摘 要:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,并得益于建筑技術(shù)的快速進(jìn)步,現(xiàn)代高層建筑開始出現(xiàn)并迅速“蔓延”。到目前為止,高層建筑已經(jīng)成為了現(xiàn)代建筑主要構(gòu)型之一。而維持高層建筑的高可靠性與穩(wěn)定性,就需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)分析和設(shè)計(jì)。本文在分析了現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,就一些具體設(shè)計(jì)作了簡(jiǎn)要的探討。
關(guān)鍵詞:高層建筑;基本結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)方案
中圖分類號(hào):TU972 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-3362(2013)12-0004-01
1 現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)分析
1.1 框架結(jié)構(gòu)體系
框架結(jié)構(gòu)體系是高層建筑非常重要的結(jié)構(gòu)體系,如連接梁體的連接結(jié)構(gòu)等。它是由不同材料的建筑構(gòu)件相互連接構(gòu)成承重負(fù)荷體系的框架建筑結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)代高層建筑中,框架結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用范圍更為廣泛。它不僅保證了建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,還有效協(xié)調(diào)了各個(gè)重要結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,使之能夠形成一個(gè)統(tǒng)一的力學(xué)結(jié)構(gòu)體。此外,一些框架結(jié)構(gòu)體系還起著建筑物“骨架”的作用,是混凝土等其他附屬結(jié)構(gòu)的附著點(diǎn)。因此,在現(xiàn)代高層建筑框架結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)與施工時(shí),必須要切合建筑自身的特點(diǎn),合理設(shè)計(jì)并嚴(yán)格施工,保證施工質(zhì)量。
1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系
剪力墻結(jié)構(gòu)是高層住宅建筑廣泛采用的建筑結(jié)構(gòu)形式。在剪力墻的設(shè)計(jì)方面,一般情況下可以分為高剪力墻和底墩剪力墻。前者主要作為樓層之間的承力結(jié)構(gòu),是承擔(dān)上層建筑力的主要結(jié)構(gòu)。這種類型的剪力墻一般比較厚,且墻根處還有加強(qiáng)墩,以增強(qiáng)其強(qiáng)度和剛性;而后一種剪力墻型則主要被應(yīng)用在內(nèi)置樓梯的承力上,一般比較低矮,厚度也比前一種類型較薄,不過,一般為了增強(qiáng)其強(qiáng)度,需要在內(nèi)部設(shè)置加強(qiáng)筋。除此之外,剪力墻的設(shè)計(jì)與施工關(guān)乎高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,在設(shè)計(jì)與施工時(shí),必須嚴(yán)格依照相關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn),并進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。
1.3 筒體結(jié)構(gòu)體系
筒體結(jié)構(gòu)體系是一種比較特殊的結(jié)構(gòu)體,它多用于跨度空間大或超高層建筑。這種結(jié)構(gòu)體并不是與高層建筑“與生俱來”的,而是隨著高層建筑特別是現(xiàn)代超高層建筑的迅速發(fā)展,對(duì)其自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度越來越高而逐漸發(fā)展起來的。在筒體結(jié)構(gòu)體系出現(xiàn)初期,由于在設(shè)計(jì)上還處在比較初級(jí)的階段,這種結(jié)構(gòu)體的優(yōu)勢(shì)并沒有得到有效的發(fā)揮,其布置呆板,甚至和其他的結(jié)構(gòu)體格格不入,因此其應(yīng)用并不十分廣泛。但隨著建筑技術(shù)的快速進(jìn)步,特別是建筑3D設(shè)計(jì)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,筒體結(jié)構(gòu)體系得到了優(yōu)化,其實(shí)用性顯著增強(qiáng),其優(yōu)勢(shì)也逐漸被發(fā)掘出來。到目前為止,筒體結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)與施工已經(jīng)比較成熟,其應(yīng)用也逐漸廣泛起來。
1.4 框架-剪力墻混合結(jié)構(gòu)體系
框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是在框架結(jié)構(gòu)中合理布置適量的剪力墻,框剪結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)是由框架和剪力墻兩種不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成的新的受力形式。其中,框架的上部主要是上一層建筑的墻體等結(jié)構(gòu),受到的垂直方向的壓力較大,故其主要承擔(dān)垂直壓力。而為了滿足這種要求,在設(shè)計(jì)施工時(shí),務(wù)必要保證其強(qiáng)度和抗垂直變形能力,且要保證框架施工的均勻性,確??蚣芨鹘Y(jié)構(gòu)受力平衡;而剪力墻結(jié)構(gòu)則主要承受水平剪力,這種力一般比較大,能夠威脅建筑物水平結(jié)構(gòu)的穩(wěn)性,故而在剪力墻施工時(shí),必須確保其剛性。此外,由于這種結(jié)構(gòu)體系是框架與剪力墻的混搭,因此,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意銜接性與協(xié)調(diào)性,并在施工完成后嚴(yán)格檢查施工質(zhì)量。
2 高層建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討
2.1 軸向變形的把握
框架體系和框剪結(jié)構(gòu)的高層建筑中,當(dāng)豎向荷載達(dá)到一定限值時(shí),能夠引發(fā)框架柱體較大的軸向變形,會(huì)對(duì)部分連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響。在這種情況下,易發(fā)生連續(xù)梁中間支座沉陷,連續(xù)梁梁體會(huì)發(fā)生非正常性彎曲,更嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致梁體出現(xiàn)裂縫甚至折斷,引發(fā)嚴(yán)重的工程施工事故。因此,應(yīng)在設(shè)計(jì)與施工時(shí)注意對(duì)軸向變形的把握。而具體的處理方式一般有兩個(gè)方面,首先是減輕框架體系和框剪體系的荷載,將上部結(jié)構(gòu)的施工材料換為質(zhì)量輕、強(qiáng)度大的新材料,并注意減少不必要的附屬結(jié)構(gòu);另一方面,是增加框架體系和框剪體系的強(qiáng)度,而連系梁也應(yīng)用過鋪設(shè)加強(qiáng)筋的方式進(jìn)行加強(qiáng),以增強(qiáng)其抗變形能力。
2.2 分析側(cè)移的控制
相對(duì)來說,結(jié)構(gòu)側(cè)移是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。特別是在現(xiàn)代高層建筑的施工設(shè)計(jì)中,為了有效減小建筑物的自重,提高其抗震能力,而廣泛采用了質(zhì)量較輕、強(qiáng)度較大的新型建筑材料。但是,這種新型建筑材料的大規(guī)模應(yīng)用又會(huì)導(dǎo)致另外一個(gè)問題,即水平荷載作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移變形會(huì)迅速增大。這個(gè)問題會(huì)對(duì)建筑物的側(cè)向穩(wěn)定性構(gòu)成非常巨大的威脅,特別是在超高層建筑中,側(cè)向位移的威脅會(huì)變得更大。在工程上,對(duì)這個(gè)難題的解決辦法一般是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求具有足夠的抗推剛度和強(qiáng)度,從而使主體結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移能夠被控制在一定限度之內(nèi)。
2.3 抗震性能設(shè)計(jì)
現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),必須具備良好的抗震性能。首先在結(jié)構(gòu)外形上,應(yīng)盡量選用抗震性外形;其次,在內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工時(shí),在保證強(qiáng)度的情況下,應(yīng)盡量采用輕質(zhì)材料;最后,在各個(gè)結(jié)構(gòu)體系的銜接位置,一定要使用加強(qiáng)筋等進(jìn)行加固,增強(qiáng)其抗震動(dòng)能力。特別需要提及的一點(diǎn)是,現(xiàn)代高層建筑多采用筒體結(jié)構(gòu)體系,它是整座建筑結(jié)構(gòu)的核心點(diǎn),必須保證施工強(qiáng)度。
2.4 節(jié)能性能設(shè)計(jì)
由于外墻體是建筑物的主體結(jié)構(gòu)部分,其節(jié)能設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑物節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分之一。在實(shí)際的節(jié)能設(shè)計(jì)中,所采取的措施主要包括兩個(gè)方面:
2.4.1 墻體建筑材料的選擇
外墻選用新型節(jié)能墻體材料(指具有節(jié)能、利廢、省土、輕質(zhì)和多功能等特點(diǎn)的墻體材料)可以提高外墻熱阻,實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。在建筑外墻施工時(shí),應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)力盡量選擇類似隔熱性能好的墻體磚。
2.4.2 墻體涂料
根據(jù)研究,當(dāng)墻體涂料顏色較淺時(shí),建筑物所接受的太陽輻射最少。因此,墻體外涂料盡量選擇淺色、反射性強(qiáng)的涂料或者貼一層淺色的瓷磚。
3 結(jié)語
當(dāng)然,除了上述探討的結(jié)構(gòu)體系與施工要點(diǎn)之外,一些附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工也非常重要。因此,在實(shí)際設(shè)計(jì)施工工作中,一定要注意統(tǒng)籌兼顧,確保各個(gè)體系間能夠形成統(tǒng)一的整體。
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