超高层建筑结构设计

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[摘 要]随着社会经济的发展,我国的超高层建筑越来越多.在进行超高层建筑结构设计的时候应该充分的考虑超高层建筑与高层建筑在结构设计中的区别,在进行超高层建筑结构设计的时候应该充分考虑的因素,及其在进行超高层结构设计中基础设计的设计要点等等.希望通过本文的探讨,能够为相关方面的研究提供理论性的参考.

[关 键 词]超高层建筑；结构设计；基础设计

[中图分类号]F407.9[文献标识码]A[文章编号]1672-5158（2013）06-0252-01

前言

随着我国经济的进步,高层建筑已经无法满足社会发展的需求,超高层建筑就逐渐出现在人们的视线中,并且大范围的扩展,在我国的各个城市的角落,都能看到超高层的建筑.超高层建筑之所以发展的如此的迅速,有两个方面的原因,一是由于城市的发展的需要,需要超高层建筑作为城市的形象,另一个最主要的原因,还是由于土地资源的紧张,从而不断的研究建筑物的高度缓解土地短缺的压力.因此,本文重点介绍了有关超高层建筑结构设计的相关的问题.下面就对超高层结构设计进行具体的分析.

1超高层建筑与高层建筑结构设计中的区别分析

首先,在建筑物高度的设计上,一般超高层建筑的高度超过100m到几百米之间,而高层建筑的高度一般在100m之内.超高层建筑物的结构类型比高层建筑物的结构类型要多.超高层建筑物的平面形状一般为方形,而高层建筑物的平面形状的选择比较多.超高层建筑物的基础形式一般为等厚板筏基和箱基,而没有高层建筑物所用的梁板筏基.超高层建筑物一般不采用复合地基,而高层建筑基本上采用的是复合地基.在对超高层建筑物进行设计的时候如果建筑物超过200m需要满足在风荷作用下的舒适度的相关要求,而对高层建筑物的设计一般不考虑上述的因素.

2超高层建筑结构设计中主要考虑的因素分析

在进行超高层结构设计中对于结构类型的选择需要充分的考虑当地地质条件及其对抗震目标的设定等.对于地质的条件,在拟建筑基地需要具备能够采用天然地基的条件,并且具有抗震设防烈度较低的特点.因此,在建筑结构上,可以优先的考虑钢筋混凝土的结构.如果在地震高发区应该优先考虑钢结构及其混合结构.对于抗震方面的考虑主要是要确定抗震性能的目标.要求超高层建筑物的竖向构件承载力需要达到在中震的时候能够不被破坏,在这样情况下,钢筋混凝土结构很难达到抗震的目标,因此,需要钢结构或者混合结构；另外对于结构类型的选择上,需要充分的考虑经济条件.在一般的工程建筑中,钢筋混凝土结构类型造价比较低,全钢的结构类型是最贵的,因此,应根据超高层建筑物的经济上的条件进行合理的选择.现在超高层建筑结构多采用钢筋混凝土柱、钢筋混凝土核心筒这种混合型的结构.因其这种混合结构与全钢结构造价要便宜,与钢筋混凝土结构刚度要好,因此,被广泛的应用与超高层建筑结构设计中.

3超高层建筑结构中的基础设计

在超高层建筑物,一般有多层地下室,超高层建筑物基础埋置的深度需要满足稳定性的要求.而对于一些地区的基岩埋藏较浅的特点,无法建构多层的地下室,需要设置嵌岩锚杆进而满足稳定性的要求.超高层建筑物的地基基础的形式需要根据建筑场地工程地质的条件,在满足其稳定性的要求的情况下,还需要满足其沉降和变形设计的要求.当超高层建筑物的基底砌置在黏性土层或者海沉积的土层的时候,而这种土层的地基承载力不能够满足变形设计的时候,需要应用合理的用桩基方案.当超高层建筑物在40层以上的时候,而基底砌置在厚度较大的卵石层的时候,这种基底的承载力特征值以及压缩模量都比较高,因此,需要考虑天然地基的方案.如果基底砌置在中风化以及微风化基岩上的时候,都需要采用天然地基的方法.

3.1天然地基基础

在卵石层或者微风化基岩上的地基都需要天然地基的方法.但是其基础的形式是不同的,当基底是卵石层的时候,一般采用等厚板筏形的基础.等厚板筏基在板厚的要求上,应该具有非常大的刚度,从而使基底的压力能够均匀的分布,从而减小外框以及内筒的沉降变形,在设计时,等厚板筏基的板厚取外框以及内筒之间的跨度应该保持在四分之一左右.超高层建筑物的结构设计中对于基底砌置在微风化的基岩上,这种基岩承载力的特征值是比较高.因此,外框柱应该采用立基础,内筒应该采用条形基础或者等厚板筏形的基础.并且,由于微风化基岩的刚度非常的大,在荷载作用下沉降以及变形比较微小,因此,在地下室的底板厚应该按照构造的设置以及按照岩石裂隙水有关的水浮力进行计算.在基岩上独立柱的基础,通常情况下,为了使施工不破坏基岩达到整体性的效果,一般采用人工挖孔桩的方式进行开挖.

3.2桩基础设计

对于超高层建筑物桩基础的设计,主要考虑桩基底承受的压力比较大,从而要求单桩竖向能够承载很高的压力.因此,我们在对超高层建筑物的桩基础设计的时候一般采用大直径钻孔灌注桩以及采用大直径人工挖孔扩底灌注桩.对于选择桩端持力层上,最主要的是应该充分的考虑层厚较大以及密实的卵石层或者微风化基岩,从而减少桩端的沉降和变形.在对超高层建筑物桩基础设计的主要的原则是,应该集中布于柱下及墙下.如果在进行桩基础设计的时候采用的是端承桩或者摩擦端承桩,因为单桩竖向的承载力特征值比较高,因此,需要的桩数比较少,可以布于柱下以及墙下.如果对桩基础的设计采用的是端承摩擦桩或者摩擦桩,因为单桩竖向承载力的特征值比较低,因此需要整个基底都采用满布桩才能够满足其稳定性和不变形的要求.对于上述所探讨了不同的布桩形式,桩承台板的厚度上是不同的,满布桩于柱下以及墙下承台厚度需要冲切进行确定.并且超高层建筑物的地下室底板的厚度可以小于外框和以及筒承台的厚度.对于满布桩承台的厚度需要和天然地基基础的等厚板筏基的要求一样,承台板应该具有很大的刚度,从而以便基底承台桩能够承受相当大的压力.由此可见,一般承台板的厚度并不是由冲切所决定的.有关满布桩等厚板承台内力方面的计算,可以根据单桩竖向的承载力及其平均反力进行计算,这样计算出来的结果比较符合工程受力的实际情况.另外,对于钻孔灌注成孔的方法,在以往,一般采用的反循环钻机进行施工,但是现在对于桩长一般采用的是旋挖钻机,其施工的速度比较快,尤其是桩端沉渣厚度很小,进而能够确保钻孔桩的施工质量.这种钻机在实际的工程实施中,凡是有条件的都应该优先采用这种钻机.

4结束语

本文对超高层建筑结构设计进行了相关方面的研究与探讨,通过了解超高层建筑与高层建筑在实际的设计中的区别,从而能够更加的清楚在超高层建筑结构设计中应该针对于高程建筑设计的不同点.通过分析在超高层建筑结构设计中的需要考虑的因素,进一步了解了超高层建筑结构设计中应该把握哪些重点的问题.并且具体的分析了超高层建筑结构设计中的基础设计,全面了解其基础设计中的设计要点.通过本文的分析,能够为日后的超高层建筑结构设计提供一些理论性的参考价值,进一步促进超高层建筑结构设计能够更加的科学和合理.