超高层与复杂高层建筑结构设计要点研究

发表时间:2021/7/6   来源:《基层建设》2021年第10期   作者:罗瑶 耿哲
[导读] 摘要:随着城市化进程的加快,我国城市中超高层和复杂高层建筑数量明显提升,这部分建筑对于其结构的安全性和稳定性具有相当高的要求,因此在进行设计工作时具有较大难度。
        北方工程设计研究院有限公司  河北石家庄  050000
        摘要:随着城市化进程的加快,我国城市中超高层和复杂高层建筑数量明显提升,这部分建筑对于其结构的安全性和稳定性具有相当高的要求,因此在进行设计工作时具有较大难度。本文对超高层和复杂高层建筑的结构设计工作进行了分析,指出了其结构设计的要点和注意事项,以供参考。
        关键词:超高层建筑;复杂高层建筑;结构设计
        1超高层建筑和复杂高层建筑设计影响因素
        1.1抗震和防风
        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。
        1.2地质情况影响地基稳定性
        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。
        1.3建筑结构复杂
        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。
        2复杂高层与超高层建筑结构设计要点
        2.1合理选择框架柱截面大小
        在复杂高层与超高层建筑结构设计中,框架柱截面大小的选择较为关键,其直接影响了框架柱的轴压比,而框架柱的轴压比又决定了其延性,直接关系到复杂高层与超高层的抗震与抗倒塌能力。由于框架柱的轴压比越小,其延性就越好,因此在进行框架柱截面大小选取时要避免因选取过大导致出现短柱问题,一定要符合我国相关规定中对于轴压比的规定范围。
        2.2重视抗震性
        超高层建筑需要能够有较高抗冲击能力,尤其是抗震能力。考虑到当前世界范围内地震预报的局限性,不可能准确估计地震发生的时间和地点。因此,在设计许多大型城市超高层建筑时,有必要改善整个建筑物的抗震性,特别是地震地区的建设值得关注,需要根据在各种地震中主楼的各种反应进行目标建设。


        2.3钢筋结构
        固态混凝土结构(例如钢筋混凝土)在超高层建筑中也起着重要作用,因此需要混凝土施工技术和钢筋使用技术。注意如果建造需要钢筋,则需要实时调整结构以匹配超高层建筑的实际特征。要安装钢结构,需要执行严格的测量和控制、安装和焊接等程序,应计算项目中的每个结构,以确保建筑物的结构完整,确保建筑质量。在高层建筑中,经常使用框架结构来稳定钢结构,从而保证了超高层建筑的质量。在许多情况下,建造钢结构时应格外小心。在开始构造之前,有必要彻底评估建筑物中使用的钢筋的质量,定期检查每个组件,以充分了解钢结构,并将其固定在超高层建筑中。其次,必须对建筑人员提出严格的要求,以确保钢结构的质量以及钢结构的稳定性。最后,脚手架是高层建筑施工中非常重要的部分,必须仔细监控以防止脚手架对人的伤害。
        2.4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。
        2.5剪力墙设计
        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。
        3总结
        本文分别对超高层与复杂高层建筑结构的设计影响因素和设计要点进行了研究,要注意的是在进行设计工作时不仅要对建筑的功能性和安全性进行考虑,还要注意保证成本投入的合理性,综合各方面因素来对设计方案进行优化,从而提高工程质量。
        参考文献:
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        [2]刘建伟.复杂高层和超高层建筑结构设计要点[J].四川水泥,2020(10):313-314.
        [3]范斌.复杂高层与超高层建筑结构设计要点剖析[J].居业,2020(08):18+20.
        [4]关民明.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].门窗,2019(15):131+134.
        [5]严锐.复杂高层与超高层建筑结构设计研究[J].建材与装饰,2019(25):84-85.
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