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摘要:建筑行业快速发展,为适应多样化的建筑功能需求,高层建筑的结构形式也日趋复杂多样。除传统的框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等基本形式外,超高层建筑、复杂高层建筑、钢结构高层建筑、型钢-混凝土混合结构高层建筑得到越来越广泛的应用。建筑高度的增加和布置的不规则性给结构分析和设计带来更多复杂性和挑战性,有必要进行更系统深入的研究。
关键词:大型扭曲结构
引言
在相关的概念中,整体高度超过100m的建筑物即为超高型建筑[。自上世纪开始,世界经济稳步发展,大型建筑成为了缓和土地和人口矛盾的一个出口,而超高型建筑的发展也存在诸多问题。首先就是建筑结构材料和结构不符合建造标准。其次就是整体建筑费用问题,由于超高型建筑需要的资金非常庞大,而在不影响其建筑功能的前提下,选择更为节约成本和科学的结构方案,是目前超高层建筑亟待解决的一个问题。
一、大型扭曲结构的组成与分类
1.1大型扭曲结构的组成
大型扭曲(扭旋转)结构往往由核心筒结构与绕核心筒周边的扭曲结构及沿竖向旋转的标准层构成。其中核心筒作为重要受力构件可采用钢筋混凝土筒、钢骨混凝土筒、钢桁架筒、钢管混凝土桁架筒及其组合等;周边竖向扭曲结构可采用钢筋混凝土墙、钢筋混凝土(钢、钢骨混凝土、钢管混凝土)框架、钢筋混凝土(钢、钢骨混凝土、钢管混凝土)巨型框架、(钢、钢骨混凝土、钢管混凝土)巨型桁架、(钢、钢骨混凝土、钢管混凝土)巨型框桁架、钢筋混凝土(钢、钢骨混凝土、钢管混凝土)斜交网格等;周边水平向扭曲结构可采用钢筋混凝土(钢、钢骨混凝土)悬挑梁、钢(钢骨混凝土)悬挑桁架等;沿竖向旋转的标准层结构可采用钢筋混凝土现浇板或梁板、钢(钢骨混凝土)梁压型钢板叠合板等。
1.2大型扭曲结构的分类
按大型扭曲结构材料不同可分为钢筋混凝土、钢、钢管混凝土、钢骨混凝土及几种材料组合的扭曲结构等;按扭曲结构型式不同可分为扭曲框架、扭曲剪力墙、扭曲桁架、扭曲框桁架、扭曲巨型框架、扭曲巨型桁架、扭曲巨型框桁架、扭曲斜交网格结构及其组合等;按竖向扭曲构件扭曲形态可分为单或双向偏移扭曲结构和单或双向倾斜扭曲结构及其组合型扭曲结构;按标准层沿竖向分布可分为规则扭曲结构(一种标准层沿竖向等角度扭转)、不规则扭曲结构(两种及以上标准层沿竖向等角度扭转);按周边竖向结构构件扭曲比例可分为全部竖向构件扭曲结构、部分竖向构件扭曲结构、无竖向扭曲构件扭曲结构(由水平构件旋转外挑形成,包括楼屋盖旋转外挑、从核心筒旋转外挑)等;按扭曲结构的扭曲竖向构件沿竖向的扭曲方向不同可分为单向、双向、多向扭曲结构等;按周边扭曲结构筒的空间形态不同可分为扭曲柱体(直或斜圆柱、椭圆柱、棱柱、圆环柱、扇环柱)、扭曲棱台(三角形、四边形、多边形)、扭曲圆台、扭曲棱锥、扭曲圆锥形扭曲结构等。扭曲结构还可以同时按多个参数进行分类,也可与非扭曲结构组合形成新型扭曲结构,以满足各类复杂扭曲体型高层与超高层建筑结构建设需要。
二、大型扭曲结构在高层建筑中应用分析
2.1框架剪力墙结构的运用
框剪力墙结构建筑施工技术在房建施工中的运用十分广泛,尤其是对城市高层建筑的建设中,更是起到了非常关键的作用,随着该技术的普及对其实施的要求也不断增多。框架结构想要拥有良好的平衡力,需要使用混凝土承重墙作为梁柱,来承担整个结构中的负荷与承压问题。该结构中的混凝土承重墙不仅负责承受垂直的压力,还要承载项目建设施工、材料等方面的重力。
通过框架剪力墙结构技术的应用,能够使房屋增加更多面积,提升空间利用率,解决了外露的横梁和立柱问题,不仅使房屋结构的美观性得到了提升,对后期室内空间的装修和设计也提供了一定的方便。除此之外,该结构还具备良好的抗震性,与其它结构相比,剪力墙结构能够承受更多的水平荷载压力,使房屋的抗震性得到大幅提升,并且由于其结构具有良好的稳定性,可以将重力通过楼板、柱梁、次梁最终传递给基础结构,通过将压力分散的方式提升房屋建筑整体的稳定性。另外,在建筑施工阶段,由于该结构能实现较好的空间分割,且本身的重量也比较轻,与其它结构相比在一定程度上减少了工程用料,同时也降低了施工成本的投入。
2.2钢筋混凝土结构应用
钢筋混凝土结构组成包括钢筋和混凝土,其安全性、稳固性、耐久性良好,因此被广泛应用于水利工程和房屋建筑中。房屋建筑施工中,钢筋混凝土结构施工非常重要,在工程实践中需要设置后浇带,避免由于外部温度变化、自身收缩的影响导致有害裂缝的产生。在工程实践中,必须按照工程规范与设计要求,在房屋建筑的主要位置设置施工缝,例如二次浇筑、墙体等位置,将建筑物划分为多个项目来完成。利用构件收缩,可以在标准时间内浇筑混凝土,以此连接构件,形成统一整体,维护钢筋混凝土的施工质量。在应用钢筋混凝土结构施工时,具备了以下优势特点:(1)原料优势。钢筋混凝土属于复合材料,混凝土结构的抗压强度高,而抗拉强度较弱,联合钢筋材料,可以加强抗拉强度,实现优势互补。(2)结构整体性优势。钢筋混凝土结构可以完美结合钢筋材料与混凝土材料两者之间的优势,其结构整体性显著,在抗震能力与防爆能力上具备显著优势,因此钢筋混凝土价值非常高。
三、大型扭(旋)转结构的特征与适应范围
高层建筑颠覆了传统对称规则的建筑体型,能形成具有灵活多变、富有视觉冲击力的灵动建筑体型,可设计出新颖别致、独具特色的外观,具有较高的艺术、文化和标志性广告价值,往往能成为一个单位或一座城市的典型代表或象征;大型扭曲结构本质上是一种扭曲杆系结构,具有桁架、网壳结构的拓扑特征,构件布置及其排列组合规律性强,且扭曲形状、尺寸、组合形式丰富多样千变万化,易于获得韵律感与节奏感较强、极富变化与几何美感的空间造型,具有内嵌的灵动美学特征,布局上能够适合各类复杂平立面形状和空间扭曲体型,可为充分挖掘结构型式的视觉空间艺术造型提供多种可能性结果,并较好地实现建筑美学艺术法则与结构逻辑完美的统一、融合和协同创新;沿竖向渐变螺旋上升的流线体体型,具有相对较小风荷载;外部倾斜扭曲的斜柱可有效降低结构的侧移;扭曲结构型式丰富,可根据不同的需要与其他结构一起组合出更多种性能优良的新型结构体系。如扭曲柱材料可采用钢筋混凝土、钢、钢骨混凝土、钢管混凝土及其组合等,外围扭曲柱网可采用单向柱网,也可采用双向或三向斜交柱网,此时可形成扭曲斜交网格结构,性能类似文给出的斜交网格结构,扭曲结构可由传统框架、剪力墙、巨型框架等形成并可与其结合形成整体或局部新的组合扭曲结构,扭曲筒也可与内部的内部不同种类的核心筒、框架、剪力墙、伸臂桁架等结构形成新的结构。
结束语
大型扭曲结构是一种能将具有旋扭转等丰富曲线建筑体型与结构深度融合、竖向承重与抗侧力结构合理结合的新型高层建筑结构体系,具有将水平荷载转化为构件轴向力、充分发掘结构空间作用潜力的典型特征。
参考文献
[1]胡靖.高层建筑结构分析与抗震设计探究[J].智能城市,2020,6(22):24- 25.
[2]蔚清.山地建筑结构设计要点分析[J].房地产世界,2020(20):42-43.
[3]张士军.建筑结构设计中如何体现智能化与人性化[J].房地产世界,2020(20):44-45.
[4]刘键.高层建筑大跨度钢结构连廊设计探索[J].低碳世界,2020,10(08): 136-137.
[5]钟红霞.大型结构扭曲变形后几何尺寸及形位公差的检测技术在水利工程中的应用[J].科学之友,2011(08):15-16.