L型超高层建筑的结构设计

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摘要：在经济高速发展的大背景下，中国行业不断追求现代化和改革，建筑业也不断创新，以确保能够进一步提高建筑设计水平，加强建筑结构。其中，超高层建筑和高层建筑的连接结构引起了广大从业人员的兴趣，也吸引了大量企业或建筑师参与连体结构的设计和研发。本文主要分析了L型超高层建筑的结构设计。

关键词：高层建筑结构;不规则;对比分析;大震

引言

超高层建筑能很好地满足人们的居住需求，未来的超高层建筑必将高速发展。钢结构施工对超高层建筑的施工水平有重要影响。

1、超高层建筑结构特点

超高层建筑具有普通建筑所不具备的特点:(1)建筑高度大，地基承载力要求高，需要选择深基坑进行工程施工设计，提高了建筑工程地基的稳定性，因此会用到大量的桩筏结构；(2)超高层建筑中的地下室结构比一层复杂，在进行地下室结构设计的过程中，必须充分考虑地下室的抗浮效果，确保地下室内部有足够的停车位；(3)超高层建筑出现了更多的工艺技术，因此对施工人员掌握施工技术提出了更高的要求，常规施工技术包括深基坑施工技术等，其施工质量将对施工工程的整体质量产生很大影响；(4)在建筑工程施工过程中，将使用大量的施工技术，其中许多技术需要技术论证，需要相关人员具备更专业的施工能力；(5)高架建筑在工程施工过程中会有多种功能，因此会产生相应的施工规范，需要满足每一种施工工艺，从而保证施工工序无差错。

2、超高层建筑十大难点

2.1难点一:垂直交通设计

建筑超高层，主体筒结构要平衡采光、节能、维护方便、降低公共费率、统一不同格式的主体筒上下两层，是建筑设计的难点之一。高层建筑与其他人最大的不同在于，它有一个核心，有垂直运动和管道设备，集中在一起，在结构体系中起着重要的作用，而这个核心恰恰在形态构成中起着决定性的作用，决定着高层建筑的空间构成。随着高层建筑建设的发展、高度的增加和技术的进步，高层建筑设计过程中，逐渐演化出了中央核心筒式的“内核”空间构成模式。

2.2难点二:电梯

在超高层建筑中，快速、高效、顺畅的垂直维护是难点之一。作为垂直交通工具，其数量配置、控制方式和相关参数的选择，不仅会直接影响一次建筑投资(电梯总投资约占建筑总投资的10%)，还会影响建筑的使用安全和运营服务质量。由于超高层建筑为多户制，应采用计算机电梯控制系统，通过计算机控制系统及时处理大量信息，确定各平台的通话信息和各电梯的位置、方向、开闭状态、轿厢内部通话等各种状态，以提高运送能力，改善服务质量，提高超高层建筑的经济效益。

2.3难点三:消防

消防难点: 由于其特殊的结构和功能要求，超高层建筑导致内部火灾负荷大，火势蔓延快，人员疏散困难，救援难度大，形成重大火灾的隐患大。防火设计要点:防火、防火控制、防火。防火，建筑工程采用防火材料、防火元件、防火配件，装修工程采用不燃、难燃建筑材料，爆炸和火灾危险场所加强通风，安装防爆电气，采用地面不着火等。

2.4难点四: 侧风影响高层和超高层建筑，以承受侧风，一般情况下，在距地面10m处风压正常情况下，如果风速为5m/s，在90m处风速可达15m/s。如果在300 - 400米之前，风力会更强，即风速超过30米/秒时，摩天大楼会剧烈摇晃。这种建筑摇晃首先考虑了它对电梯的影响，电梯被认为是超高层建筑的“生命线”。当电梯高速运行时，如果建筑物晃动超过一定尺寸，电梯电缆会因拧紧过程中松脱的不均匀作用而损坏，并造成危险。

2.5难点五:施工难点

(1)超高层基础采用深基础。由于建筑物高，体量大，支撑高水平的地基必须达到足够的强度，因此多采用深基础，持力层嵌在微风岩石中。(2)超高层地下室深度大，层数多，面积大。一、要满足施工功能要求，如人防面积、停车位数量等；其次，必须解决施工过程中结构的防上浮问题。(3)超高层结构形式多为混合型。作为异型混凝土、钢管混凝土、钢筋混凝土结构或全钢结构，其共同特点是:施工简单、工期短、结构性能好、建筑材料节约显着，现已成为超高层建筑中最实用、最基本的结构形式。(4)超高层装饰装修变化丰富，工程量大，技术含量高，要求高。超高层建筑装饰工程的安全功能、耐风压、对风、水、气密封要求高，具有特别重要的意义。(5)施工功能复杂，子系统多，安装量大，要求精度高。(6)新技术、新材料、新工艺大量应用。

3、超限设计对策

3.1超限设计的加强措施

根据该建筑超限情况，主要采取以下措施，保证结构设计满足规范抗震三个层面的目标要求:提高结构整体性能，为关键部位和构件设定性能目标，并对小震和中震阶段进行抗震性能检测，保证下部加固区剪力墙抗震性能。 (1)剪力墙为底部加强区墙端柱设置型钢，双向水平地震时墙肢全截面小偏心受拉墙体，当轴向力产生的平均额定拉应力超过混凝土抗拉强度标准值时， 且平均额定拉应力不得超过混凝土抗拉强度标准值的两倍(考虑弹性模量转换，考虑型钢和钢板的作用)，底部中震加固时偏心率小的墙体采用一级结构。(2) 一层存在部分跃层墙，提高此部分墙墙身最小配筋率至0.6%，同时将此层按薄弱层进行地震力放大。(3)楼梯间配筋设计成将箍筋固定在剪力墙上，以加强楼梯间外围剪力墙与内部的连接，保证地震力的有效传递。本工程平面图中有更多的深槽，现在深槽周围的剪力墙全高度设置了边界构件。楼板:嵌入楼板厚度为180mm，其长钢筋配筋系数控制在不小于0.25%，以保证结构水平力的有效传递；2#楼一层楼板局部大开洞采用120mm楼板厚度，该层楼板钢筋采用双层双向通道布置，楼板最小配筋率提高至0.25%。对于顶层(结构深槽削弱较大的楼板位置)，该部分楼板厚度加厚至150mm，局部轨道楼板应力集中处板厚度加厚至200mm。结构构件、非结构构件本身及其与结构主体的连接采用抗震设计。并加强非结构元件与主体结构的连接。屋面造型框架与主楼混凝土构件的连接，除了能满足相应构件的自重和地震的附加作用外，还应满足锚固构件的承载力大于被连接构件的承载力。

3.2超高层建筑连体结构的设计要点

首先，设计结构的选择。坚持加固节点抗震设计理念，使节点部分始终处于弹性状态，保证其一定的变形能力。当连接体包含多个楼层时，空间钢桁架结构系统可用于提高节点强度。其次，考虑连体结构的自振响应。超高层建筑连体结构的自振振型较为复杂，塔楼之间的振动相互耦合，结构在竖向刚度和质量上分布不均匀，连接体的扭转性能较差。因此，连体超高层建筑应采用三维空间分析方法，对主体结构和连接结构进行整体应力分析。

3.3做好超高层建筑施工技术的管控

(1)混凝土及钢筋使用技术。混凝土和钢筋是超高层建筑施工中的基础技术，因此必须保证混凝土和钢筋的质量。超高层建筑施工对混凝土和钢筋的质量要求较高。建筑不同高度对混凝土和钢筋的质量要求不同，因此必须全面做好相应的布置工作，使钢筋和混凝土在超高层建筑施工中能更好地发挥作用，避免混凝土出现裂缝，影响超高层建筑的质量和外观。(2)超高层建筑防裂技术。裂缝在建筑工程中经常出现，因此，施工人员需要能够在不同高度以及不同类型的裂缝上进行小修的裂缝修补专家，从而保证建筑工程的质量。

结束语

综上所述，超高层建筑施工是城市建设的重要组成部分，也存在着各种各样的施工问题，必须采取相应的措施，有效控制施工质量。只有提高超高层建筑的施工工艺，才能有效保证其施工质量，进而保证工程施工的稳定性。

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