高层建筑的结构设计特点及基础结构设计论文_钱超宁

高层建筑的结构设计特点及基础结构设计论文_钱超宁

杭州九米建筑设计有限公司 浙江省杭州市 310012

摘要:建筑基础作为其结构体系中非常重要的组成部分,越来越被业内人士所重视。因此在当前的建筑基础结构设计过程中,需要重视其强度和刚度,确保基础的稳定性和具有较好的抗变形能力,在具体设计时要对上部结构、基础和地基进行综合考虑,全面提高基础设计的合理性。

关键词:高层建筑;结构设计;基础结构设计

1高层建筑结构设计特点分析

1.1水平荷载影响大

建筑的自重与楼面的使用荷载在竖向构件当中所受的轴力与弯矩值与楼房的高度成正比,而水平荷载当中所产生的倾覆力矩和由此产生的轴力与楼房高度的平方成正比,所以高层建筑的稳定性会在极大程度上受到水平荷载的影响。

1.2高度重视轴向变形

在高层建筑中,竖向荷载不容忽视。其可以在柱结构中引发较为明显的轴向变形,进而对连续梁的弯矩也产生较为显著的影响,并使得连续梁中间支座位置的负弯矩明显减弱,跨中正弯矩以及端支座的负弯矩显著提高,除此之外还会影响到结构设计中下料的长度。因此,必须要结合轴向变形的计算来对下料的长度予以科学的调整。构件剪力和侧移也会因此受到较大的影响。与构件的竖向变形相比,其安全性会有所下降。

1.3以侧移为控制指标

与多层建筑不同,高层建筑设计中必须要关注结构侧移的问题,高层建筑的高度日益升高,同时受水平荷载的影响,结构的侧移变形会更为显著,所以,结构水平荷载作用的影响下,应对侧移予以严格的控制。

1.4更加关注抗震设计

在高层建筑结构设计中若存在抗震设防,则一方面要考虑结构正常使用过程中的竖向荷载以及风荷载,另一方面还要确保结构自身能够具备较强的抗震性,进而更好地保证建筑结构的稳定性。

2高层建筑的结构设计原则分析

2.1场地适应

该原则一般是指高层建筑的地基承载力以及抗震性能都要满足建筑设计的基本要求。

2.2空间整体

高层建筑的设计是一个综合性的空间结构体系,因此其在空间上具有较为明显的整体性。只有不同的结构之间形成有效的配合,才能更好地保证结构的整体性以及整个建筑结构的稳定性。而结构抗震性能与子结构构件的刚度、强度以及受力状态都有着十分密切的联系。

2.3功能适应

在高层建筑结构的设计中,由于其在功能上存在着较大的差异,所以,其也显示出了不同的功能空间特点,结构体系的形式也存在着较大的不同,空间布置上也风格迥异,不同特征的空间要与其结构形成一个整体。

2.4高度合理

不同的建筑结构体系在力学特点以及整体功能方面存在着十分明显的差异,同时不同结构体系也有能够与之相适应的结构高度,只有保证结构高度的合理性,才能更好地体现出结构的整体性以及综合性。

2.5施工方便

该原则主要是指建筑设计形式对建筑的施工工艺选择、施工整体的难度、施工工期以及施工效果都会有着决定性的影响。

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3影响高层建筑结构基础设计的因素

影响高层建筑结构基础设计的因素主要表现在以下两个方面:

3.1地质条件

地质条件是影响高层建筑结构基础设计主要因素之一,基础设计的承载能力受地质条件影响很多,地质条件中地基持力层以及桩基穿越土层的情况,对基础设计影响最大,在具体设计过程中,应充分考虑这两项因素。地基持力层与基础相接的土层部分承受了高层建筑主要负荷,所以在高层建筑基础设计过程中,应充分考虑持力层土质特点,持力层承载能力以及压缩模量等等,同时对于桩基穿越土层的情况,在基础设计过程中,一方面要充分考虑土层中地下水分布特点,另一方面要充分考虑桩基穿越能力,以此保证高层建筑结构设计中基础设计的科学性以及合理性。

3.2施工环境

在高层建筑结构设计中基础设计过程中,还受施工环境的影响,施工环境主要包括两个方面,一方面为自然环境,另一方面为人工环境。在基础设计过程中,对于自然环境,需要考虑的是环境温度、抗震等级,则主要是因为高层建筑的基础主要采用的是钢筋混凝土,温度过高或者过低,都会对基础的质量造成不利影响,而且对于抗震等级的确定,决定是否需要设置抗震缝,决定抗震缝的数量以及位置。对于人工环境,应影响因素主要包括以下几个方面:建筑施工过程中产生的针对对基础造成的不利影响;桩基入土后会对周围土层造成一定的不利影响。因此在具体设计过程中,应综合考虑施工环境的问题,应采取科学、合理的措施,减少对高层建筑结构中基础设计的不利影响。

4高层建筑结构设计中针对基础设计的优化措施

4.1筏板基础

由于建筑项目基础经常出现底面积重叠现象,导致建筑基础之间的空隙极小,从而使得整体的承载效果差,而筏板式基础的应用可以有效改善此种现状,可以结合建筑物的实际负载情况进行相应选择。筏板基础的优势在于其具有良好的刚度,可控制建筑沉降的均匀度。在高层建筑筏板基础的应用中,可以通过垂直力的作用使得基础发生弯曲,连同上部结构共同分担外力作用。

4.2地基设计

高层建筑的地基建设承担着为整个工程打下基础的重任,因此,在施工前期就要加强施工图纸的设计与剖析,联合其他相关部门进行建筑资料的详细勘察,做好充分的设计准备工作。在地基设计中,应以安全设计为最核心的设计原则,以前期详尽的地质勘查资料为依托,针对建筑选址的土壤、地质、地下水等因素进行全面综合的实地考察,从而完善地基类型及其上部结构的方案选择与设计。针对脆弱地基不应单凭以往经验进行笼统处理,而应该通过专业分析测算,采取换土垫层等安全高效方法予以解决。同时在地基设计分析处理时,应针对其详细厚度与宽度进行系统化设计,避免留下安全隐患造成后期质量缺陷与安全事故的发生。民用房屋住宅建设时,应加强梁、柱等基础的载荷能力,进行相应的折减处理,从而保证各部分负载合理,便于进行后续基础的设计。

4.3构造柱设计

砖混房屋结构设计中,构造柱对建筑墙体的抗剪能力有所优化,同时可与圈梁结合,形成一定的砌体约束。该设计形式可充分对墙体裂缝进行限制处理,保证纵向承载作用不变,整体结构具有高效抗震效果。设计人员应对于承重梁柱提高设计水平,当遇到承重梁载荷过小时,可在其承重结构下部设置构造柱予以加强。

4.4桩基设计

桩基设计主要应用在地基强度低或发生变形状况下,其具体适用类型包括:首先,当建筑物地基承载力较小时,建筑物上部载荷大、下部土层坚实,便可以为桩基端部提供支持;其次,当建筑物浅基础沉降量不符要求时,桩基可以进行沉降补充处理;再次,当建筑物地基承载力较高,而建筑本体沉降力不足时,可以酌情采用桩基予以改善;最后,当建筑物底层土质较差时,可采用钻孔灌桩法,能够有效加强建筑底层的稳固性。

5结语

尽管现在我国建筑行业的发展有很大的机遇,但是也面临着很大的挑战,所以对建筑人员提出了更高的要求,在进行建筑结构基础设计的时候,设计人员一定要全方位,科学合理以及经济的进行考虑,并且在实际的工作开展中要采取相应的措施,从而才能确保建筑工程的质量得到提升。

参考文献:

[1]黄晓亮.关于高层建筑基础结构设计要点探析[J].科技创新导报,2017,14(32):143+145.

[2]刘良贤.对高层住宅建筑基础结构设计的探讨[J].建材与装饰,2017(23):65-66.

[3]付珊.基于高层建筑基础结构设计分析[J].科技创新与应用,2017(34):112-113.

论文作者:钱超宁

论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期

论文发表时间:2019/1/10

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