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超高层建筑结构设计精选(五篇)

发布时间:2023-09-18 16:37:41

序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇超高层建筑结构设计,期待它们能激发您的灵感。

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[关键词]超高层建筑结构设计;基础设计

[中图分类号]F407.9 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158(2013)06-0252-01

前言

随着我国经济的进步,高层建筑已经无法满足社会发展的需求,超高层建筑就逐渐出现在人们的视线中,并且大范围的扩展,在我国的各个城市的角落,都能看到超高层的建筑。超高层建筑之所以发展的如此的迅速,有两个方面的原因,一是由于城市的发展的需要,需要超高层建筑作为城市的形象,另一个最主要的原因,还是由于土地资源的紧张,从而不断的研究建筑物的高度缓解土地短缺的压力。因此,本文重点介绍了有关超高层建筑结构设计的相关的问题。下面就对超高层结构设计进行具体的分析。

1 超高层建筑与高层建筑结构设计中的区别分析

首先,在建筑物高度的设计上,一般超高层建筑的高度超过100m到几百米之间,而高层建筑的高度一般在100m之内。超高层建筑物的结构类型比高层建筑物的结构类型要多。超高层建筑物的平面形状一般为方形,而高层建筑物的平面形状的选择比较多。超高层建筑物的基础形式一般为等厚板筏基和箱基,而没有高层建筑物所用的梁板筏基。超高层建筑物一般不采用复合地基,而高层建筑基本上采用的是复合地基。在对超高层建筑物进行设计的时候如果建筑物超过200m需要满足在风荷作用下的舒适度的相关要求,而对高层建筑物的设计一般不考虑上述的因素。

2 超高层建筑结构设计中主要考虑的因素分析

在进行超高层结构设计中对于结构类型的选择需要充分的考虑当地地质条件及其对抗震目标的设定等。对于地质的条件,在拟建筑基地需要具备能够采用天然地基的条件,并且具有抗震设防烈度较低的特点。因此,在建筑结构上,可以优先的考虑钢筋混凝土的结构。如果在地震高发区应该优先考虑钢结构及其混合结构。对于抗震方面的考虑主要是要确定抗震性能的目标。要求超高层建筑物的竖向构件承载力需要达到在中震的时候能够不被破坏,在这样情况下,钢筋混凝土结构很难达到抗震的目标,因此,需要钢结构或者混合结构;另外对于结构类型的选择上,需要充分的考虑经济条件。在一般的工程建筑中,钢筋混凝土结构类型造价比较低,全钢的结构类型是最贵的,因此,应根据超高层建筑物的经济上的条件进行合理的选择。现在超高层建筑结构多采用钢筋混凝土柱、钢筋混凝土核心筒这种混合型的结构。因其这种混合结构与全钢结构造价要便宜,与钢筋混凝土结构刚度要好,因此,被广泛的应用与超高层建筑结构设计中。

3 超高层建筑结构中的基础设计

在超高层建筑物,一般有多层地下室,超高层建筑物基础埋置的深度需要满足稳定性的要求。而对于一些地区的基岩埋藏较浅的特点,无法建构多层的地下室,需要设置嵌岩锚杆进而满足稳定性的要求。超高层建筑物的地基基础的形式需要根据建筑场地工程地质的条件,在满足其稳定性的要求的情况下,还需要满足其沉降和变形设计的要求。当超高层建筑物的基底砌置在黏性土层或者海沉积的土层的时候,而这种土层的地基承载力不能够满足变形设计的时候,需要应用合理的用桩基方案。当超高层建筑物在40层以上的时候,而基底砌置在厚度较大的卵石层的时候,这种基底的承载力特征值以及压缩模量都比较高,因此,需要考虑天然地基的方案。如果基底砌置在中风化以及微风化基岩上的时候,都需要采用天然地基的方法。

3.1 天然地基基础

在卵石层或者微风化基岩上的地基都需要天然地基的方法。但是其基础的形式是不同的,当基底是卵石层的时候,一般采用等厚板筏形的基础。等厚板筏基在板厚的要求上,应该具有非常大的刚度,从而使基底的压力能够均匀的分布,从而减小外框以及内筒的沉降变形,在设计时,等厚板筏基的板厚取外框以及内筒之间的跨度应该保持在四分之一左右。超高层建筑物的结构设计中对于基底砌置在微风化的基岩上,这种基岩承载力的特征值是比较高。因此,外框柱应该采用立基础,内筒应该采用条形基础或者等厚板筏形的基础。并且,由于微风化基岩的刚度非常的大,在荷载作用下沉降以及变形比较微小,因此,在地下室的底板厚应该按照构造的设置以及按照岩石裂隙水有关的水浮力进行计算。在基岩上独立柱的基础,通常情况下,为了使施工不破坏基岩达到整体性的效果,一般采用人工挖孔桩的方式进行开挖。

3.2 桩基础设计

对于超高层建筑物桩基础的设计,主要考虑桩基底承受的压力比较大,从而要求单桩竖向能够承载很高的压力。因此,我们在对超高层建筑物的桩基础设计的时候一般采用大直径钻孔灌注桩以及采用大直径人工挖孔扩底灌注桩。对于选择桩端持力层上,最主要的是应该充分的考虑层厚较大以及密实的卵石层或者微风化基岩,从而减少桩端的沉降和变形。在对超高层建筑物桩基础设计的主要的原则是,应该集中布于柱下及墙下。如果在进行桩基础设计的时候采用的是端承桩或者摩擦端承桩,因为单桩竖向的承载力特征值比较高,因此,需要的桩数比较少,可以布于柱下以及墙下。如果对桩基础的设计采用的是端承摩擦桩或者摩擦桩,因为单桩竖向承载力的特征值比较低,因此需要整个基底都采用满布桩才能够满足其稳定性和不变形的要求。对于上述所探讨了不同的布桩形式,桩承台板的厚度上是不同的,满布桩于柱下以及墙下承台厚度需要冲切进行确定。并且超高层建筑物的地下室底板的厚度可以小于外框和以及筒承台的厚度。对于满布桩承台的厚度需要和天然地基基础的等厚板筏基的要求一样,承台板应该具有很大的刚度,从而以便基底承台桩能够承受相当大的压力。由此可见,一般承台板的厚度并不是由冲切所决定的。有关满布桩等厚板承台内力方面的计算,可以根据单桩竖向的承载力及其平均反力进行计算,这样计算出来的结果比较符合工程受力的实际情况。另外,对于钻孔灌注成孔的方法,在以往,一般采用的反循环钻机进行施工,但是现在对于桩长一般采用的是旋挖钻机,其施工的速度比较快,尤其是桩端沉渣厚度很小,进而能够确保钻孔桩的施工质量。这种钻机在实际的工程实施中,凡是有条件的都应该优先采用这种钻机。

4 结束语

本文对超高层建筑结构设计进行了相关方面的研究与探讨,通过了解超高层建筑与高层建筑在实际的设计中的区别,从而能够更加的清楚在超高层建筑结构设计中应该针对于高程建筑设计的不同点。通过分析在超高层建筑结构设计中的需要考虑的因素,进一步了解了超高层建筑结构设计中应该把握哪些重点的问题。并且具体的分析了超高层建筑结构设计中的基础设计,全面了解其基础设计中的设计要点。通过本文的分析,能够为日后的超高层建筑结构设计提供一些理论性的参考价值,进一步促进超高层建筑结构设计能够更加的科学和合理。

参考文献

[1]陈天虹,林英舜,王鹏罛,超高层建筑中结构概念设计的几个问题[J],建筑技术,2006(05)

[2]陈天虹,林英舜,徐琎,高层建筑结构楼板设计方法探讨[J],浙江科技学院学报,2008(01)

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关键词:超高层建筑;结构设计;抗震

超高层建筑不仅可以为用户提供舒适的工作和生活环境,还可以很好地缓解大中城市由于人口增长带来的用地紧张的局面;同时,超高层建筑可以凭借其高度高、外形美观的特点而成为该地区的标志性建筑。现根据在超高层建筑结构设计中的实践,就超高层建筑的特点、结构方案选择的主导因素以及混合结构的设计等方面的内容与同行探讨。

1超高层建筑的特点

(1)超高层建筑由于消防的要求,须设置避难层,以保证发生火灾时人员能够安全地疏散。由于机电设备使用的要求,还需要设置设备层。一般超高层建筑是两者兼顾,设备层与避难层并做一层。而对于更高的有较多使用功能要求的超高层建筑,除每15层设一个避难层兼设备层以外,还需要设有专门的机电设备层。为提高结构的整体刚度,可以将设备层或是避难层设置为结构加强层。

(2)超高层建筑的平面形状多为方形或近似方形,其长宽比多小于2。否则,在地震作用时由于扭转效应大,易受到损坏。

(3)超高层建筑在基岩埋深较浅时,可选择天然地基作为基础持力层,采用筏基或者箱基,若基础持力层较深时,可采用桩基。较少采用复合地基。

(4)房屋高度超过150m的超高层建筑结构应具有良好的使用条件,满足风荷载作用下舒适度要求,结构顶点最大加速度的控制应满足相关规范要求。

(5)超高层建筑结构设计一般都需要进行抗震设防专项审查,必要时还须在振动台上进行专门的模型震动试验,才能确保工程得到合理地设计和建造。

2超高层建筑结构方案确定的主导因素

2.1建筑方案应受到结构方案的制约

超高层建筑方案的设计与实施应有结构专业在方案阶段的密切配合,保证结构方案实施的可行性。另外,在与建筑方案设计的协调配合过程中,结构方案设计应力求做到有所创新,能获得良好的经济效益和社会效益。

2.2结构类型的选择应综合考虑

(1)应考虑拟建场地的岩土工程地质条件

一个拟建在基岩埋藏极浅场地上的超高层建筑,具有采用天然地基的条件。一般这样的场地其场地类别为Ⅰ类或Ⅱ类,在该地区抗震设防烈度较低的情形下,其所采用的结构体系可优先采用钢筋混凝土结构。而对于在第四纪土层上的抗震设防烈度为7度或8度区的超高层建筑,为降低地震作用,结构选型应考虑采用结构自重较轻的混合结构或钢结构。

(2)应考虑抗震性能目标

一般抗震设计的性能目标要求竖向构件承载能力较高,达到中震不屈服;剪力墙底部加强区达到抗剪中震弹性。显然,在抗震设防烈度7度区,尤其是8度区,钢筋混凝土结构就很难满足这一条件。所以,为减小结构构件在地震作用下产生的内力,应优先考虑选用混合结构或钢结构,这样可以基本由型钢承担地震作用下产生的构件剪力和拉力。若是采用全钢筋混凝土结构,竖向构件则会因截面计算配筋量太大,导致钢筋无法放置;单纯增大构件截面则会使结构自重加大,同时地震作用产生的结构内力也会相应增加,截面配筋率仍得不到很好控制。

(3)应考虑经济上的合理性

通常从工程造价上比较,钢筋混凝土结构最低,其次是混合结构,最高则是全钢结构。所以,超高层结构方案的选用应着重考虑工程造价的合理控制。另外,超高层建筑中的竖向承重构件由于截面积大而会使建筑有效的使用面积减小。采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱作为主要承重构件可较大提高主体结构的承载能力,而且使整个结构有较好的延性,柱截面比单纯采用钢筋混凝土柱减小近50%,增大了建筑有效使用面积。即使采用钢筋混凝土结构方案,为减小柱截面,也可在一定标高框架柱内设置型钢,可获得较好的经济效益。

外框架采用型钢混凝土柱或圆钢管混凝土柱,混凝土核心筒构件内设型钢;类似于这种混合结构,正普遍运用于超高层建筑结构设计。此种结构相对全钢筋混凝土结构自重要小,尤其具有较大的结构刚度和延性,在高烈度地震作用下易于满足设计要求,同时具有良好的消防防火性能,其综合经济指标较好。

(4)应考虑施工的合理性

众所周知,房屋高度愈高,施工难度愈大,施工周期也愈长。一般钢筋混凝土结构高层建筑出地面以上的楼层施工进度约每月4层;混合结构(型钢混凝土框架+钢筋混凝土核心筒,内外框梁为钢梁)约每月5层~6层;全钢结构约每月7层。因此,在结构设计当中,应根据不同的房屋高度和业主对工程施工进度的要求,综合考虑选择合理的结构类型。

另外,由于超高层建筑施工周期长,从文明施工和尽量减少对城市环境不良影响的角度考虑,应尽量减少现场混凝土的浇捣量,使部分结构构件能放在工厂加工制作,运到现场即可安装就位。同时在楼盖结构设计中考虑尽量减少模板作业,采用带钢承板的组合楼盖,这对于保证工程施工质量和加快施工进度是极其有效的措施。

3.超高建筑结构类型中的混合结构设计

3.1型钢混凝土和圆钢管混凝土柱钢骨含钢率的控制

一般设计中,混合结构构件的钢骨含钢率中都是由构造控制,目前国内相关的设计规范和技术规程的规定各不相同,但有一个共同点是框柱中钢骨的含钢率不宜小于4%,这是型钢混凝土柱与钢筋混凝土柱区别的一个指标。在混合结构设计过程当中,设计者可根据计算结果来设计柱纵筋和箍筋,并设置大于4%的含钢率的型钢截面即可。

3.2钢筋混凝土核心筒的型钢柱的设置

在地震作用或风荷载作用下,钢筋混凝土核心筒一般要承受85%以上的水平剪力;同时筒体外墙还要承受近楼层面积一半的竖向荷载。所以,在筒体外墙内设置型钢柱既可保证筒体与型钢混凝土外框柱有相同的延性,还可以减小两者之间竖向变形差异。同时,筒体墙内设置型钢柱,可使剪力墙开裂后承载力下降幅度不大。尤其在抗震设防的高烈度区,剪力墙底部加强区的抗震性能目标要按中震弹性或中震不屈服设计,其地震作用下剪力、弯矩很大,更需在墙体内设置型钢柱。否则,内筒边缘构件配筋面积太大,增加了设计和施工的难度。通过设置型钢柱,可取代边缘构件内的纵筋。

3.3关于结构的抗侧刚度问题

超高层建筑混合结构的钢筋混凝土核心筒体是整个结构的主要抗侧构件,所以筒体的墙厚尤其是外侧墙厚,主要是由抗侧刚度要求决定。因此,外框柱截面的设计除满足承载力和轴压比要求外,其刚度在整体结构刚度设计中应予以充分考虑。

在超高层建筑结构设计中,由于框架-核心筒或筒中筒结构(钢筋混凝土或混合结构)的结构抗侧刚度有时不能满足变形要求,需要利用避难层或设备层在外框或外框筒周边设置环状桁架或同时设置水平伸臂桁架。采用这种桁架式的加强层可使外框架或外框筒与核心筒紧密连接成一体,增大结构的抗侧刚度和扭转刚度,满足结构的变形(层间位移)要求。对于外框柱与筒体的剪力墙间设置的水平伸臂桁架,应使设置水平伸臂桁架处筒体的墙定位与外框柱相对应,水平伸臂桁架平面应与内筒体墙刚心和重心重合,方能形成较好的结构整体抗侧刚度。

4结语

结构设计是基于建筑的表现,以实现建筑优美的外观和良好的内部空间。因此在设计过程当中需要建筑表现和结构方案的完美统一,这就必须依靠建筑师与结构工程师在整个设计过程中相互密切配合,综合考虑结构总体系与结构分体系之间的传力路线关系,并充分考虑结构材料选用、施工的可行性和经济性,避免施工图设计中产生不合理的结构受力体系。

参考文献:

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关键词:复杂高层;超高层建筑;结构设计要点

1前言

由于复杂高层与超高层建筑建设难度相对较大,为保证人们居住的安全性,相关建筑结构设计人员就应该以提高建筑结构安全性为主要目标,找出更有利于高层建筑建设的结构设计措施,从而在促进建筑行业发展的同时,保证复杂高层与超高层建筑建设能够具有合理性、抗震性,提高人们居住的舒适度与安全性。

2高层建筑整体结构设计特点

高层建筑整体结构设计特点主要体现在以下几方面:一是由于高层建筑相对较高,建筑水平荷载对建筑整体会产生一定的竖向轴应力,并在水平上受到自然灾害、风力等因素影响。因此在设计高层建筑整体结构时,除需要考虑到建筑竖向荷载外,也应该深入考虑到建筑水平荷载。二是由于高层建筑顶部压力相对较大,建筑在后期使用过程中,会出现轴向变形的问题,从而影响建筑梁弯距。因此为了保证高层建筑整体安全性,在结构设计时就应该加强对建筑梁弯矩的重视,避免发生高层建筑轴向变形问题[1]。三是对高层建筑整体抗震性的要求。高层建筑在设计过程中应该重视其结构延性,保证高层建筑能够更好的抵抗地震灾害,从而保证居住人们的生命安全。

3复杂高层与超高层建筑结构设计要点

3.1提高对建筑结构设计的重视,优化结构设计方案

复杂高层与超高层建筑结构设计方案直接决定了建筑结构后期应用的安全性。基于此,在进行结构设计时,相关人员就应该提高对建筑结构设计的重视,从而能够结合建筑工程周围实际情况,优化已经研制出的结构设计方案。首先,复杂高层与超高层建筑结构设计人员应该重视概念设计,在前期设计阶段需要坚持结构设计规则性、整体均衡性等原则,保证建筑结构各个部分都能够发挥出更有力的支持作用;其次,在完善复杂高层与超高层建筑结构设计时,结构设计人员应该加强与工程施工人员的沟通,从而在外观效果、施工效果的角度上实现对建筑结构设计方案的优化,避免建筑结构出现后期转换的问题[2]。最后,由于计算机技术在结构设计过程中发挥了重要的作用,因此相关人员还应该积极采取有效的计算机软件,实现对结构设计方案更科学的优化。

3.2深入分析建筑结构设计指标,提高结构设计的合理性

建筑结构设计指标不仅是复杂高层与超高层建筑结构设计人员应该遵循的指标,也是保证复杂高层与超高层建筑结构设计合理性的重要因素。因此在设计建筑结构时,相关人员就应该加强对以下几点内容的重视,从而提高复杂高层与超高层建筑结构设计的合理性。一是地震荷载指标:在研究人员的深入分析下,发现超高层建筑结构自震周期在6秒至9秒之间,因此在地震荷载指标的影响下,建议复杂高层与超高层建筑结构设计中直线倾斜下降时间控制在十秒左右。同时在分析该项技术指标时,也要全面结合建筑周围的实际情况,从而保证评估结果能够满足建筑结构合理性的要求;二是风荷载指标:由于复杂高层与超高层建筑主要会受到地震以及风力的影响,因此相关人员还应该遵照当前所提出的风荷载指标对建筑结构设计进行全面评估,从而实现对建筑变形的控制,提高建筑居住的安全性。

3.3根据相关建筑结构设计规范,保证结构设计的抗震性

由于建筑结构直接影响着人们的生命安全,因此在建筑行业快速发展的背景下,国家制定了科学、合理的建筑结构设计规范。针对复杂高层与超高层建筑提出的设计规范,有以下两种:《高层建筑混凝土结构技术规程》和《高层建筑抗震规程》。要想保证复杂高层与超高层建筑结构设计更加合理,能够更好的满足建筑抗震性要求,相关人员在设计复杂高层与超高层建筑时,就要严格按照相关建筑结构设计规范进行设计工作。同时也要全面考虑到当前建筑项目所处的外部环境、需求的抗震类别以及施工条件,以保证复杂高层与超高层建筑结构设计抗震能力为建设目标。在按照相关规范设计后,利用相关分析方法对复杂高层与超高层建筑进行结构抗震性的深入分析。

3.4重视后期居住的舒适性,保证建筑结构设计的科学性

在复杂高层与超高层建筑结构设计中,除需要重视上述设计要点外,还需要考虑到后期人们居住的舒适性。一方面,这是当今社会人们生活水平提高后对建筑结构提出的要求,另一方面,也是复杂高层与超高层建筑必须达到的建设目标。由于复杂高层与超高层建筑竖向荷载相对较大,因此在前期施工以及后期居住中,都会出现一定的压缩变形问题[3]。基于此,为了保证后期人们能够居住的更加舒适,在进行建筑结构设计及施工过程中,就应该积极采取预变形技术,并通过计算机软件进行详细的模拟演练,从而保证建筑结构设计能够更加科学合理,更好的满足人们居住要求。

4总结

综上所述,相关结构设计人员在设计复杂高层与超高层建筑时,要深入分析建筑结构设计指标、相关建筑结构设计规范以及居住的舒适程度,从而保证设计人员能够设计出结构更加合理、抗震性能更高、科学性更高的复杂高层与超高层建筑结构方案,保证复杂高层与超高层建筑使用寿命与安全性,为人们居住、工作提供更安全的环境。

参考文献:

[1]刘国荣.试论超高层建筑结构的抗震性设计[J].中国新技术新产品,2015(11):118.

[2]关伟,于连友,贾国熠.关于超高层建筑的相关结构设计讨论[J].门窗,2013(2):215~216.

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【关键词】:高层;超高层;建筑;结构;设计;

中图分类号:TU97 文献标识码:A

一.引言

目前我国复杂高层建筑与超高层建筑的蓬勃发展,从一定程度上反映了我国的建筑事业在向前发展。复杂高层建筑与超高层建筑能够发展的如此迅速,也是经济发展和建筑事业发展的必然结果。原因一方面是有些城市希望拥有一栋栋的高大的形象建筑,除此之外,还应该是因为高层和超高层建筑可以在有效面积的土地上发挥出最大的使用效益。建造高层建筑以及超高层建筑需要的费用要比一般建筑高很多。尽管如此,依然不会阻挡我们高层建筑的前进步伐,因为我国的建设发展需要它们。它们可以让土地使用率提高,因此高层建筑发展速度快就成为必然的现象。

二. 超高层建筑结构设计方法

(一)设计方略

1.超高层建筑设置避难层是消防的必然要求和选择,这样可以保证遇到火灾时人员得到及时的疏散。与此同时设置设备层也是对于机电设备使用的要求。一般超高层建筑要求是说可以两者兼而使用,但是对于更高的多功能使用的超高层建筑,要求不一样了。必须每15层设一个避难层兼设备层。当然了,还需要设有机电设备层。这就是说不但要考虑实际的荷载情况之外,还需要对设备的振动对相邻楼层使用的影响进行合理科学的考察。楼层的结构设计很重要,我们可以通过设置结构加强层,以此来提高结构的整体刚度。

2.超高层建筑的结构类型选择上要广泛选择,也就是说除了钢筋混凝土结构外,全钢结构和混合结构也是包括在内的重要结构内容。

3.超高层建筑的平面形状多为方形或近似方形,对于矩形平面其长宽比也要在要求之内,抗震设防的高烈度地区更要注意,应该采用规则对称平面。要不然的话会出现地震时候的扭转效应,效应太大,会直接影响建筑结构。

4.超高层建筑的基础形式包括等厚板筏基和箱基,一般不存在高层建筑中的梁板筏基。我们都知道,基底压力很大,这就要求建筑有很高的地基承载力,一般情况下基岩埋藏较浅。也就是说可以选择可选择天然地基,其他的一般均采用桩基。

5.房屋高度超过150m的超高层建筑结构要有良好的使用条件,这为了满足风荷作用下舒适度要求,结构顶点最大加速度的控制满足相关规定要求。

(二)注意事项

1.提高结构的抗震性能

抗震设防烈度与结构体系的选用密切相关的。要满足三个水准的设防性能目标,原因是地震作用太大,导致结构构件截面尺寸大,用材指标要求变高了。这就会导致工程造价也增加。对于超高层建筑房屋住宅必须要经抗震设防专限审查批准后方可进入正式设计。

2.根据建场地的岩土工程地质条件和抗震性能目标的确定进而来选择出合适的超高层建筑结构体系。同时还要考虑经济的合理性,总之综合考虑是关键。

3.建筑与结构的关系协调好。才能选择出合理的结构布置设计工作。

4.风作用水平力的降低 。

4.1迎风面积正方形平面形式要减小,最小的就是横向迎风面;我们在计算对角线方向的迎风面宽时候,圆形平面是最小的一面;风力降低最直接的方式就是在立面上适当位置开洞泻风。

4.2风力形心降低很关键。下大上小的立面体型要学会采用,也就是说要学会减小高风压迎风面积,特别指的是在高处的。这样可以使得重心降低,降低风的作用,可以做到减小建筑物底部的倾覆总弯矩。不仅如此还可以增大抵抗矩。这说的就是下大上小的立面体型对建筑底部的影响,可以让其稳定性得到提高,如巴黎的埃菲尔铁塔。

4.3 建筑平面形状可以选用体型系数较小的。圆形平面正多边形平面正方形平面,这属于体型系数从小到大可选择下列平面顺序。外形是采用流线光滑,避免建筑形式变得凹凸多变,体型系数可以减小整体和局部风压。

4.4 震动减小,输入能量耗散是重要的。采用阻尼装置是可行的,还可以加大阻尼比,降低震动影响,如台北国际金融中心大厦。

4.5剪重比。现在超高层建筑设计中对于剪重比的要求越来越严格,在实践重要的超高层建筑,剪重比的要求甚至还要更高。一方面,对6度区的最小剪重比要求是新增加的,然而严格的一刀切剪重比要求,也会存在一些问题。

4.6剪力墙的稳定性,新的高规征求意见稿对于墙体最小厚度要满足稳定性的要求强调了,但是规定的分析方法不够细致,墙体的水平无支长度是首先要考虑的问题,但是它并没有考虑到这里,也没有考虑到一边有翼墙,另一边没有的情况;只考虑了层高的楼层约束,是相对于沿着层高方向来的。还没有更好的考虑核心筒内部墙肢,可能几十层都没有楼板约束的情况,特别是当两边都是电梯井时。对于体稳定的简化计算公式无法涵盖这些情况的特殊性。

5.结构材料选用

超高层建筑结构材料的首选是要求:更轻、更强、更具有延性的材料。可以作为结构构件的主要材料包括钢筋混凝土、型钢混凝土、钢管混凝土和纯钢材;而玻璃幕墙、铝合金幕墙钢塑复合板材等是用于外墙维护的;轻质隔断是属于内部隔墙用的;楼层面常选用压型钢板加混凝土面层,并在的钢承重构件表面加涂防火涂料。 其实,现如今超高层建筑的不断向前发展,这就说明我国的复杂高层已经超高层建筑设计技术有了很大提高,可以说已经走在了世界前沿水平。 三 如何做好高层建筑结构设计

合理选择构方案

一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案,一个切实可行的结构形式和结构体系是关键。受力明确,传力简捷是结构体系要做到的。不同结构体系在同一结构单元不可以混用,地震区应做到平面和竖向规则的注意。总之,各种情况都要进行综合分析,充分协调很重要,在只有这样才能选择好结构方案,必要时应进行多方案比较,择优选用。

四.结束语

我国国民经济的在不断的向前发展,我国的高层建筑以及超高层建筑的发展也是时代的要求和必然选择。复杂高层建筑与超高层建筑的发展已经取得了显著的成果,建筑工程设计者们在为这样的成果高兴的同时,还应该不断的努力提高技术水平,减少同发达国家的差距,争创更优秀的成果。为共同提高超高建筑结构的设计水平而奋斗。

高层建筑物结构设计的合理性非常之重要,在实际的设计的过程中,工程师们应该要重视概念设计,并且能够制定出一套合理可行的结构方案,安全性与经济性并存。采取技术措施要有针对性,应保证结构分析计算准确性和设计指标的合理性,让中震和大震下的结构安全性能得到重视。总而言之结构设计是个全面的系统性工作。需要扎实的理论知识,灵活创新的思维。在工作态度上要做到严肃认真负责的。千里之行始于足下,建筑工程设计人员在设计的过程中应该从一个个基本的构件做起,深刻理解规范和规程的意义,只有这样我们的建筑事业才会更美好 !

参考文献:

[1]范绍芝.侯家健.连体高层建筑结构研究综述.建筑结构.2009年8月

[2]苏健.高层结构体系弹性整体稳定性研究.浙江大学.2012年4月

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关键词:复杂高层;超高层;结构设计;设计要点

在高层和超高层建筑的结构设计工作中,面临的问题十分复杂,与普通建筑相比,高层和超高层建筑的结构设计工作难度更高。为了解决高层及超高层建筑结构设计的难题,有必要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行探讨研究,这对我国城市发展以及建筑行业的发展都将起到重要的意义。

1、复杂高层和超高层建筑与普通建筑在结构设计上的区别

复杂高层和超高层建筑与普通建筑在结构设计上具有很大的不同,普通高层建筑的高度一般不超过200m,而复杂高层和超高层建筑的高度通常在200m以上,甚至可达到上千米。另一方面,普通高层建筑大多为钢筋混凝土结构,而复杂高层和超高层建筑通常采用混合结构或钢结构。此外,在复杂高层和超高层建筑的结构设计工作中,需要面对抗震要求、风荷载、舒适度、避难层、机电设备层、施工因素等一系列难题,可见复杂高层和超高层建筑的结构设计难度要远大于普通高层建筑。

2、进行复杂高层建筑与超高层建筑的结构设计时需考虑的问题

2.1设计方案方面的问题

在对建筑结构进行设计的时候第一步就要对建筑物的结构方案问题进行重要的思考。特别是对于那些复杂高层与超高层建筑来说,如果因为在选择结构设计方案的时候没有恰当的选择,那么就很容易引起整个结构设计方案大幅度的调整。正因如此,设计单位在对建筑物进行设计方案的制定时,不仅仅要把专业的东西结合进去,还要对去其他地区的实例进行考察,结合多方面的东西,来对方案进行有效的确立。

2.2建筑结构类型方面的问题

对复杂高层建筑与超高层建筑在展开选择结构类型的时候,结构设计工作者不仅仅要对建筑所在的地区的抗震度进行充分的考虑,还应该对建筑地区的外部环境的地质进行合理有效的分析。不仅如此,在一个方面还应该大量的减少建筑成本,对建筑工程造价问题进行充分合理的考虑,如果条件一样的话尽量选择成本比较低的借建筑结构。

3、复杂高层与超高层建筑结构设计要点

3.1严格选择合理的结构抗侧力体系

不同高度的高层建筑物,所采用的结构抗侧力体系也各不同,不同高度建筑物常用的结构抗侧力体系也不尽相同。在建筑结构设计上,要保证结构抗侧力构件能有效结合为一个整体,在复杂高层和超高层建筑结构体系设计过程中,如果采用多层抗侧力结构体系,那么应分析每种抗侧力结构体系的作用,要根据其作用的不同,对抗侧力构件进行科学的布置。在条件允许时,复杂高层和超高层建筑结构的抗侧力构件应该尽量做到相互连接,增强结构整体性,如可以通过伸臂桁架将核心筒和框架柱相互组合,例如广州东塔及其组合抗侧力体系,该建筑在结构设计中,就是通过伸臂桁架将核心筒和框架柱相互连接。另外也可以将通过环带桁架、巨型斜撑将框架柱组合成整体,进而形成巨型框架,此外还有深圳平安大厦及其组合抗侧力体系,该建筑在结构设计中,就是通过环带桁架、巨型斜撑将框架柱组合成整体。此外,也可以将纵横向墙体相互组合,形成组砼筒体或者组合墙,此抗侧力体系均可用于复杂高层和超高层建筑。

3.2概念设计的重要性

从以往的建筑工程中得出的经验,对于复杂高层和超高层建筑,应重视在其结构概念设计上的重要性,主要应重视以下几点:

(1)控制好建筑结构的均匀性和规则性,保证建筑结构的稳定性。

(2)保证建筑结构竖向和抗侧力有直接且有效的传力途径。

(3)保证建筑工程结构的整体性。

(4)在结构设计上,要保证绿色环保、节约能源。

建筑工程的结构设计要想满足以上几点,需要结构工程师和各专业设计之间的共同努力协作,只有协作好才能达到设计标准,保证工程质量。

3.3控制结构设计指标及计算结果的合理性

(1)合理选择分析软件

在建筑结构设计工作中已经普遍采用了信息化技术,目前计算机软件的种类十分繁多,各个软件的侧重点也不尽相同,因此,设计人员应该对各种软件有所了解,根据工程项目的实际情况,选择科学适用的计算机软件。

(2)充分考虑荷载作用

1)地震荷载

在复杂高层和超高层建筑进行结构设计时应考虑地震荷载的问题。对建筑施工场地进行地震安全性评价,结合安评内容并与规范规定采用的地震力合理对比,小震时应进行包络设计,同时根据规范要求合理选用地震波。

2)风荷载

在复杂高层和超高层建筑结构的设计过程中,风荷载对建筑物的影响很大,随着建筑物高度的增加,其风荷载也在不断的增加,对于建筑高度超过200m以上的建筑物,应进行风洞试验。

(3)合理控制关键设计指标

一定要合理控制各项关键设计指标,包括剪重比、自振周期、位移比、层间位移角、侧向刚度比与抗剪承载力比、核心筒和框架部分剪力与弯矩分配、单位面积下的重力荷载代表值、整体稳定性验算等等。

3.4结构性能优化分析

(1)在进行方案设计时,必须有结构专业的人员参与其中。

(2)复杂高层和超高层建筑在选择结构类型时,一定要充分考虑工程所建地的工程地质情况。

(3)要考虑工程的造价成本问题,在保证安全、质量的前提下,应尽可能选择造价较低的结构类型。

(4)要重视抗震设计,在复杂高层和超高层建筑的抗震方案设计过程中,要慎重的选择建筑结构的抗震材料,应有效控制地震发生时楼层间的位移限值,通过对发生改变的建筑构件和建筑层间的位移进行分析,得出构件的变形值,合理选择建筑结构的抗震方案。

3.5工程施工过程对设计的要求

在进行设计的过程中一定要充分考虑施工因素的影响,如在复杂高层和超高层建筑中,竖向构件的压缩变形会使建筑物的外形发生改变,而且影响建筑的内力分布。因此,为了避免建筑的外形发生改变,提高建筑结构设计的合理性,保证施工过程的安全,应对复杂高层和超高层建筑进行施工过程模拟和预变形演练。另外,在结构设计时,一定要注意复杂节点部位钢筋及钢材传力的可靠性,同时要考虑现场施工的可实施性。如在型钢混凝土梁柱节点中主筋与型钢相交时,通常采取以下4种处理措施:型钢表面焊接钢筋连接套筒;钢筋绕过型钢;钢筋与型钢表面加劲板相焊连;钢板上开洞穿钢筋等。在实际设计中,一定要合理选择处理措施,保证现场施工的可实施性。

4、结束语

综上所述,复杂高层和超高层建筑的结构设计特别关键,它直接关系到建筑物的质量和安全。所以我们在进行结构设计过程中,一定要综合考虑建筑物的抗侧力性,只有确保建筑结构体系的稳定才能保证建筑的安全。概念设计在复杂高层和超高层建筑结构设计中,占有很重要的比重,概念设计是否合理决定着高层建筑结构设计的好坏。在进行结构设计时,每个环节的设计都应高度重视,从而使建筑结构体系达到安全稳定,满足人们的使用功能要求。本文主要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点提出几点建议,希望对相关设计工作有所帮助。

参考文献:

[1]董兴明.复杂高层建筑结构设计要点分析[J].中原建筑,2014(9):70-72.

[2]辛晓宇.复杂高层、超高层建筑设计要点分析[J].科技创新与应用,2012(5):219-220