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超高层建筑设计要点

超高层建筑设计要点

超高层建筑设计要点范文第1篇

【关键词】:高层;超高层;建筑;结构;设计;

中图分类号:TU97 文献标识码:A

一.引言

目前我国复杂高层建筑与超高层建筑的蓬勃发展,从一定程度上反映了我国的建筑事业在向前发展。复杂高层建筑与超高层建筑能够发展的如此迅速,也是经济发展和建筑事业发展的必然结果。原因一方面是有些城市希望拥有一栋栋的高大的形象建筑,除此之外,还应该是因为高层和超高层建筑可以在有效面积的土地上发挥出最大的使用效益。建造高层建筑以及超高层建筑需要的费用要比一般建筑高很多。尽管如此,依然不会阻挡我们高层建筑的前进步伐,因为我国的建设发展需要它们。它们可以让土地使用率提高,因此高层建筑发展速度快就成为必然的现象。

二. 超高层建筑结构设计方法

(一)设计方略

1.超高层建筑设置避难层是消防的必然要求和选择,这样可以保证遇到火灾时人员得到及时的疏散。与此同时设置设备层也是对于机电设备使用的要求。一般超高层建筑要求是说可以两者兼而使用,但是对于更高的多功能使用的超高层建筑,要求不一样了。必须每15层设一个避难层兼设备层。当然了,还需要设有机电设备层。这就是说不但要考虑实际的荷载情况之外,还需要对设备的振动对相邻楼层使用的影响进行合理科学的考察。楼层的结构设计很重要,我们可以通过设置结构加强层,以此来提高结构的整体刚度。

2.超高层建筑的结构类型选择上要广泛选择,也就是说除了钢筋混凝土结构外,全钢结构和混合结构也是包括在内的重要结构内容。

3.超高层建筑的平面形状多为方形或近似方形,对于矩形平面其长宽比也要在要求之内,抗震设防的高烈度地区更要注意,应该采用规则对称平面。要不然的话会出现地震时候的扭转效应,效应太大,会直接影响建筑结构。

4.超高层建筑的基础形式包括等厚板筏基和箱基,一般不存在高层建筑中的梁板筏基。我们都知道,基底压力很大,这就要求建筑有很高的地基承载力,一般情况下基岩埋藏较浅。也就是说可以选择可选择天然地基,其他的一般均采用桩基。

5.房屋高度超过150m的超高层建筑结构要有良好的使用条件,这为了满足风荷作用下舒适度要求,结构顶点最大加速度的控制满足相关规定要求。

(二)注意事项

1.提高结构的抗震性能

抗震设防烈度与结构体系的选用密切相关的。要满足三个水准的设防性能目标,原因是地震作用太大,导致结构构件截面尺寸大,用材指标要求变高了。这就会导致工程造价也增加。对于超高层建筑房屋住宅必须要经抗震设防专限审查批准后方可进入正式设计。

2.根据建场地的岩土工程地质条件和抗震性能目标的确定进而来选择出合适的超高层建筑结构体系。同时还要考虑经济的合理性,总之综合考虑是关键。

3.建筑与结构的关系协调好。才能选择出合理的结构布置设计工作。

4.风作用水平力的降低 。

4.1迎风面积正方形平面形式要减小,最小的就是横向迎风面;我们在计算对角线方向的迎风面宽时候,圆形平面是最小的一面;风力降低最直接的方式就是在立面上适当位置开洞泻风。

4.2风力形心降低很关键。下大上小的立面体型要学会采用,也就是说要学会减小高风压迎风面积,特别指的是在高处的。这样可以使得重心降低,降低风的作用,可以做到减小建筑物底部的倾覆总弯矩。不仅如此还可以增大抵抗矩。这说的就是下大上小的立面体型对建筑底部的影响,可以让其稳定性得到提高,如巴黎的埃菲尔铁塔。

4.3 建筑平面形状可以选用体型系数较小的。圆形平面正多边形平面正方形平面,这属于体型系数从小到大可选择下列平面顺序。外形是采用流线光滑,避免建筑形式变得凹凸多变,体型系数可以减小整体和局部风压。

4.4 震动减小,输入能量耗散是重要的。采用阻尼装置是可行的,还可以加大阻尼比,降低震动影响,如台北国际金融中心大厦。

4.5剪重比。现在超高层建筑设计中对于剪重比的要求越来越严格,在实践重要的超高层建筑,剪重比的要求甚至还要更高。一方面,对6度区的最小剪重比要求是新增加的,然而严格的一刀切剪重比要求,也会存在一些问题。

4.6剪力墙的稳定性,新的高规征求意见稿对于墙体最小厚度要满足稳定性的要求强调了,但是规定的分析方法不够细致,墙体的水平无支长度是首先要考虑的问题,但是它并没有考虑到这里,也没有考虑到一边有翼墙,另一边没有的情况;只考虑了层高的楼层约束,是相对于沿着层高方向来的。还没有更好的考虑核心筒内部墙肢,可能几十层都没有楼板约束的情况,特别是当两边都是电梯井时。对于体稳定的简化计算公式无法涵盖这些情况的特殊性。

5.结构材料选用

超高层建筑结构材料的首选是要求:更轻、更强、更具有延性的材料。可以作为结构构件的主要材料包括钢筋混凝土、型钢混凝土、钢管混凝土和纯钢材;而玻璃幕墙、铝合金幕墙钢塑复合板材等是用于外墙维护的;轻质隔断是属于内部隔墙用的;楼层面常选用压型钢板加混凝土面层,并在的钢承重构件表面加涂防火涂料。 其实,现如今超高层建筑的不断向前发展,这就说明我国的复杂高层已经超高层建筑设计技术有了很大提高,可以说已经走在了世界前沿水平。 三 如何做好高层建筑结构设计

合理选择构方案

一个合理的设计必须选择一个经济合理的结构方案,一个切实可行的结构形式和结构体系是关键。受力明确,传力简捷是结构体系要做到的。不同结构体系在同一结构单元不可以混用,地震区应做到平面和竖向规则的注意。总之,各种情况都要进行综合分析,充分协调很重要,在只有这样才能选择好结构方案,必要时应进行多方案比较,择优选用。

四.结束语

我国国民经济的在不断的向前发展,我国的高层建筑以及超高层建筑的发展也是时代的要求和必然选择。复杂高层建筑与超高层建筑的发展已经取得了显著的成果,建筑工程设计者们在为这样的成果高兴的同时,还应该不断的努力提高技术水平,减少同发达国家的差距,争创更优秀的成果。为共同提高超高建筑结构的设计水平而奋斗。

高层建筑物结构设计的合理性非常之重要,在实际的设计的过程中,工程师们应该要重视概念设计,并且能够制定出一套合理可行的结构方案,安全性与经济性并存。采取技术措施要有针对性,应保证结构分析计算准确性和设计指标的合理性,让中震和大震下的结构安全性能得到重视。总而言之结构设计是个全面的系统性工作。需要扎实的理论知识,灵活创新的思维。在工作态度上要做到严肃认真负责的。千里之行始于足下,建筑工程设计人员在设计的过程中应该从一个个基本的构件做起,深刻理解规范和规程的意义,只有这样我们的建筑事业才会更美好 !

参考文献:

[1]范绍芝.侯家健.连体高层建筑结构研究综述.建筑结构.2009年8月

[2]苏健.高层结构体系弹性整体稳定性研究.浙江大学.2012年4月

超高层建筑设计要点范文第2篇

关键词 超高层建筑;防火设计;避难层

中图分类号 TU97 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)071-0116-02

超高层建筑是今后建筑发展的必然趋势,然而防火问题一直是制约其发展的重要因素之一。由于导致高层建筑发生火灾的因素较多,扑救难度大,高层建筑应立足于自防自救,采取可靠的防火措施,达到预防火灾的目的。本文从超高层建筑火灾特点出发,得出了超高层建筑防火设计要点,并给出了三种超高层建筑防火措施。

1 超高层建筑火灾特点

超高层建筑火灾具有以下几个特点:

1)火势蔓延快:高层建筑各专业竖井林立,发生火灾时,这些竖井就像高耸的烟囱,构成火势迅速蔓延的主要途径。试验证明,烟气竖向扩散速度为3 m/s~4 m/s,100 m的高层建筑在

25 m/s~35 m/s左右,烟气即顺垂直通道从底层扩散到顶层,与此同时,火势也将蔓延扩大。

2)人员疏散困难:高层建筑层数多,人员集中,垂直疏散距离远,发生火灾时,要使人员迅速疏散到地面或建筑物内避难层及不受火灾威胁的安全部位,是十分艰难的。数千人、甚至数万人若从整幢大楼疏散到地面,少则几十分钟,多则几小时。

3)火灾扑救难度大:高层建筑火灾的扑救由于受到消防设施条件的限制,给灭火工作带来很大难度。如果超过消防登高车辆的高度则无法从室外扑救,只能依靠自救,即依靠室内的消防疏散设施。

2 超高层建筑防火设计要点

按规定,我国高度超过100米的建筑为超高层建筑,防火设计按《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95执行。由于导致高层建筑发生火灾的因素较多,扑救难度大,因此高层建筑应立足于自防自救,采取可靠的防火措施,达到预防火灾的目的。因此,针对一上特点,高层建筑防火设计必须强调几个问题:

1)合理布置高层建筑总体布局和防火分区。总平面布置中的主,附体关系,该建筑与四周建筑的间距及车道的设置等等,均属与防止蔓延和迅速扑救密切相关的问题,也是进行建筑方面设计方案时须首先考虑的重要因素之一。合理的总平面布置,不但有利于火灾扑救,而且对防止火势蔓延有极大帮助。设计时需不折不扣执行。

防火分区是延缓火势蔓延的重要措施,包括水平和竖向两种。水平防火分区是应用防火墙,防火门及防火卷帘等将各楼层在水平方向分隔为两个或几个防火分区,根据《高规》要求,每一分区内要相应装设一些使防火门能自动关闭的装置,并且在建筑施工时,要做到防火卷帘安装时,卷筒与梁,卷筒与墙壁之间不能留有缝隙,能充分发挥其防火、阻烟作用。竖向防火分区主要指对建筑内部的垃圾井、水井(水管井)、电井(强、弱电)及楼、电梯间实行防火阻隔(水井、电井要求封堵),最大限度地降低火势蔓延速度,控制火灾燃烧面积。

2)确保建筑物耐火能力。《高层民用建筑设计防火规范》规定,一类高层建筑的耐火等级为一级,二类高层建筑耐火等级不低于二级,在高层建筑防火设计中应保证建筑物的耐火等级,使火灾发生时建筑物结构在较短时间内不会损坏,为人员疏散赢得时间,同时也减少火灾损失。可靠的耐火构造能减少起火,蔓延及保护人和建筑的安全。设计中除了应首先保证主体结构的耐火能力之外,还须对天棚,墙面等装修部位的耐火性能给予充分的考虑。

了追求建筑外观效果,部分高级公寓和住宅采用了玻璃幕墙,国内外建筑界对此颇有争议(日本、德国等国家明文规定禁止使用)。其中部分原因在于玻璃幕墙不但因抽风作用而成为火势蔓延的途径,而且在火灾发生后,常常等不到人员疏散完毕,幕墙就已达到耐火极限而向下掉落,严重影响人群的疏散。

3)加强自然排烟设计及安全疏散设施设置。目前,高层建筑中玻璃幕墙和竖向管道常常成为火势蔓延的途径,造成火势跳跃防火分区,扩大火灾损失;其次,大量高层建筑火灾证明了烟是高层建筑火灾中最大的杀手。因此,防排烟设计与安全疏散设施的设置是高层建筑防火设计中十分重要的环节。

国家明确规定电梯前室及相关地方增设防排烟系统,疏散楼梯增设正压送风系统。此外,还要加强自然排烟设计。自然排烟是一种经济、简单、易操作的排烟方式,宜优先采用;但由于楼梯间存在热压差(即烟囱效应),烟气往往充满楼梯间,使人们无法疏散,因此,要求楼梯间有一定的开窗面积,且排烟窗应设在墙面上方,同时要求能方便开启。

除了按规定设置不同形式的、数量足够且分布合理的疏散楼梯外,必须在防火门及疏散通道前上方及其附近设置明显的指示标志,以使人员能顺利疏散。

3 超高层建筑防火措施

3.1 避难层

有资料显示,城市安全部门曾经做过一个试验,让一名身强力壮的消防员从第33层跑到第1层,用了35分钟。如果是一名身体素质一般的人员或老人、小孩,所需时间肯定会更高,并且人在紧张慌乱的情形下,要在楼梯间内长时间行走,绝大多数的人会体力不支。而火借风势,30秒内就可以从第1层到达第33层。这样算来,在超高层建筑中人们跑到楼外逃生的可能性几乎为零。因此,在高层建筑中设置避难区域是解决这一问题的最有效办法,为疏散中的人群提供休息的场所,为残疾和受伤人员提供保护,直到得到消防人员的救助。这些避难层也可以用作救援队的疏散指挥点,实现建筑内的有序疏散。因此,我国《高层民用建筑设计防火规范》规定 :建筑高度超过100米的公共建筑,应设置避难层(间)。

超高层建筑设计要点范文第3篇

【关键词】超高层;建筑电气设计;要点

引言:超高层建筑相对于普通的高层建筑而言,层数较多,供应电能的可靠与否以及消防安全疏散等要求也较高,因此,超高层建筑需要的建设用的资金投入大,需要的处于运行状态的设备也比较多,所以,其设计的复杂程度也比一般高层建筑要高很多。

1、供配电系统

1.1负荷等级及供电电源

根据现在国家规范的要求来说,超高层建筑需要按一级的负荷要求供应电能的有应急照明、客梯电力、电话机房、保安和排污水泵等用电设备,还有其他的用电设备,如消防水泵、防排烟风机、消防电梯和消控中心等消防用电设备。其他一般照明、空调、风机等用电设备可按二级负荷供电。

10kV的电压等级是供电电源一般采用的电压等级,并且往往由来自同一或不同变电站的两段不同母线引进10kV电源。两路电源同时供电,分列运行,每路电源均应能承担工程中全部用电负荷。为确保超高层建筑中消防等用电设备的可靠供电,以满足超高层建筑的高要求供电,保证超高层建筑持续、稳定、安全的供电,另外可设置一组柴油发电机以作为备用电源,增强消防等用电的可靠程度。

1.2变配电所的设置

变配电所的所址选择宜接近负荷中心,应方便进出线,不应在厕所、浴室等经常有积水场所的正下方。超高层建筑地下部分主要用电负载为风机、水泵。地上部分以中央空调、风机、水泵等为主要用电负载。因此,在地下室可设置变电所给地下室设备供电,当地下室较大时,可分散设置变电所,供电半径不超过规范要求时也附带地上部分一起供电。从变配电所引至屋顶需要用电的设备所需的输电费用仍是相对来说比较经济合理的。而对于那些高度较高的超高层建筑物,上部的避难层和屋顶相对于一般建筑物而言多了许多用电设备,设置单个的变配电所供电可靠性较差,所以可以根据需要可以在避难层、设备层和屋顶设置配电所、变电所,但应设置设备的垂直搬运及电缆敷设的措施,与地下一层的变配电所同时运行,以达到配电要求。

1.3 高低压主结线设计

项目10kV的高压主结线采用的是单母线分段的方式供电,而且不在中间部位设置母联,为达到供电要求两路的10kV电源同时供电,但不合在一起运行。 变压器分组设置,面对冬夏两季空调所占负荷较高,而春夏两季较低的问题,将设计中的部分荷载集中设置到一起,然后在春夏两季中,根据情况摘除部分负荷,以达到减少变压器损耗、节约电能的目的。低压主结线采用单母线分段的方式,在变压器低压的一边设置一个母联开关,变电所的两台变压器在平时的时候分开运行,互不干扰,当发生意外导致其中一台变压器故障时,就可摘除部分空调等季节性负载,闭合低压母联的开关,由另外一台变电器来为大楼中的一些应急消防设备提供持续供电。

2、超高层建筑电气的设计要点

2.1低压配电系统

低压配电系统采用三级配电方式,即总配电(变配电所)、区域配电(配电间)、终端配电。三级配电系统相互之间保护开关要求具有选择性。低压系统一般采用单母线分段+一段应急母线的形式,即二路市电为分段的母线供电,中间设联络开关,设置一段应急母线,为应急负荷及备用负荷供电。

2.2安全的避雷系统

由于超高层建筑高度较高,且大部分均为玻璃幕墙,在雷雨时节,就要注意自然发生的雷雨天气,注意玻璃幕墙的等电位联接,做好防雷接地措施。在避雷方面做好雷电直击,防感应雷和防高电位入侵。在顶层板钢筋作为避雷网,设计将主钢筋引入地下,基础钢筋作为接地装置;另外,可设计在楼顶安装专业的避雷装置。对弱电机房、消防控制室等设备接地LEB板,采用专用接地体引至基础接地。楼内所有电气设备运行情况下,不带电的外露导电体及单相三孔插座的保护接地装置均与PE保护接地线连接。室外高出金属栏杆也应要求接地,各层金属杆、金属窗、金属玻璃幕墙都要与周围防雷接地体连接。有效避免自然雷击,保护整个高层建筑的人和物安全。现代超高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地等共用接地体,接地电阻按最小的要求而定,通常是在1 欧以下。电源总进线设置一级过电压保护器,重要设备配电箱设有二级过电压保护器,最末级配电箱根据需要可设三级过电压保护器。

2.3完善的消防系统

消防系统就类似一种意外保险,在火灾发生的时候尽量减小破坏的程度。对于超高层建筑的消防系统设计要充分考虑火灾的预防处理措施,安装整个完善的消防应急系统,超高层建筑高度高,人员密集,超高层建筑宜设置建筑设备管理系统,满足不同区域的管理要求,已利于管理和节能。 对供电的可靠性以及消防等的要求必须安全可靠,对高低压配电系统应能灵活控制,满足在不同的区域发生火灾时都能准确启动相应的消防水泵,供水灭火。超高层建筑各层的消防疏散楼梯口部和消防电梯前室内宜设置带光闪烁的楼层火警指示灯。面对火灾的安全隐患,消防措施一定要准备充分,使各个消防设备处于良好的工作状态。应急疏散系统建议使用集中式智能应急系统,对人员疏散起到更好的指导作用。并设置消防电源监控和漏电火灾监控系统。对消防电源设备的电源工作状态和电压进行监控,对线路的剩余电流进行监控,从而提高供电可靠性。

2.4工作照明系统

超高层建筑存在面积大,电力设备多等实际因素,为了使动力电气设备用电对照明线路电压不造成波动影响,应该使照明用电与电力动力用电线路要分开设计,构成一般照明和应急照明系统,设计上要一分为二,一条为正常使用,另一条为应急使用,保证安全照明灯和其他电气设备的正常工作。另外,在照明设计时,应最大程度地满足建筑的功能,不仅要考虑照度水平、灯具布置,还需考虑视觉环境及照明节能效果。

2.5合理的供配电系统

合理设计供配电系统,使供配电系统在运行中的损耗减至最低,实现供配电系统的经济运行。设计应考虑一下要点:第一,供配电系统应尽量简单可靠,同一电压等级供电系统变配电级数不宜多于两级,尽量减少电能损耗。第二,合理选择供电电压。第三,变电所应靠近负荷中心。第四,根据负荷情况合理选择变压器容量与数量。

2.6节电节能设计

节电设计,根据技术先进、安全适用、经济合理、节约能源和保护环境的原则为出发点,采用合理的配电方式,采用高效率变压器、电动机和照明光源、无功功率补偿装置和设备监控电脑系统等措施,减少电能损耗,节约用电。照明光源选择应从发光效率高、显色性好、使用寿命长、启动可靠、方便快捷、性能价格比高等方面选择高效光源。按不同的工作场所,选择相适应的高效光源,可以降低电能消耗,节约能源。公共部分照明可采用智能控制系统照明,可对灯具的开断进行定时设置,实行统一管理,达到节能的目的。

3、结语

超高层建筑所承载的人员量较大、楼层较高,因此对火灾等危急情况时消防等设施的持续供电要求较高,漏电火灾时需要有足够的时间来疏散人群。由于超高层建筑电气设计和普通建筑有着不同的设计理念和特殊的关键性设计处理,照建筑行业及电气安装设计中的规定及标准进行设计工作,在设计的结果上,达到安全可靠,全面合理,节能节电的目的。

参考文献:

超高层建筑设计要点范文第4篇

关键词:高层;超高层;结构设计;风载荷

0、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。在实际的设计过程中必须通过多种技术手段,从多个途径突出混凝土建筑结构施工的整体效果。

1、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。

1.1 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。

1.2 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。

1.3 地基基础

对于复杂高层建筑与超高层建筑,地基基础发挥了十分重要的作用。在实际的施工过程中药根据不同的地基形态采取稳定性强的地基结构。例如,对于深厚的软地基,高层建筑地基必须选择使用桩筏基础或者桩箱基础。同时,可以根据实际的地质情况采取对应的基础措施:使用深度不大的年轻岩基,通过将现浇混凝土桩基深入岩层中的方式为建筑提供基础支撑;对于深度较大的岩层,例如在地面100m以下,可以利用岩层上层常见的层状冲积土,使用框格式的地下连续墙为建筑提供基础支撑;对于地下基层条件较好的地层,可以采用筏形基础即可。在地基设计过程中,应该根据不同的地质情况选择对应的组合式基础方案,最终确定一个技术经济性最高的方案。

1.4 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策略

3.1 合理减小框架中的柱距与梁距

(1) 减小柱距

建筑框架是将梁、柱通过刚性连接的方式组合而成的刚性体系,整个结构体系的抗推刚度受梁、柱截面与数量的直接影响,通过减小柱距能够有效的提高整个结构体系的刚度。

(2) 减小粱距

通过增加框架中梁的数量,不但可以减小框架在载荷作用下的总变形,而且还可以增加柱子在轴力作用下形成的力偶,使得其能够更好的抵抗结构体系的总力矩。

3.2 充分发挥梁柱的组合效果

通过简单的减小柱距、梁距,虽然能够在一定程度上达到提高框架体系抗推刚度的目的,但是不能从根本上改善框架的整体效能。这时结合增加梁、柱数量的方式,不但能有效增加框架的整体抗推刚度,而且还能够提高框架的抗风载荷能力。

3.3 采用弯一剪双重结构体系

弯一剪双重抗侧力结构体系,就是指通过采用弯曲型与剪切型两种不同变形性质的构件形成一个完整的结构体系。两种不同类型的构建通过在各个不同楼板中联系起来进行协同工作,明显减小了整个建筑结构的顶点位移与下部各楼层的层间位移。

(1) 框一墙体系

在水平力的作用下,单独的框架整体变形是典型的剪切变形,其上部层间侧移相对较小,而下部的层间侧移则较大。而单独的剪力墙则是弯曲型变形,其层间侧移为上部大、下部小。在采用框一剪双重体系之后,可以将各楼层楼板联系起来,使得框架与剪力墙能够协同承受载荷,从而确保了框架与剪力墙变形的一致性,提高了结构的抗载荷能力了。

(2) 框一撑体系

合理设计的框架一支撑体系同样可以收到与框一墙体系相当的效果,即最终达到减小结构顶点侧移与最大层间位移的目的。

(3) 筒中筒体系

筒中筒体系的构建原理与上述两种结构体系类似,但是其起到的结构增强效果更好。

3.4 合理设置刚臂

对于建筑平面是方形布置的高楼,当采用芯筒一框架体系时,因为大部分的侧向力是由芯筒来承担的,这使得整栋建筑的侧移曲线基本上是由芯筒的变形直接控制的。在水平载荷的作用下,芯筒以弯曲变形为主。同时,由于芯筒的平面尺寸还受到建筑的竖向服务性设施面积影响,直接造成了芯筒的高度与宽度比值较大的问题。为了达到减小建筑结构侧移的目的,可以在高层建筑中每相隔十来层布置一个设备层,在其中添加桁架,形成刚臂。这样将能够使得芯筒与的框架柱连接为一体,使得结构的外柱也可以参与到结构的整体抗弯体系中,有效的一直了芯筒各个水平截面,尤其是顶部截面的倾斜,有效减少了建筑各个岛层建筑结构的侧向位移。

结语

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。除此之外,还必须重视施工过程中的材料选择控制,例如钢筋的合理配置等。另外,还必须考虑施工现场的运输条件以及养护作业技术水平等,确保施工条件能够有效的支撑起建筑的结构设计体系,使得建筑结构体系达到对应的要求。

参考文献

超高层建筑设计要点范文第5篇

目前,伴随着我国建设速度的加快,超高层建筑成为一个经济建设速度的标志,也越来越受到社会的认可,不过超高层的设计与施工技术是一个非常严谨的工作,超高层建筑的设计不仅仅要有安全储备保障,还要保证高层设计结构的科学布局与整体的合理性。所以说建筑结构设计单位必须要十分重视在高层建筑设计中的关键技术问题,从源头上保证高层建筑的设计质量。

1高层建筑结构的特点

在超高层建筑设计上面,需要兼顾高层建筑的水平位移与高层在垂直方向造成的垂直荷载力。在具体的超高层设计过程中,由于外力造成的水平荷载是高层建筑最需要考虑的因素,在对超高层进行建筑结构设计的时候,必须要首先对超高层的承载范围确定清楚,控制在一定的数值范围之内,也就是说,在超高层的设计中,其设计核心就是对建筑结构的抗压设计计算。

2超高层建筑结构体系的选择

2.1超高层结构体系分类

一般分为钢筋混凝土设计、钢与混凝土组合设计。由于超高层建筑结构体系的不同,可以将超高层建筑结构的设计分为混凝土的设计、钢结构与钢组合结构的设计等。就目前来说,我国的超高层建筑结构基本上都是采用的钢筋混凝土结构。

2.2超高层建筑体系选用原则

在对超高层建筑结构进行选取的时候,必须要按照经济性、合理性、安全性的原则来进行选择作为高层建筑结构的体系。不过,超高层的设计还要依据建筑物的使用要求与高层的施工环境来确定其体系的选用。与此同时,超高层建筑结构在选取时还要具有较高的承受压力的能力。

2.3超高层的结构材料分析

当前,钢筋混凝土结构在超高层中的应用非常广泛,对于材料的选择必须要按照超高层设计的依据进行。原则是要求尽力发挥钢筋混凝土的材料性能。钢混结构由于具有耐久性能、防火能力以及结构刚度大等优点被广泛采用。不过,在设计过程中必须要考虑混凝土构件的截面尺寸问题,以保证空间结构的最优化设计。就目前来看,钢—混凝土混合结构的应用在高层建筑中的使用率将会进一步提升。但需要进一步开展混合结构体系的抗风、抗震性能研究,研究工作主要有两个方面的内容:一方面是混合、组合结构的抗震性能研究,如阻尼系数的确定、整体结构稳定性能等;其次,针对组合构件以及组合构件之间衔接及构造关系要进行相关研究。由于混合结构体系比较复杂,大多包含巨型柱和斜撑等大型构建,各种组合柱、梁、楼板等体型复杂,因此需要结合工程实际应用,对各种新型组合构件进行更加深入细致的研究,才能真正的将复杂化的混合结构运用到实际工程中去。

2.4超高层结构体系选择

针对超高层建筑框架结构体系的选择主要分为:1)框架结构体系。所谓的框架结构就是说在结构的横向与纵向都利用混凝土梁柱组成一个整体的框架结构,而且可以同时承受水平与竖向的荷载。单纯的单一框架结构布置非常灵活,因此空间结构非常的大,是目前使用最为广泛的高层建筑。2)剪力墙结构体系。所谓的剪力墙结构体系就是纵横向的剪力墙来承受建筑结构的水平与竖向荷载的建筑结构体系。采用剪力墙结构对于建筑物的整体抗震能力具有很大的提高。3)框架—剪力墙结构。框架—剪力墙就是指兼有框架结构与剪力墙结构的优点,这样就使框架剪力墙结构不仅仅能够变得空间灵活,还能有很强的抗侧移能力。框架—剪力墙布置数量不如剪力墙结构多,数量决定了其抗侧力的能力较低。不过剪力墙的数量超过一定值后就会影响经济性。

3高层建筑结构设计的问题分析及对策

3.1扭转问题

在超高层建筑结构中,其设计的中心点就是刚度、几何形心点和结构的重心点,不过,当对超高层结构进行设计时,很难将超高层的几何形心、刚度与结构的重心点进行整合,因此,就会使得超高层在设计时出现扭转的情况。为了解决这个扭转的问题,作为结构设计者对于超高层的建筑结构设计要选取最合理的平面结构布置图,力求三个中心点能够重合。

3.2受力性能的问题

在超高层建筑方案的选取中,在初步选择建筑方案时,建筑师很少会对高层建筑的具体结构特征来进行考虑,而是将重点放在了建筑物的空间结构上,这样就容易使得超高层建筑在设计上出现一些不合理的受力。所以说,在对超高层进行设计时,必须要明确选择结构体系,在方案选取上,要对主要的承重部位的布置与数量进行整体优化设计。

3.3超高的问题

目前,超高层建筑结构有明显的超高、超重现象存在。在我国,出于建筑结构的抗震需要,对于超高层建筑的层高有很明确的规定。所以说,在对超高层进行建筑设计时,建筑设计师会轻易忽略这一问题,从而导致审图不通过,这就需要在设计完成后,对设计方案进行重新的设计与审图,杜绝在超高层建筑结构设计中出现超高的现象。

3.4嵌固端的设置问题

在当前的超高层建筑设计中,一般来说都会有地下室,这样就使得超高层的嵌固端位于地下室的顶板处。在针对嵌固端的设置问题上,很多情况下设计师常常会忽略这类问题导致的后期效应,就使得在后期经常会出现针对嵌固端问题的修正,如果修正不及时,就会对嵌固端的安全性造成不良的影响,为安全留下了隐患。

3.5防连续倒塌设计

目前,我国关于高层建筑结构连续倒塌的试验分析与理论研究还不多。现行规范所确定的基本目标就是防止建筑物发生地震时倒塌,确保人的生命不受损失。汶川地震中,按现行抗震规范设计和建造的高层建筑,虽然在地震中没有连续倒塌、保障了人们的生命安全,但是其填充墙等受力构建破坏对建筑物内部的设备、物品的损坏间接造成了财产损失。对于高层建筑的非受力构建倒塌问题需要引起人们的关注,作为建筑结构设计师要引起重视,对于非地震造成的倒塌,例如飞机撞击、爆炸、火灾等不可抗拒的灾难,如何在设计时予以考虑等等,都是下一步研究的重点。

4基础设计

基础设计确实是超高层的一个设计难点与重点,与此同时也是关系到整个超高层建筑结构的安全性的重要一环。所以说,在进行超高层设计时,必须要保证超高层建筑的埋置深度,地基的变形系数与稳固要求必须要符合相关规定要求。在采用桩筏时,对于其埋置深度必须要按照相关的规定进行。与此同时,对于超高层的施工现场场地问题,要注意与相邻建筑物的相互关系,保证基坑开挖后对于相邻建筑物的影响不会造成不良后果,实时监测其变化过程。

5结语