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摘要:
人們對高層建筑的功能需求使得高層建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,設(shè)計(jì)及建設(shè)要需要考慮多方面的因素。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)的功能性不斷增加,這就要求設(shè)計(jì)者對計(jì)算過程的設(shè)計(jì)考慮的非常精確,并且需要依據(jù)的設(shè)計(jì)規(guī)范也在不斷增多。本文通過對高層建筑設(shè)計(jì)過程中的一般問題進(jìn)行探究,并針對這些問題提出了一些改善措施,以保證安全合理的設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞:
高層建筑結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)問題;解決措施
隨著城市的不斷發(fā)展,高層、超高層建筑越來越普遍,而建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接決定著建筑物的安全使用性能及其壽命。隨著業(yè)主對建筑的需求不斷地增加,這就這對設(shè)計(jì)人員提出更復(fù)雜的要求。因此,必須把高層建筑設(shè)計(jì)過程中容易出現(xiàn)的問題逐步解決,才能保證建筑的正常交付與使用。
1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的一個關(guān)鍵性因素即是水平載荷,作為一個重要因素,對高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性起了很大的作用。相對于普通的建筑,高層建筑一般使用重力來表示豎直方向的荷載,然而在水平載荷方面,和普通建筑相比,高層建筑有著很大的不同。對于高層建筑,其自身重力和載荷在豎直方向的構(gòu)件能夠產(chǎn)生一定的軸力和彎矩,這樣才結(jié)構(gòu)對高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面有著很重要的作用。在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,必須控制側(cè)移指標(biāo)。對于高層建筑結(jié)構(gòu),其抗震設(shè)計(jì)要求已經(jīng)得到了很明顯的提高,近幾年來,隨著地震或沉降等不安全因素的不斷頻繁出現(xiàn),絲毫偏差都會不同程度的對高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成一定的破壞。隨著高層建筑的豎直載荷不斷加大,連續(xù)梁的彎矩不斷變化,這就減少了支座處的連續(xù)梁彎矩,從而對預(yù)制構(gòu)件的下料長度造成了不同程度的影響。因此在高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,要高度重視軸向變形問題,采取一定的措施來確保建筑結(jié)構(gòu)的延性。
2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
2.1合理計(jì)算簡圖能否合理計(jì)算簡圖對高層建筑的結(jié)構(gòu)起著很重要的作用,為了在一定程度上保證計(jì)算簡圖的安全性能,一定要采取一定的構(gòu)造方法,出了關(guān)注鋼節(jié)點(diǎn)和鉸節(jié)點(diǎn)以外,還要不斷地控制計(jì)算誤差,保證計(jì)算簡圖能在一定的范圍之內(nèi)。
2.2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)選擇在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過程中,還要對高層建筑所處的地質(zhì)條件狀況進(jìn)行充分的了解,全面分析高層建筑的結(jié)構(gòu)類型以及荷載情況,認(rèn)真考察施工現(xiàn)場附近的地質(zhì)條件以及這些鄰近因素之間的相互影響,通過對基礎(chǔ)信息進(jìn)行全面了解,科學(xué)合理的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方案,提前檢測地基狀況,充分發(fā)揮地基的作用。
2.3結(jié)構(gòu)方案選擇選擇一個合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,充分達(dá)到高層建筑的設(shè)計(jì)總要求,在相同的結(jié)構(gòu)單元中,除了滿足一定的經(jīng)濟(jì)目的以外,還要達(dá)到一定的結(jié)構(gòu)體系,并根據(jù)一定的地理?xiàng)l件進(jìn)行施工,并根據(jù)一定的施工因素進(jìn)行綜合考慮,選擇一個最佳合理的結(jié)構(gòu)方案。
3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題分析與改善方向
3.1建筑結(jié)構(gòu)超高高層建筑對抗震性能以及建筑物質(zhì)量提出了更高的要求。因此,必須根據(jù)相關(guān)規(guī)定對建筑物的抗震以及高度要求不斷細(xì)化多地存在的建筑物超高問題,改善建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法,并采取措施進(jìn)行明顯的改進(jìn)。相關(guān)建筑物的項(xiàng)目管理部門都要高度重視建筑物的超高問題,在進(jìn)行設(shè)計(jì)以及施工審核的過程中,要及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問題,以免對工程造價(jià)和工期造成一定的影響。
3.2短肢剪力墻的設(shè)置要不斷深入高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),更加關(guān)注剪力墻的設(shè)置問題。我國已經(jīng)根據(jù)相關(guān)建筑規(guī)范對其進(jìn)行限制并進(jìn)行了嚴(yán)格的定義。短肢剪力墻指是墻肢截面的厚度在6-8的狀況。依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn),在高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,要盡可能地使用些種結(jié)構(gòu)墻。
3.3嵌固端設(shè)置如果在高層建筑的二層以上地下室頂板上有嵌固端,甚至?xí)O(shè)計(jì)在人防頂板上,在設(shè)置嵌固端時(shí),一些設(shè)計(jì)工程師沒有判斷和預(yù)測這些嵌固端帶來的一些問題,比如對上下層以及樓板的剛度設(shè)計(jì)問題等,要及時(shí)對這些問題進(jìn)行不斷的更改,以免造成不必要的安全問題,杜絕安全隱患的發(fā)生。
3.4結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題目前已經(jīng)對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的設(shè)計(jì)規(guī)范性問題進(jìn)行了明確的規(guī)定。比如在新規(guī)范中,明確規(guī)定了嵌固端上下層的剛度,在現(xiàn)代建筑中,不應(yīng)該采用不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。如果采用不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案,將會對建筑物豎直載荷方面的計(jì)算產(chǎn)生一定的偏差,并且不容易進(jìn)行估計(jì),將會帶來巨大的安全隱患。在目前的高層建筑施工過程中,這一問題仍然存在,這就對建筑物的整體質(zhì)量產(chǎn)生了一定程度的影響。為了避免圖紙?jiān)诤罄m(xù)施工過程中進(jìn)行更換,有關(guān)設(shè)計(jì)人員要提前對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的一些規(guī)范性問題進(jìn)行設(shè)計(jì),并遵守一定的規(guī)范規(guī)則來提高質(zhì)量。
3.5消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于高層建筑本身就有著很明顯的特點(diǎn),它的功能復(fù)雜性使得它在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中非常復(fù)雜,所以要選用不同的結(jié)構(gòu)建筑材料。一般傳統(tǒng)的材料選用可燃性材料,這種材料提高了建筑物發(fā)生火災(zāi)的概率,并且不容易進(jìn)行滅火處理。高層建筑物之間由于空氣的流動性非常強(qiáng),風(fēng)力也比較大,如果在建筑物高層發(fā)生火災(zāi),很難開展救援工作。傳統(tǒng)的高層建筑在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中,一般把火災(zāi)路線設(shè)置成垂直的,這樣救援人員在進(jìn)行火災(zāi)疏散的過程中,需要浪費(fèi)更多的時(shí)間,這樣對人身財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的損失。此外,在進(jìn)行消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中,也要好好對排煙結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),可以大大提高高層建筑的安全性能。在設(shè)計(jì)的過程中,還要有效的排出煙氣,以免火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠有效的控制火災(zāi)的蔓延。
4高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略總結(jié)
要根據(jù)一定的設(shè)計(jì)原則對高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并不斷優(yōu)化高層建筑的抗震、消防以及抗風(fēng)等結(jié)構(gòu)性能。消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),防火間距應(yīng)精確計(jì)算,設(shè)計(jì)分隔式疏散通道;抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,要注意發(fā)揮不同抗震構(gòu)件的功能,提高建筑物的整體強(qiáng)度,另外,還應(yīng)優(yōu)化剪力墻設(shè)計(jì),保證整個結(jié)構(gòu)的完整性;不斷優(yōu)化抗風(fēng)結(jié)構(gòu),合理設(shè)計(jì)基礎(chǔ),利用等級比較高的砂石,并利用抗拔錨桿,達(dá)到穩(wěn)定地基的作用;加強(qiáng)耗能減震系統(tǒng)的設(shè)計(jì),利用阻尼材料,綜合考慮各種因素的影響,對高壓區(qū)要進(jìn)行加固處理,并對建筑物的承載力和風(fēng)荷載進(jìn)行精算。
5結(jié)語
在高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,要充分認(rèn)識規(guī)范性、抗震性、抗風(fēng)、消防以及嵌固端設(shè)置等問題,結(jié)合相應(yīng)的地質(zhì)條件以及基礎(chǔ)條件,綜合分析各種因素,不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化,以保證高層建筑物本身的穩(wěn)定性能,提高其質(zhì)量安全性。要充分結(jié)合其他的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì),不能孤立設(shè)計(jì)。根據(jù)目前的經(jīng)驗(yàn),優(yōu)化發(fā)現(xiàn)的問題,避免質(zhì)量出現(xiàn)問題。隨著我國技術(shù)的不斷完善,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面將有很大的提高,將會間接提高城市的整體建設(shè)水平。
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作者:衡露 單位:湖北合優(yōu)工程管理咨詢有限公司