浅谈超高层建筑结构的特点及其设计要点

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超高层建筑设计要点及发展分析

超高层建筑设计要点及发展分析

超高层建筑设计要点及发展分析超高层建筑作为城市发展的象征之一,其设计方案要点影响着城市的整体形态和空间效应,同时又受制于可持续发展、生态环保等多方面的考虑。

本文就超高层建筑设计要点及其发展趋势进行分析。

1. 建筑高度:超高层建筑其建筑高度超出常规建筑高度,一般要求超过300米。

超高层建筑的高度受到地形、气候、建筑技术、可持续性等多方面因素的限制。

高层建筑的高度越高,对建筑的技术要求和风险管理的难度就越大。

因此,在高层建筑的设计过程中,需要统筹考虑各项因素,寻找最优解决方案。

2. 结构系统:超高层建筑的结构系统是其稳定性和耐久性的重要保证。

结构系统应该尽量简单规范,采用更好的材料和更恰当完善的技术细节。

同时,应对各种承载失效状况做好防范和预警措施,并根据地震情况选择合适的结构方式。

3. 空间组织:在超高层建筑设计中,空间的体量和组织尤为重要。

在设计时应该充分考虑建筑的功能、需要、环境、气候等因素,灵活有效地利用建筑空间资源以提高空间使用效率。

同时,设计应该更加人性化,考虑到婴儿、老年人、残疾人等不同人群的需求。

4. 外立面设计:超高层建筑的外立面设计直接影响到建筑的外观和内部的照明、视野等方面。

在设计时,要考虑到建筑的姿态、要素、对周边环境的反应等。

同时,科技进步也给外立面设计带来了新的可能性,如智能化、动态化等,增强了建筑性能。

5. 环保和可持续性:高层建筑设计必须考虑环保和可持续性问题,它所造成的影响更加深刻和长久。

在结构、材料、电力、空调、垃圾处理等方面,都必须考虑如何节约能源、保护环境,降低对城市生态环境和人民生活的影响。

1. 科技智能化:高层建筑的发展逐渐转向科技智能化领域。

先进的工艺、新型材料和信息技术的应用将使得超高层建筑在环境、能源、安全等方面的性能不断提高。

2. 生态环保:高层建筑设计开发趋势将会注重生态环保。

建筑师将着眼于建筑节能、减少资源消耗、减少建筑垃圾等方面,使用绿化、阳台种植、空气净化、智能自动化等方面实现一个良好的建筑环境并保护整个社区的生态环境。

高层建筑结构设计与特点

高层建筑结构设计与特点

浅析高层建筑的结构设计与特点摘要:结构设计是一项集结构分析,数学优化方法以及计算机技术于一体的综合性技术工作,是一项对国家建设有重大意义的工作,同时,亦是一门实用性很强的工作。

本文就高层建筑的结构设计的各个方面进行分析,一起有助于提高结构工程师在建筑空间中的设计能力,特别是在处理高层建筑方面的问题上。

关键词:高层建筑;结构设计;选型;结构体系;对于一个城市而言,高层建筑往往具有一定的代表性和象征性,可以反映一个城市经济水平和发展程度,越来越多的具有特色的高层建筑成为了一个城市的坐标。

随着高层建筑技术的发展,高层建筑造型和表现形式趋于多样化,但随之所带来的弊端也越来越多的表现出来,高层建筑在成为城市风景的同时如何融入到整个城市建筑设计中成为高层建筑设计面临的一个重要任务。

一、高层建筑结构的布置原则与要求(一)结构平面布置。

平面形状简单、规则、对称尽量使质心和钢心重合。

偏心大的结构扭转效应大,会加大端部构件的位移,导致应力集中。

平面突出部分不宜过长。

扭转是否过大,可用概念设计方法近似计算钢心、质心及偏心距后进行判断,还可以比较结构最远边缘处的最大层间变形和质心处的层间变形,其比值超过1.1者,可以认为扭转太大而结构不规则。

高层建筑不应采用严重不规则的结构布置,当由于使用功能与建筑的要求,结构平面布置严重不规则时,应将其分割成若干比较简单、规则的独立结构单元。

对于地震区的抗震建筑,简单、规则、对称的原则尤为重要。

(二)结构立体布置。

结构竖向布置最基本的原则是规则、均匀。

规则主要是指体型规则,若有变化,亦应是有规则的渐变。

体型沿竖向的剧变,将使地震时某些变形特别集中,常常在该楼层因过大的变形而引起倒塌;均匀是指上下体型、刚度、承载力及质量分布均匀,以及它们的变化均匀。

结构宜设计成刚度下大上小,自下而上逐渐减小。

下层刚度小,将使变形集中在下部,形成薄弱层,严重的会引起建筑的全面倒塌。

如果体型尺寸有变化,也应下大上小逐渐变化,不应发生过大的突变。

超高层建筑工程特点难点及监理重点

超高层建筑工程特点难点及监理重点

超高层建筑工程特点难点及监理重点概述超高层建筑在现代城市发展中具有重要意义,它们不仅为城市增添了壮丽的景观,还提供了大量的办公、住宅和商业空间。

然而,由于其高度、复杂性和特殊性,超高层建筑的施工和监理存在一些独特的难点和需要特别关注的重点。

本文将深入探讨超高层建筑工程的特点、难点,以及监理的重点。

超高层建筑工程特点1. 高度超高层建筑往往具有数百米的高度,已经远超过普通建筑。

将建筑高度提升到如此程度,需要克服重力、风压和地震等力学和结构上的挑战。

2. 结构复杂性超高层建筑通常采用复杂的结构系统,如框架、剪力墙、框架-剪力墙结合等。

这些结构系统的设计和施工需要高度的专业知识和技术,同时还要考虑结构的稳定性和可靠性。

3. 施工安全性由于超高层建筑的高度和复杂性,施工过程中存在较高的风险。

施工人员需要在高空作业,受到的风压和强度要求也更高。

因此,施工过程需要特别关注安全措施和操作规范,以确保工人的安全。

4. 基础处理超高层建筑的基础处理是非常重要的一环。

由于建筑物的高度和重量都较大,基础的稳定性和承载能力要求更高。

因此,在施工过程中,需要进行地基处理、桩基设施等,以确保超高层建筑的基础坚固可靠。

超高层建筑工程难点1. 风荷载处理由于超高层建筑高度较大,受到风荷载的影响也更大。

风荷载计算和抗风设计成为超高层建筑的一大难点。

工程师需要考虑风速、风向、建筑物形状、压力分布等因素,采取相应的设计措施来抵御风力。

2. 结构稳定性超高层建筑的结构稳定性是一个重要的难题。

高的高度和复杂的结构系统使得超高层建筑更容易受到风力、地震等外部力的影响,因此需要采取相应的结构设计和防震措施,确保建筑的安全稳定。

3. 建筑物沉降和变形由于超高层建筑的自重较大,建筑物的沉降和变形问题是一个难点。

不仅要减小建筑物的沉降,还需控制变形,避免对周围环境和结构造成不良影响。

因此,在建筑的设计和施工过程中,需要对沉降和变形进行有效的监测和控制。

超高层建筑施工的特点与难点

超高层建筑施工的特点与难点

超高层建筑施工的特点与难点
我国《民用建筑设计通则》GB50352—2005规定:建筑高度超过IOOm时,不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。

一、超高层建筑施工的特点:
超高层建筑缺点是造价高、成本高,电梯设备,结构、材料设备,安全性、保障性都会
带来建设成本的提高。

超高层建筑的优势也非常明显:集约化,垂直发展,形象突
出,可以作为地标建筑;特别是在商业非常密集的地区,超高层建筑可以充分展现自
己'高’的优势和特点。

二、超高层建筑难点主要有;
I、结构系统;2、垂直交通设计;3、电梯;4、供电安全性和稔定性;5、消防;6、测量;
7、侧向风影响;8、烟囱效应;9、烟囱效应;10、施工难点
超高层施工特点:
(1)超高层基础采用深基础。

由于建筑高,体量大,支撑高层的地基必须达到足够的强度,所以多采用深基础,持力层嵌入微风化岩层。

(2)超高层地下室深度大、层数多、面积大。

一是要满足建筑功能方面的要求,比如人防面积、停车位数量等;二是要解决在施工过程中的结构抗浮问题。

(3)超高层结构形式多为混合型。

如型钢碎、钢管碎、钢钢碎结构或全钢结。

它们的共同特点是:施工简便、工期短、结构性能好且大大节约建筑材料,目前已成为超高层建筑群最为实用和主要的结构形式。

(4)超高层装饰工程装饰富于变化,工程量大,技术含量高、要求高。

超高层建筑的装饰工程的安全性功能尤其重要,抗风压,风、水、气的密闭性要求高。

(5)建筑功能复杂,子系统多,安装工程工程量大,要求精度高。

超高层建筑设计的问题及解决措施

超高层建筑设计的问题及解决措施

超高层建筑设计的问题及解决措施超高层建筑设计的特点超高层建筑是指40层以上并且高度达到100米的建筑物。

随着建筑高度的增加,其技术合理性、适用性、经济性都会发生变化,需要解决安全问题、能源消耗问题、环境问题、内部交通问题。

此外,也对建筑结构、幕墙、机电、垂直交通的要求越来越高,施工难度也越来越大,因此必须重视超高层建筑设计,兼顾科学性、经济性、美观性、舒适性等因素。

超高层建筑设计的要点1.建筑设计当前的超高层建筑领域,建筑设计主要包括外立面设计、节能设计、消防设计、人防设计、外维护系统设计、垂直运输设计等。

比如外立面设计,除线条比例外,投射在建筑上的几何状阴影使空间具有层次感,同时起到遮阳节能效果。

再比如超高层建筑一般把所有楼梯间、电梯、设备机房、管井、卫生间等设置在核心筒附近,进而满足交通和服务需要,故影响平面使用效率因素相对较多,核心筒结构类型、设备机房及管井的布置形式及面积、电梯布置等。

2.结构设计在目前的超高层建筑中,结构设计主要包括基础形式选择、结构体系类型选择、楼盖体系的分析等。

比如说楼盖体系设计要考虑到该结构投入的成本,不仅包括建造成本,还需要考虑到空间占用面积和成本之间的关系,比如上部结构的重量对地基造成的影响以及如何加强地基,这一过程就需要增加成本。

通过风洞实验,实际模拟风压,对于结构整体抗风性设计以及幕墙结构设计更有利。

3.超高层建筑设计与施工结合超高层建筑施工难度大,施工工艺复杂,因此在设计过程应充分考虑施工便利性和可行性。

比如说楼板结构形式设计,有现浇板、压型钢板以及桁架楼承板等,不同形式,施工便利性差异较大。

超高层外幕墙设计一般优先选择单元式幕墙,这种幕墙的单元板块都是先在工厂车间组装,施工周期较短还可以和土建施工一起进行,使得整个施工周期得到有效控制,也有利于施工品质的保证。

超高层建筑设计的问题以及解决措施1.工程概况厦航总部大厦位于仙岳路与环岛干道交叉口南侧湖里两岸金融中心,项目性质为办公楼和酒店,总用地面积21900㎡,总建筑面积17.32万㎡,其中地下部分面积为5.32万㎡。

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超高层建筑是现代城市的标志性建筑物,其高度通常超过300米,是建筑师们展现设计创意和技术实力的重要场所。

然而,与传统建筑相比,超高层建筑设计更加复杂、考验对建筑材料和施工技术的极限。

本文将从结构、安全、环保等多个方面,探讨超高层建筑设计的要点。

一、结构要点超高层建筑的结构设计是最为关键的一环。

一方面,结构健康直接影响建筑物的安全性;另一方面,高楼大厦的巨大质量和体积也使得结构的维护和更新成为非常困难的事情。

因此,在设计超高层建筑时,结构设计必须注重以下几个要点:1. 承载能力和强度高层建筑的巨大重量和高度给建筑结构带来了很大的挑战。

承载能力和合理的强度决定建筑的安全性,因此,需要特别注意结构材料的选择和排布。

同时,建筑设计者应考虑地震等自然灾害对建筑物的影响,为建筑物加固吸震,增强抗震能力,确保建筑物的稳定性。

2. 抗风能力高空强风是超高层建筑的常见自然现象之一,一旦发生,将给建筑的稳定性带来巨大的威胁。

因此,在建筑物结构设计过程中要考虑其抗风能力。

多采用空气动力学原理,让建筑物在自然风中表现出较好的稳定性,同时人为添置侧向抗风支撑,确保建筑安全性。

3. 防火能力超高层建筑中,火灾是最为严重和常见的安全隐患之一。

由于建筑高度较大,火灾发生后很难及时扑灭,因此,抗火设计是超高层建筑中的重要要点。

建筑设计者要尽可能采用难燃、耐火、防火等高科技材料,在建筑物中设置消防系统,并进行多通道的疏散考虑,使得在火灾时人们能够安全疏散。

二、安全要点安全是超高层建筑的核心关注点之一。

在超高层建筑的设计中,安全包括了各个方面,从建筑物的设计开始,到后续的管理和维护,每一个设计环节都必须注意安全要素。

具体包括以下几个方面:1. 逃生通道逃生通道是人们遇到紧急情况时保护自己的最后防线。

在超高层建筑的设计中,必须设置多条逃生通道,并保证这些通道宽敞,明亮,令人易于识别方向,行动顺畅。

同时,建筑物内部的房间和楼梯间的标记、指向等,都应该令人易于理解和识别,以保证人们在逃生时不会迷路。

超高层住宅建筑结构设计经验总结

超高层住宅建筑结构设计经验总结

超高层住宅建筑结构设计经验总结超高层住宅建筑是指建筑高度超过300米以上的住宅建筑,其结构设计具有很高的技术难度和复杂性。

在长期的实践中,我积累了一些经验和教训,总结如下:1. 综合考虑建筑高度和地震设计要求超高层建筑由于其高度较大,受到地震力的影响更为显著。

在结构设计上,需要充分考虑地震设计要求,并合理选择建筑材料和结构形式。

同时,还需要进行地震效应的动力分析,评估结构的抗震性能。

2. 合理选择结构形式超高层住宅建筑的结构形式多种多样,如框架结构、剪力墙结构、桁架结构等。

在选择结构形式时,需要根据建筑的功能要求、高度、地质条件等多种因素进行综合考虑,确保结构的安全性和经济性。

3. 加强结构的抗风性能超高层建筑容易受到风力的影响,尤其是顶部和侧面的风荷载较大。

为了保证建筑的稳定性,需要进行风荷载分析,并采取相应的措施,如增加弯曲刚度、设置风致振动减震装置等,以提高结构的抗风性能。

4. 加强结构的抗火性能超高层住宅建筑的抗火性能直接关系到人员的生命安全。

在结构设计中,需要合理选择防火材料和控制结构的燃烧扩散速度,以确保在火灾发生时,结构能够保持稳定,为人员的疏散提供时间。

5. 合理布置消防设施和疏散通道超高层建筑应配备完善的消防设施和疏散通道,以保证人员在火灾发生时的安全疏散。

在结构设计中,需要考虑消防设施的布置和疏散通道的设置,并确保其通畅和安全。

6. 加强结构的耐久性设计超高层建筑的建设周期很长,因此在结构设计时需要考虑结构的耐久性。

合理选择材料、设计保护层和注意防水、防腐措施等,以延长结构的使用寿命。

7. 强化结构监测和维护超高层建筑的结构形式和高度都有一定的特殊性,因此需要建立健全的结构监测和维护制度。

及时监测结构的变形和裂缝,并采取相应的维护措施,以保证结构的安全运行。

总之,超高层住宅建筑结构设计具有极高的专业性和复杂性。

在实践中,需要充分考虑地震、风荷载等特殊情况,并通过合理选择结构形式、材料和加强抗灾性能等措施,确保结构的安全性、稳定性和耐久性。

超高层建筑结构施工特点及类型

超高层建筑结构施工特点及类型

超高层建筑结构施工特点及类型超高层的建筑,一般楼层多而高,施工具有高度的连续性和复杂性,这时候更有必要明白了解高层建筑的施工特点和类型了。

下面就由我为你带来超高层建筑结构施工特点及类型,希望你喜欢。

超高层建筑结构施工特点高层建筑的楼层多,高度大,要求施工具有高度的连续性,施工技术和组织管理复杂,除具有一般多层建筑施工的一些特点外,还具有以下施工特点:1、工程量大、工序多、配合复杂:高层建筑的施工,土方、钢筋、模板、混凝土、砌筑、装修、设备管线安装等工程量都要增大,同时工序多,十多个专业工种交叉作业,组织配合十分复杂,同时,由于工程量大引起的对技术提出了更高的要求,比如大体积混凝土裂缝控制技术,粗钢筋连接技术、高强度等级混凝土技术,新型模板应用技术等。

2、施工准备工作量大高层建筑体积、面积大,需用大量的各种材料、构配件和机具设备,品种繁多,采购量和运输量庞大。

施工需用大量的专业工种、劳动力,需进行大量的人力、物力以及施工技术准备工作,以保证工程顺利进行,同时,由此引起的施工场地狭小一般都是施工难点,如何有效分配调整施工现场平面布置以保证施工顺利进行也考验施工企业现场管理水平。

3、施工周期长,工期紧:高层建筑单栋工期一般要经历2〜4年,平均2年左右,结构工期一般为5〜10d 一层,短则3d 一层,常常是两班或三班作业,工期长而紧,且需进行冬、雨期施工,为保证工程质量,应有特殊的施工技术措施,需要合理安排工序,才能缩短工期,减少费用,同时,还需制定一系列安全防范措施和预案以保证安全生产。

4、基础深、基坑支护和地基处理复杂:高层建筑基础一般较深,大多1〜4层地下室,土方开挖、基坑支护、地基处理以及深层降水,安全和技术上都很困难复杂,直接影响着工期和造价,采用新技术较多,如逆作法、复合地基成套技术、。

5、高处作业多,垂直运输量大:高层建筑一般为45〜80m,甚至超过100m,高处作业多,垂直运输量大,施工中要解决好高空材料、制品、机具设备、人员的垂直运输,合理地选用各种垂直运输机械,妥善安排好材料、设备和工人的上下班及运输问题,用水、用电、通讯问题,甚至垃圾的处理等问题,以提高工效。

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浅谈超高层建筑结构的特点及其设计要点
发表时间:2016-07-29T14:27:43.150Z 来源:《基层建设》2016年9期作者:杜嘉斌[导读] 随着我国经济的迅速发展和科学技术的进步,超高层建筑在全国各地特别是沿海地区如雨后春笋般涌现。

广州市住宅建筑设计院有限公司广东广州 510623
摘要:随着我国经济的迅速发展和科学技术的进步,超高层建筑在全国各地特别是沿海地区如雨后春笋般涌现。

超高层建筑更因其土地利用率高、可提升城市形象等优势越来越受到市场的欢迎。

与此同时,超高层建筑的大量出现也给结构设计提出了新的挑战。

本文结合结构设计的基本知识,粗浅地分析了高层、超高层建筑结构的特点及设计要点。

关键词:高层建筑结构;超高层建筑结构;结构体系;设计要点
0引言
高层建筑是近代经济发展和科技进步的产物。

快速城市化,用地紧张及商业竞争的激烈化,促使了高层建筑、超高层建筑的出现和发展。

但是,高层建筑显现了其较普通建筑更为强大的使用功能外,也对其结构提出了更高的要求。

所以,在下文中笔者将从超高层建筑的结构特点的角度,谈谈设计中要坚持的一些原则,以及在结构设计中常遇到的问题及设计要点。

一、超高层建筑结构设计的主要控制因素
1.风荷载:是空气流动对工程结构所产生的压力。

地面以上的建筑无一例外将受到风荷载的作用。

随着建筑高度的增加,建筑受到风荷载作用的影响愈加明显。

在低地震烈度的地区,风荷载作用往往成为水平力的主要控制因素。

目前大多采用风洞试验来研究风荷载对建筑的影响。

2.地震作用:在地震区,地震作用必须考虑。

对于超高层建筑来说,抗震更是重中之重。

在科学技术发展迅猛的今天,地震仍然难以预测。

在工程实践中,大多采用振动台试验模拟地震作用,以便研究建筑物在地震作用下的状态。

此外,隔振和消能减震等技术的应用,也给抗震提供了新的方向。

3.地基基础:随着建筑高度的不断增加,竖向荷载和水平荷载产生的作用于基础上的荷载极大。

例如,金茂大厦,总荷载超过了30万吨,混凝土巨型柱荷载为1万多吨。

这样的荷载显然对于地基基础的要求很高。

可见,超高层建筑的基础设计也是结构设计中的一个重要的内容。

4.业主的要求:业主往往对建筑在艺术、功能、经济上有很高的要求。

如何既能实现建筑的美学要求、满足建筑的功能、符合业主的经济目标,是结构设计师在设计过程中必须考虑的问题。

二、超高层建筑结构体系的特点分析
为满足上述的控制因素,首当其冲的就是结构体系的选择。

好的体系既能满足受力要求,也能达到经济合理的要求。

下面结合一些实际例子,对超高层建筑结构体系的特点进行分析。

超高层建筑结构体系的体系主要有框架结构、剪力墙、框架-剪力墙体系。

随着建筑高度的增加,这些传统的结构体系已经难以满足需求。

目前超高层建筑结构体系最常采用的是支撑-筒体结构(核心筒+外围支撑结构)。

随着对超高层结构的研究的不断深入,支撑-筒体结构已变化出很多不同的组合。

1.从支撑结构区分
基本上每个超高层建筑都有一个核心筒,建筑功能或是设备使用都需要它,结构也需要利用核心筒,可见从各个工种来说核心筒是非常有用的,因此多数的超高层建筑都有核心筒在中间。

在周边就配上支撑结构,支撑结构以框架、巨型框架和外框筒居多。

框架-核心筒结构最为简单,也最常采用。

近年来,巨型框架结构得到了结构师的青睐,上海中心(632m),深圳平安中心(648m),天津高银117 大厦(597m)都采用了巨型框架的结构。

采用外筒的结构形式也正在逐渐增多。

例如广州西塔,外筒采用的是斜交网格。

外筒抗力是非常强的,无论是抗扭、抗震,以至于抗震能力比它的内筒还强,而且它抗扭的能力非常好。

2.从是否设置水平支撑体系区分
上文提到的框架-核心筒,巨型框架-核心筒,外筒-核心筒的结构形式,结构的刚度是逐渐递增的,然而随着结构高度不断的增加,高宽比越来越大,这样的基本结构还不能满足规范对于刚度的要求,这时,往往需要在这个基础上增加一个补强的措施,就是增加水平的伸臂桁架和腰桁架(称为加强层)。

伸臂桁架和腰桁架可以分别设置,也可以同时设置,可以设置单个的,也可以是多个的,根据结构刚度适度选择。

需要注意的是,伸臂桁架和腰桁架将会造成结构的刚度突变,应遵循能不能就不设,能少设就少设的原则。

3.从材料利用上区分
高层建筑结构发展到了今天,传统的钢筋混凝土结构已不能满足发展的需求了,钢材的利用,使得结构的自重减轻,强度增加,被大量运用于(超)高层建筑结构中。

传统的钢筋混凝土核心筒承担了85%的水平地震力,很快因为开裂、压碎而导致刚度及延性退化,不利于能量的消耗。

由此发展起了一种新型的抗侧力体系—钢板剪力墙。

钢板剪力墙具有重量轻,延性好,制作安装时间短等优点。

核心筒除了承担水平力外,还承担了相当大的重力荷载,轴压比的限值使得核心筒往往过于笨重,由此发展出钢管混凝土剪力墙,钢管的加入,能使剪力墙的轴压比大大降低,而且由于钢管的约束作用,剪力墙的抗压弯能力,延性等得到了较大的提高,有着广阔的应用前景。

除了核心筒应用了新的材料外,外框采用钢框架则是更加普遍的做法。

近年,外框的形式已经不局限于传统的框架了,如斜交网络,编制网络,巨型框架等等支撑体系的出现,极大的延伸了超高层建筑的发展空间。

三、超高建筑结构设计中的几个要点
1.型钢混凝土和圆钢管混凝土柱钢骨含钢率的控制
一般设计中,混合结构构件的钢骨含钢率中都是由构造控制,目前国内相关的设计规范和技术规程的规定各不相同,但有一个共同点是框柱中钢骨的含钢率不宜小于4%,这是型钢混凝土柱与钢筋混凝土柱区别的一个指标。

在混合结构设计过程当中,设计者可根据计算结果来设计柱纵筋和箍筋,并设置大于4%的含钢率的型钢截面。

2.钢筋混凝土核心筒的型钢柱的设置
在地震作用或风荷载作用下,钢筋混凝土核心筒一般要承受85%以上的水平剪力;同时筒体外墙还要承受近楼层面积一半的竖向荷载。

所以,在筒体外墙内设置型钢柱既可保证筒体与型钢混凝土外框柱有相同的延性,还可以减小两者之间竖向变形差异。

同时,筒体墙内设置型钢柱,可使剪力墙开裂后承载力下降幅度不大。

尤其在抗震设防的高烈度区,剪力墙底部加强区的抗震性能目标要按中震弹性或中震不屈服设计,其地震作用下剪力、弯矩很大,更需在墙体内设置型钢柱。

否则,内筒边缘构件配筋面积太大,增加了设计和施工的难度。

通过设置型钢柱,可取代边缘构件内的纵筋。

3.关于伸臂桁架和腰桁架的设置
上文提到在超高层建筑结构设计中,结构抗侧刚度有时不能满足变形要求,需要利用避难层或设备层设置水平伸臂桁架或腰桁架的加强层。

加强层有效地使外框架或外框筒与核心筒协同起来,大大增大结构的抗侧刚度和扭转刚度,满足结构的变形(层间位移)要求。

设置加强层后,造成结构沿高度方向刚度不均匀,刚度突变带来内力突变,因此在加强层及上下相邻层构件的内力会出现较大的改变,设置是方向性的改变,加强层的刚度越大,内力突变的程度也越大,这种突变会产生薄弱层效应。

而在抗震设计的结构中,应尽可能的减小出现薄弱层形成的不利效应,因此可以不设置加强层时,就不必设置加强层,需要设置加强层时,也应该遵循适度的原则,不宜采用刚度过大的伸臂和腰桁架,以避免出现过大的刚度突变。

研究表明,多道伸臂桁架减小侧移的效果优于一道伸臂桁架,但是伸臂结构数量也不是越多越好,当设置四道以上的伸臂桁架时,减小侧移的效果就不再明显。

而且加强层的数量多了,影响建筑的功能,施工困难也增加了。

伸臂设置的位置不同,其减小侧移的效果也不相同,根据高层建筑在水平力作用下的受力特点,当沿高度仅设置一个加强层时,设置在结构的0.6H附近;设置两个加强层时,设置在H、0.5H处较合适;当设置3个或以上加强层时,宜沿竖向从顶层向下均匀设置。

一般的高层结构设计中,伸臂桁架设置位置需要做敏感性分析,以便找到最合适的位置、数量。

四、结束语
超高层建筑是现代社会发展的必然产物,是建筑功能、成本、美学等综合因素的承载者。

其结构体系的选择是否合理将对实用性、经济性等产生极大的影响。

通过对目前流行的超高层建筑结构体系的分析,归纳了设计中遇到的一些问题及要点,有利于从概念上把握超高层建筑结构的设计。

参考文献:
[1]GB50011―2010,建筑抗震设计规范[S];
[2]JGJ3―2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S];
[3]郭彦林,周明.钢板剪力墙的分类及性能[J].建筑科学与工程学报,2009(9);
[4]徐培福,傅学怡等.复杂高层建筑结构设计[M].中国建筑工业出版社,2005.2 第一版;。

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