分析可呼吸式高層連體鋼結構的設計與施工

1、<p>　　分析可呼吸式高層連體鋼結構的設計與施工</p><p>　　[摘 要]近年來，在很多高層建筑工程的施工設計中，一種全新的可呼吸式連體鋼結構建設得到了推廣應用，不僅提高了高層建筑的美觀程度，而且實用性能和防范熱脹冷縮的能力也得到了增強。本文通過結構原理和結構模型的敘述，分析了可呼吸式高層連體鋼結構建筑在設計和施工中應當把握的關鍵技術環(huán)節(jié)，對提升工程質量，確保高層建筑的剛性和抗震能力，具有一定的

2、參考作用。 </p><p>　　[關鍵詞]高層建筑；連體鋼結構；可呼吸式；設計施工技術 </p><p>　　中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）36-0136-01 </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　溫州新國光商住廣場采用的就是可呼吸式連體鋼

3、結構，2005年年初獲得了全部驗收，多年來經受住了高強度臺風的侵害和氣溫冷熱變化的影響，而且在多種外力的侵襲下，面積較大的地下室也未出現滲漏裂縫情況，表明該工程結構具有科學合理性。筆者試結合該工程特征，對可呼吸式高層連體鋼結構建筑的設計和施工談些粗淺的認識。 </p><p>　　1 設計可呼吸式連體鋼結構高層建筑技術要點 </p><p>　　1.1可呼吸式結構原理 </p>

4、<p>　　所謂的可呼吸式結構，是人體的呼吸系統的形象比喻。因為人在呼吸的時候，主要靠胸、腹的伸縮張弛而實現呼吸功能并確保肌體代謝平衡。因此，在設計高層連體鋼結構建筑工程的時候，如果能夠像人體一樣自由呼吸，防止天氣冷熱變化發(fā)生結構形狀改變和樓體過高不穩(wěn)定，外界條件產生的應力機會降低。這種建筑就是通常所說的可呼吸式結構，對于高層連體鋼結構工程設計施工非常有裨益。 </p><p>　　1.2可呼吸式高

5、層連體建筑結構模型 </p><p>　　由于高層建筑結構一般都具有相當的高度，隨著風力、氣溫或者地震等不可抗力的影響，時常會發(fā)生一定的不穩(wěn)定性，出現“晃動”現象，或者由于連體結構受到熱脹冷縮的影響，使建筑結構發(fā)生形狀的改變，這樣，主體和連體結構雙方就會形成一種互相牽引的應力，由于運用傳統的計算方法進行測算，不太容易直觀地分析合適的邊界數據，所以，基于建筑結構因外力影響而形成的應力情況，在設計的時候，就充分考慮到

6、這一點，通過緩沖應力形變的設計方式，將其減少到可控的范圍內。這種可呼吸式的新的模型結構，實際上就是釋放緩沖應力的過程。 </p><p>　　1.3設計技術要點 </p><p>　　科學設計可呼吸式高層連體鋼結構建筑，應當注意把握以下幾個關鍵技術：一是在高層建筑的堅固程度、延性、承重力和安全穩(wěn)定性能等方面，要精心設計，比如，支座必須連接的緊密合理，而且即使出現了大強度臺風天氣，或者受到地

7、震應力的破壞，也不能發(fā)生形狀的改變。二是高層建筑的外側，一般都安裝了很大面積的玻璃幕墻，所以在設計的時候一定要采取措施，防止受到外力的影響下出現變形。三是工程設計應當適合施工，有利于現場作業(yè)，增強可操作性，同時要節(jié)約工程成本，控制施工工期。在設計的時候，可以利用鋼結構的鉸接連體在不同的高層建筑之間進行支撐，并且使用煙道當作底座，增強高層建筑的穩(wěn)定性，防止隨著氣溫的冷熱變化而發(fā)生結構的變形。同時，還可以設計一種“可呼吸”的連體鋼結構系統，

8、以使高層建筑即是遇到臺風天氣和地震災害也能“巋然屹立”。另外，在設計的過程中，為了方便后期建筑結構使用環(huán)節(jié)的檢修和維護，還可以增設一些替代修補設施。而這種“可呼吸”效應得以實現，也就是煙道、跨度很大的鋼桁架、底座和阻尼設施利用設計節(jié)點共同作用的結果。 </p><p>　　2 可呼吸式高層連體鋼結構工程的施工 </p><p><b>　　2.1技術優(yōu)勢 </b>&l

9、t;/p><p>　　對于這種可呼吸式連體鋼結構高層建筑工程，安裝施工技術是應當認真把握的重點，而且必須與工程設計緊密結合，并與已完工主體建筑充分融合。 </p><p>　　這種結構的建筑工程，具有很大的優(yōu)勢：一是在高層建筑主體工程已經完成施工的基礎上，正常的施工程序不會受到干擾。二是一般在施工安裝連體鋼結構的時候，在地面操作就可，不用在高空施工，減少了作業(yè)風險，而且在地面作業(yè)也能夠有效地確

10、保焊接效果。三是在充分利用了組合設備的作用，在連體鋼結構施工的時候，不會影響到建筑面積、高度等內容。四是需要土方到高層建筑中的設備重量小、承重力強。五是在施工的時候，可以利用計算機羅新型系統進行全程監(jiān)管，自動化水平非常好，不僅安全、高效、科學，而且施工非常便利。六是連體鋼結構與主體工程可以同時施工，極大地減少了工程成本，降低了施工周期。 </p><p><b>　　2.2 施工要求 </b>

11、;</p><p>　　在對可呼吸式高層連體鋼結構建筑工程進行施工的時候，因為這樣的建筑形式一般底盤非常大，而且連體具有非常復雜的結構，所以在結構系統的選擇上一定盡量科學，而且要事先同建筑師深入研究和溝通協調，確保高層建筑和連體鋼結構的一體化，確保對外力的應對能夠得到有效解決，以使可呼吸式高層連體鋼結構建筑工程具有良好的穩(wěn)定和抗震性能。 </p><p>　　一是在進行高層連體鋼結構工程施

12、工中，充分應用設計過程中的“可呼吸”原理，防止高層建筑由于受到熱脹冷縮等物理因素或者地震、臺風等自然災害造成的不穩(wěn)定問題，發(fā)揮“呼吸系統”的功能。二是可以利用計算機網絡系統，結合已經建設完畢的主體工程，運用液壓控制同時施工的方法，一并安裝施工連體結構。三是加強施工過程的科學性、可靠性管理，及時處理施工中遇到的技術難點問題，并做好施工人員的業(yè)務培訓和現場指導，以使施工人員能夠嚴格遵循設計規(guī)范標準和施工圖紙的要求進行現場操作，確保工程質量。

13、 </p><p>　　2.3 消防設施處理 </p><p>　　工程消防處理也是施工中的重點內容之一，因此，在施工的時候，一定要科學設置疏散通道、消防報警和滅火器材等消防設施，同時在鋼結構的外層要涂上一側防火的材料，一般使用的都是簿型的涂料，耐火的系數通常都高于2小時。 </p><p>　　2.4防腐技術處理 </p><p>　　由于

14、鋼結構建筑使用壽命一般在50年，因此，在施工的時候，為了保證高層建筑連體鋼結構的經久耐用，做好防腐的技術處理也很關鍵。特別是在一些沿海型的城市，氣候濕潤，降雨比較多，平均的pH值達到了4個多，而且有的城市還地處重酸雨的地區(qū)，酸雨發(fā)生的頻率非常高，雨水中含有的酸量成分比較多，而且風力比較大，SO2、NO2和懸浮的顆粒物質在大氣中的含量嚴重超標，甚至經常會發(fā)生一些臺風事故，這些都會對連體的鋼結構產生很大的腐蝕作用。如果可呼吸式高層連體鋼結構

15、建筑位于濕度比較高、雨水比較多的城市，或者一旦鋼結構的材料外表溫度小于常規(guī)的露點，就很容易在其表面形成一定的凝結，這種水膜時間一長就會對鋼結構材料產生嚴重的腐蝕，特別是如果遇到臺風天氣，更加重了腐蝕程度，減少了高層建筑的使用壽命。因此，加強反腐施工處理就非常必要。當前，運用得到鋼結構建筑中的最有效的防腐系統，主要是屏障式保護和陰保護有機結合的形式，同時在鋼結構的外層用鍍鋅、防火以及面漆合而為一的材料涂上，以增強其防火作用。 </p

16、><p><b>　　3 結束語 </b></p><p>　　由于很多高層連體鋼結構建筑都具有樓層多、底盤寬、連體結構大等特點，所以在設計和施工可呼吸模式的時候，要結合主體工程結構，運用現代化的施工手段，科學把握好技術難點問題，確保高層建筑能夠具有承受熱脹冷縮和臺風、地震等自然災害破壞的能力，防止由于建筑過高導致的“晃動”等問題，避免給人民群眾的生命財產帶來損害。 &l

17、t;/p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]方鴻強.“可呼吸式”高層連體鋼結構的設計與施工[J].全國鋼結構學術年會論文集.2011.10.27. </p><p>　　[2]裘恩東.淺析高層連體結構施工技術[J].建筑學研究前沿.2012.12.19. </p><p>　　[3]王曉東.