某高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析

蔣曉誠

【摘要】高層工業(yè)建筑不斷得到設(shè)計(jì)人員的青睞和使用，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層工業(yè)建筑設(shè)計(jì)和施工時(shí)需要根據(jù)企業(yè)對(duì)建筑賦予的功能定位和技術(shù)要求進(jìn)行，充分滿足企業(yè)的需求，為員工提供優(yōu)越的工作生產(chǎn)空間。本文將對(duì)高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行探究和分析。

【關(guān)鍵詞】高層；工業(yè)建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；分析

1 高層工業(yè)建筑概述

改革開放以來，我國工業(yè)投資和建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，特別是近年來我國政府支持企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級(jí)，企業(yè)生產(chǎn)工具、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)環(huán)境都有很大的改善和提高。隨著人們的生活水平的提高，社會(huì)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境有更高的要求，因此工業(yè)建筑不僅需要滿足企業(yè)日常的生產(chǎn)需要，還需要具有人性化、低碳化、智能化、標(biāo)識(shí)化的特點(diǎn)，這就為設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)提出更高的要求。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的需要，綜合考量建筑物內(nèi)部不同生產(chǎn)工藝流程，進(jìn)行建筑物功能模塊的定位和布局，統(tǒng)籌考慮工業(yè)建筑生產(chǎn)區(qū)域、休息區(qū)域、辦公區(qū)域等功能模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，通過科學(xué)的設(shè)計(jì)和建模實(shí)驗(yàn)，充分利用高層建筑物的空間，為企業(yè)提供優(yōu)良的生產(chǎn)辦公場所，為員工提供一流的生產(chǎn)設(shè)施和工作環(huán)境，提高員工的工作激情和工作效率，為企業(yè)帶來更大的投資收益，為社會(huì)提供賞心悅目的建筑標(biāo)本，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)化發(fā)展。

2 高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析

2.1 高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

高層工業(yè)建筑相較于一般性高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上需要有更要的技術(shù)要求，其不僅僅需要滿足一般性高層建筑的功能，還需要保證滿足企業(yè)生產(chǎn)需要，高層工業(yè)建筑需要達(dá)到各個(gè)功能部分有效協(xié)調(diào)和和諧統(tǒng)一。高層工業(yè)建筑不同樓層都有相對(duì)獨(dú)立的功能要求，技術(shù)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要統(tǒng)籌考量，達(dá)到科學(xué)設(shè)計(jì)的要求，滿足企業(yè)和員工的生產(chǎn)生活需求。技術(shù)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮工業(yè)建筑的軸壓比，保證高層工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)延伸性要求，建筑物的承重墻和梁柱都需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的軸壓比進(jìn)行限值的定值，當(dāng)建筑物的軸壓比沒有達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)會(huì)降低建筑物整體結(jié)構(gòu)的延伸性和抗震能力。剪重比亦是高層工業(yè)建筑設(shè)計(jì)時(shí)需要考量的重要技術(shù)指標(biāo)，其主要作用為限值高層建筑不同樓層的最小水平地震剪力，科學(xué)的設(shè)計(jì)剪重比將有效延長高層工業(yè)建筑的結(jié)構(gòu)安全期限。高層工業(yè)建筑設(shè)計(jì)中亦需要考量剛重比，剛重比主要是確定建筑物水平作用下重力載荷，其為保證建筑物穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)周期比將確定建筑物內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)部分的抗扭剛度。通過科學(xué)設(shè)計(jì)將有效改善建筑物結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，加強(qiáng)建筑物內(nèi)部梁柱、外墻的剛度，科學(xué)布局抗側(cè)力構(gòu)件，提高建筑物的抗扭性。

2.2 帶轉(zhuǎn)換層高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)前建筑行業(yè)設(shè)計(jì)理念不斷發(fā)展，高層工業(yè)建筑設(shè)計(jì)理念和施工工藝亦有較大的變化。高層工業(yè)建筑在設(shè)計(jì)時(shí)都不斷體現(xiàn)出功能化、人性化、智能化、低碳化的特點(diǎn)。高層工業(yè)建筑的建筑規(guī)模、復(fù)雜度、功能都不斷向綜合化方向發(fā)展，其能夠更好的為企業(yè)和員工提供良好的生產(chǎn)生活空間，但是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)也對(duì)其受力、抗震性、結(jié)構(gòu)布局合理性提出了更高的要求。當(dāng)前高層工業(yè)建筑中主要包括帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)和錯(cuò)層、塔樓結(jié)構(gòu)。上下部分結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)剪力墻結(jié)構(gòu)或框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)，為高層工業(yè)建筑底層設(shè)計(jì)出較大的空間進(jìn)行企業(yè)生產(chǎn)線和生產(chǎn)廠房的設(shè)置，將剪力墻轉(zhuǎn)換為框架結(jié)構(gòu)，形成底部大空間的剪力墻結(jié)構(gòu)，保證企業(yè)的生產(chǎn)需要。高層工業(yè)建筑亦可以將上下軸網(wǎng)和周線進(jìn)行轉(zhuǎn)變，將建筑外框筒周邊的柱列進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)置，使建筑物底部柱距得到擴(kuò)大，為企業(yè)生產(chǎn)提供較大的出入口，滿足企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)需要的原料配送和生產(chǎn)設(shè)備的安裝生產(chǎn)。高層工業(yè)建筑生產(chǎn)車間一般布局在建筑物的低樓層，高層主要作為辦公和其他功能部分存在。因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以將上下部結(jié)構(gòu)類型和柱網(wǎng)都進(jìn)行改變，使高層工業(yè)建筑物得到充分利用，提高企業(yè)的投資收益率。

圖1 高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)示意

高層工業(yè)建筑地基和上部結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，其具有結(jié)構(gòu)明確、施工效率高、受力作用好的技術(shù)優(yōu)勢，技術(shù)人員可以根據(jù)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換梁的科學(xué)放置。當(dāng)建筑物上下部分的柱網(wǎng)軸線較為分散，不能通過梁柱進(jìn)行承托時(shí)需要通過厚板進(jìn)行板式轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)。對(duì)于帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)，由于轉(zhuǎn)換層剛度較其他樓層剛度大很多，質(zhì)量也相對(duì)較大，加劇了這種結(jié)構(gòu)沿高度方向剛度和質(zhì)量的不均勻性。

2.3 帶加強(qiáng)層高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析

當(dāng)前我國工業(yè)建筑中建筑物高度比較高，建筑面積較大，因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)增加伸臂、腰桁架和帽桁架、環(huán)向構(gòu)件三種加強(qiáng)層構(gòu)件以滿足實(shí)際需求。伸臂能夠有效拓展高層工業(yè)建筑的建筑面積和空間，為企業(yè)提供更大的生產(chǎn)空間，當(dāng)建筑物內(nèi)筒和外圍的梁柱豎向受力不同時(shí)需要設(shè)計(jì)腰桁架和帽桁架，避免建筑物因內(nèi)外構(gòu)件受力造成變形從而使建筑物樓蓋構(gòu)件抗震和載荷能力降低。 高層工業(yè)建筑在結(jié)構(gòu)周邊設(shè)置一到兩層樓高度的桁架，通過三維建模分析建筑整體受力和位移變化，提高建筑物的抗震能力、協(xié)同周邊豎向構(gòu)件的變形，減小豎向變形差，使豎向構(gòu)件受力均勻。在框筒結(jié)構(gòu)中，剛度很大的環(huán)向構(gòu)件加強(qiáng)了深梁作用，可減小剪力滯后；在框架-筒體結(jié)構(gòu)中，環(huán)向構(gòu)件加強(qiáng)了周邊框架柱的協(xié)同工作，并可將與伸臂相連接的柱軸力分散到其他柱子上，使相鄰柱子受力均勻。

2.4 高層工業(yè)建筑功能布局設(shè)計(jì)

高層工業(yè)建筑的科學(xué)化設(shè)計(jì)將直接影響到企業(yè)生產(chǎn)效率和員工生產(chǎn)積極性。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際需要，將建筑物需要滿足的功能要求進(jìn)行科學(xué)化布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證高層建筑不同樓層、不同功能部分達(dá)到統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，最大化的發(fā)揮建筑物的作用為企業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮作用。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化程度不斷提高，生產(chǎn)設(shè)備不斷更新?lián)Q代，技術(shù)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要具有發(fā)展的眼光和前瞻性，為企業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和調(diào)整，生產(chǎn)設(shè)備升級(jí)預(yù)留出充足的空間，保證高層建筑能夠長期有效的為企業(yè)的生產(chǎn)服務(wù)。設(shè)計(jì)人員需要具有先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)思想，從企業(yè)和社會(huì)長遠(yuǎn)發(fā)展角度進(jìn)行規(guī)劃。

3 結(jié)語

高層工業(yè)建筑作為企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分，將直接影響到企業(yè)健康有序發(fā)展和生產(chǎn)活動(dòng)。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要采用最新的建筑設(shè)計(jì)理論和企業(yè)自身需求，對(duì)建筑進(jìn)行專業(yè)化的功能區(qū)域劃分和設(shè)計(jì)，堅(jiān)持設(shè)計(jì)前瞻性，保證高層工業(yè)建筑能夠在更長時(shí)間范圍內(nèi)為企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展提供空間，保證企業(yè)可持續(xù)化的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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