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        超高層建筑結構設計精選(五篇)

        發布時間:2023-09-18 16:37:41

        序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇超高層建筑結構設計,期待它們能激發您的靈感。

        篇1

        [關鍵詞]超高層建筑結構設計;基礎設計

        [中圖分類號]F407.9 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158(2013)06-0252-01

        前言

        隨著我國經濟的進步,高層建筑已經無法滿足社會發展的需求,超高層建筑就逐漸出現在人們的視線中,并且大范圍的擴展,在我國的各個城市的角落,都能看到超高層的建筑。超高層建筑之所以發展的如此的迅速,有兩個方面的原因,一是由于城市的發展的需要,需要超高層建筑作為城市的形象,另一個最主要的原因,還是由于土地資源的緊張,從而不斷的研究建筑物的高度緩解土地短缺的壓力。因此,本文重點介紹了有關超高層建筑結構設計的相關的問題。下面就對超高層結構設計進行具體的分析。

        1 超高層建筑與高層建筑結構設計中的區別分析

        首先,在建筑物高度的設計上,一般超高層建筑的高度超過100m到幾百米之間,而高層建筑的高度一般在100m之內。超高層建筑物的結構類型比高層建筑物的結構類型要多。超高層建筑物的平面形狀一般為方形,而高層建筑物的平面形狀的選擇比較多。超高層建筑物的基礎形式一般為等厚板筏基和箱基,而沒有高層建筑物所用的梁板筏基。超高層建筑物一般不采用復合地基,而高層建筑基本上采用的是復合地基。在對超高層建筑物進行設計的時候如果建筑物超過200m需要滿足在風荷作用下的舒適度的相關要求,而對高層建筑物的設計一般不考慮上述的因素。

        2 超高層建筑結構設計中主要考慮的因素分析

        在進行超高層結構設計中對于結構類型的選擇需要充分的考慮當地地質條件及其對抗震目標的設定等。對于地質的條件,在擬建筑基地需要具備能夠采用天然地基的條件,并且具有抗震設防烈度較低的特點。因此,在建筑結構上,可以優先的考慮鋼筋混凝土的結構。如果在地震高發區應該優先考慮鋼結構及其混合結構。對于抗震方面的考慮主要是要確定抗震性能的目標。要求超高層建筑物的豎向構件承載力需要達到在中震的時候能夠不被破壞,在這樣情況下,鋼筋混凝土結構很難達到抗震的目標,因此,需要鋼結構或者混合結構;另外對于結構類型的選擇上,需要充分的考慮經濟條件。在一般的工程建筑中,鋼筋混凝土結構類型造價比較低,全鋼的結構類型是最貴的,因此,應根據超高層建筑物的經濟上的條件進行合理的選擇。現在超高層建筑結構多采用鋼筋混凝土柱、鋼筋混凝土核心筒這種混合型的結構。因其這種混合結構與全鋼結構造價要便宜,與鋼筋混凝土結構剛度要好,因此,被廣泛的應用與超高層建筑結構設計中。

        3 超高層建筑結構中的基礎設計

        在超高層建筑物,一般有多層地下室,超高層建筑物基礎埋置的深度需要滿足穩定性的要求。而對于一些地區的基巖埋藏較淺的特點,無法建構多層的地下室,需要設置嵌巖錨桿進而滿足穩定性的要求。超高層建筑物的地基基礎的形式需要根據建筑場地工程地質的條件,在滿足其穩定性的要求的情況下,還需要滿足其沉降和變形設計的要求。當超高層建筑物的基底砌置在黏性土層或者海沉積的土層的時候,而這種土層的地基承載力不能夠滿足變形設計的時候,需要應用合理的用樁基方案。當超高層建筑物在40層以上的時候,而基底砌置在厚度較大的卵石層的時候,這種基底的承載力特征值以及壓縮模量都比較高,因此,需要考慮天然地基的方案。如果基底砌置在中風化以及微風化基巖上的時候,都需要采用天然地基的方法。

        3.1 天然地基基礎

        在卵石層或者微風化基巖上的地基都需要天然地基的方法。但是其基礎的形式是不同的,當基底是卵石層的時候,一般采用等厚板筏形的基礎。等厚板筏基在板厚的要求上,應該具有非常大的剛度,從而使基底的壓力能夠均勻的分布,從而減小外框以及內筒的沉降變形,在設計時,等厚板筏基的板厚取外框以及內筒之間的跨度應該保持在四分之一左右。超高層建筑物的結構設計中對于基底砌置在微風化的基巖上,這種基巖承載力的特征值是比較高。因此,外框柱應該采用立基礎,內筒應該采用條形基礎或者等厚板筏形的基礎。并且,由于微風化基巖的剛度非常的大,在荷載作用下沉降以及變形比較微小,因此,在地下室的底板厚應該按照構造的設置以及按照巖石裂隙水有關的水浮力進行計算。在基巖上獨立柱的基礎,通常情況下,為了使施工不破壞基巖達到整體性的效果,一般采用人工挖孔樁的方式進行開挖。

        3.2 樁基礎設計

        對于超高層建筑物樁基礎的設計,主要考慮樁基底承受的壓力比較大,從而要求單樁豎向能夠承載很高的壓力。因此,我們在對超高層建筑物的樁基礎設計的時候一般采用大直徑鉆孔灌注樁以及采用大直徑人工挖孔擴底灌注樁。對于選擇樁端持力層上,最主要的是應該充分的考慮層厚較大以及密實的卵石層或者微風化基巖,從而減少樁端的沉降和變形。在對超高層建筑物樁基礎設計的主要的原則是,應該集中布于柱下及墻下。如果在進行樁基礎設計的時候采用的是端承樁或者摩擦端承樁,因為單樁豎向的承載力特征值比較高,因此,需要的樁數比較少,可以布于柱下以及墻下。如果對樁基礎的設計采用的是端承摩擦樁或者摩擦樁,因為單樁豎向承載力的特征值比較低,因此需要整個基底都采用滿布樁才能夠滿足其穩定性和不變形的要求。對于上述所探討了不同的布樁形式,樁承臺板的厚度上是不同的,滿布樁于柱下以及墻下承臺厚度需要沖切進行確定。并且超高層建筑物的地下室底板的厚度可以小于外框和以及筒承臺的厚度。對于滿布樁承臺的厚度需要和天然地基基礎的等厚板筏基的要求一樣,承臺板應該具有很大的剛度,從而以便基底承臺樁能夠承受相當大的壓力。由此可見,一般承臺板的厚度并不是由沖切所決定的。有關滿布樁等厚板承臺內力方面的計算,可以根據單樁豎向的承載力及其平均反力進行計算,這樣計算出來的結果比較符合工程受力的實際情況。另外,對于鉆孔灌注成孔的方法,在以往,一般采用的反循環鉆機進行施工,但是現在對于樁長一般采用的是旋挖鉆機,其施工的速度比較快,尤其是樁端沉渣厚度很小,進而能夠確保鉆孔樁的施工質量。這種鉆機在實際的工程實施中,凡是有條件的都應該優先采用這種鉆機。

        4 結束語

        本文對超高層建筑結構設計進行了相關方面的研究與探討,通過了解超高層建筑與高層建筑在實際的設計中的區別,從而能夠更加的清楚在超高層建筑結構設計中應該針對于高程建筑設計的不同點。通過分析在超高層建筑結構設計中的需要考慮的因素,進一步了解了超高層建筑結構設計中應該把握哪些重點的問題。并且具體的分析了超高層建筑結構設計中的基礎設計,全面了解其基礎設計中的設計要點。通過本文的分析,能夠為日后的超高層建筑結構設計提供一些理論性的參考價值,進一步促進超高層建筑結構設計能夠更加的科學和合理。

        參考文獻

        [1]陳天虹,林英舜,王鵬罛,超高層建筑中結構概念設計的幾個問題[J],建筑技術,2006(05)

        [2]陳天虹,林英舜,徐琎,高層建筑結構樓板設計方法探討[J],浙江科技學院學報,2008(01)

        篇2

        關鍵詞:超高層建筑;結構設計;抗震

        超高層建筑不僅可以為用戶提供舒適的工作和生活環境,還可以很好地緩解大中城市由于人口增長帶來的用地緊張的局面;同時,超高層建筑可以憑借其高度高、外形美觀的特點而成為該地區的標志性建筑。現根據在超高層建筑結構設計中的實踐,就超高層建筑的特點、結構方案選擇的主導因素以及混合結構的設計等方面的內容與同行探討。

        1超高層建筑的特點

        (1)超高層建筑由于消防的要求,須設置避難層,以保證發生火災時人員能夠安全地疏散。由于機電設備使用的要求,還需要設置設備層。一般超高層建筑是兩者兼顧,設備層與避難層并做一層。而對于更高的有較多使用功能要求的超高層建筑,除每15層設一個避難層兼設備層以外,還需要設有專門的機電設備層。為提高結構的整體剛度,可以將設備層或是避難層設置為結構加強層。

        (2)超高層建筑的平面形狀多為方形或近似方形,其長寬比多小于2。否則,在地震作用時由于扭轉效應大,易受到損壞。

        (3)超高層建筑在基巖埋深較淺時,可選擇天然地基作為基礎持力層,采用筏基或者箱基,若基礎持力層較深時,可采用樁基。較少采用復合地基。

        (4)房屋高度超過150m的超高層建筑結構應具有良好的使用條件,滿足風荷載作用下舒適度要求,結構頂點最大加速度的控制應滿足相關規范要求。

        (5)超高層建筑結構設計一般都需要進行抗震設防專項審查,必要時還須在振動臺上進行專門的模型震動試驗,才能確保工程得到合理地設計和建造。

        2超高層建筑結構方案確定的主導因素

        2.1建筑方案應受到結構方案的制約

        超高層建筑方案的設計與實施應有結構專業在方案階段的密切配合,保證結構方案實施的可行性。另外,在與建筑方案設計的協調配合過程中,結構方案設計應力求做到有所創新,能獲得良好的經濟效益和社會效益。

        2.2結構類型的選擇應綜合考慮

        (1)應考慮擬建場地的巖土工程地質條件

        一個擬建在基巖埋藏極淺場地上的超高層建筑,具有采用天然地基的條件。一般這樣的場地其場地類別為Ⅰ類或Ⅱ類,在該地區抗震設防烈度較低的情形下,其所采用的結構體系可優先采用鋼筋混凝土結構。而對于在第四紀土層上的抗震設防烈度為7度或8度區的超高層建筑,為降低地震作用,結構選型應考慮采用結構自重較輕的混合結構或鋼結構。

        (2)應考慮抗震性能目標

        一般抗震設計的性能目標要求豎向構件承載能力較高,達到中震不屈服;剪力墻底部加強區達到抗剪中震彈性。顯然,在抗震設防烈度7度區,尤其是8度區,鋼筋混凝土結構就很難滿足這一條件。所以,為減小結構構件在地震作用下產生的內力,應優先考慮選用混合結構或鋼結構,這樣可以基本由型鋼承擔地震作用下產生的構件剪力和拉力。若是采用全鋼筋混凝土結構,豎向構件則會因截面計算配筋量太大,導致鋼筋無法放置;單純增大構件截面則會使結構自重加大,同時地震作用產生的結構內力也會相應增加,截面配筋率仍得不到很好控制。

        (3)應考慮經濟上的合理性

        通常從工程造價上比較,鋼筋混凝土結構最低,其次是混合結構,最高則是全鋼結構。所以,超高層結構方案的選用應著重考慮工程造價的合理控制。另外,超高層建筑中的豎向承重構件由于截面積大而會使建筑有效的使用面積減小。采用型鋼混凝土柱或鋼管混凝土柱作為主要承重構件可較大提高主體結構的承載能力,而且使整個結構有較好的延性,柱截面比單純采用鋼筋混凝土柱減小近50%,增大了建筑有效使用面積。即使采用鋼筋混凝土結構方案,為減小柱截面,也可在一定標高框架柱內設置型鋼,可獲得較好的經濟效益。

        外框架采用型鋼混凝土柱或圓鋼管混凝土柱,混凝土核心筒構件內設型鋼;類似于這種混合結構,正普遍運用于超高層建筑結構設計。此種結構相對全鋼筋混凝土結構自重要小,尤其具有較大的結構剛度和延性,在高烈度地震作用下易于滿足設計要求,同時具有良好的消防防火性能,其綜合經濟指標較好。

        (4)應考慮施工的合理性

        眾所周知,房屋高度愈高,施工難度愈大,施工周期也愈長。一般鋼筋混凝土結構高層建筑出地面以上的樓層施工進度約每月4層;混合結構(型鋼混凝土框架+鋼筋混凝土核心筒,內外框梁為鋼梁)約每月5層~6層;全鋼結構約每月7層。因此,在結構設計當中,應根據不同的房屋高度和業主對工程施工進度的要求,綜合考慮選擇合理的結構類型。

        另外,由于超高層建筑施工周期長,從文明施工和盡量減少對城市環境不良影響的角度考慮,應盡量減少現場混凝土的澆搗量,使部分結構構件能放在工廠加工制作,運到現場即可安裝就位。同時在樓蓋結構設計中考慮盡量減少模板作業,采用帶鋼承板的組合樓蓋,這對于保證工程施工質量和加快施工進度是極其有效的措施。

        3.超高建筑結構類型中的混合結構設計

        3.1型鋼混凝土和圓鋼管混凝土柱鋼骨含鋼率的控制

        一般設計中,混合結構構件的鋼骨含鋼率中都是由構造控制,目前國內相關的設計規范和技術規程的規定各不相同,但有一個共同點是框柱中鋼骨的含鋼率不宜小于4%,這是型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土柱區別的一個指標。在混合結構設計過程當中,設計者可根據計算結果來設計柱縱筋和箍筋,并設置大于4%的含鋼率的型鋼截面即可。

        3.2鋼筋混凝土核心筒的型鋼柱的設置

        在地震作用或風荷載作用下,鋼筋混凝土核心筒一般要承受85%以上的水平剪力;同時筒體外墻還要承受近樓層面積一半的豎向荷載。所以,在筒體外墻內設置型鋼柱既可保證筒體與型鋼混凝土外框柱有相同的延性,還可以減小兩者之間豎向變形差異。同時,筒體墻內設置型鋼柱,可使剪力墻開裂后承載力下降幅度不大。尤其在抗震設防的高烈度區,剪力墻底部加強區的抗震性能目標要按中震彈性或中震不屈服設計,其地震作用下剪力、彎矩很大,更需在墻體內設置型鋼柱。否則,內筒邊緣構件配筋面積太大,增加了設計和施工的難度。通過設置型鋼柱,可取代邊緣構件內的縱筋。

        3.3關于結構的抗側剛度問題

        超高層建筑混合結構的鋼筋混凝土核心筒體是整個結構的主要抗側構件,所以筒體的墻厚尤其是外側墻厚,主要是由抗側剛度要求決定。因此,外框柱截面的設計除滿足承載力和軸壓比要求外,其剛度在整體結構剛度設計中應予以充分考慮。

        在超高層建筑結構設計中,由于框架-核心筒或筒中筒結構(鋼筋混凝土或混合結構)的結構抗側剛度有時不能滿足變形要求,需要利用避難層或設備層在外框或外框筒周邊設置環狀桁架或同時設置水平伸臂桁架。采用這種桁架式的加強層可使外框架或外框筒與核心筒緊密連接成一體,增大結構的抗側剛度和扭轉剛度,滿足結構的變形(層間位移)要求。對于外框柱與筒體的剪力墻間設置的水平伸臂桁架,應使設置水平伸臂桁架處筒體的墻定位與外框柱相對應,水平伸臂桁架平面應與內筒體墻剛心和重心重合,方能形成較好的結構整體抗側剛度。

        4結語

        結構設計是基于建筑的表現,以實現建筑優美的外觀和良好的內部空間。因此在設計過程當中需要建筑表現和結構方案的完美統一,這就必須依靠建筑師與結構工程師在整個設計過程中相互密切配合,綜合考慮結構總體系與結構分體系之間的傳力路線關系,并充分考慮結構材料選用、施工的可行性和經濟性,避免施工圖設計中產生不合理的結構受力體系。

        參考文獻:

        篇3

        關鍵詞:復雜高層;超高層建筑;結構設計要點

        1前言

        由于復雜高層與超高層建筑建設難度相對較大,為保證人們居住的安全性,相關建筑結構設計人員就應該以提高建筑結構安全性為主要目標,找出更有利于高層建筑建設的結構設計措施,從而在促進建筑行業發展的同時,保證復雜高層與超高層建筑建設能夠具有合理性、抗震性,提高人們居住的舒適度與安全性。

        2高層建筑整體結構設計特點

        高層建筑整體結構設計特點主要體現在以下幾方面:一是由于高層建筑相對較高,建筑水平荷載對建筑整體會產生一定的豎向軸應力,并在水平上受到自然災害、風力等因素影響。因此在設計高層建筑整體結構時,除需要考慮到建筑豎向荷載外,也應該深入考慮到建筑水平荷載。二是由于高層建筑頂部壓力相對較大,建筑在后期使用過程中,會出現軸向變形的問題,從而影響建筑梁彎距。因此為了保證高層建筑整體安全性,在結構設計時就應該加強對建筑梁彎矩的重視,避免發生高層建筑軸向變形問題[1]。三是對高層建筑整體抗震性的要求。高層建筑在設計過程中應該重視其結構延性,保證高層建筑能夠更好的抵抗地震災害,從而保證居住人們的生命安全。

        3復雜高層與超高層建筑結構設計要點

        3.1提高對建筑結構設計的重視,優化結構設計方案

        復雜高層與超高層建筑結構設計方案直接決定了建筑結構后期應用的安全性。基于此,在進行結構設計時,相關人員就應該提高對建筑結構設計的重視,從而能夠結合建筑工程周圍實際情況,優化已經研制出的結構設計方案。首先,復雜高層與超高層建筑結構設計人員應該重視概念設計,在前期設計階段需要堅持結構設計規則性、整體均衡性等原則,保證建筑結構各個部分都能夠發揮出更有力的支持作用;其次,在完善復雜高層與超高層建筑結構設計時,結構設計人員應該加強與工程施工人員的溝通,從而在外觀效果、施工效果的角度上實現對建筑結構設計方案的優化,避免建筑結構出現后期轉換的問題[2]。最后,由于計算機技術在結構設計過程中發揮了重要的作用,因此相關人員還應該積極采取有效的計算機軟件,實現對結構設計方案更科學的優化。

        3.2深入分析建筑結構設計指標,提高結構設計的合理性

        建筑結構設計指標不僅是復雜高層與超高層建筑結構設計人員應該遵循的指標,也是保證復雜高層與超高層建筑結構設計合理性的重要因素。因此在設計建筑結構時,相關人員就應該加強對以下幾點內容的重視,從而提高復雜高層與超高層建筑結構設計的合理性。一是地震荷載指標:在研究人員的深入分析下,發現超高層建筑結構自震周期在6秒至9秒之間,因此在地震荷載指標的影響下,建議復雜高層與超高層建筑結構設計中直線傾斜下降時間控制在十秒左右。同時在分析該項技術指標時,也要全面結合建筑周圍的實際情況,從而保證評估結果能夠滿足建筑結構合理性的要求;二是風荷載指標:由于復雜高層與超高層建筑主要會受到地震以及風力的影響,因此相關人員還應該遵照當前所提出的風荷載指標對建筑結構設計進行全面評估,從而實現對建筑變形的控制,提高建筑居住的安全性。

        3.3根據相關建筑結構設計規范,保證結構設計的抗震性

        由于建筑結構直接影響著人們的生命安全,因此在建筑行業快速發展的背景下,國家制定了科學、合理的建筑結構設計規范。針對復雜高層與超高層建筑提出的設計規范,有以下兩種:《高層建筑混凝土結構技術規程》和《高層建筑抗震規程》。要想保證復雜高層與超高層建筑結構設計更加合理,能夠更好的滿足建筑抗震性要求,相關人員在設計復雜高層與超高層建筑時,就要嚴格按照相關建筑結構設計規范進行設計工作。同時也要全面考慮到當前建筑項目所處的外部環境、需求的抗震類別以及施工條件,以保證復雜高層與超高層建筑結構設計抗震能力為建設目標。在按照相關規范設計后,利用相關分析方法對復雜高層與超高層建筑進行結構抗震性的深入分析。

        3.4重視后期居住的舒適性,保證建筑結構設計的科學性

        在復雜高層與超高層建筑結構設計中,除需要重視上述設計要點外,還需要考慮到后期人們居住的舒適性。一方面,這是當今社會人們生活水平提高后對建筑結構提出的要求,另一方面,也是復雜高層與超高層建筑必須達到的建設目標。由于復雜高層與超高層建筑豎向荷載相對較大,因此在前期施工以及后期居住中,都會出現一定的壓縮變形問題[3]。基于此,為了保證后期人們能夠居住的更加舒適,在進行建筑結構設計及施工過程中,就應該積極采取預變形技術,并通過計算機軟件進行詳細的模擬演練,從而保證建筑結構設計能夠更加科學合理,更好的滿足人們居住要求。

        4總結

        綜上所述,相關結構設計人員在設計復雜高層與超高層建筑時,要深入分析建筑結構設計指標、相關建筑結構設計規范以及居住的舒適程度,從而保證設計人員能夠設計出結構更加合理、抗震性能更高、科學性更高的復雜高層與超高層建筑結構方案,保證復雜高層與超高層建筑使用壽命與安全性,為人們居住、工作提供更安全的環境。

        參考文獻:

        [1]劉國榮.試論超高層建筑結構的抗震性設計[J].中國新技術新產品,2015(11):118.

        [2]關偉,于連友,賈國熠.關于超高層建筑的相關結構設計討論[J].門窗,2013(2):215~216.

        篇4

        【關鍵詞】:高層;超高層;建筑;結構;設計;

        中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A

        一.引言

        目前我國復雜高層建筑與超高層建筑的蓬勃發展,從一定程度上反映了我國的建筑事業在向前發展。復雜高層建筑與超高層建筑能夠發展的如此迅速,也是經濟發展和建筑事業發展的必然結果。原因一方面是有些城市希望擁有一棟棟的高大的形象建筑,除此之外,還應該是因為高層和超高層建筑可以在有效面積的土地上發揮出最大的使用效益。建造高層建筑以及超高層建筑需要的費用要比一般建筑高很多。盡管如此,依然不會阻擋我們高層建筑的前進步伐,因為我國的建設發展需要它們。它們可以讓土地使用率提高,因此高層建筑發展速度快就成為必然的現象。

        二. 超高層建筑結構設計方法

        (一)設計方略

        1.超高層建筑設置避難層是消防的必然要求和選擇,這樣可以保證遇到火災時人員得到及時的疏散。與此同時設置設備層也是對于機電設備使用的要求。一般超高層建筑要求是說可以兩者兼而使用,但是對于更高的多功能使用的超高層建筑,要求不一樣了。必須每15層設一個避難層兼設備層。當然了,還需要設有機電設備層。這就是說不但要考慮實際的荷載情況之外,還需要對設備的振動對相鄰樓層使用的影響進行合理科學的考察。樓層的結構設計很重要,我們可以通過設置結構加強層,以此來提高結構的整體剛度。

        2.超高層建筑的結構類型選擇上要廣泛選擇,也就是說除了鋼筋混凝土結構外,全鋼結構和混合結構也是包括在內的重要結構內容。

        3.超高層建筑的平面形狀多為方形或近似方形,對于矩形平面其長寬比也要在要求之內,抗震設防的高烈度地區更要注意,應該采用規則對稱平面。要不然的話會出現地震時候的扭轉效應,效應太大,會直接影響建筑結構。

        4.超高層建筑的基礎形式包括等厚板筏基和箱基,一般不存在高層建筑中的梁板筏基。我們都知道,基底壓力很大,這就要求建筑有很高的地基承載力,一般情況下基巖埋藏較淺。也就是說可以選擇可選擇天然地基,其他的一般均采用樁基。

        5.房屋高度超過150m的超高層建筑結構要有良好的使用條件,這為了滿足風荷作用下舒適度要求,結構頂點最大加速度的控制滿足相關規定要求。

        (二)注意事項

        1.提高結構的抗震性能

        抗震設防烈度與結構體系的選用密切相關的。要滿足三個水準的設防性能目標,原因是地震作用太大,導致結構構件截面尺寸大,用材指標要求變高了。這就會導致工程造價也增加。對于超高層建筑房屋住宅必須要經抗震設防專限審查批準后方可進入正式設計。

        2.根據建場地的巖土工程地質條件和抗震性能目標的確定進而來選擇出合適的超高層建筑結構體系。同時還要考慮經濟的合理性,總之綜合考慮是關鍵。

        3.建筑與結構的關系協調好。才能選擇出合理的結構布置設計工作。

        4.風作用水平力的降低 。

        4.1迎風面積正方形平面形式要減小,最小的就是橫向迎風面;我們在計算對角線方向的迎風面寬時候,圓形平面是最小的一面;風力降低最直接的方式就是在立面上適當位置開洞瀉風。

        4.2風力形心降低很關鍵。下大上小的立面體型要學會采用,也就是說要學會減小高風壓迎風面積,特別指的是在高處的。這樣可以使得重心降低,降低風的作用,可以做到減小建筑物底部的傾覆總彎矩。不僅如此還可以增大抵抗矩。這說的就是下大上小的立面體型對建筑底部的影響,可以讓其穩定性得到提高,如巴黎的埃菲爾鐵塔。

        4.3 建筑平面形狀可以選用體型系數較小的。圓形平面正多邊形平面正方形平面,這屬于體型系數從小到大可選擇下列平面順序。外形是采用流線光滑,避免建筑形式變得凹凸多變,體型系數可以減小整體和局部風壓。

        4.4 震動減小,輸入能量耗散是重要的。采用阻尼裝置是可行的,還可以加大阻尼比,降低震動影響,如臺北國際金融中心大廈。

        4.5剪重比。現在超高層建筑設計中對于剪重比的要求越來越嚴格,在實踐重要的超高層建筑,剪重比的要求甚至還要更高。一方面,對6度區的最小剪重比要求是新增加的,然而嚴格的一刀切剪重比要求,也會存在一些問題。

        4.6剪力墻的穩定性,新的高規征求意見稿對于墻體最小厚度要滿足穩定性的要求強調了,但是規定的分析方法不夠細致,墻體的水平無支長度是首先要考慮的問題,但是它并沒有考慮到這里,也沒有考慮到一邊有翼墻,另一邊沒有的情況;只考慮了層高的樓層約束,是相對于沿著層高方向來的。還沒有更好的考慮核心筒內部墻肢,可能幾十層都沒有樓板約束的情況,特別是當兩邊都是電梯井時。對于體穩定的簡化計算公式無法涵蓋這些情況的特殊性。

        5.結構材料選用

        超高層建筑結構材料的首選是要求:更輕、更強、更具有延性的材料。可以作為結構構件的主要材料包括鋼筋混凝土、型鋼混凝土、鋼管混凝土和純鋼材;而玻璃幕墻、鋁合金幕墻鋼塑復合板材等是用于外墻維護的;輕質隔斷是屬于內部隔墻用的;樓層面常選用壓型鋼板加混凝土面層,并在的鋼承重構件表面加涂防火涂料。 其實,現如今超高層建筑的不斷向前發展,這就說明我國的復雜高層已經超高層建筑設計技術有了很大提高,可以說已經走在了世界前沿水平。 三 如何做好高層建筑結構設計

        合理選擇構方案

        一個合理的設計必須選擇一個經濟合理的結構方案,一個切實可行的結構形式和結構體系是關鍵。受力明確,傳力簡捷是結構體系要做到的。不同結構體系在同一結構單元不可以混用,地震區應做到平面和豎向規則的注意。總之,各種情況都要進行綜合分析,充分協調很重要,在只有這樣才能選擇好結構方案,必要時應進行多方案比較,擇優選用。

        四.結束語

        我國國民經濟的在不斷的向前發展,我國的高層建筑以及超高層建筑的發展也是時代的要求和必然選擇。復雜高層建筑與超高層建筑的發展已經取得了顯著的成果,建筑工程設計者們在為這樣的成果高興的同時,還應該不斷的努力提高技術水平,減少同發達國家的差距,爭創更優秀的成果。為共同提高超高建筑結構的設計水平而奮斗。

        高層建筑物結構設計的合理性非常之重要,在實際的設計的過程中,工程師們應該要重視概念設計,并且能夠制定出一套合理可行的結構方案,安全性與經濟性并存。采取技術措施要有針對性,應保證結構分析計算準確性和設計指標的合理性,讓中震和大震下的結構安全性能得到重視。總而言之結構設計是個全面的系統性工作。需要扎實的理論知識,靈活創新的思維。在工作態度上要做到嚴肅認真負責的。千里之行始于足下,建筑工程設計人員在設計的過程中應該從一個個基本的構件做起,深刻理解規范和規程的意義,只有這樣我們的建筑事業才會更美好 !

        參考文獻:

        [1]范紹芝.侯家健.連體高層建筑結構研究綜述.建筑結構.2009年8月

        [2]蘇健.高層結構體系彈性整體穩定性研究.浙江大學.2012年4月

        篇5

        關鍵詞:復雜高層;超高層;結構設計;設計要點

        在高層和超高層建筑的結構設計工作中,面臨的問題十分復雜,與普通建筑相比,高層和超高層建筑的結構設計工作難度更高。為了解決高層及超高層建筑結構設計的難題,有必要對復雜高層與超高層建筑結構設計要點進行探討研究,這對我國城市發展以及建筑行業的發展都將起到重要的意義。

        1、復雜高層和超高層建筑與普通建筑在結構設計上的區別

        復雜高層和超高層建筑與普通建筑在結構設計上具有很大的不同,普通高層建筑的高度一般不超過200m,而復雜高層和超高層建筑的高度通常在200m以上,甚至可達到上千米。另一方面,普通高層建筑大多為鋼筋混凝土結構,而復雜高層和超高層建筑通常采用混合結構或鋼結構。此外,在復雜高層和超高層建筑的結構設計工作中,需要面對抗震要求、風荷載、舒適度、避難層、機電設備層、施工因素等一系列難題,可見復雜高層和超高層建筑的結構設計難度要遠大于普通高層建筑。

        2、進行復雜高層建筑與超高層建筑的結構設計時需考慮的問題

        2.1設計方案方面的問題

        在對建筑結構進行設計的時候第一步就要對建筑物的結構方案問題進行重要的思考。特別是對于那些復雜高層與超高層建筑來說,如果因為在選擇結構設計方案的時候沒有恰當的選擇,那么就很容易引起整個結構設計方案大幅度的調整。正因如此,設計單位在對建筑物進行設計方案的制定時,不僅僅要把專業的東西結合進去,還要對去其他地區的實例進行考察,結合多方面的東西,來對方案進行有效的確立。

        2.2建筑結構類型方面的問題

        對復雜高層建筑與超高層建筑在展開選擇結構類型的時候,結構設計工作者不僅僅要對建筑所在的地區的抗震度進行充分的考慮,還應該對建筑地區的外部環境的地質進行合理有效的分析。不僅如此,在一個方面還應該大量的減少建筑成本,對建筑工程造價問題進行充分合理的考慮,如果條件一樣的話盡量選擇成本比較低的借建筑結構。

        3、復雜高層與超高層建筑結構設計要點

        3.1嚴格選擇合理的結構抗側力體系

        不同高度的高層建筑物,所采用的結構抗側力體系也各不同,不同高度建筑物常用的結構抗側力體系也不盡相同。在建筑結構設計上,要保證結構抗側力構件能有效結合為一個整體,在復雜高層和超高層建筑結構體系設計過程中,如果采用多層抗側力結構體系,那么應分析每種抗側力結構體系的作用,要根據其作用的不同,對抗側力構件進行科學的布置。在條件允許時,復雜高層和超高層建筑結構的抗側力構件應該盡量做到相互連接,增強結構整體性,如可以通過伸臂桁架將核心筒和框架柱相互組合,例如廣州東塔及其組合抗側力體系,該建筑在結構設計中,就是通過伸臂桁架將核心筒和框架柱相互連接。另外也可以將通過環帶桁架、巨型斜撐將框架柱組合成整體,進而形成巨型框架,此外還有深圳平安大廈及其組合抗側力體系,該建筑在結構設計中,就是通過環帶桁架、巨型斜撐將框架柱組合成整體。此外,也可以將縱橫向墻體相互組合,形成組砼筒體或者組合墻,此抗側力體系均可用于復雜高層和超高層建筑。

        3.2概念設計的重要性

        從以往的建筑工程中得出的經驗,對于復雜高層和超高層建筑,應重視在其結構概念設計上的重要性,主要應重視以下幾點:

        (1)控制好建筑結構的均勻性和規則性,保證建筑結構的穩定性。

        (2)保證建筑結構豎向和抗側力有直接且有效的傳力途徑。

        (3)保證建筑工程結構的整體性。

        (4)在結構設計上,要保證綠色環保、節約能源。

        建筑工程的結構設計要想滿足以上幾點,需要結構工程師和各專業設計之間的共同努力協作,只有協作好才能達到設計標準,保證工程質量。

        3.3控制結構設計指標及計算結果的合理性

        (1)合理選擇分析軟件

        在建筑結構設計工作中已經普遍采用了信息化技術,目前計算機軟件的種類十分繁多,各個軟件的側重點也不盡相同,因此,設計人員應該對各種軟件有所了解,根據工程項目的實際情況,選擇科學適用的計算機軟件。

        (2)充分考慮荷載作用

        1)地震荷載

        在復雜高層和超高層建筑進行結構設計時應考慮地震荷載的問題。對建筑施工場地進行地震安全性評價,結合安評內容并與規范規定采用的地震力合理對比,小震時應進行包絡設計,同時根據規范要求合理選用地震波。

        2)風荷載

        在復雜高層和超高層建筑結構的設計過程中,風荷載對建筑物的影響很大,隨著建筑物高度的增加,其風荷載也在不斷的增加,對于建筑高度超過200m以上的建筑物,應進行風洞試驗。

        (3)合理控制關鍵設計指標

        一定要合理控制各項關鍵設計指標,包括剪重比、自振周期、位移比、層間位移角、側向剛度比與抗剪承載力比、核心筒和框架部分剪力與彎矩分配、單位面積下的重力荷載代表值、整體穩定性驗算等等。

        3.4結構性能優化分析

        (1)在進行方案設計時,必須有結構專業的人員參與其中。

        (2)復雜高層和超高層建筑在選擇結構類型時,一定要充分考慮工程所建地的工程地質情況。

        (3)要考慮工程的造價成本問題,在保證安全、質量的前提下,應盡可能選擇造價較低的結構類型。

        (4)要重視抗震設計,在復雜高層和超高層建筑的抗震方案設計過程中,要慎重的選擇建筑結構的抗震材料,應有效控制地震發生時樓層間的位移限值,通過對發生改變的建筑構件和建筑層間的位移進行分析,得出構件的變形值,合理選擇建筑結構的抗震方案。

        3.5工程施工過程對設計的要求

        在進行設計的過程中一定要充分考慮施工因素的影響,如在復雜高層和超高層建筑中,豎向構件的壓縮變形會使建筑物的外形發生改變,而且影響建筑的內力分布。因此,為了避免建筑的外形發生改變,提高建筑結構設計的合理性,保證施工過程的安全,應對復雜高層和超高層建筑進行施工過程模擬和預變形演練。另外,在結構設計時,一定要注意復雜節點部位鋼筋及鋼材傳力的可靠性,同時要考慮現場施工的可實施性。如在型鋼混凝土梁柱節點中主筋與型鋼相交時,通常采取以下4種處理措施:型鋼表面焊接鋼筋連接套筒;鋼筋繞過型鋼;鋼筋與型鋼表面加勁板相焊連;鋼板上開洞穿鋼筋等。在實際設計中,一定要合理選擇處理措施,保證現場施工的可實施性。

        4、結束語

        綜上所述,復雜高層和超高層建筑的結構設計特別關鍵,它直接關系到建筑物的質量和安全。所以我們在進行結構設計過程中,一定要綜合考慮建筑物的抗側力性,只有確保建筑結構體系的穩定才能保證建筑的安全。概念設計在復雜高層和超高層建筑結構設計中,占有很重要的比重,概念設計是否合理決定著高層建筑結構設計的好壞。在進行結構設計時,每個環節的設計都應高度重視,從而使建筑結構體系達到安全穩定,滿足人們的使用功能要求。本文主要對復雜高層與超高層建筑結構設計要點提出幾點建議,希望對相關設計工作有所幫助。

        參考文獻:

        [1]董興明.復雜高層建筑結構設計要點分析[J].中原建筑,2014(9):70-72.

        [2]辛曉宇.復雜高層、超高層建筑設計要點分析[J].科技創新與應用,2012(5):219-220

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