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摘要：建筑物的连体结构指的是将两个或两个以上的塔楼在一定的高度上进行相连,这也是一种新兴发展起来的建筑物结构设 计技术,但是随着高层建筑物高度的增长,使得建筑物连体结构要求越来越高,因为楼体之间的这种结构设计,一旦受到影响, 这种相互连接的楼体远远大于单独的楼体,因此在连体结构的建筑物的设计、建设过程当中,加强建筑连体结构设计是非常关键的。本文作者结合自身实践就高层建筑连体结构设计技术的相关内容进行分析。
关键词：高层建筑；连体结构；技术研究
1高层建筑连体结构常见方式
1.1塔楼
在高层建筑物中,塔楼是最为常见的结构形式,其特点是一栋建筑物中分为若干户,一般情况下可以达到一梯四户或是一梯十二户.其建筑密度高,相应的可以降低房价,同时可以满足不同消费者对于相应建筑物的不同需求,实现其功能的全面化.另外,往往该结构具有结构强度大,抗震强度好,安全性高,改造难度低的诸多优点,因此在高层建筑中占据了较大的比例.
1.2连体
连体的作用和桥梁类似,起连接作用,一般来说是指将两个塔楼建筑进行连接,以满足其不同建筑之间的功能互补.在具体的设计和施工中,主要考虑的连体的手里来源于水平或是竖直的风向载荷,以及两个塔楼建筑中由于其地理位置,受力情况等导致的不同变形状况.要保证在进一步实现其功能的全面化的同时,提高其安全性能,避免相应事故的发生.
1.3连体和塔楼相连
连体和塔楼相连的高层建筑连体结构也是常见的建筑形式,其可以进一步的实现建筑的功能性,以满足人们对于相应建筑的更高水平的要求.再具体的设计方案中,主要分为三种情况,即第一种一端和塔楼进行滑移连接,另一端是刚性连接,第二种两端都和塔楼进行刚性连接,最后一种是两端都和塔楼进行铰接.具体设计方法的选择和使用需要根据其不同的施工情况,地理位置,气候因素等诸多条件进行多方面考量后确定.
2主要施工工艺
2.1转换层型钢主梁安装
①安装方案
转换层主梁单根重约20t,已经超过了现场塔吊的能力,安装就位高度约为110m,大型吊车的起重能力也不能满足要求。当双塔主体施工高度均已经超过转换层时,可以在工作面上各架设一台桅杆式起重机,并采用双机抬吊的方法将钢筋主梁由裙房屋面吊运至设计位置就位。
四层连体结构均为型钢混凝土结构,在双塔主体施工时需要预留与连体结构相连接的钢牛腿,同时可以利用转换层上端相应位置的钢牛腿悬挂滑车组,将钢主梁逐根提升至设计位置,此方案无需大型起重设备和专用设备,完全利用了结构物本身的构件和小型的通用设备完成四根钢主梁的高空安装,也不会影响双塔主体结构的继续正常施工进度,能够较好的实现施工安全与进度的协调统一。
②提升与安装
转换层设置四根钢主梁,这四根钢主梁均为在预制场预制完成,而且焊缝经过超声波探伤仪探测后复合设计和规范要求,后用大型车辆运至现场。在裙房屋面安装两台桅杆式起重机,并将四根钢主梁从地面运至裙楼屋面,并在屋面搭设临时滑移平台,用卷扬机和滑车组构成的水平动力系统将钢主梁逐根平移到提升需要的相应高度位置,并垂直放置固定。
在连体结构的第二层钢牛腿的吊环上悬挂静滑车组,在钢主梁两端吊环上安装动滑车组,从放置在裙房屋面的卷扬机引出钢丝绳,将两套滑车组按照动静滑轮组合进行连接。首先在钢主梁提升之前需要进行试吊。第一次提升高度为0.5m,第二次提升0.5m,当所有设备性能完全满足安全使用要求后,方可进行正式提升。两台卷扬机同时启动,两秒钟后启动另外两台卷扬机,提升过程中要求钢主梁保持水平状态,如果发现出现误差,需要及时进行调整提升速度来调节使得钢主梁保持水平状态。
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转换层型钢主梁与钢柱牛腿均采用电焊连接,接头处开坡口,焊接部位质量达到与母材等强,加工时钢主梁腹板与钢柱牛腿腹板端头设置Φ24安装孔,安装之前需要在钢主梁两端上翼缘上临时焊接两片25mm厚的定位板,安装时定位板挂在牛腿上缘板上,保证了梁与牛腿上缘平齐,然后装上腹板处临时连接板,并锁紧安装螺栓进行松吊,然后对下一钢主梁进行吊装。
2.2钢筋混凝土施工要点
对于此连体结构,型钢混凝土结构转换梁截面高度达,梁内钢骨的尺寸很大,纵向受力钢筋Φ32,钢梁、钢柱和钢筋相互交错布置,梁柱节点复杂,钢筋穿筋和绑扎施工难度较大。为了便于转换梁钢筋的绑扎,在钢梁上翼缘板面每隔2m焊接Φ32短钢筋支架,用于搁置梁面主筋。对于需要穿过钢柱的梁内主筋,在工厂预制时就已经在钢柱腹板上定位钻孔,粗直径钢筋采用套筒冷挤压工艺进行连接处理。
转换层楼板钢筋为双层双向配置,为了增加连体结构的整体刚度和楼板抗裂度,在楼板的设计中采用了无粘结预应力技术。无粘结预应力钢筋规格为1×7直径为Φ15.2,抗拉强度为1900MPa,横向间距0.6m。双塔主体结构施工时将预应力筋平铺放置在楼底钢筋之上,接头位置设置在连体结构的中部。为保护好张拉端的锚具体系,混凝土浇筑并达到设计强度后,即可进行预应力张拉施工。
3高层建筑连体结构的设计要点
3.1提高抗震性能
对于高层建筑的具体设计工作中,由于其纵向高度的提高,往往导致其抗震性能下降,竖向高度发生突变的可能性较高,即产生扭转效应,最终可能导致整个建筑发生危险.因此在具体的高层建筑的设计中,针对其抗震性能的保证和改善提出了多种方法.例如,通过增加其竖向的支撑点提高其整体的稳定性,在材料混凝土等的选择和使用中也要进行严格的审核和监测,确保施工质量.同时,结合现在工程技术数字化方面的发展,可以针对不同的建筑情况进行抗震仿真模拟,通过调整相关设计中的不同参数,较准确的估计其抗震能力,针对不满足要求的情况根据参数的选择予以调整和改善.切实保证高层建筑的抗震性能,对于保证相关建筑的稳定性,理想的使用性能,相关人员的安全性等都具有十分重要的作用.
3.2保证结构刚度
对于高层建筑连体结构来说,连体的设计十分重要,往往连体设计的规范性和标准性将直接对相应建筑物的相关性能指标产生较大的影响,尤其是对其刚度的影响.例如,当连体的刚度过大时,在使用过程中就会发生明显的刚性突变,产生变形,影响其稳定性和安全性.在设计和方针的过程中,如果较大刚度的连体可视为刚性楼层,较小刚度的连体则可进行简化处理,这样在相关数据的计算和处理中,可以尽可能的减少误差,增加数据的可靠性.而针对非对称结构的连体设计中,可以考虑尽可能降低连体刚度,这样就可以尽可能避免出现变形,位移等不利现象,以保证整体结构的刚度符合要求.
3.3结构材料的选择
对于高层建筑连体结构设计中设计的材料选择问题,需要打破传统的建筑行业中材料选择的定性思维,即在材料的选择过程中一方面需要按照传统的建筑结构进行材料的选择和筛选,保证该结构每一部分基本的稳定性和使用性能,但是另一方面针对该特殊结构的材料选择中,材料的匹配也十分重要,即在保证每一部分性能的同时,还要避免因为材料选择不当导致两部分强度,刚度等方面性能差别过大,这样在连体结构使用的过程中,变形等现象发生的概率会大大提高,将会对相应建筑的使用寿命,使用性能,和安全性等方面都造成较大的影响.一般来说,在选择材料时,连体结构选择的材料混凝土和刚比较常见,不同的材料的选择,将对使整个结构的重量和受力情况等都发生变化,因此根据不同材料的选择,需要确定不同的截面尺寸,受力模式和施工方式,这样才能切实保证整个结构具有呵护标准的优良性能.
结束语
高层建筑连体结构在受力,布局等方面都比较复杂,一方面较高楼层的设计势必会造成其抗震性能,结构强度等方面的削弱,另一方面,高层建筑连体结构在功能较为齐全的同时往往也具有较为复杂的受力情况.针对这一现状,在设计方面就需要从其抗震强度,结构刚度,以及具体的材料选择等方面入手,针对不同的情况进行严谨的设计,以保证其在基本的使用性能和安全性,促进相关结构进一步的推广和使用.
参考文献
[1]陈岩.高层建筑连体结构设计技术研究,《房地产导刊》,2018（16）.
[2]周媛,李佼.高层建筑连体结构设计技术研究,《城市建设理论研究：电子版》,2018（20）.
论文作者:闫笑云
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/10/9
标签：结构论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 塔楼论文; 性能论文; 材料论文; 钢筋论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;