復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)

李峰

【摘要】復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，只有應(yīng)用科學(xué)的設(shè)計(jì)，才能提高復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。本次研究說明了復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理、設(shè)計(jì)難點(diǎn)，結(jié)合它的設(shè)計(jì)原理說明了抗風(fēng)設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、剛度設(shè)計(jì)這三項(xiàng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，建筑施工單位可應(yīng)用這一理論優(yōu)化復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜超限超高層連體建筑；建筑結(jié)構(gòu)；建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，只有應(yīng)用科學(xué)的設(shè)計(jì)，才能提高復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。本次結(jié)構(gòu)針對(duì)復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理及設(shè)計(jì)難，提出關(guān)鍵設(shè)計(jì)的策略。

1復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論

復(fù)雜超限超高層連體建筑就是指建筑結(jié)構(gòu)的高度超過一般建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的建筑，這類建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、梁式轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)等都與僅僅只是高度超限的建筑有很大的區(qū)別。這類建筑結(jié)構(gòu)常有錯(cuò)層、躍層、中空層等。要設(shè)計(jì)復(fù)雜超限超高層連體建筑時(shí)，要強(qiáng)化物理力學(xué)的應(yīng)用，巧妙的應(yīng)用物理受力平衡這一要點(diǎn)進(jìn)行物理設(shè)計(jì)。復(fù)雜超限超高層連體建筑不僅外觀設(shè)計(jì)復(fù)雜，抗震設(shè)計(jì)更為復(fù)雜，因?yàn)閺?fù)雜超限超高層連體建筑外觀及結(jié)構(gòu)與普通常規(guī)超高層建筑不同，較為常用的建筑防震理論難以應(yīng)用到這類建筑上，如果要強(qiáng)化復(fù)雜超限超高層連體建筑的防震計(jì)能，就要既滿足復(fù)雜超限超高層連體建筑的獨(dú)特審美設(shè)計(jì)，又要提高建筑的抗風(fēng)性能、防震性能、剛度性能。

2復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

超限認(rèn)定，普通的超高建筑不能稱為復(fù)雜超限超高層連體建筑，復(fù)雜超限超高層連體建筑的特點(diǎn)為以空間的標(biāo)準(zhǔn)來說，復(fù)雜超限超高層連體建筑對(duì)空間結(jié)構(gòu)有極高的要求；從建筑功能來說，它要求建筑內(nèi)部突出大跨度、大容量的空間；從建筑層的轉(zhuǎn)換來說，它的有多個(gè)轉(zhuǎn)換層，比如建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)應(yīng)用梁式轉(zhuǎn)換、雙塔結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換等。

錯(cuò)層，復(fù)雜超限超高層連體建筑的功能有很高的要求，為了突出建筑結(jié)構(gòu)的功能，它提出躍層、錯(cuò)層的建筑要求，復(fù)雜的錯(cuò)層帶來建筑設(shè)計(jì)的難度。

平面不規(guī)劃，復(fù)雜超限超高層連體建筑的功能要求非常復(fù)雜，這就帶來建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算的難度。比如部分復(fù)雜超限超高層連體建筑要求建筑左右兩端建設(shè)兩個(gè)塔樓，這就意味著不能應(yīng)用普通的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式來設(shè)計(jì)建筑，施工單位只能把抗側(cè)力構(gòu)分布在兩個(gè)端部；假如建筑的底層要求呈現(xiàn)大空間、大跨度、高空間的結(jié)構(gòu)，那么建筑空間內(nèi)就不能設(shè)置剪力強(qiáng)、柱子隔開空間，施工單位就只能依靠裙房建筑物兩端來承擔(dān)建筑荷載；假如建筑中間層要出現(xiàn)大空間、大跨度、高空間的建筑結(jié)構(gòu)，施工單位就不能應(yīng)用連續(xù)樓層的方式設(shè)計(jì)樓層荷載。

3復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)

3.1抗風(fēng)設(shè)計(jì)

在復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須重視抗風(fēng)的設(shè)計(jì)。這是因?yàn)閺?fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)的體積大、建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，這類建筑極易受到風(fēng)力的影響，抗風(fēng)設(shè)計(jì)是復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。建筑施工單位要把風(fēng)產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)結(jié)合風(fēng)振系數(shù)來計(jì)算，變成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的擬靜力計(jì)算。施工單位要做好模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析、計(jì)算校核等工作。施工單位除了要做好建筑整體抗風(fēng)設(shè)計(jì)外，還要注意到細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)對(duì)主體設(shè)計(jì)的影響。比如在風(fēng)力的影響下，建筑墻體開裂、玻璃墻體開裂都會(huì)對(duì)建筑主體帶來重要的影響，施工單位要注意風(fēng)力對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來的綜合影響，把風(fēng)力對(duì)建筑結(jié)構(gòu)群體的影響列入到參數(shù)計(jì)算中，強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性。

3.2抗震設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)是復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。這是因?yàn)檫@類建筑的特點(diǎn)帶來抗震設(shè)計(jì)的困難。如果在滿足復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)的前提下，要加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)，就要做好以下幾個(gè)方面的工作。第一，優(yōu)化復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)地理的位置。地理位置對(duì)于復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)的影響非常大。部分地區(qū)較多軟弱地基、周邊的環(huán)境較為復(fù)雜，這類地基極易受地震的影響，不利于復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為此，施工單位要優(yōu)化復(fù)雜超限超高層連體建筑地理位置設(shè)計(jì)，為復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)的抗震性打好基礎(chǔ)。第二，施工單位要從建筑整體的角度做好抗震設(shè)計(jì)。從整體的角度設(shè)計(jì)，是指施工單位要從宏觀的角度看待復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，使影響抗震效果的因素及因素之間產(chǎn)生良性互動(dòng)的關(guān)系，最大限度的發(fā)揮建筑的抗震性。比如施工單位要從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體施計(jì)優(yōu)化建筑抗震設(shè)計(jì)，盡量應(yīng)用對(duì)稱設(shè)計(jì)等方式加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體抗震性；施工單位要優(yōu)化施工材料的應(yīng)用，優(yōu)化建筑的抗震性；應(yīng)用抗震設(shè)計(jì)與隔震設(shè)計(jì)相結(jié)構(gòu)的方式強(qiáng)化建筑的抗震性。應(yīng)用提高建筑結(jié)構(gòu)整體抗震性的方式可以取得1+1>2的抗震效果。第三，在做好整體抗震布局的基礎(chǔ)上，施工單位要做好界面大小、應(yīng)力分布等計(jì)算工作，做好建筑結(jié)構(gòu)的定量分析，優(yōu)化施工參數(shù)設(shè)置，為施工技術(shù)的應(yīng)用提出理論依據(jù)。

3.3剛度設(shè)計(jì)

剛度設(shè)計(jì)決定復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否能實(shí)施，如果復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剛度設(shè)計(jì)不合理，不能以施工的角度實(shí)現(xiàn)，剛度設(shè)計(jì)就失去意義，施工項(xiàng)目就難以完成。施工剛度設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是建筑整體結(jié)構(gòu)的重心點(diǎn)、建筑結(jié)構(gòu)幾何開關(guān)的中心點(diǎn)、建筑結(jié)構(gòu)整體剛度的中心點(diǎn)。只有科學(xué)的設(shè)計(jì)這三項(xiàng)參數(shù)，建筑施工才能實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前施工單位以應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土材料來實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)設(shè)計(jì)。預(yù)應(yīng)力混凝土是指混凝土的整體剛度并不強(qiáng)于同類型的混凝土，然而它的自重量、體積輕于同預(yù)應(yīng)力的混凝土，它以強(qiáng)化混凝土材料局部預(yù)應(yīng)力的方式加強(qiáng)混凝土抗負(fù)荷的能力。這樣的混凝土材料適用于復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)r，施工單位要結(jié)合三點(diǎn)設(shè)計(jì)這一重點(diǎn)優(yōu)化空間幾何構(gòu)造，有效的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土材料，應(yīng)用空間幾何布局與預(yù)應(yīng)力混凝土材料的特點(diǎn)強(qiáng)化建筑結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)。

4總結(jié)

隨著社會(huì)向前發(fā)展，人們需要一些復(fù)雜超限超高層連體建筑，這類建筑具有結(jié)構(gòu)特殊性，它們的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為困難。本次研究說明了復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理、設(shè)計(jì)難點(diǎn)，結(jié)合它的設(shè)計(jì)原理說明了抗風(fēng)設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、剛度設(shè)計(jì)這三項(xiàng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，建筑施工單位可應(yīng)用這一理論優(yōu)化復(fù)雜超限超高層連體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

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