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摘要:随着我国经济社会的不断发展,城市化进程不断加快,城市用地日趋紧张化,为了切实保障城市用地面积,高层建筑成为城市建筑的一个重要方向。高层建筑结构设计是高层建筑建设的基础性工作,但由于受到诸多方面的印象,高层建筑结构设计存在诸多问题,如短肢剪力墙的设置问题、嵌固端的设置问题、结构的超高问题和设计管理团队专业化程度低的问题,为了切实解决高层建筑结构设计中存在的问题,本文将以广西省某高层建筑为例,分析了高层建筑结构设计中存在的问题,并从高层建筑结构设计的特点和要求入手,提出了解决对策,希望对我国建筑业的发展起到一定的借鉴性意义。
关键词:高层建筑;结构设计;问题;对策
1.前言
随着经济的发展,我国的建筑数量增多,尤其是近些年高层建筑已经成为建筑的发展趋势,然而高层建筑设计要求水平也越来越高。因此,我们必须正确认识到高层建筑结构设计中存在的问题,并分析产生这些问题的原因所在,从高层建筑设计发展的实际出发,采取适当的控制方法,确保高层建筑结构设计的安全性和可靠性、减少经济成本投入,为我国高层建筑物结构设计提供新思路。
2.以广西某高层建筑为例看高层建筑构造设计存在的问题
地王国际,西南第一高楼,高276米58层,总投资:5亿元。地王国际,定位于南宁唯一国际5A甲级纯写字楼,已荣获中国商务写字楼精品示范项目称号;同时,被国家建设部评定为第五批全国建筑业新技术应用示范工程,广西商务项目中,仅此一个。地王国际以CBD首席执行官的姿态横空出世,打破了“南宁最近十年来一直没有真正写字楼”的尴尬局面,实现了南宁商务的大变革,标志着南宁真正进入国际化纯正商务时代。南宁腾飞看琅东,琅东巨变看地王。通过对广西地王国标这一高层建筑设计的分析,我们能够看出在高层建筑设计中存在以下问题。
2.1结构计算与分析不精确
结构计算和分析的精确与否是高层建筑结构设计能否实现科学性的一个重要标志,也是高层建筑结构设计中存在的一个重要问题。对于高层建筑的结构设计来说,加强各个环节的结构计算与分析,增强数据的可靠性决定了高层建筑结构设计的科学性。结构计算与分析不精确的一个重要原因在于结构整体计算的软件选择上。目前,在高层建筑结构设计中常用的软件主要包括SAP软件、TBSA软件、TAT软件和SATWE软件,但由于各个软件所采用的计算模型存在着一定的差异性,所以在高层建筑结构设计计算和分析中容易导致结果偏差。因此,加强结果的评定和结构偏差的有效控制是做好结构计算与分析的重要措施,如果不能做好这项工作就会对高层结构设计构成一定的安全隐患。
2.2短肢剪力墙设置问题
短肢剪力墙设置问题也是高层建筑结构设计中存在的一个问题。在结构设计规范中不能对墙肢截面高厚做好规定,并且不能从结构设计的实验数据和实际经验出发,会对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当较多的限制,这也在一定程度上对高层建筑结构设计构成一定的安全隐患。
2.3嵌固端的设置问题
对于高层建筑来说,为了增强其安全性和便捷性,在设计中往往有二层或二层以上的地下室和人防,因此,就有可能使得嵌固端被安放在人防顶板或者是在地下室的顶板上,在具体的施工和设计过程中由于受到多方面的原因,嵌固端所带来的问题,嵌固端上下层抗震等级是否一致的问题、嵌固端上下层刚度比的限制的问题、如嵌固端位置遇结构抗震缝设置是否协调的问题、是否是在结构整体计算时设置嵌固端的问题等容易被忽视,忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
2.4高层建筑结构设计管理团队专业化程度低的问题
高层建筑结构设计管理团队在高层建筑结构设计中发挥着主动性的作用。因此,管理团队的但整体素质和专业化程度将会对整个高层建筑结构设计起到重要的影响。当前,高层建筑结构设计管理团队建设的一个重要问题就是专业化程度不高,团队专业化素质较低,因此,不利于高层建筑结构设计的科学化和合理化建设。
3.高层建筑构造设计的特点和要求
在我国,高层建筑具有自身的特点,随着经济社会的发展和城市用地面积的减少,高层建筑的层数增多,高度加大,结构体系日益呈现多样化的趋势,集中表现在悬挑结构和巨型框架结构的设计上。其次,高层建筑结构设计的平面布置与竖向体型更加复杂,在设计方法上经常采用不对称的方式方法和曲线型平面的设计理念,尤其是在城市规划上,高层建筑结构设计更加要求设计理念和价值追求更加符合建筑功能的要求,并将计算机广泛应用与高层建筑结构设计的过程中。在竖向布置上,一方面竖向体型趋向于多变,阶梯形内收,上部楼层外挑,突出的建筑物增多,与此同时,高低不等的组合体型更广泛地得到应用。除此之外,高层建筑结构设计向更多功能和综合性发展,常见的例子是一个高层建筑中上层布置旅馆,公馆,中间是中,小空间办公楼,下层大空间的商店,银行,娱乐等公共设施,地下部分为商业街,地下铁道车站。在高层建筑结构设计的材料使用方面更加强调高强轻质材料的应用,比如C60混凝土、高强钢管混凝土、陶粒混凝土和火山渣混凝土等材料的应用。
4. 高層建筑构造设计存在问题的解决对策
4.1合理安排基础埋置深度及基础形式
桩基是高层建筑广泛采用的一种基础类型。桩基具有承载力可靠、沉降小的优点,适用于软弱土壤。高层建筑由于高度大、重量大,受到的地震作用和风荷载值较大,因而倾覆力矩和剪力都比较大。为了防止倾覆和滑移,高层建筑的基础埋置深度要深一些,使高层建筑基础周围所受到的嵌固作用较大,减小地震反应。基础承托房屋全部重量及外部作用力,并将它们传到地基;另一方面,它又直接受到地震波的作用,并将地震作用传到上部结构。可以说,基础是结构安全的第一道防线。基础的形式,取决于上部结构的形式、重量、作用力以及地基土的性质。 4.2控制结构的高宽比
高宽比实际上反映了建筑物的“苗条”程度。在高层建筑的设计中,控制侧向位移是结构设计的主要问题。随着高宽比的增大,结构的侧向变形能力也相对越强,倾覆力矩也越大。因此,建造宽度很小的高层建筑是不合适的,应对建筑物的高宽比加以限制。
4.3加强结构的平面形状设计
建筑物的平面形状一般可以分为以下塔式和板式两种。 塔式是指建筑物的长度和宽度相近的平面形状。塔式平面形状不局限于方形或圆形,可以是多边形、长寬相近的矩形、Y形、井字形、三角形等。在塔式结构中,两个方向抗侧移刚度相近。尤其是平面形状对称时,扭转相对要小的多。在高层建筑、尤其是超高层建筑中,多采用塔式平面形状。板式是指建筑物宽度较小、长度较大的平面形状。在板式结构中,因为宽度较小,平面短边方向抗侧移刚度较弱。当长度较大时,在地震或风荷载作用下,结构会产生扭转、楼板平面翘曲等现象。因此,应对板式结构的长宽比L/B加以限制,一般情况下L/B不宜超过4;当抗震设防烈度等于或大于8时,限制应更加严格。同时,板式结构的高宽比也需控制的更严格一些。
4.4做好有关缝的设置
在一般房屋结构的总体布置中,考虑到沉降、温度收缩和体型复杂对房屋结构的不利影响,常常采用沉降缝、伸缩缝或防震缝将房屋分成若干个独立的部分,以消除沉降差、温度应力和体型复杂对结构的危害。对这三种缝,有关规范都作了原则性的规定。但是,在高层建筑中常常由于建筑使用要求和立面效果的考虑,以及防水处理困难等,希望少设缝或不设缝。目前在高层建筑中,总的趋势是避免设缝,并从总体布置上或构造上采取相应措施来减少沉降、温度和体型复杂引起的问题。
5.小结
高层建筑的发展是我国建筑业发展的一项重要趋势,由于受到技术条件和管理理念等方面的限制,我国在高层建筑结构设计中还存在诸多问题,与西方发达国家存在一定的差距,我们必须确保高层建筑结构设计的安全性和可靠性、减少经济成本投入,为我国高层建筑物结构设计提供新思路。
参考文献:
[1]赵东晓.高层建筑结构设计的问题与对策研究.商品混凝土,2012年,第09期:31-32
[2]孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨.价值工程,2011年,第25期:13-15
关键词:高层建筑;结构设计;问题;对策
1.前言
随着经济的发展,我国的建筑数量增多,尤其是近些年高层建筑已经成为建筑的发展趋势,然而高层建筑设计要求水平也越来越高。因此,我们必须正确认识到高层建筑结构设计中存在的问题,并分析产生这些问题的原因所在,从高层建筑设计发展的实际出发,采取适当的控制方法,确保高层建筑结构设计的安全性和可靠性、减少经济成本投入,为我国高层建筑物结构设计提供新思路。
2.以广西某高层建筑为例看高层建筑构造设计存在的问题
地王国际,西南第一高楼,高276米58层,总投资:5亿元。地王国际,定位于南宁唯一国际5A甲级纯写字楼,已荣获中国商务写字楼精品示范项目称号;同时,被国家建设部评定为第五批全国建筑业新技术应用示范工程,广西商务项目中,仅此一个。地王国际以CBD首席执行官的姿态横空出世,打破了“南宁最近十年来一直没有真正写字楼”的尴尬局面,实现了南宁商务的大变革,标志着南宁真正进入国际化纯正商务时代。南宁腾飞看琅东,琅东巨变看地王。通过对广西地王国标这一高层建筑设计的分析,我们能够看出在高层建筑设计中存在以下问题。
2.1结构计算与分析不精确
结构计算和分析的精确与否是高层建筑结构设计能否实现科学性的一个重要标志,也是高层建筑结构设计中存在的一个重要问题。对于高层建筑的结构设计来说,加强各个环节的结构计算与分析,增强数据的可靠性决定了高层建筑结构设计的科学性。结构计算与分析不精确的一个重要原因在于结构整体计算的软件选择上。目前,在高层建筑结构设计中常用的软件主要包括SAP软件、TBSA软件、TAT软件和SATWE软件,但由于各个软件所采用的计算模型存在着一定的差异性,所以在高层建筑结构设计计算和分析中容易导致结果偏差。因此,加强结果的评定和结构偏差的有效控制是做好结构计算与分析的重要措施,如果不能做好这项工作就会对高层结构设计构成一定的安全隐患。
2.2短肢剪力墙设置问题
短肢剪力墙设置问题也是高层建筑结构设计中存在的一个问题。在结构设计规范中不能对墙肢截面高厚做好规定,并且不能从结构设计的实验数据和实际经验出发,会对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当较多的限制,这也在一定程度上对高层建筑结构设计构成一定的安全隐患。
2.3嵌固端的设置问题
对于高层建筑来说,为了增强其安全性和便捷性,在设计中往往有二层或二层以上的地下室和人防,因此,就有可能使得嵌固端被安放在人防顶板或者是在地下室的顶板上,在具体的施工和设计过程中由于受到多方面的原因,嵌固端所带来的问题,嵌固端上下层抗震等级是否一致的问题、嵌固端上下层刚度比的限制的问题、如嵌固端位置遇结构抗震缝设置是否协调的问题、是否是在结构整体计算时设置嵌固端的问题等容易被忽视,忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
2.4高层建筑结构设计管理团队专业化程度低的问题
高层建筑结构设计管理团队在高层建筑结构设计中发挥着主动性的作用。因此,管理团队的但整体素质和专业化程度将会对整个高层建筑结构设计起到重要的影响。当前,高层建筑结构设计管理团队建设的一个重要问题就是专业化程度不高,团队专业化素质较低,因此,不利于高层建筑结构设计的科学化和合理化建设。
3.高层建筑构造设计的特点和要求
在我国,高层建筑具有自身的特点,随着经济社会的发展和城市用地面积的减少,高层建筑的层数增多,高度加大,结构体系日益呈现多样化的趋势,集中表现在悬挑结构和巨型框架结构的设计上。其次,高层建筑结构设计的平面布置与竖向体型更加复杂,在设计方法上经常采用不对称的方式方法和曲线型平面的设计理念,尤其是在城市规划上,高层建筑结构设计更加要求设计理念和价值追求更加符合建筑功能的要求,并将计算机广泛应用与高层建筑结构设计的过程中。在竖向布置上,一方面竖向体型趋向于多变,阶梯形内收,上部楼层外挑,突出的建筑物增多,与此同时,高低不等的组合体型更广泛地得到应用。除此之外,高层建筑结构设计向更多功能和综合性发展,常见的例子是一个高层建筑中上层布置旅馆,公馆,中间是中,小空间办公楼,下层大空间的商店,银行,娱乐等公共设施,地下部分为商业街,地下铁道车站。在高层建筑结构设计的材料使用方面更加强调高强轻质材料的应用,比如C60混凝土、高强钢管混凝土、陶粒混凝土和火山渣混凝土等材料的应用。
4. 高層建筑构造设计存在问题的解决对策
4.1合理安排基础埋置深度及基础形式
桩基是高层建筑广泛采用的一种基础类型。桩基具有承载力可靠、沉降小的优点,适用于软弱土壤。高层建筑由于高度大、重量大,受到的地震作用和风荷载值较大,因而倾覆力矩和剪力都比较大。为了防止倾覆和滑移,高层建筑的基础埋置深度要深一些,使高层建筑基础周围所受到的嵌固作用较大,减小地震反应。基础承托房屋全部重量及外部作用力,并将它们传到地基;另一方面,它又直接受到地震波的作用,并将地震作用传到上部结构。可以说,基础是结构安全的第一道防线。基础的形式,取决于上部结构的形式、重量、作用力以及地基土的性质。 4.2控制结构的高宽比
高宽比实际上反映了建筑物的“苗条”程度。在高层建筑的设计中,控制侧向位移是结构设计的主要问题。随着高宽比的增大,结构的侧向变形能力也相对越强,倾覆力矩也越大。因此,建造宽度很小的高层建筑是不合适的,应对建筑物的高宽比加以限制。
4.3加强结构的平面形状设计
建筑物的平面形状一般可以分为以下塔式和板式两种。 塔式是指建筑物的长度和宽度相近的平面形状。塔式平面形状不局限于方形或圆形,可以是多边形、长寬相近的矩形、Y形、井字形、三角形等。在塔式结构中,两个方向抗侧移刚度相近。尤其是平面形状对称时,扭转相对要小的多。在高层建筑、尤其是超高层建筑中,多采用塔式平面形状。板式是指建筑物宽度较小、长度较大的平面形状。在板式结构中,因为宽度较小,平面短边方向抗侧移刚度较弱。当长度较大时,在地震或风荷载作用下,结构会产生扭转、楼板平面翘曲等现象。因此,应对板式结构的长宽比L/B加以限制,一般情况下L/B不宜超过4;当抗震设防烈度等于或大于8时,限制应更加严格。同时,板式结构的高宽比也需控制的更严格一些。
4.4做好有关缝的设置
在一般房屋结构的总体布置中,考虑到沉降、温度收缩和体型复杂对房屋结构的不利影响,常常采用沉降缝、伸缩缝或防震缝将房屋分成若干个独立的部分,以消除沉降差、温度应力和体型复杂对结构的危害。对这三种缝,有关规范都作了原则性的规定。但是,在高层建筑中常常由于建筑使用要求和立面效果的考虑,以及防水处理困难等,希望少设缝或不设缝。目前在高层建筑中,总的趋势是避免设缝,并从总体布置上或构造上采取相应措施来减少沉降、温度和体型复杂引起的问题。
5.小结
高层建筑的发展是我国建筑业发展的一项重要趋势,由于受到技术条件和管理理念等方面的限制,我国在高层建筑结构设计中还存在诸多问题,与西方发达国家存在一定的差距,我们必须确保高层建筑结构设计的安全性和可靠性、减少经济成本投入,为我国高层建筑物结构设计提供新思路。
参考文献:
[1]赵东晓.高层建筑结构设计的问题与对策研究.商品混凝土,2012年,第09期:31-32
[2]孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨.价值工程,2011年,第25期:13-15