摘要:隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各類高度超限、造型突破傳統(tǒng)的高層和超高層建筑相繼出現(xiàn),這類建筑的復(fù)雜性表現(xiàn)在三個方面,即結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則、高度超限、結(jié)構(gòu)布置不規(guī)則等等,對于設(shè)計工作提出了更為嚴(yán)格的要求。本文主要針對高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)進(jìn)行分析。
關(guān)鍵字:高層、超高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;分析
1引言
科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步有著巨大的推動作用,同時也對建筑行業(yè)帶來了一定的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。高層和超高層建筑在城市內(nèi)數(shù)量越來越多,為解決城市住房緊張和土地資源緊張問題作出了突出貢獻(xiàn)。高層和超高層也成為了城市形象建筑的代表,而這類建筑的可靠性、安全性和持久性也成為建筑人員和使用人員最為關(guān)心的問題。本文針對于在高層超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中存在的一些問題進(jìn)行了分析,并給出了科學(xué)的解決方案,希望能夠給高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者提供有效的理論依據(jù)。
2復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的制定
在結(jié)構(gòu)材料性能和計算分析手段的完善下,各類高度超限、造型各異的復(fù)雜高層與超高層建筑出現(xiàn),這類建筑的復(fù)雜性表現(xiàn)在三個方面,即結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則、高度超限、結(jié)構(gòu)布置不規(guī)則等等,為了保證設(shè)計的質(zhì)量,在高層和超高層設(shè)計伊始,就需要和專業(yè)的方案進(jìn)行密切的配合,從可行性和安全性出發(fā),對建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行概念設(shè)計。這需要從以下幾個方面進(jìn)行:
(1)盡最大努力提升建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和均勻性。
(2)充分重視結(jié)構(gòu)的縱向和側(cè)面?zhèn)髁ν緩降脑O(shè)計,傳力途徑要清晰明了。
(3)結(jié)構(gòu)中的耗能機(jī)制要科學(xué)合理。
(4)最大限度地發(fā)揮材料的利用率,形成良好的空間承受受力。(5)整體結(jié)構(gòu)科學(xué)合理。科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,是高層和超高層建筑高質(zhì)量、高效率施工的重要保障。如果結(jié)構(gòu)設(shè)計方案不合理,很容易在施工過程中出現(xiàn)問題,問題的糾正不及時,會對建筑質(zhì)量造成嚴(yán)重威脅。不僅僅為施工單位造成損失,也會因為較大的設(shè)計修改而為設(shè)計單位帶來巨大的損失。因此,設(shè)計人員在進(jìn)行高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候,要緊密結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的專業(yè)知識,設(shè)計出科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
3選擇合適的結(jié)構(gòu)類型,有效降低工程造價
在高層和超高層建筑設(shè)計的時候,充分考慮施工地點的地質(zhì)特征和當(dāng)?shù)氐目拐鹨蟆V挥袑ㄖ沫h(huán)境進(jìn)行科學(xué)合理的綜合性分析,才能夠保證施工的順利進(jìn)行、保證施工質(zhì)量,有效降低工程的造價。
4加強(qiáng)抗震設(shè)計,保障建筑的安全性
要想保證高層、超高層建筑的安全性,必須在抗震設(shè)計上做好工作?梢酝ㄟ^以下幾個方面做好抗震設(shè)計:
(1)選擇正確的建筑抗震性能材料。作為抗震性能材料,要求質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、材質(zhì)均勻。同時建筑構(gòu)件間需要保持良好的整體性能、具有連續(xù)性及延展性。這樣才能夠在發(fā)生地震的時候,快速有效地將地震的能量消耗掉,減少對建筑的損害。
(2)重視抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。在抗震設(shè)計的時候,要注意從結(jié)構(gòu)和構(gòu)件多個方面的綜合考慮,來提高建筑抗震性能。地震發(fā)生時,在方向上具有不確定性,所以設(shè)計者可以設(shè)計抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系來達(dá)到形心和剛心重合,來提高抗震性。
(3)加強(qiáng)構(gòu)件強(qiáng)度。通過混凝土結(jié)構(gòu)等剛性強(qiáng)度較大的機(jī)構(gòu)來抵抗地震能量對建筑的沖擊力,減少建筑變形,從而提高建筑的安全性。
(4)在建筑物的抗震設(shè)防烈度要進(jìn)行充分考慮,根據(jù)建筑能夠承受的強(qiáng)度,對于高層超高層建筑進(jìn)行安全合理的設(shè)計。一方面減少誤差,避免局面的生命和財產(chǎn)受到損失,另外還能夠加強(qiáng)建筑的經(jīng)濟(jì)性和安全性。
5做好抗風(fēng)設(shè)計,減少建筑安全隱患
隨著建筑物高度的增加,風(fēng)力對建筑的危害也越大。其危害性主要體現(xiàn)在隔墻開裂、主體結(jié)構(gòu)受損、高層震動使居民的感覺不適等。所以說在對高層、超高層建筑進(jìn)行設(shè)計的時候,要做好抗風(fēng)設(shè)計,減少風(fēng)力帶來的安全隱患。主要方式如下:
(1)可以利用結(jié)構(gòu)玻璃代替玻璃幕墻維護(hù),來提高建筑的抗風(fēng)性能,確保建筑在風(fēng)力作用下產(chǎn)生損傷。
(2)做好建筑的風(fēng)洞實驗,科學(xué)分析其危害,以提高建筑的抗風(fēng)載能力。
(3)提高高層建筑的舒適設(shè)計,限制結(jié)構(gòu)震動加速,減輕居民的不適感。6選擇合理的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系,提升建筑的安全性和穩(wěn)定性不同的結(jié)構(gòu),對結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的要求程度有所不同,所以我們在進(jìn)行建筑抗側(cè)力體系設(shè)計時,要根據(jù)具體的要求進(jìn)行合理的選擇。在進(jìn)行抗側(cè)力設(shè)計的時候也要考慮整體效果,各抗側(cè)力結(jié)構(gòu)之間要有有效的結(jié)合。目前比較成熟的抗側(cè)力方案有:
(1)在墻體的水平方向和垂直方向進(jìn)行筒狀設(shè)計。
(2)利用甚臂桁架把核心筒和框架柱結(jié)合起來,使之成為一個整體。(3)使框架柱相互交叉形成更大的框架結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,復(fù)雜高層和超高層建筑不斷涌現(xiàn)。由于其設(shè)計的復(fù)雜性,給建筑設(shè)計帶來很大的挑戰(zhàn)。為了提高這些建筑的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性,在結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候就必須從概念設(shè)計出發(fā),設(shè)計出科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)。
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