復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

張亮

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)參與到建筑行業(yè)中來(lái)。建筑行業(yè)發(fā)展越來(lái)越好，但是在建筑樓層時(shí)對(duì)其設(shè)計(jì)也是十分重要的。本文就我們目前建筑行業(yè)的基本情況，對(duì)復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層；超高層；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，越來(lái)越多的樓房拔地而起，尤其是高層和超高層的樓房越來(lái)越多，但是在滿足發(fā)展的需要時(shí)，也要對(duì)樓房的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的把關(guān)，必須保證其安全性和持久性。建筑上的設(shè)計(jì)直接影響著樓房的整體性和使用性，所以說(shuō)在對(duì)樓房的設(shè)計(jì)中必須要使用多個(gè)技術(shù)手段，保證樓房的質(zhì)量和整體性。

1影響復(fù)雜高層與超高層建筑設(shè)計(jì)的因素

對(duì)于復(fù)雜高層和超高層的建筑設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，載荷的選取是十分重要的。對(duì)于載荷的選取，首先可以根據(jù)在建筑中載荷選取的相關(guān)規(guī)定來(lái)進(jìn)行確定再有就是根據(jù)施工地周圍的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行決定。

1.1 風(fēng)載荷。在對(duì)復(fù)雜高層和超高層的建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們要考慮其高度帶來(lái)的影響。由于這類建筑物的高度都比較高，所以容易受風(fēng)載荷影響，這個(gè)因素對(duì)于超高層的影響要比復(fù)雜高層的影響大很多，也可以說(shuō)在對(duì)超高層的建筑中，風(fēng)載荷是對(duì)其影響最大的因素。例如，我國(guó)目前最有名的臺(tái)北的101大樓，在對(duì)這座大樓設(shè)計(jì)的時(shí)候，不僅僅要考慮到周圍的實(shí)際情況，也要考慮風(fēng)載荷對(duì)其影響。所以該公司就請(qǐng)了加拿大的專業(yè)人士進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)，用此提高該大樓的抗風(fēng)能力。

1.2 抗地震的能力。地震的破壞力是極強(qiáng)的，在建筑的時(shí)候一定要做好地震力預(yù)測(cè)，但是由于現(xiàn)在的技術(shù)條件有限，很難進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)算。即使是目前來(lái)說(shuō)對(duì)于地震研究比較深入的國(guó)家日本也無(wú)法對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)，無(wú)法確定地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)以及傷害程度。所以說(shuō)在建筑復(fù)雜高層和超高層的時(shí)候一定要做好地震防御。同時(shí)還要考慮在地震作用下主樓和裙樓的不同反應(yīng)。

1.3 打好地基。在建筑復(fù)雜高層和超高層的時(shí)候，打好地基是非常重要的。在施工的時(shí)候要根據(jù)不同的地質(zhì)情況采取不同的方案，以保證其穩(wěn)定性。例如，在建筑的時(shí)候遇到比較深厚的軟地基，在這樣的時(shí)候就必須采取樁箱地基。當(dāng)然也可以根據(jù)不同的情況制定不同的方案；對(duì)于那種深度不大的巖石，可以采用現(xiàn)澆混凝土的方式打地基；同時(shí)對(duì)于那種深度很大的巖石，比如在地下120米左右的，可以通過(guò)利用巖石上層的沖擊土，可以使用框格式的地下連續(xù)墻作為基礎(chǔ)支撐；但是對(duì)于那種地下條件比較好的，可以采用筏形基礎(chǔ)。在進(jìn)行地基的設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)不同的情況制定法案，最后確立一個(gè)技術(shù)含量高又適合的方案。

1.4 建筑功能需要。所有的建筑工程都是以滿足其使用功能而建造的，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須滿足這一要求。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要考慮建筑的藝術(shù)性和使用功能的需要，同時(shí)也不要忽略經(jīng)濟(jì)的需要。最終的一點(diǎn)就是，在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須得考慮到其可實(shí)施性，而且也必須要保證建筑材料達(dá)到設(shè)計(jì)需要。

1.5 也應(yīng)該考慮到施工過(guò)程中的狀況。在建筑復(fù)雜高層和超高層的時(shí)候，要考慮到豎向構(gòu)件會(huì)出現(xiàn)明顯的變形現(xiàn)象同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)因?yàn)橄嗷ブg的作用變形的狀況，這些都會(huì)對(duì)建筑物的外觀有影響。所以，為了能夠?qū)崿F(xiàn)建筑的合理性和在施工過(guò)程中的安全性。對(duì)于這一類的建筑，進(jìn)行施工模擬和變形預(yù)算就有著非常重要的作用。在施工的過(guò)程中對(duì)施工結(jié)構(gòu)的分析應(yīng)該結(jié)合方案，確定施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變化。

2在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的問(wèn)題

在對(duì)復(fù)雜高層和超高層進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

① 確保其舒適度。在保證建筑物的安全基礎(chǔ)上，也要增加其舒適度。

② 同時(shí)也要考慮到在施工的過(guò)程中不定因素的影響。在施工的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)許多影響建筑的因素。

③ 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也要注意其可實(shí)施度。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該注意復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)部位和鋼材傳力的可靠性。

3設(shè)計(jì)策略

針對(duì)在設(shè)計(jì)的時(shí)候的影響要素，我制定了以下這幾種策略。

3.1 可以根據(jù)實(shí)際情況合理的減少梁距和柱距。

3.1.1 減小梁距。在建筑的過(guò)程中我們可以增加框架中梁的數(shù)量，這樣做不僅僅可以降低框架因?yàn)槌睾稍斐傻淖冃?，也可以增加柱子的力量，可以更好的抵抗結(jié)構(gòu)體系下的總力矩。

3.1.2 減小柱距。建筑框架是由柱和梁構(gòu)成的體系。我們可以通過(guò)增加柱的數(shù)量，增加柱的支撐力，防止因?yàn)榱α窟^(guò)大而造成的變形，保證建筑物的外觀美感，并且通過(guò)減小柱距能提高整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的剛度。

3.2 采用雙重的結(jié)構(gòu)體系。

我們可以采用彎—減的雙重結(jié)構(gòu)體系。彎—減就是彎曲型和剪切型這兩種的不同的變形性質(zhì)完成一個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。通過(guò)這兩種不同的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之間的結(jié)合和協(xié)助工作，可以減小樓頂位移和整個(gè)樓層上下之間的位移。

3.2.1 框---墻體系。在外力的作用下，單一的框架結(jié)構(gòu)很容易變形，并且它也是典型的剪切變形，在它的上部移動(dòng)就會(huì)較小，其下部就會(huì)移動(dòng)很大。同時(shí)單獨(dú)的剪力墻變形是上部的移動(dòng)較大、下部的移動(dòng)較小。在我們采用和墻—減的綜合結(jié)構(gòu)之后，就可以將每個(gè)樓層聯(lián)系起來(lái)，這樣就會(huì)使得框架和剪力墻能夠同時(shí)載重，這樣就可以保證框架和剪力墻的變形能夠一樣，提高建筑物的載荷力。

3.2.2 框—撐體系。在對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)框架和支撐體系，達(dá)到最后的支撐效果，也就是說(shuō)可以在最大程度上降低其變形。

3.2.3 最后一種體系就是筒中簡(jiǎn)。筒中間的構(gòu)成與上面兩種體系類似，但是在建筑時(shí)能起到最好的效果。

3.3設(shè)計(jì)要符合抗側(cè)力的科學(xué)的結(jié)構(gòu)體系。

在我們對(duì)高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能的保證建筑中結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系各個(gè)組件可以相互連接并形成一個(gè)有效的整體。而在對(duì)復(fù)雜高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中。我們要根據(jù)要建建筑所在地的具體情況，設(shè)計(jì)多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。同時(shí)對(duì)其進(jìn)行綜合性的分析，得出這些抗側(cè)力結(jié)構(gòu)對(duì)建筑的貢獻(xiàn)度。使得我們可以對(duì)這些抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的評(píng)判。

3.4 合理設(shè)置剛臂。

對(duì)于建筑平面是方形結(jié)構(gòu)的大樓來(lái)說(shuō)，一般都是采用芯筒--框架體系，這樣建筑物的大部分力量都是由芯筒承擔(dān)，也就是說(shuō)整個(gè)建筑物是否變形是由芯筒的變形程度決定的。在水平力的作用下，芯筒的變形是以彎曲為主的。并且由于芯筒的尺寸還是由建筑物的豎向服務(wù)面積需所決定，這樣的情況就會(huì)造成芯筒的高度要比寬度大很大。為了能夠做到建筑物的側(cè)移減小這一目的，我們可以在復(fù)雜高層和超高層的建筑物每隔十米就布置一個(gè)設(shè)備層，并且在這些設(shè)備層里添加桁架，以此來(lái)形成剛臂。這樣做就可以使筒芯與框架構(gòu)成一體，同時(shí)也可以使得框架結(jié)構(gòu)中的外柱也可以參與進(jìn)行，增加抗彎的力量，有效的抑制了筒芯的每個(gè)截面的傾斜并且這種效果在頂部的表現(xiàn)最為明顯。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在建筑復(fù)雜高層和超高層的設(shè)計(jì)中，能夠?qū)φ麄€(gè)設(shè)計(jì)有最大影響的就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其是在滿足高層的外觀需求的同時(shí)也要滿足其功能需求。也就是說(shuō)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要進(jìn)行全面的考慮。并且也要結(jié)合建筑混凝土的要求，提高建筑物的穩(wěn)定性。與此同時(shí)，我們還應(yīng)該重視在建筑材料上的選擇。還有，在設(shè)計(jì)的時(shí)候還要考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)的交通情況和一些其他的建筑物等等，確保在施工的時(shí)候能夠建立起有效的框架，保證設(shè)計(jì)的有效性。

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