复杂高层与超高层建筑结构设计要点剖析

发表时间:2020/12/14   来源:《建筑实践》2020年25期   作者:黎玲 董黛
[导读] 随着城市化的建设越来越好,带动建筑行业的越来越好

        黎玲 董黛
        中信建筑设计研究总院有限公司,湖北 武汉 430014
        摘要:随着城市化的建设越来越好,带动建筑行业的越来越好。我国复杂高层与超高层建筑行业的发展速度在经济、科技的带动下有了极大提高,复杂高层与超高层建筑规模不断扩大,复杂高层与超高层建筑形式也越来越多样化,与此同时,客户对于复杂高层与超高层建筑工程的要求也不断提高,建筑设计正面临新的挑战。建筑设计涵盖的内容比较多,其中结构设计是与复杂高层与超高层建筑安全性密切相关的因素,如果结构设计不合理、不符合相关规范要求,必然会影响复杂高层与超高层建筑工程的性能与使用寿命,甚至还会造成重大的安全事故。
        关键词:复杂高层;超复杂高层与超高层建筑;结构设计要点
        引言
        复杂高层与超高层建筑作为时代高速发展的产物,其需求量不断增大。为了满足人们对复杂高层与超高层建筑的外观及功能性的需求,复杂高层与超高层建筑结构的复杂程度和施工难度也在逐渐增大,如何在满足建设需求的同时,设计出科学性、合理性以及可行性较高的复杂高层与超高层建筑,成为当前设计师重点关注的问题。
        1复杂高层与超高层建筑结构设计原则
        1.1完整性
        复杂高层与超高层建筑结构的完整性主要指的是构件的受力特点能够满足设计要求,在遭受外界冲击力的情况下,建筑结构构件可以均匀受力,以起到缓冲冲击力的作用,将冲击力对建筑造成的破坏降到最低程度。
        1.2协调性
        复杂高层与超高层建筑结构设计并非只关乎设计师一人,而是需要多部门的共同协作,合理规划公共空间,预留出消防安全通道。让结构和复杂高层与超高层建筑性能和谐的融为一体,提高复杂高层与超高层建筑组外围结构的稳定性和安全性。
        1.3刚度适宜
        复杂高层与超高层建筑结构并不是刚性越大越好,如果刚性太大,建筑的抗形变延伸能力就会减弱,在外部作用力的影响下很容易垮塌。如果刚性不足,同样容易因冲击力而垮塌,严重威胁公众的人身安全。这就要求设计师科学、合理地选择复杂高层与超高层建筑材料,利用材料本身所具备的弹性性能来抵御外界冲击力,维护复杂高层与超高层建筑结构的稳固性。同时还要加强复杂高层与超高层建筑结构的弹性设计,以进一步增强复杂高层与超高层建筑的安全性。
        1.4合理的简图设计
        在复杂高层与超高层建筑结构设计中,简图设计尤为重要,对其要求也比较高。简图设计需要精确的数据作为支持,若数据不准确,将会导致设计出现偏差,不合理。因此,在设计前需要对项目场地进行细致的勘察,确保数据的精确性,提高简图设计合理性的同时,也为后续施工提供了良好的数据支持和依据。
        2影响复杂高层和超高层设计的因素
        (1)抗震要求和防风要求:复杂高层和超高层建筑的结构设计复杂,实际受力也比较复杂,在设计时对影响安全的因素也应该多考虑。尤其是对抗震的需求和防风要求应该作为重点进行全面考虑和合理设计,在进行结构设计时应该依照建筑建设所在地的抗震要求和风荷载要求进行加固设计,避免结构设计达不到安全性要求。(2)地质情况对地基的影响:建筑物稳固安全的基础与根基是地基。我国幅员辽阔,各种地质地貌齐全,不同地区的地质情况不同,因此在进行复杂高层和超高层建筑的结构设计时对地基的基础设计要求也应该有所不同。结构设计师在进行复杂高层和超高层的地基基础设计时应该根据建筑项目对地基的实际需求,并与当地的地质环境相结合,进行全面考虑,并合理设计,避免因地质原因造成的地基不稳的现象。结构设计时应该严格依据地质勘测的结果,地基承载力,地质特性以及建筑的实际功能与规模进行综合考虑,这关系到建筑项目的安全性与建筑使用寿命。

(3)建筑自身复杂结构的影响:由于复杂高层和超高层的结构复杂,功能独特,造型也千奇百怪,尤其是随着现代建筑的发展,复杂高层和超高层建筑在世界范围内都开始追求独特与复杂的造型,成为城市或国家的地标建筑,因此在进行结构设计时不仅要求合理科学、低碳环保、还要艺术与实用兼顾。这也造成了复杂高层和超高层对结构设计的要求特别高,也特别多,在设计时考虑的因素也就比较多,加大了结构设计的难度。(4)材料与施工的影响:复杂高层和超高层建筑的复杂结构与施工离不开新技术和新建筑材料的使用,他们为复杂高层和超高层建筑能够实现形态多样化与功能复杂化提供了实际可能,但也因此对结构设计提出了更高要求。
        3建筑结构设计要点
        3.1抗震设防烈度
        在复杂高层和超高层建筑设计过程中,抗震设防烈度的设计是能够更好保证建筑物安全使用的关键设计内容。在对复杂高层和超高层建筑结构设计过程中,设计人员需要根据不同的实际要求来开展对抗震设防烈度相关设计内容。但是,在这其中因为建筑物高度各不相同,所以在进行结构设计过程中,就必须要根据实际情况来具体分析。
        3.2结构舒适度
        保证复杂高层和超高层建筑结构的舒适性,是从“以人为本”的结构理念出发。在正常情况下,复杂高层和超高层结构是适中的。所以,在结构设计过程中,不仅需要确保结构自身设计的安全,还需要能够保证人们对于建筑物舒适度的要求。设计人员在这过程中需要根据不同建筑物的功能来对其进行具体设计,确保其设计内容符合建筑物功能需求,这样就能够有效提升建筑物的舒适度,为人们更好的服务。
        3.3提升建筑消防设计
        复杂高层和超高层建筑的结构设计时一定要着重考虑消防结构的设计质量,提高其自身的防火能力,避免在出现火灾事故时造成较大的人员伤亡。因此,在复杂高层和和超高层结构设计时消防结构设计应该作为其基本配备的功能与原则进行设计,并与整体结构相匹配与融合,进行科学合理的评估、考察与设计。此外,复杂高层和超高层的材料选择上也应该重视其防火性能,避免使用过多的易燃材料。由于在火灾中主要致人死亡的因素是烟雾,因此复杂高层和超高层建筑的排烟结构设计一定要科学合理,保证其排烟能力最大化。
        3.4地下室外墙的墙厚和配筋设计
        地下室外墙是复杂高层与超高层建筑重要的承重结构,且受力情况较为复杂,分别受到建筑自身的载荷作用、周围岩土的压力作用以及地面上不断变动的载荷作用等。因此,地下室外墙的设计一定要保证强度符合要求,同时要考虑经济性的原则,这就需要合理的控制地下室外墙的厚度与配筋,此外,地下室外墙还要考虑对地下水的抗渗性要求。在对地下室外墙进行设计时,要综合分析其各个方向的受力情况与影响因素。比如建筑自身载荷主要受到自重以及风载荷的影响、周围岩土压力主要受到回填土厚度以及地下水压力的影响等,并考虑经济性的要求。
        3.5关于剪力墙的设计
        剪力墙结构可以有效加强复杂高层和超高层建筑体水平方向的承载能力。在建筑的底层剪力墙的位移较小,且会随着框架的变形相应发生变形,会随着框架的弯曲而产生弯曲,剪力墙在建筑的上层位移较大,但是由于有内收功能,所以框架剪力墙在剪切方向会随着剪力的变化而变化,承担着外部荷载的同时承担拉回的额外水平力。为了提高剪力墙的变形能力,避免发生剪切破坏,在实际设计过程中,剪力墙的连梁会因为内力较大而超出截面允许值。只有让连梁先屈服,满足强剪弱弯的要求,才能避免发生巨大的破坏。
        结语
        总而言之,对于复杂高层和超高层建筑而言,其结构设计就应该充分的考虑到结构类型、舒适度等多个方面。与此同时,还应该通过对建筑施工材料的充分利用,来有效的提高结构设计工作质量,这也是能够保证复杂高层和超高层建筑施工质量的重要方法。
        参考文献
        [1]高履伟.复杂高层与超高层建筑结构设计思考[J].住宅与房地产,2020,(34):71.
        [2]王大高.复杂高层与超高层建筑结构设计分析[J].建材与装饰,2019,(31):98-99.
        
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