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研究复杂高层与超高层建筑结构设计要点

作者:刘庆双 来源:建材发展导向 论文栏目:建筑工程论文     更新时间:2019-06-13   浏览

刘庆双

摘 要:针对复杂高层与超高层建筑结构设计的相关内容,研究了复杂高层与超高层建筑设计过程中应该重视的问题,并对复杂高层于超高层建筑结构设计要点进行研究,最后结合实际案例,分析该案例在建筑结构中设计质量控制的相关措施,以解决当前建筑工程项目设计中存在的质量问题,为提高复杂高层与超高层建筑结构质量奠定基础。

关键词:复杂高层;超高层;建筑结构设计

从当前建筑行业发展趋势来看,复杂高层与超高层建筑已经成为未来建筑发展的主要趋势,在这个过程中,建筑结构设计对其整体质量产生重要影响,因此需要重视对复杂高层与超高层建筑结构设计要点问题的讨论,为提高建筑整体质量奠定基础。文章将以此为背景,对复杂高层与超高层建筑结构设计的相关内容进行分析与研究。

1 复杂高层与超高层建筑结构设计中需要注意的问题

在复杂高层与超高层建筑结构设计中,为保证建筑结构设计能满足相关标准,则需要重点开展以下几方面的质量控制:

1.1 抗震设防烈度

与常规建筑相比,复杂高层与超高层建筑的主要特征就是“高”,在该特征的影响下,建筑的抗震设防烈度十分重要,如果建筑抗震等级不达标,一旦出现地震等恶劣自然灾害,将会对建筑物内人员的生命安全造成威胁。一般情况下,当建筑高度超过100m时,就应该根据当地的抗震设防烈度来控制建筑高度;而如果当地的抗震设防烈度超过8级,则当地是不能建造高度超过300m建筑的。而从当前我国大部分地区的实践经验来看,如果当地的抗震设防烈度为6级时,则可以建造复杂高层与超高层建筑。

1.2 结构方案与类型

在建筑结构设计过程中,设计人员需要重点考察建筑方案结构,判断其相关数据资料是否满足建筑的质量控制要求,若没有科学的规划复杂高层与超高层建筑的相关数据资料,将会导致施工中出现诸多问题,包括不断调整施工方案、施工技术应用问题等,对建筑项目的工期、建筑项目总成本造成不良影响。因此在确定结构方案与类型过程中,设计人员需要充分借鉴当地建筑结构设计的相关内容,在充分掌握当地建筑结构设计的相关资料后,全面分析建筑结构的抗震结构。同时,为保证工程项目的顺利进行,设计人员还应该充分考虑到施工过程中可能出现的多种风险因素,总结多种方案,并从中选择最佳的建筑方案。

2 复杂高层与超高层建筑结构设计的要点分析

2.1 计算载荷

部分学者认为,在相应应力条件下,复杂高层与超高层建筑结构的载荷表现对其安全面、稳定性产生重要影响。与高度较低的建筑相比,复杂高层与超高层建筑在水平、竖直方向的载荷条件更加复杂,这就导致相关人员在计算载荷过程中,需要做好相应的计算,以降低载荷对建筑质量的影响。(1)风载荷计算。随着建筑高度不断增加,风载荷对建筑结构稳定性的影响也越来越明显。而在开展有关风荷载的研究中,通常以100年重现期的风荷载设计结构构件承载力,以50年重现期风荷载控制构件承载力,对高度大于等于200m的建筑物进行风洞试验。在计算风载荷过程中,需要根据相应的高层、超高层建筑结构的设计标准,并结合当地历史的风力变化资料进行研究,以掌握风载荷的波动范围,并在设计过程中充分考虑到风荷载余量对建筑结构的影响,确保建筑结构能充分适应当地的风载荷要求,保证建筑结构的稳定性。(2)地震载荷计算。地震载荷是载荷问题研究中的关键内容,也是复杂高层、超高层建筑结构设计中的基础性内容之一。一般认为,如果复杂高层、超高层建筑结构自振周期为6.0~9.0s,而建筑结构设计的地震载荷影响系数约为6.0s,那么在地震载荷问题的研究中,需要将地震载荷影响系数设计在6.0~10.0s范围内,并以此为基础开展数据的计算。

2.2 抗震设计

在综合考虑建筑结构的适用性能与稳定性后,在复杂高层与超高层建筑结构的抗震设计过程中,相关人员需要做好以下两方面的控制工作:(1)对倒塌水准的研究。在分析倒塌水准过程中,需要注意以下几点问题:①在研究建筑的延性结构构件过程中,需要规定非弹性形变小于构件的弹性形变能力;②针对建筑结构中存在的一些非延性部件,需要充分考虑破坏模式的应力特征与要求,并重视对其相关技术内容的研究。③在开展有关建筑结构设计过程中,应保证建筑物结构具有良好的稳定性,并确保其至少具有中等地震抗性作用,并即使在中等地震的影响下依然能保证建筑结构的弹性。(2)对使用水准的研究。对于地震重现期为50a的地震,此时其对建筑结构的损伤是忽略不计的,但在相应的结构设计分析中,需要相应的研究其弹性反应状态,以更全面的获取与建筑相关的资料。

3 工程实例分析

3.1 工程案例简介

在某高层建筑施工中,该建筑的整体高度约为200m,塔楼采用以low-e玻璃为主的外围护结构,保证了建筑的整体美观。在该工程施工过程中,工程总用地面积而约为39800m2,总建筑面积约为295000m2,包括商业楼6层,办公楼46层。

在该建筑结构设计中,设计人员在综合考虑当地地质特征、自然环境后,进行了全面的设计分析。文章选择该工程项目中抗侧力结构设计的相关内容,并对其进行深度分析。

3.2 抗侧力结构设计研究

根据该工程的结构特征,在主塔楼设计中,采用框架-核心筒结构,外框架为钢梁+钢管混凝土结构柱结构。为了提高外围环状框架刚度与抵抗水平地震的延性能力,在外围结构设计中,保证外围环状框架与钢管混凝土柱有效的连接在一起;在楼面钢梁与混凝土核心筒设计中,使用刚性连接方法,以保证建筑结构的整体刚度。

在该项目的设计过程中,为了提高其侧移刚度,在设计过程中采用伸臂结构。其要点为:沿高度选择一层、两层布置伸臂结构,考虑到伸臂本身具有刚度大的特征,因此当结构侧移过程中伸臂会是外柱出现压缩、拉伸等运动,进而增加其承受的轴力,最终增加外柱抵抗倾覆力矩。同时,伸臂对内筒具有良好的反向约束弯矩,随着内筒弯矩改变,降低内筒弯矩参数水平,达到了控制侧移的目的。

同时,在设置伸臂时,伸臂所层的上下想磷层的剪力、柱弯矩都会发生变化,增加了设计柱配筋的拿督。在这种受力条件下,上下柱会与较大刚度的伸臂连接,而一旦出现地震现象,将会导致这些柱子遭到破坏,不利于抗震。因此在设计过程中,相关人员需要重点处理核心筒与框架柱之间的内力不变问题,以保证建筑结构安全。

4 结语

主要研究了复杂高层与超高层建筑结构要点设计的相关内容,并从多个角度对其设计的相关信息进行分析。从研究内容来看,在开展复杂高层与超高层建筑结构设计过程中,相关人员需要充分认识到外部条件对建筑结构的影响,能根据建筑当地的实际体制特征,不断的优化建筑结构参数,为获得更好的设计结果奠定基础。

参考文献

[1] 万黎萍.超高层建筑核心筒设计研究[D].广州:华南理工大学,2014.

[2] 董苏媛.高层及超高层建筑结构分析与设计[J].中华民居(下旬刊),2014(02):43-44.

[3] 周琦,万罗斌.复杂高层、超高层建筑设计要点分析[J].中华民居(下旬刊),2014(05):76.

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