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【摘要】改革开放后,各式各样的建筑应运而生。现代经济快速发展的今天,高层建筑在我国城市建设当中所占的比重不断增多。不仅如此,在高层建筑结构设计方面也随之发生了多种多样的变化。出现了很多新兴的建筑结构设计方案,这些方案以迅猛的速度呈现在当前我国城市的建设中。建筑类型与功能也越来越复杂,高层建筑的结构体系也随之越来越多样化。特别是,在高层建筑结构设计中,钢结构的施工技术的重要性显得越来越突出。本文通过对新时期高层建筑结构设计方案方面出现的一些问题作出总结,探寻高层建筑结构设计所应采用的优化结构设计方案。促进我国建筑业优质、长远的发展。
【关键词】高层建筑、结构设计
一、高层建筑结构设计中采用钢结构或全钢结构方案设计
因为当前新发展形势下,超高层建筑建设较多。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面积比率越来越大。在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑;同时随着生产技术的不断进步,高强度钢材应运而生,这就使得在高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的施工技术与设计问题逐渐显现,值得相关专业人员的深思和解决。近些年来,高层建筑结构工程设计领域开始涵盖更多的方面,例如在新时期,高层建筑在结构工程设计中更多的采用钢结构工程的设计。这样的高层建筑钢结构相比于建筑的钢筋砼结构在环保、节能、高效、工厂化生产等方面具有明显优势。
随着经济水平的不断提升,更多的建筑企业发现了高层建筑采用钢结构工程设计的优势所在。因为钢材的“容重与强度比”一般小于木材、混凝土和砖石,可见钢结构比较轻,与钢筋混凝土结构相比要轻 30%-50%;不仅如此,钢结构断面小,与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8%左右。所以,现代建筑行业更多的采用钢结构的高层建筑结构工程设计。据相关的初步统计,全世界至今已完成的101幢超高层建筑中,钢筋混凝土结构16幢,纯钢结构 59幢,不同形式的钢砼混合结构27幢;这些数据可以见得,钢结构的发展必将促使建筑业、冶金工业、机械工业、汽车工业、农业、石油工业、商业、交通运输业等相关产业得到迅速发展。但是高层建筑的结构工程设计领域也没有十全十美的,也会存在着多方面的问题,例如:高层建筑钢结构设计中存在的施工技术等方面的问题就尤为突出,且亟待解决。浅析高层建筑钢结构工程在设计中存在的问题,已逐步成为建筑管理者、设计者关心的重点问题,也是需要解决的主要任务。
二、高层建筑结构设计领域存在问题的探讨
(一)高层建筑结构工程设计的“结构延性”指标设计易被忽视
高层建筑结构设计与低层建筑结构设计相比,高层建筑的结构工程设计更具柔和性。例如,在地震作用方面高层建筑结构的变形要大于低层建筑结构或高层建筑的底层建筑结构。但是,当前一些高层建筑工程结构的设计者往往忽略了这一点,只要求对建筑结构的外形和建筑内部的规整度进行细致设计,轻视高层建筑结构延性的指标设计。这样会使高层建筑结构在因为自然灾害或人为破坏等因素影响时进入塑性变形阶段后,没有较强的建筑变形能力,严重后果将会造成倒塌。所以对于高层建筑结构工程设计的“结构延性”指标设计要特别注意,并在建筑结构构造上采取合理、规范的措施,保证高层建筑具有足够的延性和稳定性。
(二)高层建筑结构工程设计中采用钢结构工程施工技术方面存在的问题
在高层建筑结构工程设计中采用钢结构设计,出现以下几方面问题的可能性较大:
1. 高层建筑结构工程设计中采用钢结构建设存在预制模板技术问题:
由于建筑的施工工期是关系建筑施工成效好坏的关键环节,所以对于高层建筑施工而言,同样也是如此。这种相似性主要体现在: 首先,它们的结构整体性好,机械化程度高;第二,它们对组织管理都提出了较高的要求,同时,在结构物立面造型方面具有一定的限制;最后,它们对施工工期与施工成本的控制都有着极为迫切的需求。在施工过程中,我们可以采用预制模板技术,将滑模法与爬模法付诸实践,以实现缩短施工工期与降低施工成本的目的,但这也存在着一定的局限性,在保证工期的同时,有可能忽略高层建筑在施工的技术质量,达到事倍功半的效果。
2. 高层建筑结构工程设计中采用钢结构施工会出现施工技术超高问题:
由于在抗震规范和高规范中,对结构的总高度有着严格的限制,尤其是在新规范中针对以前的建筑超高问题,除了将原来的限制高度设定为A级高度以外,还增加了B级高度,使技术处理措施与设计方法都发生了较大的改变。在实际工程施工中,曾出现过由于结构类型的变更而忽略该问题,导致施工技术设计图审查时未予通过,必须重新进行修改设计,技术的施工程度直接影响对工程工期、造价等整体规划的实施。
3.高层建筑在结构工程设计中采用钢结构施工建设存在高空作业较多,一定程度上增加了建筑施工的危险性:
这主要是由于高层建筑本身的特点决定的。因为高层建筑楼层多,从而使得垂直运输工作量相对较大。这就需要很大的技术装备来支撑其高空作业的完成,需要处理大量的建筑材料、机具设备以及人员运输等工作,在施工技术实施方面易出现安全问题,应尽量避免引起不必要的安全事故。
三、高层建筑结构设计中出现问题的解决对策
1.高层建筑结构设计中施工技术的裂缝控制技术:
在施工技术措施方面: 采用防,抗结合的技术方式。(1)“防” 的措施:设置永久性伸缩缝;外墙面适当位置留分隔缝等。 (2)“抗” 的措施:避免结构断面突变带来的应力集中,重视对构造钢筋的配置;在两种不同基体的交接处,用钢丝网进行处理;特别注意梁底的砌筑要求;屋面保温层与隔气层的合理设置等。 (3)“防”、“抗”相结合的措施:合理设置后浇带,采取相应补偿收缩混凝土技术,混凝土中多掺纤维类,加强新浇混凝土的早期养护措施,从而有效预控混凝土裂缝。
2.泵送混凝土结构技术设计
泵送混凝土结构技术是高层建筑结构设计中,施工技术的重要组成部分。混凝土不仅数量大而且强度高,对混凝土的配比提出了较高的要求。据调查研究发现,目前国内的施工方大多采用掺粉煤灰与化学外加剂的双掺技术,以满足泵送混凝土技术的需求。在这项技术的作用下,混凝土的泵送高度也有了很大程度的提高,这同时会有效地提高了高层建筑的施工效率。
总之,因为新时期高层建筑结构工程设计具有复杂性、多面性等特殊性,所以设计师在对建筑结构工程进行设计时难免会出现一些问题。本文主要对当前高层建筑结构设计中经常采用的建筑结构设计做出阐述,并对其常出现的问题进行了分析,提出了必要的解决措施,促进高层建筑业更好的发展。
【参考文献】
[1]叶林标.《建筑防水涂料》.[J].现代涂料于涂装.2001
[2]黄一如.《新技术条件下的中国建筑学》.[J].时代建筑.1999
[3]叶林标.《建筑防水工程技术发展50年》.[J].建筑技术开发.1999
[4]梅洪元,付本臣.《中国高层建筑创作理论发展研究》.[R].高层建筑与智能建筑国际学术研讨会.2002.
[5]张伟伟.《计算机模拟在建筑集成设计中的应用》.[J].建筑设计管理.2012
【关键词】高层建筑、结构设计
一、高层建筑结构设计中采用钢结构或全钢结构方案设计
因为当前新发展形势下,超高层建筑建设较多。钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大,柱子所占的建筑面积比率越来越大。在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑;同时随着生产技术的不断进步,高强度钢材应运而生,这就使得在高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的施工技术与设计问题逐渐显现,值得相关专业人员的深思和解决。近些年来,高层建筑结构工程设计领域开始涵盖更多的方面,例如在新时期,高层建筑在结构工程设计中更多的采用钢结构工程的设计。这样的高层建筑钢结构相比于建筑的钢筋砼结构在环保、节能、高效、工厂化生产等方面具有明显优势。
随着经济水平的不断提升,更多的建筑企业发现了高层建筑采用钢结构工程设计的优势所在。因为钢材的“容重与强度比”一般小于木材、混凝土和砖石,可见钢结构比较轻,与钢筋混凝土结构相比要轻 30%-50%;不仅如此,钢结构断面小,与钢筋混凝土结构相比可增加建筑有效面积8%左右。所以,现代建筑行业更多的采用钢结构的高层建筑结构工程设计。据相关的初步统计,全世界至今已完成的101幢超高层建筑中,钢筋混凝土结构16幢,纯钢结构 59幢,不同形式的钢砼混合结构27幢;这些数据可以见得,钢结构的发展必将促使建筑业、冶金工业、机械工业、汽车工业、农业、石油工业、商业、交通运输业等相关产业得到迅速发展。但是高层建筑的结构工程设计领域也没有十全十美的,也会存在着多方面的问题,例如:高层建筑钢结构设计中存在的施工技术等方面的问题就尤为突出,且亟待解决。浅析高层建筑钢结构工程在设计中存在的问题,已逐步成为建筑管理者、设计者关心的重点问题,也是需要解决的主要任务。
二、高层建筑结构设计领域存在问题的探讨
(一)高层建筑结构工程设计的“结构延性”指标设计易被忽视
高层建筑结构设计与低层建筑结构设计相比,高层建筑的结构工程设计更具柔和性。例如,在地震作用方面高层建筑结构的变形要大于低层建筑结构或高层建筑的底层建筑结构。但是,当前一些高层建筑工程结构的设计者往往忽略了这一点,只要求对建筑结构的外形和建筑内部的规整度进行细致设计,轻视高层建筑结构延性的指标设计。这样会使高层建筑结构在因为自然灾害或人为破坏等因素影响时进入塑性变形阶段后,没有较强的建筑变形能力,严重后果将会造成倒塌。所以对于高层建筑结构工程设计的“结构延性”指标设计要特别注意,并在建筑结构构造上采取合理、规范的措施,保证高层建筑具有足够的延性和稳定性。
(二)高层建筑结构工程设计中采用钢结构工程施工技术方面存在的问题
在高层建筑结构工程设计中采用钢结构设计,出现以下几方面问题的可能性较大:
1. 高层建筑结构工程设计中采用钢结构建设存在预制模板技术问题:
由于建筑的施工工期是关系建筑施工成效好坏的关键环节,所以对于高层建筑施工而言,同样也是如此。这种相似性主要体现在: 首先,它们的结构整体性好,机械化程度高;第二,它们对组织管理都提出了较高的要求,同时,在结构物立面造型方面具有一定的限制;最后,它们对施工工期与施工成本的控制都有着极为迫切的需求。在施工过程中,我们可以采用预制模板技术,将滑模法与爬模法付诸实践,以实现缩短施工工期与降低施工成本的目的,但这也存在着一定的局限性,在保证工期的同时,有可能忽略高层建筑在施工的技术质量,达到事倍功半的效果。
2. 高层建筑结构工程设计中采用钢结构施工会出现施工技术超高问题:
由于在抗震规范和高规范中,对结构的总高度有着严格的限制,尤其是在新规范中针对以前的建筑超高问题,除了将原来的限制高度设定为A级高度以外,还增加了B级高度,使技术处理措施与设计方法都发生了较大的改变。在实际工程施工中,曾出现过由于结构类型的变更而忽略该问题,导致施工技术设计图审查时未予通过,必须重新进行修改设计,技术的施工程度直接影响对工程工期、造价等整体规划的实施。
3.高层建筑在结构工程设计中采用钢结构施工建设存在高空作业较多,一定程度上增加了建筑施工的危险性:
这主要是由于高层建筑本身的特点决定的。因为高层建筑楼层多,从而使得垂直运输工作量相对较大。这就需要很大的技术装备来支撑其高空作业的完成,需要处理大量的建筑材料、机具设备以及人员运输等工作,在施工技术实施方面易出现安全问题,应尽量避免引起不必要的安全事故。
三、高层建筑结构设计中出现问题的解决对策
1.高层建筑结构设计中施工技术的裂缝控制技术:
在施工技术措施方面: 采用防,抗结合的技术方式。(1)“防” 的措施:设置永久性伸缩缝;外墙面适当位置留分隔缝等。 (2)“抗” 的措施:避免结构断面突变带来的应力集中,重视对构造钢筋的配置;在两种不同基体的交接处,用钢丝网进行处理;特别注意梁底的砌筑要求;屋面保温层与隔气层的合理设置等。 (3)“防”、“抗”相结合的措施:合理设置后浇带,采取相应补偿收缩混凝土技术,混凝土中多掺纤维类,加强新浇混凝土的早期养护措施,从而有效预控混凝土裂缝。
2.泵送混凝土结构技术设计
泵送混凝土结构技术是高层建筑结构设计中,施工技术的重要组成部分。混凝土不仅数量大而且强度高,对混凝土的配比提出了较高的要求。据调查研究发现,目前国内的施工方大多采用掺粉煤灰与化学外加剂的双掺技术,以满足泵送混凝土技术的需求。在这项技术的作用下,混凝土的泵送高度也有了很大程度的提高,这同时会有效地提高了高层建筑的施工效率。
总之,因为新时期高层建筑结构工程设计具有复杂性、多面性等特殊性,所以设计师在对建筑结构工程进行设计时难免会出现一些问题。本文主要对当前高层建筑结构设计中经常采用的建筑结构设计做出阐述,并对其常出现的问题进行了分析,提出了必要的解决措施,促进高层建筑业更好的发展。
【参考文献】
[1]叶林标.《建筑防水涂料》.[J].现代涂料于涂装.2001
[2]黄一如.《新技术条件下的中国建筑学》.[J].时代建筑.1999
[3]叶林标.《建筑防水工程技术发展50年》.[J].建筑技术开发.1999
[4]梅洪元,付本臣.《中国高层建筑创作理论发展研究》.[R].高层建筑与智能建筑国际学术研讨会.2002.
[5]张伟伟.《计算机模拟在建筑集成设计中的应用》.[J].建筑设计管理.2012