论述高层建筑结构体系的发展趋势 杨永权

发表时间:2019/3/27   来源:《基层建设》2018年第34期   作者:杨永权
[导读] 摘要:建筑行业应该将高层建筑结构作为今后设计、施工和管理等各项建筑基础活动的重点和中心工作,使高层建筑结构更为合理,质量更有所保障,在真正发挥高层建筑结构的价值和功能的基础上,实现建筑的总体任务和长期目标。
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        摘要:建筑行业应该将高层建筑结构作为今后设计、施工和管理等各项建筑基础活动的重点和中心工作,使高层建筑结构更为合理,质量更有所保障,在真正发挥高层建筑结构的价值和功能的基础上,实现建筑的总体任务和长期目标。本文论述高层建筑特点和发展趋势,并提出建议。
        关键词:高层建筑结构;特点;设计;发展趋势;建议
        高层建筑结构是形成高层建筑功能和高层建筑质量的重要结构基础,特别是在高层建筑出现高大化和复杂化的今天,更应该做好对建筑结构的控制工作。本研究根据建筑行业工作的经验,对高层建筑结构的水平荷载、抗震性、竖向荷载、设计等方面的特点进行了深入研讨,对于高层建筑结构在今后的发展道路和发展方向进行了预测,提供了高层建筑结构发展的原则和条件等方面的控制要点,对提升高层建筑结构的设计和施工水平有所帮助。
        1高层建筑结构的基本特点高层建筑结构不但具有水平分布的特点,而且具有垂直方向上交叉分布的特性,并且在机电配套和功能装置上也有与传统建筑结构不相同的地方。要想提高高层建筑结构的功能和安全,就必须掌握高层建筑结构的特点。本研究根据高层建筑结构的设计和施工经验,将高层建筑结构按照行业的习惯分为如下几个特点:
        1.1高层建筑结构水平荷载的特点当高层建筑结构的高度超过一定的标准后,水平载荷就成为一项必须考虑的关键性因素,特别在四季风向变化较大和风力较强的地区,更应该对高层建筑结构水平荷载进行重点掌控,风力会对高层建筑结构产生侧向和水平的压力,这会使高层建筑结构产生动力性方面的改变,形成水平方向的剪力效应,进而影响高层建筑结构的稳定性。水平荷载的大小与高层建筑结构的高度成正比,与高层建筑结构的正向着风横截面积成正比。
        1.2高层建筑结构抗震的特点目前来看,对于高层建筑结构影响较大的灾害是地震,因此,国家和行业重点强调对高层建筑结构总体布置和稳定性的严格控制,要求高层建筑结构必须具有规范的抗震强度。当前,高层建筑结构抗震设计已经是一项共识,在设计的过程中要注意抗震设计的灵活运用,要确保抗震设计在高层建筑结构的有效运用,在不盲目进行高层建筑结构设计的同时,使得高层建筑结构的抗震设计能够达到一定的高水平,进而实现高层建筑结构稳定的目标。
        1.3高层建筑结构的竖向荷载竖向荷载是高层建筑结构的主要荷载形式,其中建筑物自重和附属物重量是竖向荷载的主要类型。在高层建筑结构的设计和施工中,要从节约材料和降低材料重量的角度出发,形成有利于控制高层建筑结构竖向荷载的有力措施。此外,选用质量轻的建筑材料可以降低施工中搬运和起重费用,在提高施工效率的同时,发挥轻质材料保温和隔热的效果。竖向荷载的控制有利于高层建筑结构的改造,特别是容易实现高层建筑结构的防震目标。
        1.4高层建筑结构的概念和计算高层建筑结构的强化需要概念设计和科学计算,概念设计是要将高层建筑结构的规范和工程实际要求结合起来,形成适于操作和施工的高层建筑结构设计。高层建筑结构的科学计算中要进行全面的因素确定,建立各节点的计算模型,使高层建筑结构能够得到较为准确的科学计算。
        2高层建筑结构设计特点
        (1)水平荷载成为决定性因素。建筑物自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑物高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖向构件中引起的轴力,是与建筑物高度的二次方成正比;另外,对某一定高度建筑物而言,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。(2)轴向变形不容忽视。

高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。(3)侧移成为控制指标。与较低楼房不同,结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。(4)结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
        3高层建筑结构的趋势
        3.1高强度新材料在高层建筑结构的运用一是高强度混凝土在高层建筑结构的应用。高强度混凝土不仅有利于减小建筑结构构件的尺寸,还能减轻建筑物的自重,达到建筑物轻质高强的目的。二是高强度厚钢板在高层建筑结构中使用。厚钢板具有良好的可焊性,使用高强度厚钢板可以摒弃高层建筑结构对防火材料的依赖。三是复合材料在高层建筑结构的应用。复合材料具有特殊的性质,当前高层建筑结构设计中,应用复合材料已经成为趋势,值得行业广泛关注。
        3.2创新性设计方法在高层建筑结构的运用目前,国外在高层建筑结构的设计中采用三维空间结构分析计算程序,这样的软件可以计算出建筑物的结构位移数值和内力数值,可以做好高层建筑结构的静力分析和层模型动力分析等,对确定高层建筑剪力结构抗震性能的提高做好了进一步的完善。
        3.3高层建筑结构施工技术的发展高层建筑由于抗震和抗风的要求越来越高,而且建筑模式的多样化,层数的增高,对其施工的技术要求也就越来越高。为了适应高层建筑高要求的施工,施工着重解决了模板、混凝土和钢筋三方面施工的需求,现在已逐步朝着标准化的方向发展。
        4高层建筑结构的发展建议
        4.1高层建筑结构设计的原则一是高层建筑结构的设计应该与施工材料、设备紧密结合。二是高层建筑结构设计要择优选择具备抗震、抗风、经济适用的结构体系布置方案,总地来说就是使高层建筑结构具有足够的强度、韧性和延性。
        4.2高层建筑结构施工的控制一是施工人员的控制,施工时对施工人员资质和能力的检查,优胜劣汰,确保工程能够按照相关规范进行。二是施工设备的控制,要做好设备的组织工作,对设备进行调配,发挥设备的最大效能。三是施工方案控制,要善于借鉴国内外先进的施工经验和方法,从而提高高层建筑结构的施工质量。四是材料把关,确保材料的高质量。
        5结束语:
        人类生活和社会生产发展到今天,高层建筑结构的出现已经成为一种必然,当前的建筑科技正在不断发展,形成了高层建筑结构的功能化和大型化的趋势。当前的高层建筑结构的设计和施工中,要引进先进的理念,大量应用各种新材料和新技术,在采取相应高层建筑结构施工技术的基础上,为高层建筑结构的施工和行业发展奠定基础,打造出高层建筑结构建设的新方式和新手段。
        参考文献:
        [1]张立安.浅谈高层建筑结构分析与设计[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010,(05):16-17.
        [2]刘建荣.高层建筑设计与技术.中国建筑工业出版社,2007.05.
        [3]姜桂华.高层建筑承台大体积混凝土施工.科技创新导报,2008年11期.
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