解析复杂高层与超高层建筑结构设计

解析复杂高层与超高层建筑结构设计

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摘要:复杂高层与超高层与普通的高层建筑有所不同,必须引起设计人员的注意。随着超高建筑物的不断增加,虽然逐渐地暴露出一些设计方面存在的不足,但这些问题为人们在日后的超高建筑建设方面积累了一定的经验。为此,本文首先对复杂高层与超高层建筑与普通高层的差异进行比较,然后对复杂高层与超高层建筑的结构设计进行论述。

关键词:复杂高层;超高层;建筑结构设计

引言

随着城市化进程的加快,高层和超高层建筑数量不断增加,在满足城市发展需要的同时,也在一定程度上对建筑结构的可靠性、安全性、持久性以及安全性提出了更高的要求。由于建筑结构直接关系到高层建筑的整体性能及使用功能,因此在设计过程中必须对之予以重视。因此,本文对复杂高层与超高层建筑结构设计的研究有着十分重要的现实意义。

1.复杂高层与超高层建筑和普通高层建筑在结构设计上的区别

复杂高层与超高层建筑和普通建筑在结构设计上存在明显的差异,一般普通高层的高度基本都建立在200m以内,而复杂高层与超高层建筑的高度基本都在200米以上乃至上千米。对于普通高层,人们大多采用的是混凝土的结构设计,但复杂高层与超高层建筑在结构设计方面还可以选择全钢结构或者混合的结构设计。同时由于复杂高层与超高层建筑对消防以及机电设备的要求要更高一些,因此要考虑到避难层与机电设备层的设计。为避免地震等自然灾害对建筑物的破坏,复杂高层与超高层建筑在平面形状的选择上较普通的高层建筑要少得多,并且要满足《高层建筑混凝土结构技术规程》的抗震要求。另外复杂高层与超高层建筑需要考虑风载荷作用下舒适度的问题,而普通高层建筑无需考虑。

2.复杂高层与超高层建筑结构设计的主要控制因素

建筑载荷的选取是建筑结构设计的首要工作,对于大多数高层建筑而言,可以根据建筑结构设计载荷规范中的相关要求予以确定。其次则需要对其他的建筑结构设计影响因素进行分析,确定对应的结构设计措施。

2.1风载荷

对于复杂高层与超高层建筑结构的设计,由于其高层容易受到风载荷的影响,尤其是一些超高层建筑,其主要控制的因素就是风载荷。例如,台北的101大楼设计过程中,不但参考了当地的相关设计规范,而且还委托加拿大相关设计公司进行了相关的风洞试验,以提高该建筑的抗风载能力。在试验过程中,设计了一个以1:500为比例的模型在半径为600m的风场环境中进行试验,验证建筑在不同风况下的受力情况。

2.2地震力

对于地震力的预测,当前的技术条件存在一定的限制,难以对之进行准确预算。即使对地震有深入研究的日本,以无法准确的预算地震的发生时间、地点。所以,高层建筑设计过程中尤其要注意抗地震力的设计。同时,还需要考虑建筑主楼、裙楼在地震力作用下的不同反应。

2.3建筑功能使用需求

所有的建筑都是以满足其使用功能需要而建设的,因此建筑结构设计必须以此条件为基础,这是一个不能忽视的问题。在设计过程中,需要考虑到建筑的艺术性、使用功能需要以及经济性等多个方面的要求。同时,在设计时还必须保证所设计的结构能够在既有施工技术条件下实现,而且保证当前的建筑材料必须达到设计使用需求,这是建筑结构设计需要控制的一个重要因素。

3.复杂高层与超高层建筑结构设计要点

3.1重视建筑结构概念设计,着眼整体

这些复杂高层以及超高层建筑在工程项目施工过程中,具有非常繁杂的施工流程。为了保证施工质量,相关的设计人员需要对工程的主体结构,进行充分的把握。用科学合理的设计手段,对建筑的细节进行完善。当前,超高层建筑建设过程中比较流行的一种设计方法是概念设计,它的主要内容是在对建筑结构进行全面规划时,保证建筑结构稳定性的基础上,将对称性的设计理念进行充分展现。这使得人们在对建筑整体进行欣赏时,可以享受到良好的视觉冲击感。在对楼体的整体结构进行稳定性测量时,施工人员一定要按照严格的施工标准与施工步骤,因为这项工作需要很多的施工人员进行配合协作,所以,施工团队的团队协作能力在此时需要发挥很大的效应,只有这样,才能保障结构稳定性的测量工作得到有序的开展。

另外,在建筑的整体设计过程中,设计人员一定要注重细节上的处理,保障建筑的整体性可以得到有效发挥,这也是测量一个施工团队施工技艺水平的重要参考标准。

3.2合理选择抗侧力结构体系

抗侧力结构设计是复杂高层及超高层建筑结构设计中的重要组成部分,良好的抗侧力结构设计能够提高复杂高层及超高层建筑的安全性能,为用户提供良好的居住或办公环境,因此在建筑结构设计施工中一定要合理选择抗侧力结构体系。选择合理的抗侧力结构需要了解建筑的实际高度进行科学的分析选择,另外在整个结构设计中要尽量使抗侧力结构体系中的各构件紧密连接在一起,保证其内部构件的整体性。结合建筑实际状况对每种抗侧力结构体系进行分析,了解其在建筑结构设计中所发挥的作用,根据复杂高层及超高层建筑的不同特点及当地的地理环境从而选择正确的抗侧力结构设计方法。

3.3高度重视建筑抗震设计

复杂高层与超高层建筑当中,其抗震设计应当在建筑功能充分发挥的基础上进行确立,同时该环节也是确保建筑拥有较高安全性的重要部分。抗震方案在高层建筑当中,最重要的一点就是科学选择建筑材料;实现有效减少地震过程中的能量增加。在这项工作当中,验收承载力是使用建筑构件最主要的方式,并且应当有效控制地震情况下建筑结构的层间位移限值;在实际高层建筑的过程中,结构抗震手段的应用应当在位移的基础上建立,并定量分析相关设计方案,促使地震发生时结构的变形弹性能够对建筑产生一定程度的保护作用;精确分析地震发生时建筑构件会产生的变形及位移在建筑结构中的体现具有重要意义,这样一来,能够对构建变形值进行有效的确立;针对性设计应当体现在建筑构件的生产要求及建筑界面的应变分别当中,同时应当注重场地的坚固性,这也是有效降低地震发生时能量输入的重要方式。

3.4复杂高层和超高层建筑结构设计融合经济理念

在复杂高层和超高层建筑结构设计中,由于建筑工程项目通常较为庞大,在具体的结构设计中,可能受到客观因素影响出现一系列成本问题。故此,在建筑结构设计中,需要充分融合经济型设计理念,对结构设计方案优化处理,避免建筑工程结构冗长带来的资源和资金浪费,提升资金利用效率。

结束语

总之,复杂高层与超高层建筑设计过程中,结构设计是影响综合性极强的工作,尤其是在满足建筑使用功能需求的同时,还要满足高层建筑的建设环境需要,通过全盘考虑的方式采取严格的设计措施和设计途径,基于建筑混凝土整体结构设计的多项要求,提高建筑结构的整体稳定性。

参考文献

[1]刘东明.高层及超高层建筑结构分析与设计[J].中华民居.2014.

[2]黄鹤.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探讨[J].才智.2012.

[3]单斌.刍议复杂高层与超高层建筑结构设计[J].中华民居.2014.

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