论述带主次梁转换层的超高层建筑结构设计

发表时间:2020/7/30   来源:《工程管理前沿》2020年11期   作者:李博雅
[导读] 本文从超限高层建筑结构选型和结构布置进行分析,从超限高层建筑结构设计要点入手,提出超限高层建筑结构转换层设计的关键点。
        摘要:建筑层数越高,对设计和施工的要求就越高,尤其对于超高层建筑来说,未来面临的困难将会是多重的,建筑结构、抗震性和剪力墙的设置,都是需要考虑的问题,如果超高层建筑结构带有主次梁转换层,那么建筑结构设计将会翻倍,对某些特殊点需要进行特殊对待。本文从超限高层建筑结构选型和结构布置进行分析,从超限高层建筑结构设计要点入手,提出超限高层建筑结构转换层设计的关键点。
        关键词:主次梁转换;超高层建筑;结构设计
        引言:高层建筑结构设计本身就很复杂,对于超高层建筑结构的设计以后会难上加难,带主次梁转换层的超高层建筑结构设计难度将会呈现翻倍增加的趋势。对于此类建筑的结构设计,要经过充分的考虑再进行结构设计,并提出科学合理的设计方案,在追求高度和美观的同时,也要能够保证建筑的工程质量和结构安全。
        一、超高层建筑结构选型和结构布置
        (一)超高层建筑结构选型
        由于超高层建筑结构具有下宽上窄的特点,所以在超高层建筑结构设计选型时,要充分考虑这一点,根据楼层的下部体型较大而上部较小的结构进行设计。因此,对于超高层建筑的结构类型选择上,主要采用框架-剪力墙的结构形态,一般来说,超高层建筑物的框架-剪力震墙结构主要在超高层建筑物的中间部分使用,这样有着理想的过渡作用,能够很大程度上保证建筑的结构不会变形。如果有外力传到超高层建筑上,一般来说都会由外到内,内部承担的压力会比较大,因此要选择合适的建筑结构。以前的超高层建筑的内力变换组件,大部分都是用厚板做成的,但是这种类型的组件有着很长的转换线,而且自身的重量大,不利于安装,且需要花费的安装资金较高。因此,目前超高层建筑的转换构件大都是以主次梁转换为主,主次梁转换和以往相比具有很明显的优势,能够将结构选型发挥到最大,提高安全性且保护建筑物,大大延长超高层建筑物的使用寿命。
        (二)超高层建筑的结构布置
        要想合理的利用超限高层建筑的空间,就要对结构进行计算,根据地形选择最佳的超高层建筑的结构布置,结构计算最后的结果就是选择建模方式的依据,选择出是使用整体建模还是分塔建模。在超高层建筑中,如果突遇到大风,建筑会随之产生共振,影响建筑的结构性,如果发生地震也会产生此类情况,通常是底盘上的两个塔会产生一定的振动,两个塔之间有一定的制约和关联。这种情况下,扭转振动的力量会对整个高层建筑的内部力产生很大的影响,如果对塔的构造单独计算,会产生特定的误差,塔之间的相互作用可能变得微弱,只通过整体计算或者单独计算都无法正确计算出相互影响力,因此需要配合整体设计模型进行适当的改变。超高层建筑的设计是主体设计,多塔设计的选择,首先要保证各塔的振动是独立的,不能互相产生影响,为了确保塔之间的抗震性能平衡,需要正确计算多塔构造的整体模型和分割模型。
        (三)抗震的设计
        为了保证多塔复杂建筑结构的安全性和稳定性,在设计时候就要充分考虑抗震,楼层越高越复杂,就越容易受到地震的影响。在现代高层建筑中,为了方便进行两个建筑之间的连接和沟通,经常会有连接走廊的设计,裙房连接在两个塔上,通过水平方向的压力和弯曲力矩的相互作用,会引起两个塔之间发生相互作用。因此,在结构设计的过程中,需要采取有效的措施来提高表裙房的结构支撑力,并强化塔与塔之间的连接结构,在设计高层建筑的阶段,就要考虑裙房多建筑带来的影响,必须确保结构底盘和塔的整体作用,将裙房的底板加厚到一定高度,进行双重加固;主光束和副光束的上部和下部钢筋长度超过一半的最大增强光束;裙房屋面的上层和下层厚度达到一百二十毫米左右。
        二、超高层建筑结构设计要点
        (一)等效侧向刚度比的控制
        在对超高层建筑结构设计的时候,要对等效侧向刚度比进行控制,等效侧向刚度比直接影响整个建筑的质量,因此要保证等效侧向刚度比的合理性,如果设计不合理,会使楼层结构发生形,导致建筑物最底层成为项目整体最薄弱的地方,最终阻碍项目整体的合格性。

因此,为了防止这种现象出现,需要适当设计相应建筑物下层的等效侧向刚度指数,同时,等效侧横向刚度必须符合建筑物上层的70%以上,或是上层和下层的3个地面等效侧向横向刚度平均值。超高层建筑的侧向刚度更为严格,要与混凝土、抗震墙等结构结合管理,因为这些不确定因素可能在建设项目中引起许多建设问题。
        (二)剪力墙的剪应力设置的基本要点
        在剪切墙的设计中,也需要注意剪应力的设计,剪应力是剪切墙整体稳定性的保证,与整个建筑的安全性有关。由于抗震墙的厚度和高度与剪应力有关系,所以在剪力墙的设计中,需要参考剪应力设计过程中的方法,由于项目建设存在的剪应力差异很明显,所以为了避免正在建设中的问题,需要做记号。在项目设计中,考虑到建筑物整体对地震能源的吸收,在变换构造的设计中,必须考虑到吸收水平方向的地震能量来确保建筑物的抗震性。抗震设计是建筑工程中不可缺少的设计,因此即使有新设计出现,也不能忽视抗震性带来的影响。
        三、超高层建筑结构转换层设计的关键点分析
        (一)剪力墙的剪应力设置的基本要点
        一般来说,在超高层建筑中,要满足主次梁转换层的刚度要求,其次,在设计超高层建筑的转换层构造时,必须确保高层建筑的底部有广阔的空间,顶楼具有足够的设计要求。一般来说,转换层上层结构的横向刚度比不能超过转换层下层横向刚度的75%,根据我国的相关标准要求,转换层的上构造和下构造的同等侧面半径方向的刚性比必须大于1,但不能无限大,要在合理的范围之内。同时,因为地基的抗震墙有一定的比率,所以可以更加确保固体落地,可以进一步提高混凝土抗震墙的刚性和强度。
        (二)优化转换层结构构造的刚度条件
        在对超高层建筑的楼层结构进行设计的时候,整体设计必须严格按照国家标准来执行,严格遵守高层建筑的转换,保证楼层整体的横向刚度比和完整性。通过采用混凝土浇铸,实行全面优化和改善超高层建筑的厚度,楼层低的厚度必须在250mm以上,在优化转换层的过程中,要注意超高层建筑的转换层结构的刚度条件是否得到保证。保证刚性和强度后,在超高层建筑的过渡层的结构布局的整体设计中,需要尽可能的采用左右对称结构配置,对于结构相对薄弱的部分,为了提高混凝土地板的刚性和强度需要进行加固。无论采用何种形式的增强,增强的基本目的都是全面改善高层建筑过渡层的整体结构的刚性和强度,以达到提高建筑质量的要求。
        (三)合理地设计配筋率大小
        为确保整体结构的稳定性,并在此基础上提高结构的转换层,根据相关的设计规定,确保钢筋垂直结构后,抗震墙的框架结构和过渡层结构的设计结构也要具备完整性。提高钢筋混凝土需要使用支架注入地板,使结构稳定,在这个过程中,必须确认芯管内部构造的地板厚度达到150mm,同时,必须使用新的轻量材料来进行构筑,这样可以大幅减轻建筑物的自重,很大程度减轻地震发生时建筑物的危险性。
        四、结束语
        带主次梁转换层的超高层建筑结构,是较为复杂的建筑结构,在设计时需要多方面的考虑,不仅要考虑结构的选型和分布,也要对等效侧向刚度比与剪力墙的剪应力进行分析,从而提高带主次梁转换层的高层建筑的质量,对于存在的问题,要通过科学合理的方式解决,在施工过程中,必须满足国家的标准要求,加强施工管理,从而提高建筑的质量和寿命。
        参考文献:
        [1]陈立斌.带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计[J].住宅与房地产,2018(33):60.
        [2]汪潇悦.试论250m以上超高层综合体建筑的设计[J].建材与装饰,2019(17):64-65.
        [3]高琴贤.带主次梁转换层的超限高层建筑结构设计[J].城市建设理论研究(电子版),2018(17):73-74.
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