高层建筑结构设计与施工技术
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试论高层建筑结构设计与施工技术摘要:随着对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高,使高层和超高层建筑迅猛发展。
本文对高层钢结构建筑在工程施工过程中对结构体系、
材料的选用、制作和安装等问题作出分析。
关键词:高层建筑;钢结构;安装;施工
高层建筑的发展体现了国家的建筑科技水平、材料工业水平和综合技术水平,也是建设部门财力雄厚的象征。
由于高层建筑结构复杂,工程量大,涉及工序多,给建筑施工带来相当大的难度。
如
何做好高层建筑结构设计与施工技术,是本文研究的重点。
一、高层建筑结构概念设计原则与体系
结构的简单性。
应将复杂的变成简单、将结构的受力与传力途径设计越简单、直接和明确就越好、尽可能避免出现以抗扭为主导的关键性传力构件、传力途径越复杂就越易形成内力与变形的不协调和难以预料的薄弱环节。
同理,对结构进行分析计算时,应该运用最简单、最直接、概念很清除地计算方法,切忌使用概念含糊不清,有的甚至连概念都看不出来,系数套系数的繁琐计算方法。
结构的规则性。
建筑平面规则,平面内结构布置宜规则、对称、均匀、减少偏心,使建筑物分布质量产生的地震惯性力能以比较短和直接的途径传递,并使质量分布与结构刚度分布协调,限制质量与刚度之间的偏心、建筑平面规则、结构布置均匀,有利于防止薄
弱层的结构过早破坏、倒塌,使地震作用能在各结构之间重分布,增加结构的超静定的数量,发挥整个结构耗散地震能量的作用。
结构的均匀性。
沿建筑物竖向的结构布置宜规则、均匀,避免刚度、承载能力和传力途径的突变,避免有过大的外挑和内收,以限制结构在竖向某楼层或少数几个楼层出现敏感的薄弱部位,以致在这此部位因产生过大的应力集中和过大的变形而使结构不安全。
高层及超高层结构体系。
对于高层及超高层建筑的划分,建筑设计规范、建筑抗震设计规范、建筑防火设计规范没有个统一规定,一般认为建筑总高度超过24m为高层建筑,建筑总高度超过60m为超高层建筑。
对于结构设计来讲,按照建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及拟建场地的抗震设防烈度以经济、合理、安全、可靠的设计原则,选择相应的结构体系,一般分为六大类:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框-筒结构体系、筒中筒结构体系、束筒结构体系。
二、高层建筑的施工技术分析
混凝土施工技术。
主要表现在:混凝土施工中,经常会出现建筑体地面或墙体出现局部裂缝的现象、混凝土施工技术人员一定要考虑到由于外部气候条件、天气状况的不同,混凝土的结构自然也会有所差异,其裂缝宽度的控制也会有不同的控制标准。
目前,国
内高层建筑中混凝土施工技术对于裂缝问题的预防与控制,普遍以施工期间的技术强化与重点监管为主。
整体强度的控制方面,混凝土施工中要加强原材料的质量控制与强度检验,确保高层建筑整体强度。
转换层施工技术。
主要表现在:控制网的布置、高层建筑转换层的结构分为顶层、转换层以上标准层、转换层、转换层以下等四个层面。
在转换层施工中,主楼的垂直度和施工测量数据都必须得到有效地控制。
钢筋制作和绑扎工艺要在钢筋沿体周围一定的距离安置一定数量的u形钢支架,钢筋捆绑的科学顺序为:架设u形支架,放置外围开口底箍、绑扎牢固,放置内开口箍,从中间向两边分层放置水平主筋、绑扎牢固,从两侧插入水平开口箍。
只有严格遵守钢筋制作和绑扎工艺,才能保证高层建筑施工的基本质量要求。
连体结构施工技术。
抗震性能要求,高层建筑物连体结构一般是由两栋或多栋建筑之间设置的架空连接体而形成、高层建筑物连体结构的跨度因建筑的实际需要及用途的差异而略有不同、在国内现阶段应用的高层建筑物连体结构施工技术中,连接体与主体结构的连接一般采用刚性或柔性连接两种形式、由于高层建筑物连体结构得竖向刚度容易发生突变,结构扭转效应也相对较大,且竖向与水平地震组合作用对连接体及其附近主体结构有不利影响,受力复杂、因此,在连体机构施工技术的应用中一定要强化建筑物的整体
抗震性能,全面保障建。
三、高层建筑的施工的细节技术分析
材料的选用。
钢结构有很多优点,但其缺点是导热系数大,耐火性差。
随着冶金技术的提高,耐火钢的研究成功并投入生产,为钢结构的进步发展创造了条件。
宝钢的b400rnq和b490rnq两种型号的耐火钢,达到600℃时其屈服强度还有150-220mpa。
制作与安装。
土建、钢结构、玻璃幕墙和各类设备的安装,使用的测量仪器和使用的钢尺必须由国家法定的同一计量部门由同一标准鉴定;定位轴线、标高和地脚螺栓根据实际确定;钢柱的制作与交装必须满足现行规范的验收标准。
楼盖的设计。
高层、超高层建筑的楼板和屋盖具有很大的平面刚度,是竖向钢柱与剪力墙或筒体的平面抗侧力构件,同时使钢柱与各竖向构件起到变形协调作用,采用轧制的压型钢板加现浇钢筋混凝土楼板和屋盖,厚度一般不小于150mm。
mst组介梁,只要计算正确,配筋合理,栓钉可靠,则可以节约楼层和屋盖钢梁的用钢
量20%左右,而且不需对钢梁进行稳定验算。
四、结语
高层建筑结构概念设计就是要有效地选择结构体系,与高层建筑物的使用要求相互协调、采用由大到小、自顶向下的原则选定结构型式,使所选结构型式在适当条件下能使建筑具有形体美和环境美,并且满足地形、地质、材料、施工等条件,综合处理好功能、
技术、艺术、经济等方面的矛盾。