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高层建筑结构设计探究

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摘要:本文主要围绕高层建筑结构优化设计展开探讨,提出了一些有效的优化设计策略。

关键词:高层建筑;结构;优化设计

随着城市化建设进程的不断加快,近年来,建筑的设计开始逐渐趋于功能多元化发展。同时,基于我国基本国情,高层建筑的建设力度大幅度增加,促使我国各城市中的可规划空间越来越多,有效推进了我国的城市规划进程。高层建筑的结构设计质量,可对其整体安全性以及功能起到决定性影响,确保相关各环节设计的质量有助于促进高层建筑更好的发展。

1高层建筑结构设计要求

第一,舒适性。以提升用户的使用效果为目的,是建筑的设计宗旨。以高层住宅建筑来讲,用户的使用效果即为舒适性,所以在进行具体设计时,理应通过合理规划室内空间,积极完善及改良设计方案等方式,促使建筑用户可以体验到更高的舒适性。第二,经济性。时代不断进步,高层建筑的发展越来越好,数量越来越多,在对高层建筑结构实施设计的过程中,需要注重对建筑的平面体形以及建设区域等多种因素进行充分考量,有助于促使建筑的耐久性及安全性提升。同时,需要重视选择合理性以及经济性均较高的结构机制,有利于提升建筑的经济性。

2高层建筑结构优化设计有效策略

2.1科学合理布置建筑结构

(1)平面布置。在实施此项操作的过程中,应重视对布置的合理性及其和建筑结构的整体安全性间具有的关联加以充分考量,因此,在具体对高层建筑进行独立的单元设计时,应尽可能在确保刚度及承载力均匀、对称的条件下,促使所实施的结构平面设计具备较高的简单性以及规范性,以使得水平荷载作用的影响大幅度降低,减少变形问题出现的可能性,确保高层建筑结构的质量中心可以和刚度中心良好重合。同时,可导致高层建筑两端出现振动问题的因素之一为平面的长度大小,所以,一般来讲,建筑平面的长宽比也会对结构的经济性产生较大影响[1]。(2)竖向的合理布置。首先,应采取多种有效手段促使抗侧移刚度设计具有较高的均匀性及连续性,最好可使设计从上至下循序渐进的减小,有助于最大化的减少刚度的影响,降低基于刚度过大的影响导致建筑结构出现薄弱区域的问题产生。其次,应尽可能确保竖向布置的规则性和均匀性,促使出现过大的外挑和内收状况的可能性大幅度降低。

2.2剪力墙结构优化

首先,要科学合理选择剪力墙结构设计方式,这就需要对高层建筑特点进行充分的考虑。一般来说,针对小于20层的建筑,最好选择短肢剪力墙的结构设计方式,以便减轻结构本身的重量,提升建筑的稳定性。如果建筑高于20层,则需要采用剪力墙结构设计方式,促使其受力均衡。其次,在实际设计中,还需要确保建筑剪力墙结构设计的科学性,一般来说,在高层建筑施工中,都会进行抗震设置,为了避免对其抗震性能产生不良影响,则需要采用双向布置的方式,这样才能在一定程度上减轻结构重量,提升建筑的可靠性与承载力。与此同时,还需要保证其结构设计与建筑墙体的承重能力、墙面刚度是相符的,进而可提升剪力墙结构的稳定性,有利于确保整体建筑物的性能。

2.3地下室设计

一般而言,高层建筑结构设计中均会涉及到地下室结构设计。如表1所示,可见无梁楼盖成本较低,并且减少层高,减少挖土方,减少地下降水费用。由于近期中山某楼盘出现地下室无梁楼盖倒塌事故,无梁楼盖顶板结构设计是要注意以下事项:(1)不平衡弯矩引起的等效集中反力不能忽视。应充分考虑消防车、局部堆土等不均匀荷载情况。对施工机具的临时施工荷载,设计中应予说明限制,并要求施工单位按规程制定相应的安全措施。(2)采取措施防止无梁楼盖连续倒塌。按广东省高规DBJ15-92-2013第3.6.1条条文说明应设置暗梁。对有柱帽的无梁楼盖结构均加箍筋,以防止连续倒塌破坏。

2.4工程实例

根据以上提出的高层结构设计要点,对某海南项目6度区高层建筑进行表1地下室顶板形式比选结构优化设计,建筑平面长46.4m,宽16.8m,33层及1层地下室,地下室层高3.8m,首层3.6m,标准层层高3.0m,风压0.8,X向刚重比为3.83,Y向刚重比为7.64,第一平动周期2.73S,第一扭转周期1.6556S,Y方向风荷载作用下楼层层间最大位移与层高之比为1/1012,地下室标准柱跨8.1×8.1m,覆土1.2m,地下室顶板采用无梁楼盖结构。在满足建筑舒适性的同时提升建筑的经济性。本建筑除地下室部分,单体混凝土量为0.43m3/m2,钢筋含量为42kg/m2;地下室部分混凝土量为0.96m3/m2,钢筋含量为98kg/m2。

3结束语

基于上述分析,我们在具体针对高层简述实施结构优化设计的过程中,需要重视对所规定的各种相关要求加以充分考量,注重合理择选和应用多种有效的优化设计手段,有助于提升建筑的整体质量。

参考文献:

[1]黄兆纬,胡雪瀛,赵宇欣.基于性能的天津中信城市广场7号楼超限高层结构抗震分析[J].建筑结构,2017,47(24):26-30.

[2]丁萍.高层住宅剪力墙结构设计优化与建筑空间要求的设计探讨[J].智能城市,2018,4(13):34-35.

作者:侯四英 单位:广东中山建筑设计院股份有限公司

高层建筑结构设计探究责任编辑:张雨    阅读:人次