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          高層建筑結構優化設計研究

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          高層建筑結構優化設計研究

          摘要:本文主要圍繞高層建筑結構優化設計展開探討,提出了一些有效的優化設計策略。

          關鍵詞:高層建筑;結構;優化設計

          隨著城市化建設進程的不斷加快,近年來,建筑的設計開始逐漸趨于功能多元化發展。同時,基于我國基本國情,高層建筑的建設力度大幅度增加,促使我國各城市中的可規劃空間越來越多,有效推進了我國的城市規劃進程。高層建筑的結構設計質量,可對其整體安全性以及功能起到決定性影響,確保相關各環節設計的質量有助于促進高層建筑更好的發展。

          1高層建筑結構設計要求

          第一,舒適性。以提升用戶的使用效果為目的,是建筑的設計宗旨。以高層住宅建筑來講,用戶的使用效果即為舒適性,所以在進行具體設計時,理應通過合理規劃室內空間,積極完善及改良設計方案等方式,促使建筑用戶可以體驗到更高的舒適性。第二,經濟性。時代不斷進步,高層建筑的發展越來越好,數量越來越多,在對高層建筑結構實施設計的過程中,需要注重對建筑的平面體形以及建設區域等多種因素進行充分考量,有助于促使建筑的耐久性及安全性提升。同時,需要重視選擇合理性以及經濟性均較高的結構機制,有利于提升建筑的經濟性。

          2高層建筑結構優化設計有效策略

          2.1科學合理布置建筑結

          (1)平面布置。在實施此項操作的過程中,應重視對布置的合理性及其和建筑結構的整體安全性間具有的關聯加以充分考量,因此,在具體對高層建筑進行獨立的單元設計時,應盡可能在確保剛度及承載力均勻、對稱的條件下,促使所實施的結構平面設計具備較高的簡單性以及規范性,以使得水平荷載作用的影響大幅度降低,減少變形問題出現的可能性,確保高層建筑結構的質量中心可以和剛度中心良好重合。同時,可導致高層建筑兩端出現振動問題的因素之一為平面的長度大小,所以,一般來講,建筑平面的長寬比也會對結構的經濟性產生較大影響[1]。(2)豎向的合理布置。首先,應采取多種有效手段促使抗側移剛度設計具有較高的均勻性及連續性,最好可使設計從上至下循序漸進的減小,有助于最大化的減少剛度的影響,降低基于剛度過大的影響導致建筑結構出現薄弱區域的問題產生。其次,應盡可能確保豎向布置的規則性和均勻性,促使出現過大的外挑和內收狀況的可能性大幅度降低。

          2.2剪力墻結構優化

          首先,要科學合理選擇剪力墻結構設計方式,這就需要對高層建筑特點進行充分的考慮。一般來說,針對小于20層的建筑,最好選擇短肢剪力墻的結構設計方式,以便減輕結構本身的重量,提升建筑的穩定性。如果建筑高于20層,則需要采用剪力墻結構設計方式,促使其受力均衡。其次,在實際設計中,還需要確保建筑剪力墻結構設計的科學性,一般來說,在高層建筑施工中,都會進行抗震設置,為了避免對其抗震性能產生不良影響,則需要采用雙向布置的方式,這樣才能在一定程度上減輕結構重量,提升建筑的可靠性與承載力。與此同時,還需要保證其結構設計與建筑墻體的承重能力、墻面剛度是相符的,進而可提升剪力墻結構的穩定性,有利于確保整體建筑物的性能。

          2.3地下室設計

          一般而言,高層建筑結構設計中均會涉及到地下室結構設計。如表1所示,可見無梁樓蓋成本較低,并且減少層高,減少挖土方,減少地下降水費用。由于近期中山某樓盤出現地下室無梁樓蓋倒塌事故,無梁樓蓋頂板結構設計是要注意以下事項:(1)不平衡彎矩引起的等效集中反力不能忽視。應充分考慮消防車、局部堆土等不均勻荷載情況。對施工機具的臨時施工荷載,設計中應予說明限制,并要求施工單位按規程制定相應的安全措施。(2)采取措施防止無梁樓蓋連續倒塌。按廣東省高規DBJ15-92-2013第3.6.1條條文說明應設置暗梁。對有柱帽的無梁樓蓋結構均加箍筋,以防止連續倒塌破壞。

          2.4工程實例

          根據以上提出的高層結構設計要點,對某海南項目6度區高層建筑進行表1地下室頂板形式比選結構優化設計,建筑平面長46.4m,寬16.8m,33層及1層地下室,地下室層高3.8m,首層3.6m,標準層層高3.0m,風壓0.8,X向剛重比為3.83,Y向剛重比為7.64,第一平動周期2.73S,第一扭轉周期1.6556S,Y方向風荷載作用下樓層層間最大位移與層高之比為1/1012,地下室標準柱跨8.1×8.1m,覆土1.2m,地下室頂板采用無梁樓蓋結構。在滿足建筑舒適性的同時提升建筑的經濟性。本建筑除地下室部分,單體混凝土量為0.43m3/m2,鋼筋含量為42kg/m2;地下室部分混凝土量為0.96m3/m2,鋼筋含量為98kg/m2。如圖1所示,為某住宅標準層結構布置圖。

          3結束語

          基于上述分析,我們在具體針對高層簡述實施結構優化設計的過程中,需要重視對所規定的各種相關要求加以充分考量,注重合理擇選和應用多種有效的優化設計手段,有助于提升建筑的整體質量。

          參考文獻:

          [1]黃兆緯,胡雪瀛,趙宇欣.基于性能的天津中信城市廣場7號樓超限高層結構抗震分析[J].建筑結構,2017,47(24):26-30.

          [2]丁萍.高層住宅剪力墻結構設計優化與建筑空間要求的設計探討[J].智能城市,2018,4(13):34-35.

          作者:侯四英 單位:廣東中山建筑設計院股份有限公司