高层建筑工程结构设计要点分析

高层建筑工程结构设计要点分析

铜鼓县建筑勘察设计院江西省宜春市铜鼓县336200

摘要:在当前的建筑行业发展中,已经开始大量设计和建设高层建筑,从整体上来看,这类建筑的复杂性高于普通建筑。基于对高层建筑当前设计中需要考虑因素的分析,本文总结了这类建筑的设计要点,以确保建筑能够正常稳定运行,从而让建筑的运行质量提升。

关键词:高层建筑;工程结构;设计要点

引言:在高层建筑的工程结构设计中,由于当前已经对高层建筑的安全性、人文性、设计合理性等方面都提出了更高要求,所以在具体的结构设计工作中,要全面按照相关要求完成对整个结构的设计工作,从而让这一系统能够更好运行,确保工程的稳定性等参数满足要求。

一、高层建筑工程结构设计中需要考虑的因素

(一)建筑的整体强度

在高层建筑运行中,由于人员疏散等项目的难度较高,并且在发生火灾时,传统的设计方式会导致火势在短时间内大范围蔓延,所以在工程结构的设计中,要考虑这一项目的设计强度,从而让整个系统能够更好运行。

对于建筑的整体强度来说,要考虑的设计因素包括框筒结构、剪力墙参数等各个项目,同时还需要完成对钢结构的保护工作,防止在高温作用下,导致整个钢结构框架在短时间之内失效。而对于框筒结构、剪力墙、建筑基础以及地下室等各个区域,在建筑的整体运行和发展中,都要在建筑的实际设计中,充分考虑这些项目对建筑结构强度方面的影响,并在实际的工程结构设计中,消除这类负面影响[1]。

另外对于当前大部分的高层乃至超高层建筑来说,都会在其中架设柴油发电机作为备用电源,从施工成本以及系统运行稳定角度来看,这类设备通常建设在建筑的主体结构中。当柴油发电机的装配位置出现问题,即未能和建筑的重心间距在一定范围内或者重合时,则这类额外的配重会降低建筑的整体稳定性。

(二)建筑的抗震性

在当前的建筑设计中,已经开始严格重视建筑的抗震能力,并且已经建成了相应的规章制度,根据不同区域地震烈度等级以及地震的发生几率,建成了不同管理制度。

在建筑的抗震能力提升中,要能够在建筑的主体部分、承重区域等子系统中合理建成相应的抗震措施,比如对于建筑的主体结构来说,采用的方法包括框筒结构设计、幕墙合理安装等,对于建筑的基础部分,采用的方法包括设置建筑中的隔震层和抗震支座等,在具体的工作中,要依照建筑物的实际运行情况,对抗震方案进行合理选择。

(三)建筑的消防能力

对于高层建筑来说,自然需要具备极高的消防能力,所以在具体的研究和分析中,要合理布置和分配各类消防设施,以达到提高消防能力这一目的。

在消防能力设计中,当前已经开发出了多种基于建筑结构面的消防举措,包括在墙体中装配吸热装置、建筑线缆合理配置等,在具体的设计中,要从这一角度出发,按照这类设备的装配方式,完成对建筑工程结构的合理设计。

另外在后续的工作中,也要在建筑的工程结构设计中通过合理装配消防水槽、储水系统、管线配置等内容进一步提高建筑的整体消防能力,在建筑的工程结构设计中,要全面充分考虑这些项目。

二、高层建筑工程结构的设计要点

(一)整体强度设计方面

在建筑的整体强度设计中,当前已经开始大量应用框筒结构提高建筑的主体结构强度。在这一子系统的设计中,首先要关注整栋建筑的结构设计要求,分析的参数包括单个楼层的高度、框筒结构的装配位置、框筒结构的整体跨度等,通过对这类项目的分析,可以确定框筒结构中孔洞开辟区域,大面积孔洞即为电梯门的位置,在具体的研究中,可以更好分析这一系统的整体运行质量。其次为研究框筒结构和其余建筑结构的衔接性,主要为研究整个楼层基础结构和框筒结构之间的衔接性,需要在两者之间设置一定的间距,为后续的电梯配件装配工作奠定基础。最后为其余内容设计,包括框筒结构、各类梁柱、楼层子系统中的钢结构配置方案等。

而对于建筑来说,基础部分的设计方案会根本上决定整栋建筑的强度,所以在具体的工作中,要合理完成这一项目。在具体的设计中,首先要根据对地质勘察的结果,合理分析桩体的配置区域,例如对于建筑中的钻孔灌注桩来说,在具体的设计中要确定不同区域的承重层强度,确定桩体的长度。其次为合理确定各类桩体的位置,从理论上来说,需要采用的方法为保证所有的桩体能够实现对建筑的主要受力点进行支撑。最后为地下室的区域设计,在具体的工作中,要通过在墙体中配置防水材料、裂缝封堵、土壤夯实等方式,提高基础部分的整体强度。

(二)抗震强度设计方面

在抗震强度设计中,工程结构中需要设计的项目有两个,其一为建筑的整体结构抗震强度,其二为其余建筑设置的抗震强度。

对于建筑的主体结构来说,首先要保证建筑中所有工作项目和工作强度的合理性,包括梁柱结构的承力转换、框筒结构的钢筋参数、各个楼层和框筒的对接方式等,所有的项目都需要能够被更好完善[2]。其次要分析是否可以应用隔震支座提高整个系统的运行质量,在具体的研究和分析中,要合理选用隔震支座的类型,对于承力载荷较大的隔震支座来说,采用的类型通常为铅芯制作,对于其余区域的支座,橡胶材质即可满足要求。最后为地下隔震层设计,具体的研究项目为吸能层级的加入材料类型、各个土层的整体密实度等,要确保所有项目都依照当前建成的要求落实,从而这一系统能够更好运行。

另外在建筑的抗震强度设计中,也要确保其余相关构件的设计合理性,包括建筑的幕墙、柴油发电机等,对于幕墙来说,可以采用单元式幕墙的设计方式,在施工中建成龙骨后,直接将其挂载在建成的底座上,这种结构本身就具备较高的抗震能力。对于柴油发电机等重型设备来说,要最大限度缩短其和建筑中心的间距,以防止在水平面上间距过大时,导致在地震时导致建筑出现剪应力。

(三)消防能力设计方面

在消防能力的工程设计中,一方面要合理确定消防水池的位置,另一方面要合理确定建筑中自身具备的隔火层和储水装置。

前者在设计中,可以考虑将消防水池和建筑的雨水收集装置整合,为降低水池运行中的能耗,并提高对水池的保养效率,则水池的位置和建筑基础区域的直线距离不宜过远。另外水池的总占地面积,要通过对建筑的消防设施覆盖区域的研究,确定水池的总蓄水量。

在后者的设计中,隔火层要视建筑的自身参数确定是否需要设置,若确定在建筑中需要配置这一消防体系,通常情况下可以建筑距离地面高度的1/3处或者1/2处,设置一层或多层防火层,作用为防止火势蔓延。对于储水装置,要考虑这一系统的自重,以合理确定装配位置。

结论:综上所述,在高层建筑的工程结构设计中,需要关注的重点为建筑的抗震能力、消防能力和整体强度,这些因素都为建筑的工程设计要点。对于整体强度来说,需要关注建筑的框筒结构强度、各个子系统搭建方式;对于建筑抗震能力,分析建筑的各个结构配置情况,并设置隔震支座;对于消防能力,要合理确定隔火层、消防水池以及建筑中消防储水系统位置。

参考文献:

[1]刘奕明.高层建筑梁式转换层结构设计的要点分析[J].建材与装饰,2019(13):91-92.

[2]梁文辉.基于抗震考虑的高层建筑结构设计要点分析[J].建材与装饰,2018(48):75-76.

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