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高层建筑结构选型与实例分析

[摘要]针对高层建筑结构选型进行分析,探讨了结构选型的重要性,认为当前城市建设中,高层建筑应用越来越广泛,许多已经成为地标性的建筑。因此对建筑结构选型进行进一步优化,能够有效提升建筑功能的发挥。本研究分析了选型过程中所涉及的内容,分别为:剪力墙结构选型,框架结构选型,基于经济性和安全性的选择等。最后结合工程实例,探讨了选型过程中具体内容。

[关键词]高层建筑;结构选型;框架结构

随着我国经济的迅速发展,高层建筑已经成为城市化发展的标志性建筑,建筑的结构选型合理性,直接影响建筑质量和功能的发挥,同时在一定程度上影响着建筑建设过程中所用成本。因此,本研究对高层建筑结构选型进行分析,同时结合相应工程实例做出详细探讨,对于高层建筑建设行业的发展具有重要意义。

1高层建筑结构选型的重要性

当前,城市建设事业迅速发展,这就促使城市土地资源和交通资源逐渐紧张。高层建筑解决了用地紧张问题,因此得到广泛发展。此外,城市发展对建筑质量提出了更高的要求,高层建筑的高度以及结构功能也逐渐复杂起来,投资规模也越来越大。一方面,表现为高层建筑功能越来越向着综合化方向发展,因此需要在高层建筑的内部设计和空间设计越来越向着多元化化方向发展。第二方面,高层建筑的规模和建设高度逐渐提升,在投资上以及施工上也逐渐增高,因此要想节约成本,就需要对方案的选型进行优化,对各个部件进行进一步优化,最终实现对工程质量以及工程成本的有效控制[1]。第三方面,在我国,高层建筑逐渐成为城市的地标性建筑,因此获得社会各界的广泛关注,促使部分新理念以及相关信息,均需要通过高层建筑来表达,因此高层建筑的结构选型属于十分重要的影响因素。

2高层建筑结构选型

2.1剪力墙结构选型。在房屋内和外墙等均采用钢筋混凝土结构,对此这些内容这些墙体不但承担着相应荷载,同时还能够在一定程度上抵抗水平力。对于剪力墙结构来说,因为被剪力墙分割成多个空间,对建筑进行布置和使用,均受到一定的限制,将其应用在住宅、公寓等居住型建筑则具有较高的经济性,但是很少需要大空间的建筑。2.2框架结构选型。高层建筑的框架体系对梁柱进行应用,但是经过研究后发现,这样做有可能会促使柱子承载力加大。讲这种方式和剪力墙体系相比,人们对框架结构进行应用,可以再建筑内墙和外墙开设相应的矩形孔洞,但是其刚度相对较低,若将这一技术应用再形状细长的高层建筑当中,框架有可能会发生较大的变化。2.3筒体结构体系。效连接外墙,然后形成一定的筒结构,形成相应的筒体结构体系。这一结构和上述两种结构相比,承载力较大,刚度也相对较大,因此该结构经常被应用在高度在30-40层的建筑当中,借助这一结构来抵抗侧向力。2.4特殊结构体系。对于大跨度的高层建筑而言,经常使用跃层桁架,通过这种方式对两层楼板高度较大的桁架进行支撑,对竖向交错挑层进行布置,便可以在高层建筑当中实现大跨度。加上一些大型框架或者巨型框架结构来说,该种类型的结构基本上每隔15-20层就需要设置一个安放空调的设备层,然后借助这一设备层制作成一个刚度较大,承载力也较大的水平构件。对于这种大梁或者桁架而言,可以共同组成一个巨型框架。在一些特殊体系当中,还可以设置一些其他形式,例如曲壳体系,可以使用曲线形状,从而提升承载力以及刚度。2.5基于经济性和安全性的选择。当前房屋建筑的高度逐渐增大,其中侧向位移以及振动受到人们广泛关注。相应建筑单位为了能够促使高层建筑具有较强抵抗侧向荷载的能力,经常加大对柱、梁、墙和板的截面,因此高层建筑施工过程中,需要使用比普通建筑多的材料。但是,高层建筑施工材料用量会随着建筑所选结构体系变化的,若使用合适的结构体系,则能够对抗侧力结构所需材料的用量有效减少。对其进行具体设计过程中,对这一方式进行应用,不但不会增加成本,还在一定程度上提升建筑侧向抗剪能力。确保竖向构件连接相对良好的基础上,进一步增加抗弯度,尽可能的对竖向荷载进行分配,使其作用在主要的抗弯构件上。在中情况下,需要充分考虑实心墙以及斜撑强的合理位置,从而促使其可以和抵抗每层楼的局部剪力起到抵抗作用。因此,全部高层建筑基本上可以当成是将地面作为支撑的竖向悬臂结构。如果技术人员可以对以上原则进行科学应用,针对由剪力墙、矿体、筒体结构以及其余的竖向结构分体系方案进行进一步优化,从而促使水承载力以及刚度方面的需求得到充分满足,最终促使高层建筑结构足够安全合理,并且由实现经济适用的目的。

3案例分析

3.1工程概况。以某高层建筑群为例,其建筑面积为30万㎡,其中商场建筑项目内容主要有裙房、办公塔楼两部分组成。这一建筑的高度为250m,总建筑面积为12万㎡。同时,地下设置三层。3.2结构方案选型。该建筑需要使用空间较大,能够灵活设置空间,同时具有良好采光的结构。一共设置了两种方案,方案一为:钢管混凝土——实腹钢梁——钢筋混凝土核——心筒结构;方案二维:型钢混凝土柱——钢筋混凝土梁——钢筋混凝——土核心筒结构。对两种方案进行比较,最终选择出最优方案。实际操作方式如下:建筑外墙厚度选择500-1000mm的,将其内墙厚度控制在200-800mm。而外墙的框和外墙筒之间框架截面设计为H550×250×22mm,其中钢次梁的截面设置为H550×250×12×16mm。还有另外一种备选方案,该方案四周框架主要使用的是钢型混凝土柱,其中楼盖梁所使用的是钢筋混凝土梁。其核心筒的布置与方案一相同。

4结束语

综上所述,高层建筑结构选型对于高层建筑使用寿命带来一定影响,同时对于高层建筑建设过程中所用成本也带来一定影响。这就需要相应技术人员对建筑结构选型方案进行进一步优化,以促使选型足够科学合理,为建筑企业带来更大的经济效益和社会效益。同时提升高层建筑的使用性能。

参考文献

[1]胡晓彬,刘阳.超高层建筑结构选型与经济性分析[J].工程经济,2016,26(08):62-64.

作者:罗奎 单位:中信建筑设计研究总院有限公司

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