摘要:隨著城市建筑數(shù)量的不斷增加,土地資源利用量不斷增大,為了提高土地利用效率,高層建筑逐漸興起,出現(xiàn)了多樣化的建筑平面布置方式,一定程度上也增加了建筑結(jié)構(gòu)選型的難題和建筑后續(xù)設(shè)計的難度。加強高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計以及選型的研究,成為建筑工程施工中的重點內(nèi)容。本文通過對高層建筑的主要特征以及設(shè)計原則進行分析,提出建筑選型和設(shè)計的具體方法。
關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;結(jié)構(gòu)選型;問題
與普通建筑相比,高層建筑的高度較高,承受著來自于外界水平方向和垂直方面的荷載,這對建筑抵抗地震的能力也提出了更高的要求。一般建筑受到的水平方向荷載影響較弱,但是高層建筑中,水平方向的荷載是主要影響因素。隨著建筑物的高度增加,加快了高層建筑的位移,不僅會影響到建筑的舒適度,同時也影響到建筑的使用。因此,在建筑設(shè)計過程中,需要將建筑水平位移控制在一定的范圍內(nèi),通過設(shè)計抗側(cè)結(jié)構(gòu),增強建筑對外界影響因素的抵抗能力。
一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則及具體方法分析
(一)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須遵循的原則分析
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該堅持一定的設(shè)計原則。首先,需要選擇合理的結(jié)構(gòu)計算簡圖,在此基礎(chǔ)上進行建筑結(jié)構(gòu)計算,計算簡圖采用相應(yīng)的構(gòu)造方法,保持簡圖設(shè)計的安全性。在建筑實際結(jié)構(gòu)中,結(jié)構(gòu)節(jié)點不單是鋼節(jié)點和餃節(jié)點,因此,為了保障施工安全,需要將簡圖的結(jié)構(gòu)控制在一定的范圍內(nèi)。其次,選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計,按照建筑的地質(zhì)條件進行結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的選擇,避免相鄰建筑物體之間產(chǎn)生影響。此外,基礎(chǔ)方案的選擇可以讓建筑地基潛力得到最大程度的發(fā)揮,必要時需要檢查地基變形情況,從而提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。最后,高層建筑結(jié)構(gòu)方案的選擇要堅持合理性的選擇,只有合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案才能夠確保工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性滿足要求。
(二)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體方法
在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時,首先應(yīng)該確定建筑的水平荷載,由于風產(chǎn)生的垂直荷載和水平荷載是所有建筑都會承受的,并且所有的建筑都應(yīng)該具備一定的抗震能力。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中,要充分考慮到水平荷載對建筑結(jié)構(gòu)的影響,并且對建筑水平荷載進行合理的分析。此外,需要確定建筑的側(cè)控能力,與普通建筑不同,高層建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移對建筑的影響較大。當建筑的樓層數(shù)量增加時,建筑的結(jié)構(gòu)側(cè)移就會變大,因此,設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)強度要大,利用強大的建筑結(jié)構(gòu)保證高層建筑所承受的荷載作用,此外,高層建筑的抗側(cè)剛度要大,這樣可以對水平荷載產(chǎn)生的側(cè)移情況加以控制。最后,高層建筑的結(jié)構(gòu)指標設(shè)計應(yīng)該設(shè)定為結(jié)構(gòu)延性,通過高層建筑和低層建筑之間的對比,了解高層建筑在發(fā)生地震時的變形情況,利用對比數(shù)據(jù)增強高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,提高建筑的抗震能力。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)選型的主要策略
(一)加強建筑結(jié)構(gòu)選型的布置
根據(jù)高層建筑的結(jié)構(gòu)功能來看,應(yīng)該將建筑的結(jié)構(gòu)選型布置設(shè)計為具有一級抗震強度的剪力墻,同時建立一級抗震強度框架的結(jié)構(gòu)體系。在布置建筑結(jié)構(gòu)平面時,要充分的考慮建筑結(jié)構(gòu)體系對于水平荷載和垂直荷載的抵抗能力。在建筑的核心筒位置布置剪力墻,因為剪力墻本身具有明確的受力和傳力特征,墻體的布置方面要對稱均勻,在不影響建筑功能的基礎(chǔ)上,可以在建筑平面四角布置雙向抗側(cè)力剪力墻,從而降低墻體扭轉(zhuǎn)對建筑的影響。建筑平面的布置則相對簡單,通過對稱布置建筑平面剛度,能夠?qū)⒔ㄖ牡卣鹩绊懡档,電梯井筒體可以從核心筒內(nèi)部進行布置,從而確保建筑框架的對稱性。在高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置時,需要保持建筑梁重心重合,從而促進直接傳力效果的實現(xiàn)。如果建筑的梁和柱不能重合時,需要檢查梁柱節(jié)點核心區(qū)的構(gòu)造和受力狀況,看其是否滿足建筑施工的基本要求。如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)建筑的偏心距比構(gòu)件方向的柱寬大時,需要選擇有效的解決措施加以調(diào)整,降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件對建筑質(zhì)量的影響。最后是建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計,在具體設(shè)計中應(yīng)該堅持雙向布置的原則,保持剪力墻設(shè)計的科學(xué)性,避免建筑設(shè)計懸殊對墻體寬度造成影響。
(二)提高建筑結(jié)構(gòu)選擇性的經(jīng)濟型
建筑的結(jié)構(gòu)選型理論應(yīng)該具體問題具體分析,針對每一個方案考慮定量化的因素,同時忽略不易量化的因素。但是對于不宜量化因素的分析要做到有根據(jù),才能夠增強所選結(jié)構(gòu)形式的說服力。在建筑結(jié)構(gòu)中,結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性一定程度上代表了整個建筑的成本,因此,建筑選型要做到經(jīng)濟,從而降低建筑的整體造價成本。對不方便定量的影響因素需要合理定量分析,采用權(quán)重的方法提高建筑選型決策結(jié)果。在工程建筑施工中,施工圖紙的審核也是建筑結(jié)構(gòu)選型的影響因素,圖紙的審核應(yīng)該重點考慮結(jié)構(gòu)類型,檢查結(jié)構(gòu)類型是否滿足設(shè)計要求,特別是高層建筑的體型較為復(fù)雜,結(jié)構(gòu)類型的改變要合理,才能夠?qū)Y(jié)構(gòu)的安全性提供基礎(chǔ)保障,避免施工造成的工期拖延現(xiàn)象,也有利于減少工程的施工造價。
三、結(jié)束語
建筑結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個工程施工中的重要環(huán)節(jié),加強對已有結(jié)構(gòu)分析法的使用,應(yīng)用其他先進的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法進行施工是一項極具挑戰(zhàn)力的工作。通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)選型,不僅可以提高建筑設(shè)計的整體水平,有利于節(jié)省大量的設(shè)計資源,同時還能夠?qū)崿F(xiàn)施工效益的最大化。在我國的高層建筑施工設(shè)計中,結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)選型應(yīng)該符合我國的基本國情,通過應(yīng)用良好的設(shè)計思路和施工技術(shù),保證工程施工過程和施工設(shè)計的一致性。作為施工設(shè)計人員,不僅要掌握專業(yè)的知識,還應(yīng)該加強各項經(jīng)濟指標的綜合應(yīng)用,在考慮施工條件和施工水平的情況下,做好施工設(shè)計工作,對工程施工數(shù)據(jù)進行全面分析,從而增強工程結(jié)構(gòu)選型的合理性,提高整個建筑工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
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