對超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)的探討

1、<p>　　對超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)的探討</p><p>　　【摘要】：由于現(xiàn)今的土地資源日益緊張，怎樣更好的、最大限度的增大土地利用率、減少土地浪費(fèi)成為我國建筑業(yè)首要考慮的問題。本文就超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)做簡單的探討。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】：超高層；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；特點(diǎn)；要點(diǎn) </p><p>　　中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼

2、： A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　超高層建筑的建造，其所以如此之快，除了有的城市為了有一個(gè)高大的形象建筑之外，主要還是超高層建筑能在有效面積的土地上，得以發(fā)揮最大的使用效益。也盡管建造超高層需要的費(fèi)用比一般高層建筑高出很多，但在我國的城市建設(shè)中，隨著日益快速發(fā)展的需要，為土地使用率的提高，必然會使超高層建筑以更快的速

3、度發(fā)展。 </p><p>　　一、超高層建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn) </p><p>　　1、超高層建筑由于消防的要求，須設(shè)置避難層，以保證遇到火災(zāi)時(shí)人員疏散的安全。由于機(jī)電設(shè)備使用的要求，還需要設(shè)置設(shè)備層。一般超高層建筑是兩者兼而使用，而對于更高的多功能使用的超高層建筑，它不只每15層設(shè)一個(gè)避難層兼設(shè)備層即可，還需要設(shè)有機(jī)電設(shè)備層。對于這些安放有設(shè)備的樓層設(shè)計(jì)除考慮實(shí)際的荷載之外，更需考慮設(shè)備的振

4、動(dòng)對相鄰樓層使用的影響。 </p><p>　　2、超高層建筑的平面形狀多為方形或近似，對于矩形平面其長寬比也是在2以內(nèi)，尤其抗震設(shè)防的高烈度地區(qū)更應(yīng)采用規(guī)則對稱平面。否則，在地震作用時(shí)由于扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大，易受到損壞。 </p><p>　　3、超高層建筑的基礎(chǔ)形式除等厚板筏基和箱基外，由于平面為框架-核心筒或筒中筒，基本沒有一般高層建筑中所采用的梁板筏基。同時(shí)，由于基底壓力大要求地基承載力很

5、高，除了基巖埋藏較淺可選擇天然地基外，一般均采用樁基。 </p><p>　　4、房屋高度超過150m的超高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的使用條件，滿足風(fēng)荷作用下舒適度要求，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)最大加速度的控制滿足相關(guān)規(guī)定要求。 </p><p>　　二、超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) </p><p><b>　　1、平面設(shè)計(jì) </b></p><p

6、>　　從地基承載力或樁基承載力考慮，如果在同樣地基或樁基的情況下，減輕房屋自重意味著不增加基礎(chǔ)造價(jià)和處理措施，可以多建層數(shù)，這在軟弱土層有突出的經(jīng)濟(jì)效益。地震效應(yīng)與建筑的重量成正比，減輕房屋自重是提高結(jié)構(gòu)抗震能力的有效辦法。高層建筑重量大了，不僅作用于結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，還由于重心高地震作用傾覆力矩大，對豎向構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，從而造成附加彎矩更大。 </p><p>　　在滿足地下室車庫層和底層架空或

7、者底層商鋪的前提下，遵循對稱、均勻、周邊、拐角的原則，在結(jié)構(gòu)周邊、拐角和核心筒等部位對落地剪力墻進(jìn)行較合理布置，主體結(jié)構(gòu)抗震等級為三級(低于140m)和二級(高于140m)。對結(jié)構(gòu)薄弱部位如樓電梯周圍，內(nèi)庭院周圍均設(shè)置了120mm厚樓板，采用雙層雙向拉通鋼筋予以加強(qiáng);對少量肢長受到限制的短肢剪力墻(墻肢長度∶墻厚<8∶1)按照高規(guī)要求予以加強(qiáng)，如滿足最小配箍率和最小配筋率等。 </p><p><b&

8、gt;　　2、基礎(chǔ)設(shè)計(jì) </b></p><p>　　超高層建筑一般多設(shè)二層或更多層的地下室，其基礎(chǔ)的埋置深度均能滿足穩(wěn)定要求。而對于基巖埋藏較淺無法建造多層地下室不能滿足埋置深度要求的，則可設(shè)置嵌巖錨桿來滿足穩(wěn)定要求。 </p><p>　　（1）天然地基基礎(chǔ)。對于基底砌置在砂、卵石層的建筑，多是采用等厚板筏形基礎(chǔ)。但也有工程采用箱形基礎(chǔ)。 </p><p

9、>　　（2）樁基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。超高層建筑的樁基礎(chǔ)，由于基底壓力大，要求的單樁豎向承載力較高，因此，均采用大直徑鉆孔灌注樁或有條件的工程場地采用大直徑人工挖孔擴(kuò)底灌注樁。樁端持力層的選擇應(yīng)考慮層厚較大和密實(shí)的砂、卵石層或中風(fēng)化、微風(fēng)化基巖，以減少樁端沉降變形。 </p><p>　　3、核心筒外墻的連梁設(shè)計(jì) </p><p>　　核心筒外墻的連梁縱筋計(jì)算超筋是非常普遍的情況，《高規(guī)》對連

10、梁超筋有專門的處理措施，而且研究文獻(xiàn)也不少，但計(jì)算模型的選取也是重要因素之一。《高規(guī)》規(guī)定，跨高比小于5時(shí)按連梁考慮，即連梁屬于深彎梁和深梁的范疇，其正截面承載力計(jì)算時(shí)，已不能按桿系考慮，也就是已不符合平截假定，但許多分析軟件仍然把連梁按桿系計(jì)算，其計(jì)算偏差當(dāng)然是很大了。按“強(qiáng)墻弱梁”和“強(qiáng)剪弱彎”原則進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)時(shí)，雖然《高規(guī)》對連梁設(shè)計(jì)有具體要求，但這個(gè)“弱”要到什么程度，還是取決于設(shè)計(jì)者的理解和經(jīng)驗(yàn)。本工程核心筒外墻的連梁按《高規(guī)

11、》要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，除連梁均配置了交叉暗撐外，對非底部加強(qiáng)部位剪力墻的邊緣構(gòu)件也進(jìn)行了加強(qiáng)處理，以滿足“多道抗震防線”和“強(qiáng)墻弱梁”的要求。 </p><p><b>　　4、轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì) </b></p><p>　　高層建筑應(yīng)保證大空間的需求的房間具有足夠的剛度，從而防止轉(zhuǎn)換層沿豎向的剛度變化過大，應(yīng)建立嚴(yán)格的轉(zhuǎn)換層上部和下部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比例。高層建筑的轉(zhuǎn)換層抗震的結(jié)

12、構(gòu)設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不小于上一層結(jié)構(gòu)側(cè)向高度的百分之七十，并且根據(jù)高層建筑的指數(shù)設(shè)計(jì)的規(guī)范要求?？刂妻D(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的下部與上部的等效側(cè)向剛度比宜接近于1。同時(shí)還應(yīng)保證一定比例剪刀墻的落地，加大落地厚度，從而提高剪刀墻混凝土的強(qiáng)度等級，減小洞口的尺寸，從而盡量使縱橫墻形成筒體。整體結(jié)構(gòu)的分析過程，應(yīng)對轉(zhuǎn)換層的薄弱部位的樓板平面的變形對建筑結(jié)構(gòu)受力的印象程度。并通過剪刀墻的布置方式的調(diào)整，從而使相應(yīng)的結(jié)構(gòu)與剛性相接近，避免了扭轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)

13、平面布置的規(guī)范。合理地加強(qiáng)框支剪力墻轉(zhuǎn)換層以下豎向構(gòu)件的配筋率，按相關(guān)規(guī)定確保整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)抗傾覆；同時(shí)，使用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板來達(dá)到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性的目的。保證核心筒內(nèi)部樓板厚為150mm，并且是雙層雙向的配筋以及相關(guān)圍護(hù)材料為新型輕質(zhì)材料，從而有利于減小地震反應(yīng)，減輕建筑自身重量。 </p><p><b>　　5、電梯設(shè)計(jì) </b></p><p>　　超高層建筑

14、內(nèi)主要豎向交通由多部高速電梯承擔(dān)著人的豎向動(dòng)線運(yùn)動(dòng)。由于甲級辦公樓行業(yè)規(guī)定，電梯等候時(shí)間和電梯的運(yùn)輸能力(5分鐘內(nèi)運(yùn)送人員占總?cè)藬?shù)的比例：HC5)是另一個(gè)重要指標(biāo)，對其產(chǎn)生直接影響的是電梯的速度、數(shù)量和載客人數(shù)。另外，電梯的數(shù)量和大小又直接影響著建筑面積的大小。 </p><p>　　此外，超高層內(nèi)按照《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定，還需布置消防電梯，電梯數(shù)量按照標(biāo)準(zhǔn)層單層面積決定。除了客運(yùn)、消防關(guān)系著電梯的設(shè)

15、計(jì)外，整棟建筑中的所有貨運(yùn)流線，也需通過建筑的豎向交通解決。因此，超高層建筑肩負(fù)著整棟建筑的客運(yùn)流線、貨運(yùn)流線、消防疏散三個(gè)重要的方面。 </p><p>　　三、新技術(shù)的推廣和應(yīng)用 </p><p>　　為執(zhí)行國家建筑技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，積極推廣建設(shè)部推廣的建筑十大新技術(shù)，根據(jù)本工程的實(shí)際情況，在保證工程總造價(jià)不超出投資限額的情況下積極推廣使用建筑新技術(shù)和新材料。 </p>&l

16、t;p>　　1、使用高強(qiáng)度鋼筋。采用高強(qiáng)度鋼筋，充分利用鋼筋的抗拉性能，減少鋼筋用量，減小構(gòu)件配筋率，節(jié)約工程造價(jià)，總體經(jīng)濟(jì)效益明顯。 </p><p>　　2、豎向鋼筋接駁采用埋弧對焊或機(jī)械連接，可保證鋼筋的連接接頭的質(zhì)量。 </p><p>　　3、采用高強(qiáng)和高性能混凝土。下部樓層柱及剪力墻混凝土強(qiáng)度等級采用C55；地下室底板、外側(cè)墻及后澆帶采用微膨脹抗?jié)B混凝土，以增加混凝土的抗

17、裂性能，取得較好的防水效果。 </p><p>　　4、砌體采用新型輕質(zhì)墻砌體材料，減輕結(jié)構(gòu)自重，減少地震作用，降低基礎(chǔ)造價(jià)。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　超高層建筑自身特點(diǎn)大大增加了超高層建筑的不穩(wěn)定因素，因此，不能將超高層建筑視為普通建筑的拉伸和重疊，以免影響到建筑的使用效果。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，要根據(jù)

18、超高層建筑的特點(diǎn)開展相應(yīng)施工環(huán)節(jié)的加強(qiáng)，減少安全隱患，確保超高層建筑整體質(zhì)量，確保我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　【1】秦榮.高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)[M].北京：科學(xué)出版社，2012. </p><p>　　【2】范躍虹，黃宗襄，林振聲.超高層和大型公共建筑設(shè)計(jì)、施工與研究[M].上