高层及超高层建筑紻构分析与设计

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1、规划设计 2014年第6期 摘要：随着社会的不断发展，建筑业也随之发展起来，高层与超高层建筑层出不穷，成为建筑业建筑的主要方向。高层与超高层建筑与多层建筑相比体积增大，结构更加复杂，因此对高层与超高层建筑的结构进行设计是非常必要的，直接影响着建筑物的质量。本文将通过对高层及超高层建筑的结构体系的研究，对高层及超高层的建筑结构制作步骤及安装步骤，各个环节施工应该注意的事项等进行分析，完善高层及超高层建筑的结构设计，提高建筑物的质量功能。 关键词：高层建筑；超高层建筑；结构分析；设计 前言 随着经济的不断发展，人口的不断增加，二战以后，世界对高层以及超高层建筑物的结构体系研究已经逐渐发展，结构设计

2、水平逐渐提高，这使得高层与超高层建筑迅猛发展起来，并成为一个国家或者是城市的经济发展标志。越来越多的超高层建筑出现在人们的生活中，并且层数也越来越高，在某种程度上来讲，建筑物的层数比拼已经成了国家与国家的经济发展水平比拼。起初在高层与超高层建筑中，使用的是钢筋混凝土结构，但是事实证明钢筋混凝土的自重较大，体积也比较大，使得高层与超高层的功能受到限制。但是随着对高层与超高层建筑的结构设计，使用钢结构进行建设避免了钢筋混凝土结构的缺点，提高了高层与超高层建筑的使用功能，这是高层与超高层建筑中的一次跨越。目前，很多超高层建筑已经列入世界超高层建筑中的前茅，这是我国经济与科技发展的体现。1 高层与超高

3、层建筑结构设计的特点 1.1重视建筑物结构的水平荷载，防止地震力以及风载对建筑物造成影响。高层建筑与超高层建筑的自重以及楼面的荷载所引起的弯矩及轴力仅仅与建筑物总高度的一次方成正比。而建筑物的水平荷载所产生的力矩与轴力相对较大，与建筑物高度的二次方成正比；另外，对于一定高度的建筑来讲竖直方向的荷载是一个固定值，而水平方向的荷载，由于受到地震以及风荷载的作用，会随着建筑物的结构特征的不同而发生较大的变化，可见水平方向的荷载作用力在结构设计中的重要性。 1.2重视建筑结构的轴向变形。在高层以及超高层建筑中，柱体会因为较大的竖向荷载而产生较大的轴向变形，此变形会严重影响到连续梁的弯矩大小，使得连续梁

4、的中间支撑位置的负弯矩值变小，正弯矩值变大，两端的支撑位置处的负弯矩值也随之变大；建筑中预制的构件长度要根据轴向的变形值进行调整与制作，因此建筑结构发生较大的轴向变形时，下料的长度会受到严重的影响；另外，建筑结构发生轴向变形时还会对建筑构件的剪力以及侧移值的大小造成影响，使其产生影响到建筑物整体安全的结果。 1.3失稳是结构设计中的主要控制目标。与多层建筑相比，高层与超高层建筑对侧移的大小控制是尤为重要的，是建筑结构设计的关键之处。建筑物的高度越大，水平荷载作用下的结构侧移值会越来越大，对此进行控制是尤为重要的，要将侧移值控制在规定的安全范围内。 2 高层及超高层建筑的结构体系 随着我国建筑业

5、的不断发展，建筑技术趋于成熟，数量也越来越多，为了便于建筑规范的执行，将建筑物分为 A级与B级的高层建筑。通常情况下，A级建筑物只要按照现行的规定进行设计即可，但是对B级建筑物在结构体系的设计时，要求更严格，下面对常用的结构体系进行阐述。 2.1有框架结构。框架结构高度局限较大，在高烈度地区做到规范限值时，构件的截面过大，影响使用且不经济，也不满足国家规范多道设防的理念，所以出现框架剪力墙体系。框架剪力墙体系实现了多道设防的理念，在建筑物的高度上比框架有所提高，大大的提高了建筑的承载力、刚度和延性，也能满足使用的需求，只需在建筑物的适当位置设置一定比例的剪力墙，从而达到使结构在竖向和水平的布置

6、具有合理的承载力和刚度，更合理的满足规范的要求。使用灵活，一般用于对空间使用有要求的建筑，如办公、车库等公共建筑，在此结构中，两个体系所扮演的角色各不相同的但又不可分开，剪力墙起到承受水平方向剪力的作用，框架起到承受垂直方向的荷载作用。框架剪力墙体系所呈现的位移形式为弯剪型。在水平方向承受的作用力，剪力墙与框架通过刚度较强的楼板和连续梁组成到一起，形成相互合作的结构体系。剪力墙在建筑结构中的设计优点很多，是结构整体的侧向高度增大，水平方向的位移减小，框架所承受水平方向的剪力明显减小，且竖向方向的内力分布也变得均匀。因此，框架剪力墙体系的建筑物的框架体系低于建筑物的能建高度。 2.2剪力墙体系。

7、高层及超高层建筑物的受力结构是由剪力墙结构替代的，且全部由此替代为剪力墙体系。在此体系中，单片的剪力墙在建筑结构中承受了所有水平方面的作用力以及垂直方向的荷载作用力。由于剪力墙体系的结构为刚性，因此位移时出现的曲线形式为弯曲型。剪力墙体系的优点很多，具有较高的强度与刚度，延性良好，力的传递均匀，具有一定的整体性，此体系的建筑物坍塌现象少，被广泛应用在高层及超高层建筑中，能建高度较大，大于框架剪力墙体系以及剪力墙体系。 2.3避难层的设置。对于高层建筑以及超高层建筑来讲，避难层的设置是非常必要的，因为一旦高层建筑以及超高层建筑发生火灾时可以进行避难，因为避难层的空间大，通风好。通常情况下，当建筑

8、物的高度达到一百米后，便要在建筑物内进行避难层的设置，以便于消防安全。避难层的设置位是有规定的，第一层与避难层的设置层数不能超过十五层；面积的设计要满足人员的避难要求；要在避难层处设置消防电梯口；避难层要配备全套的消防设备等。 规划设计 2014年第6期 168建筑建材装饰 2.4体结构。筒体结构采用的筒体为抗侧力构件，此建筑体系所包含的形式较多，如单筒体型式、筒中筒型式、筒体框架型式等。筒体体系包含了实、空腹体两种类型，属于空间式的受力构件。实腹筒属于三维竖向的结构单体，由曲面或者是平面墙围成。空腹筒则是由密排柱与开孔形式的钢筋混凝土外墙构成或者是由密排柱与窗裙梁构成。筒体体系的刚度与强度都

9、比较大，各个结构构件受力均匀且合理，抗震能力与抗风能力比较强，此体系通常用在超高层建筑中或者是跨度大、强度高的建筑中。 3 制作与安装 3.1 对测量工具以及钢尺的量具进行统一 对高层建筑以及超高层筑进行施工时，所涉及到的环节较多，如土建、机械设备的安装、钢结构等，对这些环节进行施工时，所应用到的测量工具以及钢尺要进行统一，要按照国家的相关规定进行量具的选择，使得各类测量按照统一标准进行，提高建筑物的整体质量。 3.2 对轴线、地脚螺栓以及标高进行定位 对钢柱的轴线进行定位时，要根据施工的场地面积进行选择，对建筑物的内、外部进行轴线的控制。对工程高度为一百米的建筑要设置两个控制桩，便于激光仪以

10、及经纬仪的位置设置，位置的选择要坚持以可视与通视为原则。对钢柱的长度以及大小进行设计时，要能够满足运输与搬运，通常每节的层数设计在二层或者是三层，对每一节钢柱进行安装时，要坚决避免使用下一节钢柱的地位轴线，必须使用由地面引入高空的轴线，这样可以确保安装的准确性，避免累计误差的产生。 3.3 钢柱的制作与安装 高层建筑及超高层建筑物的竖向结构的主要构件为钢柱，对其进行加工时，要严格按照国家的规范标准进行，严格控制其制作与安装的质量。 3.4 框架梁的安装与制作 高层建筑或者是超高层建筑的框架梁钢型式通常采用H型的，对钢结构与框架梁之间的连接使用刚性连接的形式，钢柱是贯通的，因此要在框架梁的两端进

11、行加劲肋的横向设置。 为确保框架梁与钢柱安装的质量，使其节点处的延性良好，提高连接的可靠性，使得建筑物的高度精准，在对建筑进行施工时，应该对框架梁的所在位置进行悬臂梁的设置，对悬臂梁与钢柱进行连接时，焊接的剖口处要采用熔透焊缝，对腹板处采用的焊接形式为贴角焊缝。框架梁与钢柱进行连接时，采用的焊接方式为衬板式的全熔透焊缝，对腹板使用强度较高的螺栓进行连接。 对腹板进行连接时，螺栓孔的位置选择是非常重要的，要确保其精准度。进行制孔时，工艺分为模板制孔与多轴数控钻孔两种，模板制孔的精准性较低，后者的制孔精准度较高，因此在施工条件允许的情况下选择后者进行制孔。采用模板进行制孔时，要确保模板的精度，这样

12、才可以使得螺栓的组装满足施工的安装孔精度要求。若钻孔的位置出现偏差，必须使用铰刀进行孔的扩孔，坚决避免使用气割进行扩孔处理，否则将会造成严重的工程质量事故。 4 结束语 综上所述，高层以及超高层建筑的结构设计尤为重要，直接关系着建筑物的质量与使用功能，在进行结构设计时，要重视各个环节的设计，控制其质量，使得结构设计满足建筑的整体要求。 参考文献： 1吴华君论楼面裂缝产生原因及防治措施J建筑技术开发，2012（5） 2范小平高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析J福建建材，2009（08） 3赵西安钢筋混凝土高层建筑结构设计M北京：中国建筑工业出版社，2010 4徐培福复杂高层建筑结构设计M北京：中国建筑工业出社，2011 高层及超高层建筑紻构分析与设计作者：叶纪福作者单位：玉环县建筑设计院有限公司,浙江台州,317600刊名：建筑建材装饰英文刊名：JIANZHU JIANCAI ZHUANGXIU年，卷(期)：2014(11) 引用本文格式：叶纪福 高层及超高层建筑紻构分析与设计期刊论文-建筑建材装饰 2014(11)