身份證號碼:440183198608061755
摘要:隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展、城市化進程的加快,高層建筑越來越多,人們對高層建筑的質(zhì)量也提出了新的要求,結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是提高高層建筑質(zhì)量的有效途徑。本文通過分析概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體應用,為提高高層建筑的質(zhì)量提供一定的參考意見。
關(guān)鍵詞:概念設(shè)計;高層建筑;優(yōu)化設(shè)計
眾所周知,建筑行業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱型行業(yè),在土地資源日益緊張的今天,建筑開始向著高層方向發(fā)展,因此,人們的日常生活和國民經(jīng)濟的發(fā)展與高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量有著千絲萬縷般的聯(lián)系,需要我們建筑設(shè)計師根據(jù)相關(guān)的規(guī)定標準,采用先進的科學技術(shù),合理分析工程的實際情況,設(shè)計出科學有效的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,最大程度地優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)。一般而言,在對高層建筑進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計時,會較多的采用概念分析,因此需要我們對概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應用足夠的重視[1]。本文通過淺析概念設(shè)計,并以具體的某工程為例,進行簡要分析概念設(shè)計是如何在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中應用的。
一、淺析概念設(shè)計
建筑工程的概念設(shè)計是指在建筑工程施工開始之前的一個初步設(shè)計,是建筑設(shè)計師總結(jié)已往的設(shè)計經(jīng)驗,并且與建筑的設(shè)計理論和具體的工程特征相結(jié)合,合理有效地用最科學的方式對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,使建筑結(jié)構(gòu)達到最好的結(jié)構(gòu)布置效果。隨著建筑結(jié)構(gòu)日益的復雜化,對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師提出了新的要求,設(shè)計師不能盲目地對建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。因為將概念設(shè)計應用到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中能夠設(shè)計出更加符合要求的建筑結(jié)構(gòu)體系,所以目前概念設(shè)計成為了現(xiàn)今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要思想。概念設(shè)計的前提是對地區(qū)的規(guī)劃、建筑的意圖以及使用功能的需要有一個整體的把握,另外對工程的資金狀況、建筑材料等的具體情況也需要全面的了解。而其使用的主要手段是建立在對力學概念、材料性能、結(jié)構(gòu)體系以及建筑技術(shù)的熟練使用的基礎(chǔ)之上的。
概念設(shè)計有其現(xiàn)實的可行性[2]。首先體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計的創(chuàng)新性,與查找手冊以及利用計算機程序等傳統(tǒng)方式不同,概念設(shè)計要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師將設(shè)計的實踐經(jīng)驗和理論知識相結(jié)合,并通過一定符合實際的想象力和創(chuàng)造力,設(shè)計出具有創(chuàng)新性的建筑結(jié)構(gòu);其次,概念設(shè)計通過分析、綜合、評估三步具體工作優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計結(jié)果,全面了解建筑中存在的問題,選出最可靠最經(jīng)濟的設(shè)計方案,有效地防止了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計后期出現(xiàn)的繁復瑣碎的計算;最后,由于概念設(shè)計是以正確的理念和原則為前提,再加上建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師自身能力的發(fā)揮,有利于設(shè)計師提升自身的設(shè)計能力。
二、概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應用
在對眾多的工程實踐分析中可以知道,采取概念設(shè)計理念對高層結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠最大程度上讓建筑結(jié)構(gòu)在荷載的作用下,破壞性減少到最低。高層建筑的結(jié)構(gòu)極具復雜性,所以更有必要將概念設(shè)計運用到結(jié)構(gòu)的設(shè)計當中,下面就從具體的工程來分析概念設(shè)計在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應用。
該工程項目預計建成集高檔公寓、普通住宅、寫字樓等為一體的多功能型商業(yè)建筑群體。本文選用的是該工程項目中的A區(qū)進行分析,其占地面積為10萬平方米,地下有主要用于商業(yè)、設(shè)備用房和車庫的兩層地下室,地上是2到4層的裙房以及40層高的兩棟住宅樓。
(一)對于基礎(chǔ)及地下室的設(shè)計
該工程的地理位置處在山前坡洪積平原,地質(zhì)現(xiàn)象良好,區(qū)域穩(wěn)定性較強,很適合工程的建設(shè),根據(jù)仔細的勘察,并考慮到抗浮的要求,工程的裙房部分的基礎(chǔ)選用了筏板基礎(chǔ),與抗沖切要求相結(jié)合,把筏板對應尺寸的柱墩設(shè)于框架柱所在的方位[3]。在塔樓的基礎(chǔ)設(shè)計過程中,充分考慮了天然筏板基礎(chǔ)和大直徑人工挖孔樁基礎(chǔ)兩種方案,多方分析判斷,最終采用了大直徑人工挖孔樁、墻下承臺梁和防水板基礎(chǔ),主要是因為它傳力較為直接。該工程地下室的抗浮設(shè)計水位是-0.25米,在對其進行抗浮設(shè)計時選用了抗拔錨桿。另外,由于地下室的平面尺寸要大于相關(guān)規(guī)定的要求,而設(shè)縫會對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響,所以在設(shè)計時,需要適當?shù)膽媒Y(jié)構(gòu)措施、建筑措施和施工措施等,讓地下室沒有變形縫。此外,工程還需要解決主裙樓之間的差異沉降問題,對沉降后澆帶的設(shè)置位置也有一定的規(guī)定,最好的解決辦法是把沉降后澆帶放在主樓和裙樓之間,封閉收縮后澆帶時,要充分依據(jù)沉降觀測的結(jié)果,在最適當?shù)臅r間將其封閉。
(二)對于工程上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計
對于工程的上部結(jié)構(gòu),在設(shè)計中特別設(shè)置了兩道抗震縫,把兩棟住宅塔樓設(shè)置在了項目的左上角和右下角,而框架結(jié)構(gòu)處在左下部分。住宅樓的平面外包尺寸、高、寬等都嚴格按照了相關(guān)的規(guī)定建設(shè),并且很好地應用了剪力墻結(jié)構(gòu)體系,結(jié)構(gòu)高118.9米,是A級高度的鋼筋混凝土高層建筑。在對工程上部結(jié)構(gòu)設(shè)計時,設(shè)計師嚴格按照了概念設(shè)計的規(guī)定,合理科學地對剪力墻的平面進行了布置。為了確保符合普通剪力墻的要求規(guī)范,對剪力墻的墻肢長度加以控制。另一方面,為了提高建筑物的抗震能力,特意布置了帶有翼緣的剪力墻[4]。因為結(jié)構(gòu)中間的交通核心能夠形成強大的剪力墻內(nèi)筒抗側(cè)力,所以工程巧妙地對其加以利用,有效地減小了外圍剪力墻的數(shù)量和大小。工程還多角度地分析和判斷了上部整體結(jié)構(gòu)計算分析結(jié)果,充分利用了結(jié)構(gòu)的規(guī)則性原則和整體性原則,經(jīng)過對上部結(jié)構(gòu)反復修改優(yōu)化之后,才最后將方案定下來。
(三)對結(jié)構(gòu)整體的計算分析
對結(jié)構(gòu)整體的計算分析主要采用了兩種方法,第一是振型分解反應譜法,在具體的計算分析中應用了兩種不同的計算軟件,在剛開始的計算階段,選用的是SATWE這款軟件,在驗證的階段,選用的是中文版的Etabs軟件。在計算地震作用時,工作人員充分考慮了扭轉(zhuǎn)歐聯(lián)振動影響的振型分解反應譜法,深入計算了兩座住宅樓。結(jié)果,根據(jù)這兩款軟件的計算,發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果沒有存在明顯的不同,出入不大,并且其結(jié)果完全符合有關(guān)的規(guī)定;第二種方法是彈性時程分析補充計算法,對于工程結(jié)構(gòu)和抗震設(shè)防烈度都較高的工程項目來說,要對其進行多遇地震下的彈性時程補充分析計算,文中所提到的工程就是一個很好的例子。工程的工作人員選擇了1條人工波RHITG035和兩條實際的地震記錄TAF-2TH2TG035,而選用SATWE進行彈性動力時程分析,輸入了地震加速度的最大值,通過這種計算分析,一旦發(fā)現(xiàn)大部分樓層的剪力平均值比振型分解反應譜法計算的結(jié)果小或比振型分解譜法計算的結(jié)果大,就需要在SATWE軟件中采用地震力放大系數(shù)的方法加以解決。
結(jié)束語
綜上所述,概念設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心,是保證建筑設(shè)計的重要內(nèi)容,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師通過利用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計對結(jié)構(gòu)的全部性能整體的把握,科學合理地判斷計算分析結(jié)果,確保工程符合既定的目標。如今,概念設(shè)計對現(xiàn)今的高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計有著至關(guān)重要的作用,結(jié)構(gòu)設(shè)計師將概念設(shè)計合理地融入到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當中,在有效衡量設(shè)計師專業(yè)水平和技術(shù)水平的同時,加強了高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和堅固性,從而確保了高質(zhì)量的高層建筑。
參考文獻:
[1] 白文穎,寧全民,王修孔等.高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計綜合評價指標體系的研究[J].基建優(yōu)化,2006,27(4):84-86.
[2] 周世煒.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震分析與優(yōu)化設(shè)計[D].西安建筑科技大學,2004.
[3] 邵志剛.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2011,(36).
[4] 趙陽.高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計與高層剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2014,(18):749-750.