪重比、自振周期、位移比、層間位移角、側向剛度比與抗剪承載力比、核心筒和框架部分剪力與彎矩分配、單位面積下的重力荷載代表值、整體穩定性驗算等等。
3.4結構性能優化分析
(1)在進行方案設計時,必須有結構專業的人員參與其中。
(2)復雜高層和超高層建筑在選擇結構類型時,一定要充分考慮工程所建地的工程地質情況。
(3)要考慮工程的造價成本問題,在保證安全、質量的前提下,應盡可能選擇造價較低的結構類型。
(4)要重視抗震設計,在復雜高層和超高層建筑的抗震方案設計過程中,要慎重的選擇建筑結構的抗震材料,應有效控制地震發生時樓層間的位移限值,通過對發生改變的建筑構件和建筑層間的位移進行分析,得出構件的變形值,合理選擇建筑結構的抗震方案。
3.5工程施工過程對設計的要求
在進行設計的過程中一定要充分考慮施工因素的影響,如在復雜高層和超高層建筑中,豎向構件的壓縮變形會使建筑物的外形發生改變,而且影響建筑的內力分布。因此,為了避免建筑的外形發生改變,提高建筑結構設計的合理性,保證施工過程的安全,應對復雜高層和超高層建筑進行施工過程模擬和預變形演練。另外,在結構設計時,一定要注意復雜節點部位鋼筋及鋼材傳力的可靠性,同時要考慮現場施工的可實施性。如在型鋼混凝土梁柱節點中主筋與型鋼相交時,通常采取以下4種處理措施:型鋼表面焊接鋼筋連接套筒;鋼筋繞過型鋼;鋼筋與型鋼表面加勁板相焊連;鋼板上開洞穿鋼筋等。在實際設計中,一定要合理選擇處理措施,保證現場施工的可實施性。
4、結束語
綜上所述,復雜高層和超高層建筑的結構設計特別關鍵,它直接關系到建筑物的質量和安全。所以我們在進行結構設計過程中,一定要綜合考慮建筑物的抗側力性,只有確保建筑結構體系的穩定才能保證建筑的安全。概念設計在復雜高層和超高層建筑結構設計中,占有很重要的比重,概念設計是否合理決定著高層建筑結構設計的好壞。在進行結構設計時,每個環節的設計都應高度重視,從而使建筑結構體系達到安全穩定,滿足人們的使用功能要求。本文主要對復雜高層與超高層建筑結構設計要點提出幾點建議,希望對相關設計工作有所幫助。
參考文獻:
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關鍵詞:復雜高層;超高詠ㄖ;結構設計;設計要點
中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A
在建筑行業發展中,越來越多新技術、新工藝和新材料應用其中,這就對工程結構設計提出了更高的要求。尤其是在當前復雜高層和超高層建筑的結構設計中,可能受到一系列客觀因素影響,為工程結構埋下安全隱患,影響工程結構設計質量。尤其是在高層建筑結構設計中,相較于普通的建筑而言,結構設計要求更高,需要充分結合建筑特性,把握復雜高層和超高層建筑設計技術要點,提升設計合理性,為后續施工活動有序開展打下堅實的基礎。
一、復雜高層和超高層建筑結構設計
某建筑工程總高度78.5m,高22層,主樓地下兩層,地面20層。建筑結構為框剪結構,通過多方設計方案論證,樁基工程選擇后壓漿鉆孔灌注樁,選擇端承-摩擦樁的裝荷載形式,壓漿鉆孔灌注樁295根,φ700樁252根,有效樁長18m~19m。采用標號C25的混凝土,關注前0.5m?~0.5m?碎石置于空洞地步。關注過程中,導管同孔底之間的距離為0.5m,連續灌注混凝土。
復雜高層和超高層建筑結構設計中,相較于普通的建筑結構設計而言存在明顯的差異。一般其概況下,普通建筑的高度是在200m以下,復雜高層和超高層建筑的高度則超過了200m,這就對建筑工程穩定性提出了更高的要求。普通建筑多為鋼筋混凝土結構,而復雜高層和超高層建筑結構則是多為鋼結構或是混合結構,設計技術含量較高,結構更為復雜。此外,在復雜高層和超高層建筑結構設計中,需要充分考慮到建筑抗震要求、環境因素、自重以及風荷載等因素的影響,設計內容較為復雜,所以復雜高層和超高層建筑結構設計難度更大。
二、復雜高層和超高層建筑概念設計
(一)提升對概念設計的重視程度
近些年來,在復雜高層和超高層建筑結構設計中,設計理念不斷創新,積累了豐富的結構設計經驗,其中最具代表性的就是概念設計。在概念設計中,提升結構設計規則性和均勻性;結構中作用力傳遞更為清晰;結構設計中應該充分體現高標準的要求;結構設計中融入節能減排理念,促使結構設計更為科學合理;設計中,提升建筑材料利用效率,在滿足建筑結構整體設計要求的同時,迎合可持續發展要求?;诖?,為了滿足上述設計要求,設計人員應該同建筑工程師進行密切的交流,在充分交流基礎上,提升建筑結構設計合理性。
(二)選擇合理的結構抗側力體系
在復雜高層和超高層建筑結構設計中,為了可以有效提升結構設計安全性,選擇抗側力體系是尤為必要的。在選擇結構抗側力體系中,應該根據建筑具體高度來選擇,明確結構抗側力體系和建筑物高度之間的關系,如果建筑高度在100m以下,可以選擇框架、框架剪力墻和剪力墻體系;如果建筑高度在100m~200m以內,則選擇框架核心筒、框架核心筒伸臂;建筑高度在600m左右時,選擇筒中筒伸臂、桁架、斜撐組合體;在結構設計中,需要充分考慮到結構內部各個部件之間的關系,形成一個整體;如果建筑工程結構中存在多個抗側力結構體系,應該分別對這些抗側力結構體系進行分析,在此基礎上科學分析和判斷。
(三)提高建筑抗震設計重視程度
提高建筑抗震設計重視程度是尤為必要的,尤其是在復雜高層和超高層建筑結構設計中,抗震設計對于建筑安全影響較大。在選擇抗震方案中,需要選擇合理的施工材料,質量符合建筑要求;盡可能降低地震過程中能量的擴大,對建筑構件的承載力進行驗收,計算地震下建筑結構位移數值;高層建筑工程設計中,結構抗震手段的應用需要在得到位移數據基礎上實現,設計更加合理的建筑工程結構設計方案,一旦建筑結構發生變形可以起到有效的保護作用;結構設計中體現出建筑構件的生產要求和界面變化情況,提升結構設計穩定性和牢固性。
(四)復雜高層和超高層建筑結構設計融合經濟理念
在復雜高層和超高層建筑結構設計中,由于工程項目較為龐大,在具體的結構設計中,可能受到客觀因素影響出現一系列成本問題。故此,在建筑結構設計中,需要充分融合經濟型設計理念,對結構設計方案優化處理,避免建筑工程結構冗長帶來的資源和資金浪費,提升資金利用效率。
三、復雜高層和超高層建筑結構設計精準性
(一)選擇合理的結構設計軟件,提升設計結果精準性
在復雜高層和超高層建筑結構設計中,設計工程師需要充分掌握前沿的設計手段和方法,能夠選擇合理的分析軟件,提升計算結果準確性。當前我國復雜高層和超高層建筑結構計算軟件種類繁多,但是不同軟件側重點存在明顯的差異,這就需要在結構設計中,設計人員可以了解到不同軟件的具體功能和應用范圍,結合工程結構設計要求來選擇合理的計算機軟件。此外,在復雜高層和超高層建筑結構設計中,還應該對力學理念合理判斷和分析,結合自身豐富的設計經驗,提升計算結果精準性。
(二)加強荷載和作用力的考量
在復雜高層和超高層建筑結構設計中,設計工程師需要充分結合復雜高層和超高層建筑結構特性,明確結構自身的豎向荷載力大小和風荷載的影響因素,將其融入到后續的結構設計中,提升設計合理性。復雜高層和超高層建筑結構設計中,除了需要考慮到結構穩定性問題以外,還可以組織風洞試驗,測試建筑的抗風能力。在后續的實驗中,可以設計模型來模擬在不同風場環境下,建筑物的抗風能力和受力情況,有針對性提升建筑物結構的穩定性。
建筑工程結構設計中,還需要考慮到倒塌水準,主要表現在以下幾個方面:其一,復雜高層和超高層建筑的延性結構構件,構件的彈性變形能力高低同結構抗震能力存在密切聯系;其二,對于復雜高層和超高層建筑中的構件,滿足各項技術要求;就復雜高層和超高層建筑結構設計要求,對于建筑物中的控制構件,滿足建筑結構抗震設計要求,能夠在不同環境下保持相應的彈性。
(三)科學計算自振周期
復雜高層和超高層建筑結構設計中,需要充分把握震動規律,提升設計合理性。但是不同的振幅和頻率,可能出現大幅度震動現象,進而影響到建筑結構穩定性。故此,在建筑結構設計中,需要科學計算出自震周期,結合抗震強度、建筑高度進行科學計算,確保自振結果精準性。
(四)建筑的垂直交通設計
復雜高層和超高層建筑的結構形式主要為框架―剪力墻和核心筒結構,此種建筑結構形式可以有效提升結構穩定性,同時垂直交通體系結構可以產生較大的水平在和抵抗力。除了需要考慮到樓梯、電梯和衛生間等區域以外,向平面中央集中,可以有效減少空間占地面積,賦予建筑更好的交通環境和采光效果。垂直交通結構體系設計中,需要充分協調采光和節能之間的關系,便于后續的維護工作開展。
結論
綜上所述,復雜高層和超高層建筑由于自身特性,建筑物高度較高,在結構設計中需要充分考慮到建筑抗震性能、垂直交通設計和載荷計算等問題,確保建筑工程結構穩定性和安全性,滿足高層建筑使用要求,維護人們的生命財產安全。同時,對于建筑行業長遠發展具有更加突出的促進作用。
關鍵詞:復雜高層;超高建筑結構;設計要點
結構設計并不是一項簡單的設計工作,其能效發揮與不確定因素的控制效果是相互關聯的,尤其是復雜高層的層高特點,會直接造成設計難度的進一步增加,因此這就需要從建筑需求入手,開展有針對性的設計工作,并將相應影響因素納入重點考量范疇中,一旦結構設計環節缺少對結構布置的合理性規劃,不僅后續建筑施工流程難以正常推進,建筑質量更會受到直接影響,而建筑結構缺少穩定性,也會導致其使用壽命不斷縮短,因此,這就需要不斷強化對復雜高層及超高層建筑結構設計的研究,充分掌握其設計要點。
一、復雜高層及超高層建筑結構設計要點
1.強化對概念設計的重視
在當今社會,設計可以說是建筑施工的靈魂,尤其是復雜高層及超高層建筑,結構設計的優化性也就顯得至關重要。目前,我國的設計師也將工作重心放在了高層結構設計上,在實際設計環節根據對設計項目的研究及總結,也逐漸形成了一定的規范化標準,其中最為主要的就是強化概念設計。首先,復雜高層及超高層由于層高較高,這就對結構的穩定性提出了更要的要求,在實際設計環節應當以此為關鍵點,在結構設計中不斷加強對結構受力的均勻性設計,使其更加符合應用的規范化標準。
其次,設計內容中應該涵蓋著對應力高效傳遞的優化研究項目,使其能夠在應用過程中實現力的快速分解及傳遞;第三,在結構設計環節,應當確保其標準內容能夠直接體現在結構整體上,實現對結構的完善性規劃整理;第四,當今社會的各個領域中都倡導應用綠色能源,減少浪費及污染問題,而這一理念也應當在結構設計中得以灌輸,只有這樣才能有效提升復雜高層及超高層建筑的環保性能;第五,在推進設計工作時應當在結合工程實際情況的基礎上,將建筑材料與結構進行有機結合,使二者能夠更加具有協調性,從而從根本上提高材料利用率,使其能夠在后續應用中承受高強度的結構荷載力??傮w來說,為了將以上幾點落實到設計主w中,需要建筑以及結構工程師的密切配合,在互相交流經驗及工程項目研討過程中,不斷對設計圖紙進行優化調整,使其更加具有參考價值。
2. 科學選擇結構抗側力體系
為了在復雜高層與超高層建筑結構設計中,能夠充分體現出安全性問題,我國相關設計師總結出,提高結構抗側力體系的科學性是基礎。選擇該體系的過程中,應當注重以下幾點:結構體系的合理選擇應當根據具體的建筑高度來確定,我國相關工作人員在近年來的工作中總結出了不同結構抗側力體系與不同高度建筑之間的關系。
例如,在建筑高度小于等于100m 的時候,該體系最佳組合為框架、框架剪力墻及剪力墻;當建筑物的高度在100~200m之間的時候,最佳體系為剪力墻和框架核心筒;當建筑物高度在200~300m之間時,該體系最佳組成為框架核心筒、框架核心筒伸臂;如果該建筑高度小于600m時,該結構抗側力體系的最佳構成應該為筒中筒伸臂、巨型框架、桁架、斜撐及組合體;在進行設計的過程中,應注重以上提及的相關結構抗側力構件能夠保持高度的連接,最好能夠形成一個統一的整體。
3. 高度重視建筑抗震設計
復雜高層與超高層建筑當中,其抗震設計應當在建筑功能充分發揮的基礎上進行確立,同時該環節也是確保建筑擁有較高安全性的重要部分??拐鸱桨冈诟邔咏ㄖ斨校钪匾囊稽c就是科學選擇建筑材料;實現有效減少地震過程中的能量增加。在這項工作當中,驗收承載力是使用建筑構件最主要的方式,并且應當有效控制地震情況下建筑結構的層間位移限值;在實際高層建筑的過程中,結構抗震手段的應用應當在位移的基礎上建立,并定量分析相關設計方案,促使地震發生時結構的變形彈性能夠對建筑產生一定程度的保護作用;精確分析地震發生時建筑構件會產生的變形及位移在建筑結構中的體現具有重要意義,這樣一來,能夠對構建變形值進行有效的確立;針對性設計應當體現在建筑構件的生產要求及建筑界面的應變分別當中,同時應當注重場地的堅固性,這也是有效降低地震發生時能量輸入的重要方式。
4. 堅持高程建筑結構設計經濟理念
復雜高程和超高層建筑是一項較大的項目,在結構設計和施工過程中,會面臨很多成本輸出問題。因此,在建筑結構設計過程中,應該堅持經濟型設計理念。對于結果設計方案,應該堅持優化處理,避免在建設過程中由于結構冗長而造成成本浪費的問題。
二、復雜高層與超高層建筑結構設計中確保計算和設計的準確性
1. 合理選擇分析軟件、合理計算結果
現階段,復雜高程與超高層建筑結構計算軟件的種類很多,側重點也有所不同,在結構設計過程中,設計人員首先應該明確不同的軟件的作用,然后根據實際需要合理選擇合適的計算軟件。與此同時,還應該對具體的設計計算結果進行科學分析,從力學理念和工程設計經驗方面進行合理判斷,確保計算結果的合理性和準確性。
2. 重視荷載與作用方面的考慮
對于復雜高層與超高層建筑的結構設計,由于高層建筑很容易受到風載荷的影響,因此在高層建筑,尤其是超高層建筑結構設計中,應該重點考慮風載荷的影響。例如,在某大樓設計過程中,不僅需要考慮相關設計規范,而且還進行了相關風洞試驗,從而提高建筑物的抗風載能力。在具體的試驗過程中,設計了一個以 1:500 為比例的模型在半徑為 600m 的風場環境中進行試驗,驗證建筑在不同風況下的受力情況。
現階段,對于地震災害的預測,在技術方面還有一定的限制,很難準確預定地震災害。有些發達國家對于地震的研究十分深入,但是依然無法準確預估地震發生的時間和地點。因此,在高層建筑設計過程中,應該加強抗地震力的設計。與此同時,還應該重點考慮建筑主樓、裙樓在地震力作用下的不同反應。
綜上所述,隨著科學技術水平的不斷提高,人們生活質量不斷上升,我國城市建設過程中復雜高層與超高層建筑增加,在對這類建筑進行設計的過程中,應當充分考慮到抗震設防烈度、結構方案及類型等因素。經過我國建筑行業近年來積累的經驗,總結出復雜高層與超高層建筑結構設計要點包括概念設計、結構抗側力體系及抗震設計等內容。新時期,我國建筑行業相關工作人員只有在實踐中不斷加強對這些方面的重視,才能夠促進我國建筑業不斷進步。
參考文獻:
關鍵詞:復雜高層;超高層建筑;結構設計
隨著我國經濟和建筑技術的快速發展,復雜高層建筑和超高層建筑的數量越來越多,并且它們的復雜性呈現出一種不斷增加的趨勢,這些都給施工人員帶來了新的要求和挑戰[1]。所以要想保證復雜高層和超高層建筑的質量和安全,一定要抓好施工階段,尤其是要控制好建筑結構的設計要點。
一、復雜高層與超高層建筑和普通高層建筑在結構設計上的不同
復雜高層建筑和普通高層建筑之間在結構設計方面存在明顯的差異性,從建筑的高度上來看普通高層建筑通常來講都是在200m高度以內的,而復雜高層建筑和超高層建筑基本都是超過200m甚至有的達到了上千米的高度。從建筑的材料設計上來看,普通高層施工人員一般就是應用混凝土的結構設計來進行施工建筑,但是在進行復雜高層或者是超高層建筑的時候,還可以選用全鋼結構以及混合結構來進行結構的設計,充分保證超高層建筑的安全性。復雜高層建筑對機電設備以及消防設備的要求標準同樣要比普通高層建筑高出很多,因為復雜高層建筑需要考慮到對機電層以及避難層的設計。同時在防震的設計方面,復雜高層在進行平面設計的時候所能夠選用的形狀要少的多,要能夠使設計的結構滿足我國的抗震要求。另外復雜高層建筑還需要考慮風載荷作用對人們居住舒適度的影響,而普通的高層建筑通常來講不用考慮這些。
二、結構設計要點分析
(一)重視建筑結構概念的設計環節
很多的實踐已經向我們表明,在對復雜高層建筑以及超高層建筑進行設計的時候,要想保證建筑的質量就一定要重視對其結構概念的設計環節[2]。具體需要注意的內容如下:
第一、要重視對建筑結構規則性以及平衡性的設計。
第二、要能夠保證所進行的建筑結構設計具有直接的傳遞力的途徑,特別是對結構的橫向以及豎向的傳力。
第三、一定要確保所進行的設計工作能夠確保建筑整體的質量能夠維持在較高水平。
第四、在進行設計的時候,還要充分考慮節能環保這一理念,要對耗能機制進行優化設計,減少建筑體系的耗能。
第五、還要充分考慮建筑材料的利用率,最大化的實現對建筑材料的利用,節省建筑的施工成本。
要想能夠保證這一要點環節的實現,是離不開建筑工程師和施工人員之間的交流工作的,要讓施工人員充分了解建筑工程師的設計意圖,使得建筑工程師的設計思想能夠切實得以實現和應用。
(二)根據實際情況選擇結構抗側力體系
大量的理論和實踐表明,選擇科學合理的結構抗側力體系能夠在很大程度上提高復雜高層建筑以及超高層建筑的穩定性和安全性,它也是建筑結構設計中的重點所在。在進行選擇上具體需要考慮一下幾個方面:
第一、進行結構體系的選擇時,一定要首先考慮建筑的高度。當高層建筑物的高度第一100m的時候,可以選擇框架結構、剪力墻以及框架―剪力墻相結合的結構體系;當建筑物的高度處在100m~200m的時候,所選用的結構抗側力體系主要為剪力墻、框架―核心筒;當在200m~300m之間的時候所采用的結構體系為框架―核心筒、框架―核心筒―伸臂;300m~400m,為框架―核心筒―伸臂、筒中筒;高于400m的建筑,算是比較高的建筑它在結構體系的選擇上能夠選用的結構體系也會相應的減少,現階段我國的主要結構體系為筒中筒―伸臂、大型框架/矩形斜撐/大型桁架的組合體等。
第二、在進行建筑結構的設計工作時,一定要充分做到各結構體系之間的相互聯合和統一。
第三、在對建筑結構采用多種抗側力結構體系的時候,要預先進行試驗和分析,當確保所選用的結構體系能夠達到建筑要求時方能進行實際應用。
(三)要注意做好防震設計
第一、在進行超高層以及復雜高層建筑的施工操作的時候,要想保證能夠起到一定的抗震作用,對于建筑材料的選擇是至關重要的。
第二、要切實做好建筑的設計工作,確保地震發生時,能量的輸入能夠得到有效的控制。具體所需要做到的方面有:首先,當建筑物施工完成時,對建筑物的構建進行承載力驗收工作的時候,要對建筑結構在地震情況下的各樓層的位移和變形的限制進行良好的控制;其次,在對超高層和復雜高層建筑進行設計的時候,要充分考慮到地震所發生的可能性,采用積極和基于抗震的設計方法進行建筑結構的設計工作,并且對所進行的設計要進行定量的分析,確保所作的抗震設計能夠滿足要求;然后要對建筑物在地震情況下,所發生的變形和位移這兩者之間的關系進行精確的計算,預先設計好構件的變形值;其四,結合建筑物的高度和大小對建筑物的構造進行有針對性的設計;最后,高層建筑施工的場地一定要選用堅固的土地,確保地基的穩定性,這在一定程度上也能夠減少地震的危害性。
第三、利用先進的施工技術最大化提升建筑的延性。對于高層建筑來講,它自身的承載能力基本上是一定的,但是它的延性確實有很大的不同,同時已經有大量的實踐和理論表明,建筑物具有良好的延性能夠將地震所帶來的能量進行有效的轉移,減少建筑結構的變形程度。所以要想做好防震工作,從提升建筑結構的延性入手也不失為一個好的辦法。
第四、做好施工前的設計工作。設計工作的質量高低對于抗震效果有著明顯的影響作用,所以在進行超高層以及復雜高層建筑施工的時候一定要做好建筑結構的抗震設計工作,并且要根據建筑所處的地理位置和建筑高度選用適合的結構體系[3]。一般來講目前最為流行的結構體系主要有三種:框架―筒、筒中筒以及框架―支撐結構體。
(四)控制結構的自重,提供科學合理的重力荷載傳遞路徑
第一、對于高層建筑的重力荷載傳遞途經已經要進行明確的設計,使得傳遞途徑盡可能的直接和明確。
第二、對樓板的選用方面,一定要綜合建筑的具體高度、設備、承重能力等方面的要求,并且還要綜合考慮經濟、環保等因素,綜合考慮之后確定最優的選擇。
第三、在進行施工建設的時候,可以采用鋼筋+組合樓板相結合的形式,來縮短施工工期和達到減低樓板自重的目的;并且針對組合梁,可以在具體鋪設的時候采用上面鋪設小鋼梁下面鋪設大鋼梁的方法,減少施工成本;在進行混凝土平板施工操作的時候,可以通過在混凝土中填充柱狀、球形或者其他形狀的輕質材質降低結構的重量。
第四、超高層建筑的外圈所鑄造的框架柱以及核心筒會存在一定的差異壓縮,要充分考慮這種變形差對水平建筑構件所產生的內力影響。如果有必要可以將框架和核心筒之間相互連接的水平構件進行連接,一端采用鉸連接方法,另一端采用桁架斜腹桿延遲的連接方法,保證建筑工程的施工質量。
結語:
綜上所述,復雜高層和超高層建筑是社會發展的必然結果,隨著社會經濟以及建筑施工技術的提高,越來越高的施工技術將會在復雜高層和超高層建筑的施工中有所體現。所以在對復雜高層以及超高層建筑進行施工的時候,對于施工工藝的選取是非常重要的,同時為了切實保證施工質量一定要對建筑結構的設計工作做好嚴格把控,控制好建筑結構設計的要點,爭取從根本上保證高層建筑的施工質量。
參考文獻:
[1]劉軍進,肖從真等. 復雜高層與超高層建筑結構設計要點[J]. 建筑結構,2011,11:34-40.
【關鍵詞】:超高層;結構設計;特點;要點
中圖分類號:TU318文獻標識碼: A 文章編號:
引言
超高層建筑的建造,其所以如此之快,除了有的城市為了有一個高大的形象建筑之外,主要還是超高層建筑能在有效面積的土地上,得以發揮最大的使用效益。也盡管建造超高層需要的費用比一般高層建筑高出很多,但在我國的城市建設中,隨著日益快速發展的需要,為土地使用率的提高,必然會使超高層建筑以更快的速度發展。
一、超高層建筑設計的特點
1、超高層建筑由于消防的要求,須設置避難層,以保證遇到火災時人員疏散的安全。由于機電設備使用的要求,還需要設置設備層。一般超高層建筑是兩者兼而使用,而對于更高的多功能使用的超高層建筑,它不只每15層設一個避難層兼設備層即可,還需要設有機電設備層。對于這些安放有設備的樓層設計除考慮實際的荷載之外,更需考慮設備的振動對相鄰樓層使用的影響。
2、超高層建筑的平面形狀多為方形或近似,對于矩形平面其長寬比也是在2以內,尤其抗震設防的高烈度地區更應采用規則對稱平面。否則,在地震作用時由于扭轉效應大,易受到損壞。
3、超高層建筑的基礎形式除等厚板筏基和箱基外,由于平面為框架-核心筒或筒中筒,基本沒有一般高層建筑中所采用的梁板筏基。同時,由于基底壓力大要求地基承載力很高,除了基巖埋藏較淺可選擇天然地基外,一般均采用樁基。
4、房屋高度超過150m的超高層建筑結構應具有良好的使用條件,滿足風荷作用下舒適度要求,結構頂點最大加速度的控制滿足相關規定要求。
二、超高層建筑結構設計要點
1、平面設計
從地基承載力或樁基承載力考慮,如果在同樣地基或樁基的情況下,減輕房屋自重意味著不增加基礎造價和處理措施,可以多建層數,這在軟弱土層有突出的經濟效益。地震效應與建筑的重量成正比,減輕房屋自重是提高結構抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了,不僅作用于結構上的地震剪力大,還由于重心高地震作用傾覆力矩大,對豎向構件產生很大的附加軸力,從而造成附加彎矩更大。
在滿足地下室車庫層和底層架空或者底層商鋪的前提下,遵循對稱、均勻、周邊、拐角的原則,在結構周邊、拐角和核心筒等部位對落地剪力墻進行較合理布置,主體結構抗震等級為三級(低于140m)和二級(高于140m)。對結構薄弱部位如樓電梯周圍,內庭院周圍均設置了120mm厚樓板,采用雙層雙向拉通鋼筋予以加強;對少量肢長受到限制的短肢剪力墻(墻肢長度∶墻厚
2、基礎設計
超高層建筑一般多設二層或更多層的地下室,其基礎的埋置深度均能滿足穩定要求。而對于基巖埋藏較淺無法建造多層地下室不能滿足埋置深度要求的,則可設置嵌巖錨桿來滿足穩定要求。
(1)天然地基基礎。對于基底砌置在砂、卵石層的建筑,多是采用等厚板筏形基礎。但也有工程采用箱形基礎。
(2)樁基基礎的設計。超高層建筑的樁基礎,由于基底壓力大,要求的單樁豎向承載力較高,因此,均采用大直徑鉆孔灌注樁或有條件的工程場地采用大直徑人工挖孔擴底灌注樁。樁端持力層的選擇應考慮層厚較大和密實的砂、卵石層或中風化、微風化基巖,以減少樁端沉降變形。
3、核心筒外墻的連梁設計
核心筒外墻的連梁縱筋計算超筋是非常普遍的情況,《高規》對連梁超筋有專門的處理措施,而且研究文獻也不少,但計算模型的選取也是重要因素之一?!陡咭帯芬幎ǎ绺弑刃∮?時按連梁考慮,即連梁屬于深彎梁和深梁的范疇,其正截面承載力計算時,已不能按桿系考慮,也就是已不符合平截假定,但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計算,其計算偏差當然是很大了。按“強墻弱梁”和“強剪弱彎”原則進行連梁設計時,雖然《高規》對連梁設計有具體要求,但這個“弱”要到什么程度,還是取決于設計者的理解和經驗。本工程核心筒外墻的連梁按《高規》要求進行設計,除連梁均配置了交叉暗撐外,對非底部加強部位剪力墻的邊緣構件也進行了加強處理,以滿足“多道抗震防線”和“強墻弱梁”的要求。
4、轉換層設計
高層建筑應保證大空間的需求的房間具有足夠的剛度,從而防止轉換層沿豎向的剛度變化過大,應建立嚴格的轉換層上部和下部結構的側向剛度比例。高層建筑的轉換層抗震的結構設計中,轉換層結構的側向剛度不小于上一層結構側向高度的百分之七十,并且根據高層建筑的指數設計的規范要求??刂妻D換層結構的下部與上部的等效側向剛度比宜接近于1。同時還應保證一定比例剪刀墻的落地,加大落地厚度,從而提高剪刀墻混凝土的強度等級,減小洞口的尺寸,從而盡量使縱橫墻形成筒體。整體結構的分析過程,應對轉換層的薄弱部位的樓板平面的變形對建筑結構受力的印象程度。并通過剪刀墻的布置方式的調整,從而使相應的結構與剛性相接近,避免了扭轉,實現平面布置的規范。合理地加強框支剪力墻轉換層以下豎向構件的配筋率,按相關規定確保整體穩定和結構抗傾覆;同時,使用現澆鋼筋混凝土樓板來達到增強結構整體性的目的。保證核心筒內部樓板厚為150mm,并且是雙層雙向的配筋以及相關圍護材料為新型輕質材料,從而有利于減小地震反應,減輕建筑自身重量。
5、電梯設計
超高層建筑內主要豎向交通由多部高速電梯承擔著人的豎向動線運動。由于甲級辦公樓行業規定,電梯等候時間和電梯的運輸能力(5分鐘內運送人員占總人數的比例:HC5)是另一個重要指標,對其產生直接影響的是電梯的速度、數量和載客人數。另外,電梯的數量和大小又直接影響著建筑面積的大小。
此外,超高層內按照《高層民用建筑設計防火規范》規定,還需布置消防電梯,電梯數量按照標準層單層面積決定。除了客運、消防關系著電梯的設計外,整棟建筑中的所有貨運流線,也需通過建筑的豎向交通解決。因此,超高層建筑肩負著整棟建筑的客運流線、貨運流線、消防疏散三個重要的方面。
三、新技術的推廣和應用
為執行國家建筑技術經濟政策,積極推廣建設部推廣的建筑十大新技術,根據本工程的實際情況,在保證工程總造價不超出投資限額的情況下積極推廣使用建筑新技術和新材料。
1、使用高強度鋼筋。采用高強度鋼筋,充分利用鋼筋的抗拉性能,減少鋼筋用量,減小構件配筋率,節約工程造價,總體經濟效益明顯。
2、豎向鋼筋接駁采用埋弧對焊或機械連接,可保證鋼筋的連接接頭的質量。
3、采用高強和高性能混凝土。下部樓層柱及剪力墻混凝土強度等級采用C55;地下室底板、外側墻及后澆帶采用微膨脹抗滲混凝土,以增加混凝土的抗裂性能,取得較好的防水效果。
4、砌體采用新型輕質墻砌體材料,減輕結構自重,減少地震作用,降低基礎造價。
結語
超高層建筑自身特點大大增加了超高層建筑的不穩定因素,因此,不能將超高層建筑視為普通建筑的拉伸和重疊,以免影響到建筑的使用效果。在實際設計過程當中,要根據超高層建筑的特點開展相應施工環節的加強,減少安全隱患,確保超高層建筑整體質量,確保我國建筑行業的健康發展。
參考文獻
【1】秦榮.高層與超高層建筑結構[M].北京:科學出版社,2012.
【2】范躍虹,黃宗襄,林振聲.超高層和大型公共建筑設計、施工與研究[M].上海:同濟大學出版社,2012.