浅析超高层建筑设计的要点

发表时间:2020/9/1   来源:《城镇建设》2020年5月第13期   作者:林晖
[导读] 在我国建筑领域发展、进步的今天,数以千计的超高层建筑出现在人们
        摘要:在我国建筑领域发展、进步的今天,数以千计的超高层建筑出现在人们日常的生活中,为人们生活带去便捷,同时也促进了我国建筑领域的发展、壮大,与此同时,在超高层建筑发展的今天,结构设计对于超高层建筑的影响也愈发受到人们关注,如何在通过对超高层建筑的优化设计确保这一建筑的质量就显得尤为重要且必要。基于此,本文将着眼于以往超高层建筑设计的经验入手进行阐述,思考这一类型建筑设计的要点。
        关键词:超高层;建筑设计;要点

前言       
        自1909年纽约大都会人寿保险公司大楼建设以来,人类开启了有关超高层建筑领域的研究,越来越多的超高层建筑出现在人们的日常生活中,意图为人们提供更高的商业、居住服务。就我国目前的超高层建筑领域的发展而言,我国有关这一领域研究的起步相对较晚,超高层建筑更是最近几年才出现在我国建筑领域的一种建筑模式,就目前而言,我国对超高层建筑的定义为“总楼层数超过40层,建筑高度在100米以上,该建筑才可以被称之为超高层建筑”。
一、超高层建筑的特征
        相对于高层建筑而言,由于超高层建筑的高度、楼层较高,导致超高层建筑在设计、建筑环节也呈现出一定的差异性,以目前我国建筑领域常见的超高层建筑为例,笔者认为超高层建筑的特征大都集中在如下3个方面:
(一)需要设计“避难层”
        对于超高层建筑而言,受超高层建筑楼层因素的影响导致在出现危险救援时的难度也随之提升,所以,在国家消防管理部门的要求下,对于超高层建筑而言均需要根据超高层建筑的实际情况设计“避难层”,一方面,确保出现安全隐患时,人员能够及时的转移到相对安全的地点,减少因安全隐患而造成的伤亡等问题;另一方面,也为后续的救援赢得时机,最大程度上保障人民群众的生命、财产安全。比如,在以往超高层建筑设计的环节,设计者们一般会将设备层和避难层合二为一,每15层左右设计一个能够兼具避难和设备维护、检修等功能的避难层,以此确保超高层建筑设计的合理性。
(二)需要满足抗震需求
        对于超高层建筑设计而言,超高层建筑的抗震能力一直是备受人们关注的焦点,所以,在进行超高层建筑设计环节很多设计事项都围绕着提高超高层建筑抗震水平予以展开。比如,目前大部分的超高层建筑都为方形或者类似方形的多边形,并且绝大部分超高层建筑的长、宽比都小于2,这一设计意在确保超高层建筑在面对地震等类型地质变动时,楼体出现的扭转效应能够控制在最小范围内,以此确保超高层建筑的安全和稳定;与此同时,对于部分超高层建筑而言,设计这也可以通过对应用实际超高层建筑区域现场资源的方式,选择天然的地基(比如,基岩层)采用筏基或箱基的方式提升超高层建筑设计的稳定性。需要注意的是,在进行超高层建筑设计的环节,超高层建筑一般都需要经历专门的抗震、防震专项检查,确保在震动装置检测下具备较好抗震防震效果后,才能够被投入到使用中去。
(三)需要一定使用条件
        由于大部分超高层建筑的高度都在100m-150m以上,在使用中会比较明显的受到周边风力的影响,所以,在超高层建筑设计环节,设计者们应确保超高层建筑顶端在风力作用下最大的加速度应符合国家规范,从而确保超高层建筑的使用安全。
二、影响超高层建筑设计的因素
        纵观以往超高层建筑设计的实际情况来看,笔者认为影响超高层建筑设计的主要因素大都集中在如下三个方面:
(一)超高层建筑的消防结构设计
        对于超高层建筑设计而言,“安全”一直是建筑设计者们关注的焦点问题,其中,超高层建筑设计作为比较容易出现安全隐患的设计项目来说,超高层建筑消防安全设计是实际设计环节比较重要的内容。但是,受固有超高层建筑设计思维的影响,导致在实际设计过程中存在很多消防设计落实不全面的问题,存在一部分设计者会以消防安全为代价进行超高层建筑设计,从而影响后续超高层建筑使用的安全性,并为我国超高层建筑的普及埋下隐患。
(二)超高层建筑的抗震结构设计
        自改革开放以来我国以地震为代表的自然灾害问题频频发生,如果建筑抗震水平不佳不仅仅会对使用者的安全造成威胁,同时还会影响我国的经济发展,所以,如何通过对建筑抗震结构的设计,提升建筑的抗震水平一直是备受建筑设计者们关注的重点。尤其是对于超高层建筑设计而言,只有确保超高层建筑的抗震水平才能够确保在突发自然灾害时超高层建筑使用者们的安全,然而,就目前超高层建筑设计的实际情况来看,我国应用于超高层建筑抗震设计环节的手段比较单一,影响了超高层建筑的抗震效果,同时也很难在地震时确保超高层建筑的稳定性。
(三)超高层建筑的抗风结构设计
        对于超高层建筑而言,风动力对于超高层建筑的影响也是实际设计环节不容忽视的重要因素之一,然而通过笔者对部分超高层建筑设计的调查、走访,笔者发现很多设计者们都仍旧在沿用传统的高层建筑设计思维在进行超高层建筑的设计,虽然这一设计模式在短时间内不会表现出不足,但是随着使用年限的增加,这一建筑抗风结构设计的失误势必会影响超高层建筑结构的稳定性。


三、超高层建筑设计的要点       
        结构作为支撑超高层建筑的“骨骼”,只有确保超高层建筑设计环节的相对稳定才能够在根本上保障后续超高层建筑应用环节的质量和安全,由此,在上述研究的基础上,结合以往超高层建筑设计经验,笔者认为在进行超高层建筑设计的环节设计者们应从以下几方面要点入手进行优化设计。
(一)重视设计环节对拟施工地环境的勘察
        结合以往有关超高层建筑设计的研究,可以发现对于超高层建筑而言,拟施工区域的环境作为对超高层建筑影响比较显著的因素之一,如果想要提升超高层建筑设计的针对性,设计人员就应在展开设计前针对拟施工区域的实际情况进行系统的勘察,在明确拟施工区域地质、土壤等影响超高层建筑结构稳定性的因素后,在针对性的展开设计,以此确保后续超高层建筑设计方案的相对可行。
(二)重视对于超高层建筑抗震结构的设计
        对于超高层建筑而言,受这一类型建筑高度的影响,导致这类型建筑的稳定性和抗震水平势必会存在一定的问题,所以,在进行后续超高层建筑设计的环节,设计人员就应将设计的侧重集中在强化超高层建筑抗震结构的设计环节,贴合施工区域的实际情况,合理的设计超高层建筑的抗震结构,确保超高层建筑竖向构件的承载能力,从而确保“小震不动、中震不屈、大震不倒”的超高层建筑设计目标。比如,就这一超高层建筑设计环节,对于拟建设在基岩较浅区域的超高层建筑设计环节而言,设计人员就可以对该区域的自然优势予以充分的利用,选择适当等级的钢筋混凝土配比,以此提升超高层建筑的抗震水平,提升后续超高层建筑使用的安全性。与此同时,设计人员还可以通过为超高层建筑设计抗剪构件的方式,提升超高层建筑的抗震能力,以此确保后续超高层建筑使用的相对安全。
(三)重视超高层建筑设计经济合理性
        对于建筑工程项目而言,工程整体造价一直是备受人们关注的焦点问题,对于超高层建筑而言也是如此,所以,在后续进行超高层建筑设计的环节,设计工作者们应结合超高层建筑设计的实际需求,为超高层建筑合理的搭配不同的设计方案,从而实现对工程施工成本的合理把控,以此最大程度上提升超高层建筑设计的经济性,为后续超高层建筑的顺利展开予以帮助。比如,在实际超高层建筑设计的环节,设计人员可以通过设计钢混结构土柱的方式强化超高层建筑自身的荷载能力,从而实现对整体超高层建筑设计的相对稳定;与此同时,设计人员还可以通过适度减少柱截面的方式,拓展建筑钢混结构中柱截面的有效使用面积,从而在一定程度上降低超高层建筑的建设支持,提升超高层建筑设计的经济性。
(四)重视超高层建筑设计的可操作性
        对于建筑领域而言,随着建筑高度的提升,建筑施工的难度也会呈几何状态大幅上涨,所以,在进行超高层建筑设计的环节,设计者们也应尤为重视超高层建筑设计的可操作性,确保现有施工技术能够满足建筑设计的预期需求,以此确保后续超高层建筑设计施工的质量和周期。比如,就以往建筑工程项目施工来看,一般钢混结构建筑的施工进度大约在每个月4-5层左右;混合结构建筑的施工进度则一般在每月5-6层左右;全钢结构的施工进度则一般能控制在每月7层,所以,在后续超高层建筑设计环节,设计者们应根据超高层建筑拟投入使用的期限入手,合理的选择不同结构类型搭配使用,从而确保超高层建筑能够在既定的时间限度内完成,避免过分延长施工周期对超高层建筑施工造成的影响。
(五)重视超高层建筑混凝土含钢率的控制
        结合笔者以往超高层建筑设计的经验,笔者发现大部分超高层建筑构件中的含钢率都是受构造把控的,所以,在后续设计环节,设计者们就可以根据这一限额(一般含钢率不小于4%)设计超高层建筑中需要使用的柱纵筋和箍筋,从而确保后续超高层建筑设计的质量;与此同时,就这一环节,设计人员也需要对钢筋混凝土核心中的水平剪力进行进一步的优化,从而确保其在震动状态不会出现明显的承载力变动,以此确保后续超高层建筑设计的质量,为后续超高层建筑的应用奠定基础。
结语:   
综上所述,随着我国建筑领域的发展、革新,超高层建筑作为世界建筑领域未来发展的必然趋势,只有结合地方需求,针对超高层建筑的设计环节进行优化,才能够保障超高层建筑更好的为人们提供服务。由此,本文着眼于超高层建筑的特征、影响超高层建筑设计的因素以及超高层建筑设计的要点入手进行阐述、研究,希望能够对后续我国建筑领域有关超高层建筑的设计予以帮助。
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