高層建筑中LOFT樓層設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題探討

馬麗賓

摘?要：LOFT樓層是一種全新的高層建筑居住生活方式，體現(xiàn)了工業(yè)化和后現(xiàn)代化的充分結(jié)合，基于此，本文結(jié)合工程實(shí)例，在簡要闡述LOFT樓層概念和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析了高層建筑中LOFT樓層設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題。分析結(jié)果表明，科學(xué)合理的LOFT樓層設(shè)計(jì)可大幅度提升居住的舒適性和設(shè)計(jì)價(jià)值，值得高度重視。

關(guān)鍵詞：高層建筑;LOFT樓層設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)選型;結(jié)構(gòu)布置

隨著我國建筑設(shè)計(jì)理念的不斷發(fā)展，很多國外的設(shè)計(jì)理念， 融入到我國高層建筑設(shè)計(jì)中，尤其是LOFT樓層設(shè)計(jì)在我國的發(fā)展速度非?？?。LOFT樓層和普通居室有較大區(qū)別，最大的特點(diǎn)是5m左右甚至更高的樓層進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而營造出一種空間利用更高、更加美觀的居住環(huán)境?；诖?，開展高層建筑中LOFT樓層設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題探討就顯得尤為必要。

1?工程概述

廣州某工程，由7棟LOFT公寓樓共同組成，為典型框架-核心筒結(jié)構(gòu)，共16層，總高度為89.60m，LOFT樓層高度為5.6m，全長32.6m，寬度為28.6m，本工程設(shè)計(jì)使用年限為50年，抗震設(shè)防烈度為7度，地震設(shè)計(jì)分組為第一組，建筑場地的類別為三類。

2?LOFT的概念和特點(diǎn)

2.1?LOFT的概念

在百度學(xué)科對(duì)LOFT的定義為：指的是由舊工廠或舊倉庫改造而成的住宅，面積較小，但層高較高，居住者有自由發(fā)揮的空間，可以將其改造作多種不同用途，并滿足住戶的實(shí)際需求。LOFT的定義要素比較多，如：開放性、流動(dòng)性、藝術(shù)性、透明性、不確定性等。

2.2?LOFT的特點(diǎn)

第一，LOFT最明顯的特點(diǎn)上下兩層，為典型的復(fù)式結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)形式，比較強(qiáng)調(diào)居住空間的開放性、流動(dòng)性等，通過降低空間私密性來獲得較高的藝術(shù)性。

第二，LOFT在空間上還有很強(qiáng)的不確定性，是一種比較開敞的設(shè)計(jì)形式。LOFT的空間一般不會(huì)設(shè)置固定的格局和墻體。在衛(wèi)廚、臥室之間，也沒有明確的界限，從而保證LOFT空間更加符合自己的內(nèi)心世界的需求^[1]。

第三，LOFT對(duì)光線有非常嚴(yán)格的要求，充分利用光線，以保證明亮性，通過加強(qiáng)自然光線的應(yīng)用，還能大幅度提升LOFT室內(nèi)空間的藝術(shù)性。

第四，LOFT對(duì)工業(yè)元素非常青睞，經(jīng)常保留原有的建筑形式和外貌特征。如：經(jīng)常預(yù)留出現(xiàn)澆水泥梁和柱，不進(jìn)行任何修飾，這一點(diǎn)也傳統(tǒng)居住空間設(shè)計(jì)形式有較大區(qū)別。

3?高層建筑中LOFT樓層設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題

3.1?結(jié)構(gòu)選型

就案例工程而言，地質(zhì)條比較差，施工面積比較大，位于高烈度區(qū)域，風(fēng)壓基本穩(wěn)定。本工程平面結(jié)構(gòu)布置相對(duì)比較均勻合理，可采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)?？蚣懿贾眯问蕉鄻樱梢允欠叫?、長方形、圓形或其他形狀;結(jié)構(gòu)布置盡可能規(guī)則，平面剛度布置宜均勻、對(duì)稱，以減小扭轉(zhuǎn)影響。質(zhì)量分布均勻，內(nèi)筒盡可能居中。在具體設(shè)計(jì)中，在保證LOFT樓層具有足夠抗側(cè)移剛度的基礎(chǔ)上，也要滿足LOFT樓層設(shè)計(jì)對(duì)大空間的需求，這也是LOFT樓層設(shè)計(jì)中需要考慮的主要問題。

3.2?LOFT夾層節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

LOFT夾層荷載的預(yù)留應(yīng)該結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際使用情況，一般夾層樓板為后期處理，應(yīng)盡量做成鉸接的夾層。設(shè)計(jì)建模時(shí)只需要將夾層的重量換算成柱間荷載輸入即可。夾層剛接，比如混凝土整體現(xiàn)澆的場合，這種夾層很容易造成平面和豎向剛度不均勻，造成各種不規(guī)則，不利于主體抗震?？紤]鉸接夾層，例如準(zhǔn)備好牛腿預(yù)埋件，后期再做鋼結(jié)構(gòu)夾層等，與原結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)做成較鉸接。在結(jié)構(gòu)概念上更加合理。

3.3?抗側(cè)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

框架-核心筒結(jié)構(gòu)是指由核心筒與外圍的稀疏框架柱組成的高層建筑結(jié)構(gòu)?？蚣?核心筒結(jié)構(gòu)周邊柱子的柱距較大，一般為8?12m，和沿周邊布置的梁構(gòu)成了外框架，中間則為由電梯井、樓梯間、管道井等構(gòu)成的核心筒，兩者在樓板的協(xié)同下共同工作。因?yàn)橛袑?shí)腹筒，我國規(guī)范將其歸為“筒體結(jié)構(gòu)”，但其抵抗水平荷載的受力特點(diǎn)更接近于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。

在豎向荷載作用下，框架和核心筒分別承擔(dān)各自所屬面積上的荷載。 在水平荷載作用下，由于周邊框架柱數(shù)量少、柱距大，框架部分分擔(dān)的剪力和傾覆力矩都很少， 剪力約占 20%甚至更少;傾覆力矩約占 30%甚至更少，所以核心筒是結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件，而框架則起著第二道防線的作用。這與筒中筒結(jié)構(gòu)中抵抗剪力以實(shí)腹筒為主，抵抗傾覆力矩則以外框筒為主不同。

但是在大震的作用下，核心筒的剛度先損傷，其抗側(cè)剛度降低，框架承擔(dān)的剪力也相應(yīng)有所增加。因此框架結(jié)構(gòu)也應(yīng)該保證具有足夠的承載力。周邊的框架柱截面和剛度設(shè)計(jì)合理后（當(dāng)需要時(shí)，還可考慮設(shè)置鋼骨架混凝土柱），才能充分發(fā)揮框架-核心筒結(jié)構(gòu)的多道抗震防線的作用。

在框架-核心筒結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)整體可以看成一個(gè)箱形的懸臂構(gòu)件。在水平力作用下，柱子之間的橫梁會(huì)產(chǎn)生沿著水平力方向的剪切變形，從而使得翼緣框架中各柱子的軸力不相等：遠(yuǎn)離腹板框架的柱軸力越來越小，翼緣框架中各柱軸力呈拋物線形，同時(shí)腹板框架中柱子的軸力也不是線性規(guī)律。這就是一種剪力滯后的效應(yīng)。這個(gè)又是框架-核心筒結(jié)構(gòu)中具備的一個(gè)與其他結(jié)構(gòu)體系不同的特征。

當(dāng)內(nèi)筒外框間采用不設(shè)梁的平板時(shí)，由于板基本不傳遞彎矩和剪力， 翼緣框架中間柱的軸力是通過角柱傳來的（空間作用），當(dāng)外框柱距增大、裙梁的跨高比增大時(shí)，外框架-核心筒結(jié)構(gòu)的剪力滯后加重，翼緣框架中間柱的軸力將隨著框架柱距的增大而減小，當(dāng)柱距增大到一定程度時(shí)， 中間柱的軸力將很小。

3.4?結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)

結(jié)合以上框架-核心筒的結(jié)構(gòu)特征，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)，包括平面結(jié)構(gòu)和豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

3.4.1?核心筒宜貫通建筑物全高。核心筒的寬度不宜小于簡體總高的1/12，當(dāng)筒體結(jié)構(gòu)設(shè)置角筒、剪力墻或增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體剛度的構(gòu)件時(shí)，核心筒的寬度可適當(dāng)減小。

3.4.2?核心筒的周邊宜閉合，樓梯、電梯間應(yīng)布置混凝土內(nèi)墻;核心筒應(yīng)具有良好的整體性。

3.4.3?外框架柱與核心筒外墻的距離較大時(shí)，會(huì)使樓板厚度增大或外框內(nèi)筒間的主梁高度增大，從而增加結(jié)構(gòu)自重，影響樓層凈空高度，增加建筑物造價(jià)。高規(guī)規(guī)定：外框架柱與核心筒外墻的中心距離，非抗震設(shè)計(jì)大于 12m，抗震設(shè)計(jì)大于 10m 時(shí)，宜采取增設(shè)內(nèi)柱等措施。為此可采用如下一些處理措施：如采用寬扁梁，采用密肋梁，或者在核心筒和外框架間設(shè)置內(nèi)柱等。

4?結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，探討了高層建筑中LOFT樓層設(shè)計(jì)關(guān)鍵問題，探討結(jié)果表明，LOFT樓層是一種全新的設(shè)計(jì)理念，缺乏系統(tǒng)的參考和經(jīng)驗(yàn)啟示。為保證設(shè)計(jì)效果，保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和質(zhì)量，需要結(jié)合工程特性，從結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)、抗側(cè)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)等方面同時(shí)入手，才能最大限度上提升設(shè)計(jì)效果，保證工程的抗震性和使用的安全性。

參考文獻(xiàn)：

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