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本文围绕高层建筑施工技术的相关方面,首先介绍了现代高层建筑的施工特点,介绍了高层建筑主要施工技术和相关要求,然后笔者结合自己的工作实践,探讨了现代施工技术在高层建筑中的应用,最后笔者又对高层建筑施工技术的优化提出了一些建议。
【关键词】
高层建筑 施工技术 特点 应用
引言
高层建筑作为现代社会中的新型的建筑形式,其建筑施工水平综合反映了科技发展水平,是展示经济发展和社会进步成果的有力体现,也是综合实力的重要标志。随着我国社会生产生活的飞速发展,城市化进程的不断加速,大中型城市的人口已经出现爆发性增长的迹象,土地资源也日益紧缺,因此,适当合理地开展高层建筑的建设的是解决这一矛盾的有效手段。
一、现代高层建筑施工特点
就主体结构的施工而言。高层建筑与多层建筑的施工技术既有相同之处,也有不同之处。相同的是施工的基本过程都是按照逐层施工的方法进行;不同的是从整个建筑施工要求来看,高层建筑高空作业多、地基深度深、工程量大、施工 技术高、工程工期长等六大特点。其主要原因是由高层建筑高度增高、体量增大, 带来了的施工差异。
1 .1 高空作业多
由于高层建筑物的自身高度大,垂直运输工作量大,高空作业要处理大量的 材料、制品、机具设备和人员的垂直运输。在施工全过程中,要认真做好高空安 全保护、防火、用水、用电、通讯、临时厕所等问题,防止物体坠落打击事故。
1.2 基础埋置深度深
高层建筑为了保证其整体稳定性,地基埋置深度不宜小于建筑物高度1/12;采用桩基时,不宜小于建筑物高度的1/1(5桩的长度不计算在埋置深度内),至少应有一层地下室。深基础施工,地基处理复杂,尤其是在软土地基基础施工方案有多种选择,对造价和工期影响很大。研究解决各种深基础开挖支护技 术是高层建筑施工的重点之一。
1.3高层建筑体量大,工程量大
据统计,我国目前高层建筑平均建筑面积约为1.5万平米。由于工程量大,工程项目多,涉及单位多、工种多。特别是一些大型复杂的高层建筑,往往是边设计、边准备、边施工, 总、分包涉及许多单位,协作关系涉及众多部门。这就带来了高层建筑施工计划、组织、管理、协调的难度大。当然,由于高层建筑层数多、工作面大,就可充分利用时间和空间,进行平行流水立体交叉作业。
当然高层建筑还有施工周期长、施工条件复杂、施工技术要求高等特点,在这里笔者就不意义详细介绍,在高层建筑施工过程中,我们要充分意识到这些特点给建筑施工带来的阻碍,提高施工技术,加强施工管理。
二、高层建筑主要施工技术和相关要求
2.1 基础施工技术
高层建筑的基础施工主要有土方开挖、基坑的支护、基础混凝土浇筑等工作。高层建筑中的基础是整个房屋结构的重要组成部分,其造价和工期分别约占建筑物土建总造价的20%―30%、总工期30%~ 40%左右。根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》规定,基础埋置深度,天然地基时应为建筑高度的1 /12;桩基时应为建筑高度的1/15,桩长不计在埋置深度以内。为此深基础工程已成为建造高层建筑的条件。
由于高层建筑在城市建筑密集区,施工场地狭窄。对邻近建筑及四周市政工程设施的安全和保护,对基坑工程的稳定和位移要求很严,而基坑工程在施工过程中大部分是临时工程。基坑深度超过5 m以上的项目,其边坡支护和基坑开挖、地下降水等均应有专项施工方案,且该方案应请富有专业知识和施工经验的专家组进行可行性论证,由项目总监审核后才能实施。
高层建筑常用的基础形式有:十字交叉条形基础、筏板基础、箱形基础、桩基础和复合基础。为了保证基础的稳定性,防止基础滑移,高层建筑基础工程施工时,必须解决人工地基、降低地下水位、支护工程、基础混凝土浇筑以及防止基础施工影响邻近建筑和地下管道等问题。
2.2 混凝土工程施工技术
混凝土质量的主要指标之一是压强。混凝土抗压强度与混凝土用水及水泥 的强度成正比,当水灰比相等时,高标水比泥低标号水泥配制出的混凝土抗压强度高许多,所以,凝土施工时切勿用错了水泥标号。在满足设计要求的质量指标前提下,尽量降低成本,这两条要求实际上是尽量降低混凝土的标准差。混凝土的强度有一定离散性,这是客观的,但通过科学管理可以控制其达到最到最小值。因此,混凝土标准差能反映施工单位的时间管理水平,管理水平越高,标准差越小。可以说,混凝土的质量控制实质上是标准差的控制。
2.3 结构转换层施工技术
高层建筑从建筑的功能上一般上部要求小空间的轴线布置,而下班则需要大空间的轴线布置,而这一要求与结构力学、自然布置正好相反。由于高层建筑结构下部楼层受力很大,上部受力较小,正常布置时应当是下部刚度大,墙多、柱网密,到上面逐渐减少墙、柱,扩大轴线间距。随着转换层位置上移,应设计带转换层的筒体结构。对带转换层筒体结构其主要影响因素表现为转换层上部外筒的刚度、转换层设置高度和内筒刚度。
对这两类转换结构,转换层高度是影响其抗震性能的主要因素之一,转换层商度越高转换层上下层间位移角及内力突变越明显,设计时应限制转换层设置高度。对于带转换层的剪力墙结构或简体结构,可采取以下措施强化下部结构:加大简体及落地墙厚度,提高混凝土强度等级,必要时可在房屋周边增置部分剪力墙、壁式框架或楼梯间筒体,提高抗震能力;可采取以下措施弱化上部:不落地剪力墙开洞、开口、减小墙厚等。
三、高层建筑中的现代施工技术应用
3.1预制模板
在高层建筑的标准层建设中,结构施工的重复性高。同时,高层建筑采用的竖向结构是控制构筑物工期进度与结构质量的重点内容。通过滑模法与其他施工技术的有机组合,可有效地简化施工过程,创造更好的综合经济效益。滑模法与爬模法具有以下相同点 :( 1 )机械化程度高,节约模板和劳动力,结构整体性好;( 2 )只需将预制的模板进行组装,可有效缩短工期;( 3 )组织管理要求高,结构物立面造型存在限制。随着建筑施工劳动成本的上涨,工期要求的提高,高层建筑施工在工程施工进度与工程成本控制上都面临着更为迫切的需求。因此,在不影响施工质量及施工安全的前提下,应用预制模板法可有效地缩短工期,降低工程成本。
2.2 逆向施工
逆向施工的施工内容主要包括在建筑物内部浇筑中间支承桩柱,并沿地下室轴线修筑地下连续墙等支护结构,同时向上逐层建设地上结构。与传统的顺作施工相比,高层建筑应用逆向施工技术具有以下优点:
( 1 )相较于临时支撑,以逐层浇筑的地下室结构、中间支承柱作为支护结构的内部支撑刚度较大,可有效减少基坑变形,能明显减弱对于相邻地下管线 、道路及构筑物的沉降影响。
( 2 )逆向施工时浇筑的地下连续墙在满足构筑物、管线布置的前提下,可紧靠或规划红线构筑地下连续墙并将其作为地下室永久性外墙,进而达到扩展建筑面积的目的。
( 3 )逆向施工可缩短带多层地下室的高层建筑的总工期,不存在结构的地下地上的施工工期差别,可保障地上结构与地下结构的同时施工。
2.3高层建筑的泵送技术
一般来讲,高层建筑施工大都采用泵送混凝土技术。由于高层建筑工程所需的混凝土的总量大、强度高。目前,国内的高泵程混凝土采用的掺粉煤灰和化学外加剂的双渗技术,保证了高层建筑对混凝土配合比设计的要求以及泵送设备等相关设备的要求,混凝土的泵送高度也随 之升高,现在所采用的泵送到顶技术可将混凝土直接泵送到预设浇筑高度,使高层建筑的施工效率得到大幅提升。
四、高层建筑施工技术的优化
一般而言,随着高层建筑工程规模日益扩大、建筑结构日趋复杂,高层建筑施工技术也随施工难度与环节的变化不断革新,应根据实际施工中的技术路线进行优化,本人认为主要应包括以下几点 :(1)高层建筑物具有垂直发展的特性,针对其高空作业环境差、作业面狭窄、施工进度紧等特征,以高效的垂直运输体系为支撑,应广泛的采用建筑科技的新技术,以提高机械化设备尤其是垂直运输体系的施工效率;(2) 结合高层建筑作业环境和特征,以建筑安全和稳定性为核心,着力于优化基础和结构施工工艺,为缩短工程总工期创造条件;(3) 结合超高层建筑逐层施工的作业面特点,强化总承包管理,重点提升施工作业空间和时间的利用效率,实现建筑施工空间的立体流水作业,使工程工序紧密衔接,削弱作业面狭窄对建设工期产生的负面影响。
五、结语
随着近年来我国高层建筑的飞速发展,我国现代建筑尤其高层建筑的现代施工技术的进步充分展现了我国建筑水平的提升,如何在已形成的成熟工艺上继续加以改进,是现阶段我国建筑行业从业人员所应思考的重要问题。
参考文献
1、崔晓强.超高层建筑钢结构施工的关键技术和措施[J].建筑机械化.2009.
2、陈辉.浅析超高层建筑桩基的设计与施工要点[J].建筑施工.201 0 .
【关键词】高层建筑;结构设计;结构体系
0 前言
随着我国经济的快速发展,高层建筑如雨后春笋,一栋栋拔地而起。建筑的高层化和多样化发展,使得建筑结构设计方面的变化越来越多。面对建筑类型、功能、数量的不断增加,高层建筑结构体系的多样化,高层建筑结构设计迎来了新新的机遇与挑战。作者通过实践、总结,对高层建筑结构设计及结构体系,作出以下分析:
1 高层建筑结构设计的特点
1.1 决定因素是水平荷载
对某一定高度楼房来说,其竖向荷载基本上是定值,但是其水平荷载随着结构动力特性的不同将有较大幅度变化,并不是定值。由于楼房自重和建筑楼面的使用荷载在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值,与建筑高度成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力,却与楼房高度的平方成正比 [1]。
1.2 重要设计指标是结构延性
在地震作用下,高层建筑相比于低层建筑的结构变形会更大一些。因此,为了使高层建筑结构具有较强的变形能力,避免高层建筑倒塌,一定要在其结构设计时采取相应的措施,确保高层建筑的结构具有足够的延性。
1.3 控制指标为侧移
在高层建筑结构设计中,结构侧移是关键的控制指标,这与低层建筑有很大的不同。由于在水平荷载作用下,高层建筑结构的侧移变形与建筑高度的四次方成正比。建筑高度越高,其结构的侧移变形将大大增加。因此,必须在水平荷载作用下,将高层建筑结构的侧移控制在允许的限度范围内。
1.4 不能忽视轴向变形
高层建筑的竖向荷载很大,其将会在柱中引起比较大的轴向变形,从而减小连续梁中间支座处的负弯矩值,增大跨中正弯矩和端支座负弯矩值。此外,竖向荷载还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。
2 高层建筑的结构体系
现阶段高层建筑常采用的结构体系主要有剪力墙结构体系、框架一剪力墙体系以及简体体系三种,其优缺点见表1[2]。
表1 结构体系优缺点比较
结构体系 优缺点
剪力墙结构体系 侧向刚度比较优良,平面布置也很规整,对侧向风力和地震的抵抗能力较强,用此种结构可以建造高度远大于框架结构的建筑。
框架―剪力墙体系 能够很好地适应多功能的需要,平面布置灵活、空间大,但是框架结构侧向刚度比较小,因此建造高度以及层数都受到一琮的限制。
筒体体系 筒体体系具有优良的整体性和抗侧力性能,因此该结构能够满足高层建筑更高层数的要求。
3 高层建筑结构设计实例分析
3.1工程概况
某高层住宅一期建筑总面积47838.33m2,建筑占地面积1426.33m2;建筑层数地上32层,地下1层;建筑总高度98.7m。建筑防火设计为一类。建筑耐火等级地上为一级,地下为一级,地下室防水为II级。
3.2 抗震等级
按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的规定划分,场区属中软土类型,因本场地等效剪切波速Vse=156.2―178m/s,9.8m
3.3 设计荷载取值(可变荷载标准值)
①楼、地面主要使用荷载
根据《建筑结构荷载规范》GB5009―2001(2006年版)及业主提出楼面荷载要求,楼面屋面均布主要荷载标准值(KN/M2)按不同使用要求确定(表2)。
表2 楼面屋面均布主要荷载
序号 荷载类别 荷载标准值 分项系数 准永久值系数
1 不上人屋面 0.5 1.4 0
2 上人屋面 2.0 1.4 0.4
3 厨房、卫生间 2.5 1.4 0.4
4 露台 2.0 1.4 0.5
5 阳台 2.5 1.4 0.5
6 楼梯 3.5 1.4 0.3
7 电房、发电机房 10.0 1.4 0.6
8 其他楼面 2.2 1.4 0.5
9 地下车库 4.0 1.4 0.6
10 消防车道 35 1.4 0.6
②风荷载
根据《建筑结构荷载规范》GB50009―2001(2006年版)基本风压按50年重现期的风压值为0.30KN/m2,地面粗糙度属B类。
3.4 结构选型及地下室、伸缩缝设置
本工程为32层住宅;结构拟采用剪力墙结构形式。单层地下车库长约(南北)128米,(东西)长约63米,设计考虑局部地下车库做结构底板、整个地下车库顶板及侧壁均不设伸缩缝,采用沉降后浇带及一般后浇带工艺以解决混凝土收缩开裂问题。地下室每隔约30米设一道后浇带。单层地下室水位比底板面低,不考虑抗浮。
3.5 基础选型及设计等级
地基基础设计,根据地质勘察资料,本工程基础采用人工挖孔桩墩基础,桩径800、1000、1200、1400mm,桩端以中风化泥质粉砂岩、中风化砾岩为持力层,Φ800桩单承载力特征值取3900kN,Φ1000桩单承载力特征值取5600kN,Φ1200桩单承载力特征值取7100kN,Φ1400桩单承载力特征值取8700kN。基础设计等级为甲级。
4 高层建筑结构设计中的参数
高层建筑结构设计中各参数的确定对于结构的合理性、安全性有很大的影响,因此要合理地确定各参数引。
4.1 轴压比
为达到结构延展性的要求,要对结构的轴压比进行控制。但在一些特殊情况下,也会出现轴压比不满足规范要求的状况。此时,可以通过增加墙、柱的混凝土强度以及增加墙、柱横面的面积的措施来对其进行调节。
4.2 剪重比
高层建筑各楼层必须控制最小水平地震剪力,要在确保安全的情况下增加其结构的周期长度。当剪重比不满足规范要求时,可以采取增强纵向结构部件以及增强墙、柱的竖向构件的延展程度等措施来进行合理分配。
4.3 刚重比
高层建筑的刚重比要规范上限,这样就使得重力荷载在水平位移作用下引起二阶效应可以被忽略。当刚重比不满足最小限制值时,可以采取增加或者减少横竖向构件以及加强墙、柱等纵向建筑结构的刚度来进行整合。
4.4 层间位移角
为保证高层结构应该必备的合理刚度需求,要对建筑结构在合理使用中的水平位移进行限制。避免在施工或者使用过程中出现过大的位移,从而影响到整个建筑构件的完整性和安全性。
5 结论
目前,建筑向高层化和功能多样化方向发展的趋势越来越明显。而高层建筑结构设计方面的变化越来越多,涌现出了许多新兴的结构设计方案。面对建筑类型与功能越来越复杂、高层建筑的数量逐渐增多、高层建筑的结构体系越来越多样化的新形势,高层建筑结构设计也越来越成为高层建筑结构工程设计工作的难点与重点。面对如此形势,应该把高层建筑的结构设计放在首位加以研究。
参考文献:
[1] 李邦耀.高层建筑结构设计分析[J].江西建材,2012,3:59―60.
关键词:高层建筑;钢筋混凝土;建筑结构;抗震设计
1引言
高层建筑结构的抗震设计方法是不断变化和发展的,在实际工作中,我们需要对高层建筑的地质环境进行深入调查和研究,选择适宜的抗震结构体系,特别要注意的是结构材料和结构形式的选择,降低地震的负面作用,加强建筑对地震的抵抗能力,确保高层建筑的抗震性能。
2高层建筑钢筋混凝土结构分析
随着建筑业的发展,建筑工程项目越来越多,但如何使建筑的钢筋混凝土结构系统与建筑设计要求更为相符,就要求将其与项目的实际情况相结合,防止为了追求规模而造成不必要的浪费,而且在基础条件建设较为乐观的情况下,为了达到钢筋混凝土结构体系的变形极限值,在设计中应尽量降低结构的刚度,对此笔者从以下两个方面来分析钢筋混凝土结构。
2.1结构高度的控制
超高现象是在进行高层建筑钢筋混凝土结构设计时经常出现的问题,这就在很大程度上影响到建筑的抗震性能,而且建筑的高度不同,其设计的形式是不一样的,所以当高层建筑钢筋混凝土结构的高度改变时,特别是当它出现超高问题时就要进行结构系统的重新设计。
2.2结构体系的选择
在高层建筑外形设计工作中,现代的高层建筑没有传统建筑那么严格,但为了保证建筑物的强度和稳定性,必须要确保钢筋混凝土结构的全方位优化下,建设工程的设计有着十分关键的影响,以建筑物的结构为基础,良好的制度建设才能够更好的保证高层建筑的施工质量。
3抗震设计基本原则
3.1科学化选取
地基和场地空间为了保证高层建筑今后的安全稳定,有必要选择较好抗震性能的建筑场地。要做到由于特殊的情况很难避免地震灾害时,能够有计划开展妥善化抗震方案,并且在此基础上,能够做到对高层建筑构架地震周期的精确计算,并保证其周期同场地相分隔,避免地震灾害的共振引起建筑物不同构造单元的破坏情况。
3.2标准化设计
针对高层结构架构开展抗震规划控制前期,要保证高层建筑抗震架构类型的正确选择,同时在设计工作中注重抗震安全和经济性指标的顺利贯彻结果。其具体方式为:根据高层建筑的结构设置不同的抗震线路,避免因某些部位的的功能减退导致结构整体崩溃的危机,丧失其自身应该具备的抗震潜能。因此,在设计这类建筑时,要尽量保持结构强度、刚度、变形三者之间的协调配合情况。
3.3全方位设置不同类型
根据以往的地震防御认证的调查发现,在这部分结构抗震设计过程中,需要在对内外环境因素同步掌控的基础上,留有余力广泛布置出一些区域;其次就是能够提供具备针对性的延性和刚性的支撑条件给核心能耗部件,确保只要发生巨大的地震灾害时,在这一部分防线能够吸收和耗散大部分的地震能量,最终大大提高高层建筑结构的抗震稳定性,避免后期重复衍生严重的倒塌和人员伤亡、财产损失等问题。
4建筑结构抗震延性设计
4.1保证建筑结构的规则性
高层建筑在前期设计过程中,我们的设计人员要基于建筑性能综合考虑,结合建筑实际要满足的需求,来科学、合理的设计相关功能,并规划出建筑工程平面,与此同时,我们的设计人员还要考虑当地地理因素,以最大程度的满足业主自身需要为基础来完善相应工作。对于高层建筑,这几点就显得尤为重要,因此,在设计和施工阶段,必须要切实的保证建筑的扭转刚度在规定的设计要求之内,还要尽可能的去避免因结构扭转造成的建筑物抗震性和安全性受损的影响。还要值得注意的就是,相应的建筑结构一定要保证很好的对称性和均匀性,这就需要更加合理的布置每个剪力墙,及时的注意到建筑结构的薄弱点,避免在特殊情况时导致的建筑物损坏,甚至坍塌的风险。众所周知,如果对于高层建筑,如果出现意外倒塌,会严重危害人们的生命和财产安全。所以,对于我们的设计人员来说,就要不断提高自身素质,重视到高层建筑在地震时的各种反应,并结合实际情况做好理论分析,避免在建筑体应力变化时,导致的建筑体内部结构严重破坏的影响,将这种影响降到最低。
4.2正确认识高层建筑的受力特点
本质上高层建筑是竖向的悬臂结构,竖向荷载主要是结构的轴向力与建筑物的高度成线性关系,水平荷载导致结构产生弯矩。从这个角度出发,竖向荷载的受力基本上是不变的,但是水平荷载可能来自任何方向,并且随着建筑高度的增加而增加,如果水平荷载为均布荷载,那么弯矩与建筑的高度呈二次方变化,建筑高度的横向位移为四次方变化。因此,水平荷载的影响远大于竖向荷载的影响,在剪力墙设计中,一定要让侧向变形控制在结构变形的允许范围内。
4.3选择合理的结构布置
高层建筑的结构类型要符合建筑使用功能的要求,尽量做到经济、合理的施工,建筑物的各项建筑要求如层高、进深和体型要满足使用要求,尽量使用标准层,统一柱网安排。高层建筑最重要的就是位移控制,除了整体平面变化和结构刚度的变化外,必须考虑能够使位移减少的结构。在结构安排上,应考虑结构的整体刚度,使整体构件受力均匀,同时应加强结构的整体高度,选择合适的形状,尽量采用刚度大的方形、圆形、矩形等建筑,有效将抗震建筑的规模和结构结合起来。
5结束语
在我国,高层建筑结构抗震设计是建筑工程一个非常重要的组成部分,直接关系到整个建筑的安全应用。所以,这就对于我们的设计人员提出了新的要求,在设计前期,必须要严格遵守我国对于建筑物的相应规章制度,要运用各种科技手段,科学合理的计算建筑结构设计的各项数据和指标,尽可能采用目前先进的基于性能的超限高层建筑结构抗震设计,以此来不断提升我们国家对于高层建筑安全性的设计要求,为高层建筑技术的应用和发展打下坚实的基础。
参考文献:
[1]杨靖.浅析钢筋混凝土框架结构延性抗震设计[J].中华民居,2013(30):104~105.
[2]金荣娟.基于安全储备的钢筋混凝土框架结构抗震设计[J].山西建筑,2011,37(3):29~31.
关键字:高层建筑;结构设计;特点;问题;措施
中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:
一、高层建筑结构设计的特点
(一)水平荷载起着决定性作用
在高层建筑中水平荷载成为结构设计考虑的决定性因素。一方面,高层建筑物多在十五层之上,其自身重量会与使用荷载会导致结构中竖向构件产生轴力。而高层楼房自重与楼面使用荷载在竖向构件中引起的轴力与弯矩的数值和楼房高度只是呈一次方正比。另一方面,根据力学原理,风荷载、地震作用等水平荷载的大小与结构的动力特性有密切关系,对结构产生倾覆力矩在构件中引发的轴力与楼房高度则呈二次方正比。对此,高层建筑结构设计过程中应注重水平荷载问题,以保证高层建筑整体高度与弯矩值成正比。
(二)结构侧移是重要控制指标
在高层建筑结构在设计中,结构的侧向位移会在水平荷载作用下以及新材料、新建筑形式的应用下随着建筑物高度的增加而不断增大,出现侧向变形的几率也会增加。如果结构的侧向位移控制不好,很可能会使填充墙等建筑装饰出现开裂,甚至会发生房屋侧塌而危害人民的生命财产安全,所以高层建筑结构设计中应注重将高层建筑结构的侧向位移控制在合理的限度内,以保证建筑物质量安全。
(三)结构延性尤其重要
由于高层建筑物结构相对更柔和,在发生地震或者地基不规则沉降时会增加结构变形的几率,也会使结构变形更大。对此,高层建筑单位应在结构设计过程中应注重对构造采取适当的措施,以保证结构能够具有足够的延性,从而有利于使高层建筑结构在进入塑性变形阶段后仍能够具有较强的变形能力。同时,高层建筑结构设计还应考虑地震荷载,注意加强抗震设计,以保证高层建筑结构具备良好的抗震性能。
二、现阶段高层建筑结构设计应注意的问题
(一)高层建筑结构超高现象严重
我国高层建筑结构设计的高度具有严格的控制,且抗震规范与高层规程已制定了新的限制高度与设计方法要求,分为A级高度与B级高度两个标准。但目前高层建筑结构设计过程中超高问题比较普遍,存在不少高层建筑结构设计没能严格遵守国家规定的结构体系最大适用高度,而是忽视抗震规范高度限制与高层建筑处理措施和设计方法的要求变更,使施工图纸审查没能得以通过,从而导致建筑工程工期与造价等造成巨大的影响。
(二)短肢剪力墙的设置问题
目前我国高层建筑设计规范对于短肢剪力墙已经作出明确的定义与新的规定,对于短肢剪力墙在高层建筑结构设计中的应用也提出了具体的要求。但现实中,存在不少高层建筑单位在结构设计过程中没有注重减少采用或者不用短肢剪力墙,造成建筑工程后期设计工作出现麻烦,也为建筑工程竣工质量检验造成问题。此外,我国现行高层建筑结构设计中的抗震设防标准相对较低,具体的抗震计算方法不够精确、构造安全度也不够高,使得结构失效损失加大。
(三)地基与基础设计不标准
高层建筑结构设计的地基与基础阶段的设计好坏对工程后期设计以及整体设计工作的进行产生重要的影响,也是高层建筑工程造价的决定性因素。倘若高层建筑没有做好地基与基础设计,所造成的问题很可能会导致巨大的损失。地基与基础设计需要根据高层建筑结构设计所在地形、地质条件以及当地的经济状况等,但在实际工作中,有的高层建筑结构设计单位没有对施工当地进行深入调查与了解,不能熟练掌握各种地基基础类型与设计处理方法,使得地基与基础设计不能达到国家规定的标准,从而很容易导致后期工作难以顺利进行。
三、提高高层建筑结构设计水平的措施
(一)进行科学的概念设计
在高层建筑结构设计过程中应注重考虑结构的平面布置与刚强度,应根据建筑具体情况使高层建筑的平面布置简单而规则,尽量减少凸出或凹进等复杂结构。同时,可以通过进行科学、合理的概念设计促进设计方案更合理化与人性化,增加结构自身抵抗扭转的性能与减少因为地震作用引发的建筑结构扭转问题,从而使结构设计工作更完善。
(二)建立合理的结构体系
在高层建筑结构设计工作中选择合理的结构体系很重要,设计师应根据建筑工程的实际要求与当地人文环境等进行科学、合理的结构体系选型。现阶段我国高层建筑结构设计体系多采用简体结构体系、框架结构体系、抗震墙结构体系、板柱—抗震墙结构体系、框架—抗震墙结构体系等,每一种结构体系都有优缺点,其适用环境也不相同,设计师应在建筑工程具体要求与理论和计算方法的基础上,进行科学、合理的结构体系,以保证高层建筑结构的安全性、经济性以及可靠性,从而有效提高建筑工程的质量与安全。
(三)加强结构构件设计
首先,高层建筑结构设计单位应注重合理增加抗弯结构体系的有效宽度,调整结构的抗侧刚度。通过增加抗弯结构的宽度可以增大抵抗力度,有利于减小抗倾覆力,从而有效提高整个建筑结构的抗侧刚强度。其次,可以根据高层建筑工程实际情况采用框架与剪力墙组合而成的结构体系,即框架—剪力墙结构体系,这样不仅可以承受更高的水平负载力,而且经济实用、布局灵活多样,从而有利于延长高层建筑的使用寿命。
(四)进行科学计算
在进行高层建筑结构设计过程中,设计师科学、准确地进行各类数据的计算是不可避免的。设计师应注重结合高层建筑结构的实际具体情况选取合适的计算模型,并注意在进行概念设计时尽量简化计算过程,从而有利于保证设计工作的时效性。随着各种专业计算机软件与工具的广泛应用,设计师需要熟悉掌握其操作流程,从而可以在将各种实地测量数据输入到系统后短时间内计算出所需的各种专业数据,不仅可以提高设计师的工作效率,而且增强了设计方案的准确性。
四、结束语
总之,随着我国高层建筑事业的快速发展,高层建筑结构设计要求越来越高。在结构设计过程中不仅需要考虑建筑工程的具体情况,而且还得需要考虑建筑的安全性、抗震性、经济性等。对此,设计师应不断应用新的理念与方法、积累良好的经验,以最大限度提高高层建筑结构设计的合理性、安全性、经济性与可行性。
五、参考文献
Key words: high-rise building; construction technology; calculation;
摘要:随着高层建筑的迅速发展,建设工程结构形式变得多种多样,规模不断增大,逐渐朝着建筑外观复杂化、施工难度大的综合方向发展。针对这些现象笔者就高层建筑的控制措施以及施工要点做以下简单分析。
关键词:高层建筑;施工技术;计算;
中图分类号:TU97文献标识码:A 文章编号:
一、高层建筑工程施工技术概要
1、我国高层建筑工程施工现状
在我国,高层建筑发展迅猛,特别是建筑正向外形复杂化、功能多样化、结构类型复杂化的目标不断发展,但由于高层建筑具有楼层多、建筑高、结构复杂多样,对施工工艺和技术的要求非常高,施工工期较长,对施工完整性、结构荷载科学、施工工序等要求较高。所以,为确保高层建筑施工的顺利进行,国家开始重视高层建筑的发展,特别是城市化进程的不断发展对建筑安全的要求也越来越严格,在建筑工程施工中,不断引入工程项目招投标制度、施工合同制、工程监理制,强化和规范建筑工程施工,特别针对高层、超高层建筑,加强对工程施工技术的监督、对施工安全的监控,并对高层建筑工程施工技术进行科学地、全方面地考核,保证施工质量和安全。
2、高层建筑工程施工技术
依据高层建筑特有的工程施工特点,国家和建筑施工单位不断加强施工技术的研发和施工理论的革新。目前,高层建筑主要以钢筋混凝土建筑为主,并不断发展为钢结构或钢混结构,有效减轻建筑自重。针对施工材料,不断优化和筛选性能优良、便于施工和运输的施工材料,并考虑配合混凝土进行浇注或模块化处理。
3、高层建筑工程地基施工技术
在高层建筑中,地基基础是整个建筑的重要组成部分,是建筑的结构基础和支撑点,依据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规范》的相关规定,高层建筑的地基深度应为建筑高度的1/15左右,因此,深地基施工工程俨然成为高层建筑工程施工的前提条件。
地基桩基施工技术。桩基施工技术是目前应用最广泛、也是较成熟的一种地基处理形式。其中,发展和应用最广泛的是灌注桩施工技术,它不仅适应各种复杂地质,还能根据荷载选择施工级别。现浇灌注桩的发展也越来越迅速,其整体承载力可达1万KN以上,而传统桩型中泥浆护壁孔桩,因其适用性强,已成为高层建筑的主要桩型之一,国家积极推广建筑基础桩底、桩侧后注浆技术,并配合超声检测技术,逐步形成具有特色的灌柱桩施工集成技术,并不断研发动态、静态测量技术,并开发相应的计算机模块,适时掌控桩基承载力的状况。
地基基坑支护施工技术。我国高层建筑得到快速发展,但其施工地基基坑深,开挖难度大,已成为制约高层建筑施工的关键技术。由于高层建筑深基坑支护工程是集挡土、支护、防水、监测等的系统工程。目前,我国建筑行业研发的基坑支护系统分两种,分别是逆作拱墙和土钉墙,两种支护的造价都明显低于传统支护价格。
4、高层建筑外墙施工技术的发展
在我国建筑墙体实行全面浇筑结构的基础上,建筑墙体大模块时代已经到来,建筑施工质量不断得到改善,分别为建筑墙体施工旧、新施工技术,通过对高层建筑墙体技术不断研究和创新,在确保工程质量的情况下,提升工程的整体性能和功用价值。
5、高层建筑厚板转换层施工技术的发展
建筑结构中的转换层可以根据功能的不同选择不同的设计、施工工艺。目前,我国现有结构转换层的形式主要有梁式、桁架式和板式。其中,梁式结构转换层因其设计简单、施工方便等优势在工民建筑中得到发展和应用。但是,随着我国高层建筑的发展,厚板式转换层设计理念得到快速发展,特别是相关结构预应力技术理论研究的深入,促使我国高层建筑、特别是跨度大、高挠度、强剪切力等建筑结构问题都有较完善的设计和施工技术。
6、高层建筑工程中新材料的施工技术
随着建筑行业的快速、稳定发展,相关建筑材料行业也得到发展和提升,特别是在新材料的研发和制造方面取得了骄人的成就。建筑材料关系到高层建筑结构本身的性能、建筑荷载的能力及其防火、采暖保温等功能。因此,对新材料的施工必须严格按照国家相关标准或规范执行,加强建筑装饰材料的研发管理力度,特别是加强对新材料施工技术的研发,如玻璃幕墙的设计施工,明框暗框的设计、施工材料的安全性能等方面,确保建筑工程施工的质量和安全。
二、高层建筑施工中应重视的计算问题
在高层建筑施工前,要进行详细的规划,并进行细致的计算,确保工程的准确性和科学性。扣件式钢管脚手架风荷载标准值计算是施工过程中重要的计算项目,其中作用于脚手架的水平风荷载,是计算的难点之一。根据相关资料,对风载荷的计算参数进行简单的分析,整理出风载荷计算过程,找出其规律性的内涵,方便准确地计算脚手架风荷载标准值,确保在施工过程中的安全。脚手架规范规定:作用于脚手架的水平风荷载标准值,应该按照这样的方式计算:
ωk=0.7μzμsω0 其中ωk ―――代表风荷载标准值(kN/m2);μz―――代表风压高度变化系数;μs―――代表脚手架风荷载体型系数;ω0―――代表基本风压(kN/m2)。
计算风荷载标准值三个参数:
1、基本风压ω0及修正系数。荷载规范规定:风荷载标准值即ωk=βzμzμzω0,考虑到脚手架附着在主体结构上,取βz=1。
2、风压高度变化系数μz。荷载规范规定:风压高度变化系数,应根据地面粗糙度类别按《荷载规范》采取。
3、风荷载体型系数μs,风荷载体型系数按《脚手架规范》
4、规定计算。
某计算实例:位于贵阳市郊区某高层框架结构建筑,采用扣件式双排钢管脚手架进行施工,钢管规格为φ48 mm×3.5 mm,脚手架搭设高度60 m,搭设尺寸为立杆纵距La=1.5 m,立杆横距Lb=1.2 m,步距h=1.8 m,连墙杆设置为二步三跨式。要求计算:脚手架用密目安全立网(网目密度不低于2 000目/100 cm2)全封闭、脚手架敞开式,两种情况,离地面60 m高度风荷载标准值。
4.1全封闭脚手架
查“全国基本风压分布图”,南宁地区基本风压为ω0=0.35 kN/m2。
查荷载规范表6.2.1,大城市郊区,离地面60 m高度时μz=1.77。
背靠建筑物为框架结构,偏于安全计算,取挡风系数φ=1.0,μs=1.2φ=1.2。
离地面60 m高度时,ωk=0.7μzμsω0=0.7×1.77×1.2×0.35=0.5204 kN/m2。
4.2 敞开式脚手架
基本风压―――ω0,风压高度变化系数―――μz同全封闭脚手架。
敞开式单、双排脚手架的φ值按规范表A- 3采用,查挡风系数φ=0.089
脚手架为双排钢管,即n=2 (双排),μ值由荷载规范表6.3.1第32项查表,b/h为脚手架立杆横据与立杆步距的比值,即Lb/h=1.2/1.8<1,φ<0.1,η=1。
查荷载规范表6.3.1第36项规定计算φ48 mm的钢管脚手
整体计算时,桁架杆件的体型系数ηs=1.2。
μs =0.089×1.2×(1+1)=0.2136
离地面60 m高度,ωk=0.7×1.77×0.2136×0.35=0.0926kN/m2.
小结:
高层建筑施工前一定要做好准备,并且在施工时如果遇到问题,应采取相应的应急措施,精心组织、精心施工,做到一丝不苟,这样才能使施工质量得到保证。
参考文献:
关键词:高层建筑发展趋势结构设计
高层建筑结构设计特点
(1)水平荷载成为决定因素。一方面,因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面,对某一定高度楼房来说,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,跨中正弯矩之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。
我国的高层结构建筑的发展现状
1. 钢材的国产化
国内钢铁企业根据我国高层建筑钢结构设计标准的要求,制订我国第一部高层建筑钢结构的钢材标准《高层建筑结构用钢板》(YB 4104-2000),比目前仍在实施的《低合金高强度结构钢》(GB/ T1591-94)又前进了一步,其性能指标优于国外同类产品。
2.钢结构设计国产化
国家标准《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)等有关高层建筑最大高度和最大高宽比的规定,在一般情况下,应遵守规范的规定,否则应进行专项论证或试验研究。建设部第111号令《超限高层建筑工程抗震设防管理规定》和建质[2003]46号文《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》,对加强高层建筑钢结构设计质量控制意义重大,具有可操作性。
3.高层及超高层结构体系
对于高层建筑的划分,建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有一个统一规定,一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑,建筑总高度超过100m为超高层建筑。对于结构设计来讲,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则,选择相应的结构体系,一般分为六大类:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架―剪力墙结构体系、框―筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
高层建筑结构的发展趋势
1.新材料、超强材料的开发和应用
在高层建筑结构的技术问题中,首先要解决的是材料问题。现在混凝土的强度等级已经达到100 以上。高强度和良好韧性的混凝土有利于减小结构构件的尺寸,减轻结构的自重,改善结构抗震性能。同时,为了达到轻质高强的目的,必须在高层建筑结构中,发展轻骨料混凝土、轻混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、侧限(约束)混凝土和预应力混凝土。高性能混凝土的开发和应用,将继续受到人们的重视,也必将给高层建筑结构带来重大和深远的影响。从强度和塑性方面考虑,钢是高层建筑结构的理想材料,增进或改善钢材的强度、塑性和可焊性性能的工作人们从未停止过。特别是对新型耐火耐候钢的研发,具有重要意义,可使钢材减小或抛弃对防火材料的依赖,提高建筑用钢的竞争力。复合材料用于制作高层建筑部分构件正在开发和实践中。
2.抗震性越来越强
目前我国和世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”,即适当控制结构物的刚度,但容许结构构件(如梁、柱、墙、节点等)在地震时进入非弹性状态,并目具有较大的延性,以消耗地震能量,减轻地震反应,使结构物“裂而不倒”。这种体系,在很多情况下是有效的,但也存在很多局限性。
随着社会的不断发展,对各种建筑物和构筑物的抗震减震要求越来越高,使“延性结构体系”的应用日益受到限制,传统的抗震结构体系和理论越来越难以满足要求,而由于隔震消能和各种减震控制体系具有传统抗震体系所难以比拟的优越性,在未来的建筑结构中将得到越来越广泛的应用。
3.混合结构在高层建筑结构中广泛应用
经合理设计的混合结构可取得经济合理、技术性能(如抗震性能)优良的效果,且易满足高层建筑的侧向刚度的需求,可建造比钢筋混凝土结构更高的建筑,因此在较高的建筑中,混合结构往往仍是合理、可行的结构方案,今后建造混合结构的比率将会越来越大。
[关键词]超高层建筑 电梯井道 电梯厅 避难层 停机坪
中图分类号: TU97 文献标识码: A
随着城市化进程的加剧,土地资源的利用越来越高效,城市中心区出现了越来越多的100米以上的超高层建筑。超高层建筑在建筑设计方面有一些独特之处,如电梯数量多、井道占标准层面积大,涉及到火灾时人员逃生方面的避难层设计,以及超高层建筑屋顶的停机坪设计等,笔者借曾经设计过的某超高层建筑实例,对这些特殊设计做一些探讨。
(一)电梯井道和电梯厅的巧妙利用
超高层建筑垂直交通一般都设计有几组电梯,每组电梯分段服务不同的高度区,随着建筑楼层的增加,电梯的数量相应增加,电梯井道所占的辅助面积也不断增加,导致标准层的有效使用面积降低。而仔细研究可以发现,在某些楼层,电梯厅或者电梯井道是可以作为某类房间使用的,比如卫生间。笔者设计的某超高层建筑,总建筑高度为169.75米(室外地坪到屋顶停机坪地面),地下4层,地上共39层。裙房(7层)功能为商业综合体,主楼(39层)功能为办公,其1-7层部分空间为商场所用。主楼标准层平面建筑面积为1480平方米,12层和26层设计为避难层。除2台消防电梯外,还设计有3组共12台电梯,4台电梯为一组,分别服务不同的高度区。低区电梯服务1-11层,12层(避难层)为其机房层,中区电梯服务1、13-25层,26层(避难层)为其机房层,高区电梯服务1、27-39层。低区电梯的井道在13层以上已不安装电梯,但井道四周的剪力墙因为结构需要仍然存在,这部分空间虽因结构、采光等不利因素不能作为办公之类的开敞空间使用,但可将其设计为卫生间,并利用井道旁的水管间安放卫生间的给排水管道(如图1所示)。如此设计,既能让井道的狭小空间得到利用,又能使卫生间这类辅助(公摊)空间不占用标准层宝贵的使用面积。按照同样的思路,笔者将中高区电梯之间的电梯厅在8-11层也设计为卫生间(如图2所示)。这种在各种“角落”安放辅助空间的设计,使得高层建筑业主的使用空间相对完整,空间利用率提高。
(二)避难层设计的安全设计思考
避难层是高度超过100米的超高层建筑有的,因为超高层建筑发生火灾时人员完全疏散到地面用时比较长,所以超高层建筑中应设计避难层,作为一个安全的场所提供给疏散的人群,让他们就地等待救援,或者作为向下一个安全区域转移时的临时休息场所。避难层的设计是超高层建筑消防安全设计的一个及其重要的方面,《高层民用建筑设计防火规范》对避难层的设计做出了详细的规定,如避难层设置,自首层至第一个避难层或两个避难层之间不宜超过15层;通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开,人员必须经避难层方能上下;等等。
笔者在参与前述超高层建筑的设计过程中,对避难层的设计,除《高规》中对避难层的几条规定之外,还另有几点体会:①,避难层划分区域时,应尽量将避难区划分在消防扑救面一侧;避难区内应包含楼梯间,其他区域应经过防火隔间或防烟楼梯间前室通向同层避难区。防烟楼梯在避难层应断开,前室门开向避难层,人员的疏散应经过避难层才能到达下一个楼层。②,避难层的避难区域不宜设计为开敞式,因为当避难层以下的楼层发生较大火灾时,烟火会沿着高层建筑的外墙向上蔓延,从而包围整个建筑,烟火一旦借助风势进入开敞的避难区域,就会导致避难层失去避难功能,因此,作为一个安全的区域,避难区域与其他区域应采用防火墙分隔,并通过防火门连通。若避难区封闭设计,应相应增设加压送风设施;若避难区域开窗,则应设防火窗,窗槛墙应为不燃烧体,且高度不低于0.8 m、耐火极限不低于2 h。
(三)停机坪设计
超高层建筑停机坪的设计源于直升机在高层建筑的救援方面有其它救援方式不可取代的地位。火灾时,直升机可在很短时间内飞抵火场,利用空中优势正确寻找起火部位、判断燃烧物的性质,观察人员逃生情况,并把信息及时反馈到火场总指挥部。在形势危急的情况下,直升机还可直接充当“空中消防车”的作用。直升机的另一重要用途是用于救生。高层建筑发生火灾时,通向地面的疏散通道很容易被火势切断,人员只能选择逃往楼顶,这些人员就要靠直升机来运输疏散。因此,超高层建筑的停机坪设计也是消防安全设计的一个重要方面。
停机坪的平面形态可分为圆形、方形、矩形三种,按布置形式可分两种:(1),直升机升降区和避难场所集中布置。此种布置通常要求场地面积较大,以确保直升机升降、悬停、消防器材的搬运、人员疏散、伤者救护、收容等诸多要求,其平面形状尺寸不宜小于直升机旋翼直径的1.5倍。一般根据现用机型的尺寸.场地面积实际满足20mX20m即可。(2),直升机升降区和避难场所分开布置。此种布置方式较灵活,只需满足升降区15mX15m即可,但避难区域应符合安全、方便的布置原则。
停机坪在设计时要注意几个方面:①,作为救援的场所,停机坪应配备消防设施,如消火栓;②,作为直升机的起降部位,停机坪应距离其他突出物5米以上,以防直升机起飞降落时受到干扰;③,因为其特殊的高度,停机坪尤其要注意防雷设计,以保障救援时的安全性。
参考文献:
张兴权 曲鹏,谈建设屋顶直升机停机坪的意义和要点,消防科学与技术,2003年1月
【关键词】高层建筑;剪力墙;连梁
连梁是剪力墙中的重要组成,不仅可以连接高层建筑的墙肢,还具备受力的优势,支撑高层建筑的整体结构。连梁能够保障高层建筑剪力墙的稳定性,确保其具备灵活的特性,降低地基的冲击破坏,维护高层建筑的结构状态。高层建筑对剪力墙连梁提出了设计要求,促使其能达到相关的功能,提高连梁的刚度和强度,消除潜在的破坏隐患。
一.分析高层建筑剪力墙连梁的作用
高层建筑剪力墙中的连梁结构,起到非常重要的保护作用,连梁在墙肢的压力下,有可能出现变形或开裂的风险,所以高层建筑非常注重剪力墙连梁设计的效果,发挥连梁的控制作用。
首先连梁在高层建筑剪力墙中起到支撑的作用,连梁可以保障剪力墙水平受力的平衡性,提升剪力墙的抗弯、抗剪性能,支撑高层建筑的稳定性[1]。连梁在受力方面的作用较为明显,其可根据高层建筑剪力墙中的应力分布,提供相反的支撑作用力,保障高层建筑结构受力均衡,以免出现变形或坍塌的风险。
然后是连梁可以将高层建筑的剪力墙划分成几段,避免剪力墙的分布过长。因为高层建筑要遵循抗震要求,连梁截面的高度不能超过宽度的三倍,但是较长的剪力墙无法达到抗震标准,所以划分成墙肢,改变剪力墙连梁的实际构造,确保连梁设计的抗震性能。
最后是剪力墙连梁在高层建筑中的加固作用,连梁自上而下,依照连梁墙体划分段落,保障墙体构件的连续性,促使构件可以在竖向上连接到地基基础,加强了高层建筑墙体的稳固性控制,充分体现了剪力墙连梁在高层建筑中的加固优势。
二.高层建筑剪力墙连梁设计的模型
高层建筑剪力墙连梁设计中的数据计算,需要依靠相关的模型,确保连梁数据的准确性。连梁设计数据对高层建筑剪力墙施工的影响比较大,尤其是受力与配筋方面,深化连梁模型的应用,保障连梁设计数据的优质性[2]。连梁模型设计时,需要采取有限元分析的方法,规划连梁的设计模块,单元模块中的内容越细,越有利于结果的准确性,实际模型构建中,单元模块具有一定的局限性,主要是连梁跨度引起的,此时应该重新划分单元,确保其足够精细,便于规避连梁模型中的计算误差。
连梁模型中,通过PKPM软件完成连梁设计,根据连梁模型中的参数,有效的处理数据计算。跨高对连梁模型的影响比较大,决定了连梁模型的数值。例如:当跨高>5时,可按照框架梁计算;跨高
三.高层建筑剪力墙连梁的设计控制
剪力墙与连梁应该保持一定的协调性,连梁设计需具有延展的性能,由此保障高层建筑的安全性,即使发生强度地震,也不会引起较大的风险,体现连梁设计的优势。对高层建筑剪力墙连梁设计,提出几点控制措施,保障连梁设计的科学性。
1.连梁性能设计中的控制
1.1 刚度设计
高层建筑剪力墙连梁的跨度相对比较小,影响了连梁的刚度,促使连梁屈服时发生断裂现象。连梁刚度设计中,折减系数控制在0.55-1的范围内,有利于提升连梁的刚度。连梁刚度设计时,还要考虑抗风与抗震性能,确保连梁具有足够的承载能力,进而提高连梁的整体刚度。连梁抗风能力设计有地域性限制,常用于风力较大的区域内,降低风力对连梁的破坏性,维护高层建筑的稳固性。连梁抗震设计,主要是预防剪过大的监理,稳定连梁的承载。
1.2 跨度设计
连梁跨度设计,可以控制承载不足引起的破坏,提高连梁的强度性能。例如:高层建筑剪力墙的连梁设计中,承载数据以限制值为标准,保护连梁结构的稳定性,如果折减刚度对连梁承载有削弱的影响,可以通过提高洞口宽度的方法,控制整体刚度,既可以减少地震的破坏,又可以保护连梁,此时连梁的跨度也有明显的提高,所以高层建筑剪力墙中利用提高跨度的途径,保护剪力墙连梁结构。
1.3 内力设计
连梁内力是一项关键的性能参数,高层建筑剪力墙结构中,通过调整连梁的内力,控制配筋使用。连梁内力计算的依据是塑性调整,明确降低连梁内力,由此可以减小配筋用量,优化连梁的结构设计[3]。连梁内力设计应该注重系统性控制,不能单纯的改变一处内力,应该根据内力设计适当调整其余部分的内力数据,重新设计的内力不能低于标准限制,提高连梁的抗拉性能,以免出现裂缝。
1.4 延展性设计
连梁的延展性设计,体现了连梁在剪力墙中的保护作用。连梁延展性中,先要考虑内力的影响,确保内力稳定后再安排交叉斜筋施工,合理安置到连梁的结构中,满足延展性的基本要求。目前,交叉斜筋是连梁延展性设计中最常用的方法,有助于高层建筑的稳固性。
1.5调整截面设计的高度
剪力墙连梁截面的高度,与连梁的刚度相关,当连梁的刚度为限定值时,截面的高度应适中,不能过度增加截面高度,以免影响高层建筑的稳定性,因为截面高度小,会降低连梁的刚度,所以应该以承载力为标准调整连梁截面的高度,用于规避地震风险。高层建筑剪力墙施工时,合理调整连梁截面的高度,确保截面具有消耗能量的能力,保护墙肢及框架。
1.6设计主梁支座
主梁支座是高层建筑中的主要支撑部分,预防建筑变形,特殊情况下,为了满足高层建筑的功能要求,需要将连梁做为主梁支座,必须注意主梁支座的稳固性设计[4]。当连梁做为主梁支座时,应采取加固措施,比较常用的加固措施有:(1)提高连梁设计中的配筋率,防止连梁发生脆性破坏,促使其可在安全的范围内发生屈服;(2)增加连梁墙肢的强度,通过增加钢筋数量实现强度控制,保障连梁结构的稳定性;(3)准确计算出抗弯数据,强化连梁的可靠性,优化主梁支座在高层建筑中的应用。
1.7规避连梁超筋的风险
连梁超筋是高层建筑剪力墙设计中较为常见的一类风险问题,严重影响了高层建筑的稳固性。结合高层建筑剪力墙连梁设计的实践案例,提出规避连梁超筋风险的措施,如:(1)明确最大剪应力,将其做为抗剪箍筋的设计依据,规范连梁的设计,预防超筋风险;(2)连梁纵筋设计中,重点考虑弯矩值的干扰,连梁弯矩达到限定值时,仍旧具有抗剪的优势,保护连梁结构,确保高层建筑的安全。
结束语:
高层建筑剪力墙的连梁设计,是一项复杂而繁琐的内容,属于较为重要的设计项目。连梁与剪力墙的稳定性存在直接的关系,高层建筑通过控制剪力墙中的连梁设计,改善高层建筑剪力墙的结构状态,预防结构破坏。高层建筑剪力墙连梁设计中,深化设计模型的应用,加强连梁设计的控制力度,确保剪力墙连梁设计符合高层建筑的需求。
参考文献:
[1]杨睿.刍议高层建筑剪力墙的连梁设计[J].山西建筑,2013,32:47-49.
[2]熊俊华.高层建筑剪力墙连梁设计的探讨[J].江西化工,2010,02:25-26.
[关键词]:高层房屋建筑;施工技术;分析
中图分类号: TU74 文献标识码: A
随着社会发展以及科学技术逐步推进,现如今房屋建筑施工技术的质量与国家经济命脉以及社会的安定团结息息相关,同时也是关系民生的大问题。所以,提升房屋建筑施工方面质量不仅是建筑行业重点关注问题,也是政府工作的中心问题。
一、 高层建筑施工特征
1. 高层房屋建筑施工技术中“长”的特点
所谓“长”的特点,就是施工技术长。因为在高层房屋建筑的施工技术方面存在着较多的原因,其中就包含较长的施工周期。同时在使用建筑物方面也拥有着较长的周期以及养护的问题,怎样合理的应用施工技术而减少养护工作,成为了核心的问题。
2. 高层房屋建筑施工技术中“大”的特点 “大”的特点作用在高层建筑施工技术当中,
一般包含着两大层面。
(1)较大的施工难度
高层房屋建筑会在市内人流量较大的位置,拥有着极大的施工难度,例如浇筑技术、建筑机械场地、废料废渣运输、噪声的振动污染等难点。
(2)较大的施工工程量
高层房屋建筑因为拥有着多种需求,因此在对施工阶段的设计方面,需要细致的分析建筑在将来的实用性是怎样的,因其会直接体现出高层建筑施工工程量大、工程长的问题。
3. 高层房屋建筑施工技术中“高”的特点
“高”的特点会包含两大方面:其一为建筑本身的高度;其二是所具备的高技术含量和高施工标准。
(1)高技术含量和高施工标准
现代化的高层建筑物,一般在修筑的阶段都会利用钢筋混凝土材料。可是其结构方面与普通的砖混性结构,在施工的标准上进行分析拥有着极大的差距,钢筋混凝土的技术标准以及施工标准远远的超过普通的砖混结构。并且高层房屋建筑一定要和人们需求相符,所以安全性是施工中一定要确保的。
(2)建筑本身的“高”
因为在高层建筑施工中,建筑物有着一定的高度。因此,在垂直运送方面有着极大的难度,是高层建筑施工中的重中之重。通过优质设备的垂直运送,可以合理的提升建筑施工的工作成效。并且因为高层建筑物自身的高度,在施工中高空作业较多。例如高空的材料运送、高空浇筑等,是高层建筑在施工中的技术难点。
4. 高层房屋建筑施工技术中“深”的特点
“深”指的是建筑埋置的深度。在高层建筑的施工中,结构的稳定性方面是较为核心的课题。因为高度的问题,想要保证建筑的稳定性,往往埋置的深度上会是建筑的 1/12 左右。同时,高层建筑内部一般都会具备地下商场或者地下停车场等设备。因此,建筑高度越高,埋深方面就会随之增大。
二、高层建筑施工技术要点以及种类
1. 通风技术及给排水技术
高层房屋建筑中有着怎样的服务性,能够决定高层建筑的服务指标。进行给排水的施工当中,怎样对上下水结构有所优化、创建针对性的给排水方案,在一定程度上是施工过程中的关键性问题。高层房屋建筑需要具备较大的上水泵送压力,在此阶段,需要有效的布局管网的情况下,能够合理的降低后期的保养维护费用。并且进行给排水的施工中,需要细致的分析。若产生漏水的现象,应怎样进行防水和抢修。
高层房屋建筑因为人口集中以及不方便开创等众多问题,拥有较为优质的通风系统工程,是高层房屋建筑中较为重要的组成部分。同时,较多的高层房屋建筑都设有一定数量的中央空调系统。进行空调系统以及通风系统的施工阶段,施工单位有必要详细的顾虑到业主的相关需求,严格的关注高层房屋建筑的整体质量,例如建设处品质合格的建筑工程。
2. 结构技术
(1)钢结构施工技术
在高层房屋技术当中已经普遍应用了钢结构施工技术,钢结构施工技术只要具备的特点为预制方便、较为良好的技术指标、较短的施工工期等。针对钢结构构件的施工方面,需要关注几个问题,分别为耐热性能、焊接人员的专业程度、较高的吊装难度、较大的构件自重等。针对自重问题,需要合理的分析其承载性,防止超重、自重的现象。在进行吊装的阶段,需要选取在天气状态优质的情况下开展详细的操作,防止施工的危险性。
(2)模板预制技术
高层房屋建筑在进行施工的阶段,一般情况下会产生较多的重复型施工。在施工时,有必要开展有关的模板预制,能够合理的降低高层施工技术当中的场地问题以及交叉施工问题,时常能够利用到的解决方式为爬模法以及滑膜法。模板预制好之后,将其输送到施工的部位。能够合理的降低高空施工时因交叉施工而产生的影响,并且也能够合理的缩短工期。
(3)逆作法
逆作法的工作原理主要是:将支撑柱或者支撑桩打在地下支护结构轴线上或者地下室轴线上。进行施工的阶段,需要连接在有关的板梁结构中,此时构成的支护结构拥有着较大的刚度。在施工阶段运用这样的方式,能够合理的将施工速度提升,有效的达成地下结构和地上结构共同施工,从而将施工工期缩短。逆作法拥有着较大的刚度,可以完善的避免施工当中的结构变形问题。
3. 电气工程技术
电气工程技术在高层房屋建筑当中有着极高的要求,在建筑物当中有着较高的铺设难度、较多的耗电设备,这些特点都是需要谨慎解决的要素。在完善的调查房屋使用率以及业主的需求方面,能够对电路布局的组织方案有所优化,还能够有效的减少施工难度以及电气工程浪费状况。同时针对施工当中的材料选择方面,需要开展合理的验证,要融合高层建筑对电气的集中使用时间、较多的大功率设备以及较为密集的人口等问题。只有完善的选取与用户需求相符的电气材料,才能够进行正式的施工。
三、 结束语
保证建筑程的质量、进度安全以及成本目标的实现,必须采用先进的施工技术。因此,要在充分了解高层房屋建筑施工技术特点的前提上,在一些主要的施工技术如钢筋连接技术、预应力技术、基坑支护技术等方面加强引进并推广新技术,以满足房屋建筑的各项技术要求,并且要充分重视人才的培养,并利用现代化的手段为辅助,力求全面提升我国高层房屋建筑施工技术水平。
参考文献