多塔复杂体型建筑的结构设计策略

发表时间:2020/7/24   来源:《建筑实践》2020年3月7期   作者:魏兴涛
[导读] 随着我国经济的不断腾飞发展,高层建筑物也在不断的拔地而起。
        摘要:随着我国经济的不断腾飞发展,高层建筑物也在不断的拔地而起。在进行建筑施工的过程当中需要对其整体的结构进行更加科学合理的设计,只有这样才能够保证建筑物工程的质量以及稳定性。高层建筑物的规模在扩大,这就需要使用不同的设计来满足需求,最典型的及时多塔复杂体型的结构设计。本文就多塔复杂体型建筑的结构设计进行了分析,从多塔高层复杂体型的结构设计理念以及结构选型叙述,希望能够为我国多塔复杂体型建筑的结构设计提供一定的参考。
        关键词:结构计算模型;构造措施;概念设计
        引言:在高层多塔复杂体型建筑当中的受力比较复杂多变,如果整体建筑的设计不够合理,那么将会对整栋建筑的使用安全造成非常大的隐患。因此,在事先进行设计的时候,就一定要选择合理的布局,明确其中多样化传力途径,通过使用计算机软件来计算出各个方向的载荷、竖向承重力以及抗震性能等参数,从而让高层建筑的质量得到提升,确保建筑物的安全。
        一、多层高塔复杂体型的结构设计理念
        高层多塔复杂体型建筑的结构设计相对于一般的建筑物而言异常复杂,在进行设计的过程当中需要进行各方面的平衡考虑。因此,在进行设计之前一定要采取科学的双色机理念,这样才能够保证建筑的安全。现在比较流行的设计理念是进行概念设计,这种设计理念和传统的设计理念相比具有更加明确的科学性。概念设计不需要通过准确的计算来进行设计,而是需要通过设计师多年的经验,根据建筑物当中的实际情况进行设计,并且对当中的构建进行结构功能的分析,从而保证建筑结构的需求。同时在进行结构设计的时候不仅是要考虑到美观性和实用性,还需要考虑到实施的经济性以及技术性,从而得出最优的设计方案。此外,在进行高层建筑物设计的时候还需要采用竖向承重以及抗侧力的结构。高层建筑当中包括了承重墙体以及各种框架支撑结构,其中墙体是用来承重的,同时也是侧力构建,在进行设计的时候需要满足平面分离和围扩的要求。框架是由梁柱相互链接之后形成的结构,是整栋建筑物当中竖向载荷和水平载荷的载体。高层建筑的设计非常复杂,并且随着楼层的逐渐升高,建筑的水平位移也会不断的扩大。因此,就需要在设计当中采取一定的措施来限制水平位移,这样才能够让建筑的安全性得到保证[1]。
        二、结构选型
        (一)结构体系的选择
        高层建筑物的结构选型十分的重要,将会对建筑物的施工进度产生直接的影响。因此,选型之前要对建筑物的结构进行分析,同时还需要对功能布局进行考虑。建筑物的结构选型要从建筑结构、施工技术、建筑材料以及建筑经济性等几个方面进行综合的考量。同时还应该遵循以下几点原则:首先,满足建筑结构的使用功能。有一些建筑物的使用当中需要具有视听的功能,所以建筑物为了保证这些效果,就不能够设置类似立柱的结构,以免对用户的正常使用产生影响。其次,满足建筑的外形需求。高层建筑物的结构都比较复杂,在进行设计的时候需要按照实际的需求设置一些防震缝,并且尽可能的让这些防震缝形成结构单元,提高抗震性能。第三,在选型的时候,需要考虑到每一种类型的优点和不足,并且结合实际的需求进行选择。第四,还需要考虑到建筑施工的难易程度。使用不同的建筑材料,建筑结构的性能也会不同。砌体建筑的材料比较简单易得,甚至可以就地取材。第五,尽量减少工程造价。建筑工程的造价将会直接对投资方的利润产生影响。所以在进行设计的过程当中,在保证工程质量高的前提下,尽可能的减少工程造价[2]。
        (二)结构的超高
        按照我国的国家标准,一般的楼层大于十层或者建筑物的高度大于二十八米以上都属于高层建筑。但是近些年来,随着建筑技术的提升,高度大于二十八米的建筑物越来越多。建筑物高度的增加就意味着建筑结构的复杂性也会上升。我国对于民用建筑的设计是有严格的规范的,尤其是字2009年出台的建筑新规当中,对于建筑物的超高有了更加严格的要求。

在将原本的限制高度设置在A级高度的建筑外,还增加了B级高度的管理,如果超过了B级高度,那么对于整体的设计就需要重新进行计算,确保整体结构的安全性能。
        (三)结构计算
        结构计算是非常重要的一个环节,对于结构进行计算是对整体进行的计算,其主要计算的是整体建模还有分塔建模。在进行选择的过程当中,对于底盘较大的建筑物来说,一旦发生了地震,底盘上的不规则结构可能会发生干扰。这种情况会发生扭转振动,并且还会对建筑物的内力产生影响[3]。
        (四)高层剪力墙中连梁的设计
        剪力墙又被称为抗震墙,主要承受的是建筑结构当中的地震作用力以及水平方向风载荷,防止结构当中因结构剪切力而出现大规模痞坏现象。剪力墙主要是由墙肢和连梁所组成,连梁是连接墙肢之间的梁。一般来说,连梁的跨度比较小,截面积比较大。连梁的形式主要分为两种,一种是剪力墙在平面当中连接墙肢,另一方面是剪力墙内部连接框架柱和墙肢。连梁将各部分连接起来主要是用来传递作用力,因此连梁本身就需要具备一定的强度和刚度,这样才能够满足传力的需求。高层建筑在水平载荷的作用下,会让连梁承受比较大的力。如果连梁两端的墙肢压缩的不均匀,那么很容易就会造成连梁的损坏,因此在进行连梁设计的时候,需要让连梁内部的内应力尽可能的减少。
        按照一般建筑的抗震需求来说,建筑物在低于建筑设防烈度的情况下,不会出现损坏并且也不需要进行维修。但是如果超过了建筑设防烈度,那么就有可能发生倒塌的危险。因此,剪力墙在设计的过程当中,一定要始终坚守强剪弱弯的设计原则。想要满足这个原则,就需要进行一下几点考虑:首先,在对内力和位移进行计算的时候,所有的构建都需要选用弹性刚度,在框架剪力墙的结构当中,连梁的弯折系数要小于0.55.其次,需要让连梁跨度的高度降低,在进行连梁设计的过程当中,减少连梁的弯度之后,连梁的截面仍旧是承受载荷的,这样就需要加强洞口的宽度来让截面承载力增加。第三,增加剪力墙的厚度,能够让结构整体的刚度得到加强,从而提高抗震性能[4]。
        (五)多塔复杂体型建筑结构的裙房抗震设计
        关于高层多塔复杂建筑结构层当中的设计内容,裙房是当中非常重要的结构。各个塔楼之间的相互作用,一定会对裙房的楼板产生恶劣的影响,进而让水平拉压力进一步扩大。所以,在进行结构设计的时候,需要充分考虑到裙房梁板的结构刚度和承压需求。在满足条件之后,还需要对塔楼的连接强度进行处理。大量的工程都表明了,在进行设计的时候应当考虑到一些因素,要控制好裙房楼板的沟渎,其次要控制好主梁以及次梁内部的钢筋长度,要让着这二者都比上下梁的最大配筋量大,在条件允许的前提之下,还需要对上下楼板进行加厚。
        三、总结语
        近些年来,我国高层建筑物的设计发展仍旧处在萌芽的阶段。仅仅是从设计质量的方面来说,并不是非常理想。在进行高层建筑结构的设计当中,结构工程师不仅需要重视到整体结构的计算,还需要尽量提高计算的准确性,在保证整体设计质量的前提下进行方案的合理选择。高层建筑结构的设计人员应该根据实际的情况进行分析,使用知识进行处理在设计当中所遇到的各种问题。
        参考文献:
        [1]丁穗坤.多塔复杂体型建筑的结构设计策略[J].工程建设与设计,2019(15):27-28+31.
        [2]冯政文.浅析高层多塔复杂体型建筑的结构设计研究[J].四川建材,2018,44(06):64-65.
        [3]李英.浅析高层多塔复杂体型建筑的结构设计研究[J].河南建材,2017(05):107-108.
        [4]朱剑.浅析高层多塔复杂体型建筑的结构设计研究[J].科技资讯,2011(14):79-80.
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