淺議高層建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)

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1、淺議高層建筑結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)  摘要:高層建筑影響一座城市環(huán)境的平衡,集中注意高層建筑對(duì)環(huán)境質(zhì)量的責(zé)任,對(duì)城市及周圍的影響,這和建筑本身的功能方案一樣,對(duì)設(shè)計(jì)者都是根本的問題。高層建筑設(shè)計(jì)必須用協(xié)調(diào)環(huán)境的方法以嘗試保持最少的環(huán)境干擾性。高層建筑是城市的主要建筑大廈,創(chuàng)造著城市引人注意的輪廓線,它們限定著創(chuàng)造城市活動(dòng)場(chǎng)所的公共空間.為城市中人們的活動(dòng)提供布景。高層建筑是城市空間的元素,優(yōu)秀的高層建筑并不是排斥城市空間的明星建筑而是能一個(gè)創(chuàng)造人性的場(chǎng)所,又融入文脈的關(guān)系,不去破壞城市空間的和諧。優(yōu)秀的高層建筑要考慮使用者的需要.以城市的公眾利益為追求的目標(biāo)。我們必須在高層和城市

2、的發(fā)展中取得平衡.才能創(chuàng)造出更好的城市景觀和適合人們生活的環(huán)境.才能沿著可持續(xù)發(fā)展的道理健康地發(fā)展下去關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑設(shè)計(jì)中圖分類號(hào):TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A7對(duì)于經(jīng)濟(jì)實(shí)力還不發(fā)達(dá)的中國(guó),對(duì)于目前設(shè)計(jì)人員按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法造成財(cái)產(chǎn)大量浪費(fèi)的現(xiàn)狀,推行能實(shí)現(xiàn)資源合理分配、利用,節(jié)約建筑造價(jià)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是勢(shì)在必行的,同時(shí)也是刻不容緩的。建筑發(fā)展是一個(gè)高效化、集約化的綜合系統(tǒng)工程,建筑設(shè)計(jì)者必須從當(dāng)今經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)出發(fā),建立一個(gè)宏觀的、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念,合理確定建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)性措施和原則,這樣不僅滿足設(shè)計(jì)各類需求,同時(shí)改善人類的居住環(huán)境。一、高層建筑產(chǎn)

3、生的原因及存在理由產(chǎn)業(yè)革命帶來了生產(chǎn)力發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的繁榮,大工業(yè)的興起使人口集中到城市中來,造成城市用地緊張,地價(jià)上漲,城市不斷向周邊擴(kuò)展,但城市空間仍然局促。為了在較小的用地范圍內(nèi)建造更多的使用面積,建筑物不得不向高空發(fā)展。也是高層建筑產(chǎn)生的根本原因。也可以說高層建筑的產(chǎn)生是社會(huì)發(fā)展的必然產(chǎn)物,兩者相互依存,相互影響。概括而言,高層建筑類型可以被認(rèn)為是土地經(jīng)濟(jì)、金融、城市運(yùn)輸、投資機(jī)遇和技術(shù)進(jìn)步、再加上其他原因造成的結(jié)果。簡(jiǎn)單地講,高層建筑是在一個(gè)不大的底層上疊加許多層。從功能上.它能使可用的樓層空間向高出堆積。從商業(yè)上,它能使其所有者從土地上獲利更多,并且可以放置更

4、多貨物、更多的人,和在一個(gè)地方收入更多租金。它在經(jīng)濟(jì)上的存在是土地高價(jià)的結(jié)果,土地高價(jià)與城市交通便利密切相關(guān),也是配套基礎(chǔ)設(shè)施和土地利用的必然結(jié)果。高層建筑實(shí)際上是一種商業(yè)建筑類型,它的開發(fā)將增加城市的就業(yè)及生產(chǎn)力,促進(jìn)城市的有益發(fā)展。同時(shí)由于它的發(fā)展也推動(dòng)了與之相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu),技術(shù)、材料、交通等的發(fā)展,進(jìn)而影響到整個(gè)城市的發(fā)展。二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)71.水平荷載成為決定因素。一方面,因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值,僅與樓房高度的一次方成正比;而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩,以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力,是與樓房高度的兩次方成正比;另

5、一方面,對(duì)某一定高度樓房來說,豎向荷載大體上是定值,而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用,其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。2.軸向變形不容忽視。高層建筑中,豎向荷載數(shù)值很大,能夠在柱中引起較大的軸向變形,從而會(huì)對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響,造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小,跨中正彎矩之和端支座負(fù)彎矩值增大;還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響,要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值,對(duì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整;另外對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響,與考慮構(gòu)件豎向變形比較,會(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。3.側(cè)移成為控制指標(biāo)。與較低樓房不同,結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加,水平荷

6、載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大,因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。74.結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。相對(duì)于較低樓房而言,高樓結(jié)構(gòu)更柔一些,在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力,避免倒塌,特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?,來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。四、某建筑設(shè)計(jì)控制實(shí)例(一)工程概況該建筑是城市建設(shè)中的公益設(shè)施中的重要項(xiàng)目,作為整個(gè)城市構(gòu)成的高潮組成部分,所面臨的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景確卻是:在高樓林立包下的,相對(duì)狹小的用地環(huán)境。周邊高強(qiáng)度的城市化開發(fā)忽略了城市空間環(huán)境的護(hù)和培育,城市空間秩序較為零亂,人流和車流較為混雜,城市特色和

7、傳統(tǒng)文的缺失使城市和建筑都失去了活力??偨ㄖ玫孛娣e0.96公頃,其建筑占地0.65公頃范圍以內(nèi),所在規(guī)劃地塊的總面積為2.91公頃。(二)設(shè)計(jì)控制要素1.規(guī)定性要求。(1)該建筑選址位于狹小的范圍內(nèi),用地面積2.91公頃,綜合布置建筑、廣場(chǎng)、綠地、停車場(chǎng)、租車停靠港、道路等設(shè)施。要求功能分區(qū)明確,交通組織合理,環(huán)境美觀舒適;(2)1號(hào)地塊凈面積為8858平方米,作為城市開敞空間,集中綠地不得小于7平方米,盡量利用該地塊地下空間布置停車庫和商業(yè)服務(wù)及公共配套設(shè)施,合設(shè)置地下車庫出入口。該地塊中場(chǎng)地(地下建筑屋頂)標(biāo)高原則不得超過臨近路面標(biāo)高(249.

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