我国近年来城市化发展非常快速,同时中国的建筑行业也在不断的发展,使得工程的建筑质量获得了很大成就。传统建筑中以高层建筑结构模式居多,而近年来随着建筑物结构越来越复杂,较多的复杂高层建筑与超高层建筑的建设开始进入人们的视野,成为建筑从业者主要面临的建筑方向。复杂高层与超高层建筑建设过程中面临的主要难题在于,结构设计阶段建筑设计师将面临诸如层数较多的问题带来的影响。需要考虑如何使建筑物主体的结构质量得到有效提高,并且使局部结构的合理性与安全性能得到提升。随着社会的多元化发展,使得国内的城市化建筑中,复杂高层与超高层建筑在发展过程中遇到一定的挑战。
一、复杂高层建筑及超高层建筑结构设计的基本要点
目前我国的市场经济发展十分迅速,在建筑领域当中,复杂高层与超高层建筑是城市经济水平的标志。在对复杂高层与超高层建筑进行设计的过程中,需要遵循一定的发展原则。包括多元文化的发展方向,需要对建筑的设计要点进行充分明确,从而保证建筑物的施工质量,为复杂高层与超高层的居住舒适性进行有效提高。在这样的背景之下,对复杂高层与超高层建筑结构设计进行深入研究是十分重要的。建筑结构设计既是一门学科也属于科学范畴。在对建筑结构进行概念设计时,不需要进行准确计算,只需要明确结构的概念,主要由机械关系来决定其结构设计。对于传统的设计来说,是一种设计思想与设计逻辑。概念设计可以实现各式各样的建筑形式。当建筑的结构方案设计完成之后,相应的设计人员还需要对设计出的结构进行修改建议,并且设计人员还要充分了解各种特殊类型的建筑,为接下来创作更多新型结构设计提供思路。因此在对复杂高层与超高层建筑结构进行设计时,需要充分考虑到建筑的细部特殊设计,并且要对结构的整体质量进行有效把控。除此以外,还要对建筑结构的运动能量传递与耗散机制进行研究,确保路径传递精准,耗散有效,有足够的可持续时间。
二、复杂高层和超高层建筑结构设计的基本要点分析
(一)在对复杂高层与超高层建筑结构进行设计之前,要对建筑项目进行充分的掌握,并且对建筑工地周围既有建筑物进行勘探。结合可能发生的影响,从而制定出合理的结构设计方案。
(二)对于超高层建筑来说,建筑物的整体高度较大,因此无法只通过核心筒满足整个建筑物的结构高度需求。所以要想保证建筑物的结构刚度要求,需要设置弯曲高度较大的支腿桁架来连接外框与核心筒,这样可以使得外框与核心筒相互配合,从而增强建筑物结构的横向刚度。
(三)由于复杂高层与超高层建筑的楼层数目较多,使得建筑物的底部荷载力较大。通常情况下,要想使建筑预留出使用空间,从而满足建筑物的其它造型要求。就需要利用框架剪力墙结构与筒体结构进行结合。其中筒体结构又分为框架-筒体结构和筒中筒体结构。其中钢结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构钢管混凝土结构是常用的结构材料。由于混凝土浇筑时需要使用模板,模板支护与养护的过程较为复杂,因此使得建筑的施工速度会受到影响。而钢-混凝土是由钢结构与混凝土结构的结合,与钢结构与混凝土结构相比,造价相对较高,但是混凝土占比较少,因此常用此结构建设超高层建筑。
三、复杂高层与超高层建筑结构设计的主要控制因素
(一)风荷载
对于复杂高层和超高层建筑的设计,由于高层建筑特别是一些超高层建筑容易受到风荷载的影响,主要控制因素是风荷载。
(二)地基基础
在实际的施工过程中,中药根据不同的基础形式采用具有较强稳定性的基础结构。在基础设计过程中,应根据不同地质条件选择相应的联合基础方案,最后确定技术经济最高的方案。
(三)建筑功能使用需求
所有的建筑都是为了满足其功能需求而建造的,因此建筑结构的设计必须以此为基础,这是一个不容忽视的问题。同时,在设计中,必须保证设计的结构能够在现有的施工技术条件下实现,并且当前的建筑材料必须满足设计和使用要求,这是建筑结构设计中要控制的一个重要因素。
四、建筑结构设计过程中应当注意的问题
(一)抗震设防烈度
复杂高层和超高层建筑的最大特点是高度高。我国复杂高层建筑和超高层建筑在施工过程中应充分考虑抗震设防烈度,提高技术使用的准确性,促进人们具有较高的财产和生命安全系数在使用建筑物的过程中。在设计过程中,保护人身安全是最重要的设计因素,因此重视抗震技术,提高建筑质量是非常重要的。
(二)结构方案及类型
对建筑设计人员合格程度的检验,主要取决于建筑结构方案的施工是否合理,特别是在复杂高层建筑和超高层建筑的设计过程中,如果没有科学的结构方案,在施工过程中会造成一系列的麻烦。在这种情况下,设计师较高的专业结构知识是保证建筑结构设计方案科学合理的基础。设计人员应充分了解当地岩土工程地质条件,并对其地震烈度进行科学分析。同时要最大限度地节约成本,还应对合理的工程施工和成本进行详细调查。
五、复杂高层建筑与超高层建筑在结构设计上的关键点
(一)构造设计要合理
在复杂高层建筑和超高层建筑的结构设计中,主要是保证结构设计的有效性和合理性,然后对一些相对薄弱的地方进行加固,以防止建筑中的一些薄弱环节,充分考虑温度对建筑的影响,同时为严格考虑建筑物的抗震能力,应有效计算构件的延性和钢筋的锚固长度,平面布置和标高应相对平整。
(二)计算简图要合理
计算简图是建筑结构精确计算的前提。复杂高层建筑和超高层建筑的结构安全性有着直接而非常大的影响。因此,为了有效保证建筑结构的安全,施工人员应从合理规划建筑草图入手,并对其进行详细的研究,必须在建筑许可的前提下,控制计算草图中的误差,从而保证建筑结构设计的合理性和安全性。
六、结语
经济、实用、考虑周全的建筑,不仅是建筑师的责任,更是多学科合作研究、共同探讨的期待。结构工程师的工作应独具匠心,试算也应以结构概念和设计经验为依据,在超高层建筑和复杂建筑的设计中,设计者应更加关注影响结构合理性的因素,从更全面的角度开展和完成结构设计工作。
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