武敏　劉元冬

[摘要]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的超高層建筑越來越多。在進(jìn)行超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該充分的考慮超高層建筑與高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的區(qū)別，在進(jìn)行超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該充分考慮的因素，及其在進(jìn)行超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)等等。希望通過本文的探討，能夠?yàn)橄嚓P(guān)方面的研究提供理論性的參考。

[關(guān)鍵詞]超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]F407.9 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1672-5158（2013）06-0252-01

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，高層建筑已經(jīng)無法滿足社會(huì)發(fā)展的需求，超高層建筑就逐漸出現(xiàn)在人們的視線中，并且大范圍的擴(kuò)展，在我國(guó)的各個(gè)城市的角落，都能看到超高層的建筑。超高層建筑之所以發(fā)展的如此的迅速，有兩個(gè)方面的原因，一是由于城市的發(fā)展的需要，需要超高層建筑作為城市的形象，另一個(gè)最主要的原因，還是由于土地資源的緊張，從而不斷的研究建筑物的高度緩解土地短缺的壓力。因此，本文重點(diǎn)介紹了有關(guān)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)的問題。下面就對(duì)超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行具體的分析。

1 超高層建筑與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的區(qū)別分析

首先，在建筑物高度的設(shè)計(jì)上，一般超高層建筑的高度超過100m到幾百米之間，而高層建筑的高度一般在100m之內(nèi)。超高層建筑物的結(jié)構(gòu)類型比高層建筑物的結(jié)構(gòu)類型要多。超高層建筑物的平面形狀一般為方形，而高層建筑物的平面形狀的選擇比較多。超高層建筑物的基礎(chǔ)形式一般為等厚板筏基和箱基，而沒有高層建筑物所用的梁板筏基。超高層建筑物一般不采用復(fù)合地基，而高層建筑基本上采用的是復(fù)合地基。在對(duì)超高層建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候如果建筑物超過200m需要滿足在風(fēng)荷作用下的舒適度的相關(guān)要求，而對(duì)高層建筑物的設(shè)計(jì)一般不考慮上述的因素。

2 超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要考慮的因素分析

在進(jìn)行超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于結(jié)構(gòu)類型的選擇需要充分的考慮當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件及其對(duì)抗震目標(biāo)的設(shè)定等。對(duì)于地質(zhì)的條件，在擬建筑基地需要具備能夠采用天然地基的條件，并且具有抗震設(shè)防烈度較低的特點(diǎn)。因此，在建筑結(jié)構(gòu)上，可以優(yōu)先的考慮鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)。如果在地震高發(fā)區(qū)應(yīng)該優(yōu)先考慮鋼結(jié)構(gòu)及其混合結(jié)構(gòu)。對(duì)于抗震方面的考慮主要是要確定抗震性能的目標(biāo)。要求超高層建筑物的豎向構(gòu)件承載力需要達(dá)到在中震的時(shí)候能夠不被破壞，在這樣情況下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)很難達(dá)到抗震的目標(biāo)，因此，需要鋼結(jié)構(gòu)或者混合結(jié)構(gòu)；另外對(duì)于結(jié)構(gòu)類型的選擇上，需要充分的考慮經(jīng)濟(jì)條件。在一般的工程建筑中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)類型造價(jià)比較低，全鋼的結(jié)構(gòu)類型是最貴的，因此，應(yīng)根據(jù)超高層建筑物的經(jīng)濟(jì)上的條件進(jìn)行合理的選擇?，F(xiàn)在超高層建筑結(jié)構(gòu)多采用鋼筋混凝土柱、鋼筋混凝土核心筒這種混合型的結(jié)構(gòu)。因其這種混合結(jié)構(gòu)與全鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)要便宜，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剛度要好，因此，被廣泛的應(yīng)用與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。

3 超高層建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在超高層建筑物，一般有多層地下室，超高層建筑物基礎(chǔ)埋置的深度需要滿足穩(wěn)定性的要求。而對(duì)于一些地區(qū)的基巖埋藏較淺的特點(diǎn)，無法建構(gòu)多層的地下室，需要設(shè)置嵌巖錨桿進(jìn)而滿足穩(wěn)定性的要求。超高層建筑物的地基基礎(chǔ)的形式需要根據(jù)建筑場(chǎng)地工程地質(zhì)的條件，在滿足其穩(wěn)定性的要求的情況下，還需要滿足其沉降和變形設(shè)計(jì)的要求。當(dāng)超高層建筑物的基底砌置在黏性土層或者海沉積的土層的時(shí)候，而這種土層的地基承載力不能夠滿足變形設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要應(yīng)用合理的用樁基方案。當(dāng)超高層建筑物在40層以上的時(shí)候，而基底砌置在厚度較大的卵石層的時(shí)候，這種基底的承載力特征值以及壓縮模量都比較高，因此，需要考慮天然地基的方案。如果基底砌置在中風(fēng)化以及微風(fēng)化基巖上的時(shí)候，都需要采用天然地基的方法。

3.1 天然地基基礎(chǔ)

在卵石層或者微風(fēng)化基巖上的地基都需要天然地基的方法。但是其基礎(chǔ)的形式是不同的，當(dāng)基底是卵石層的時(shí)候，一般采用等厚板筏形的基礎(chǔ)。等厚板筏基在板厚的要求上，應(yīng)該具有非常大的剛度，從而使基底的壓力能夠均勻的分布，從而減小外框以及內(nèi)筒的沉降變形，在設(shè)計(jì)時(shí)，等厚板筏基的板厚取外框以及內(nèi)筒之間的跨度應(yīng)該保持在四分之一左右。超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)于基底砌置在微風(fēng)化的基巖上，這種基巖承載力的特征值是比較高。因此，外框柱應(yīng)該采用立基礎(chǔ)，內(nèi)筒應(yīng)該采用條形基礎(chǔ)或者等厚板筏形的基礎(chǔ)。并且，由于微風(fēng)化基巖的剛度非常的大，在荷載作用下沉降以及變形比較微小，因此，在地下室的底板厚應(yīng)該按照構(gòu)造的設(shè)置以及按照巖石裂隙水有關(guān)的水浮力進(jìn)行計(jì)算。在基巖上獨(dú)立柱的基礎(chǔ)，通常情況下，為了使施工不破壞基巖達(dá)到整體性的效果，一般采用人工挖孔樁的方式進(jìn)行開挖。

3.2 樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

對(duì)于超高層建筑物樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，主要考慮樁基底承受的壓力比較大，從而要求單樁豎向能夠承載很高的壓力。因此，我們?cè)趯?duì)超高層建筑物的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的時(shí)候一般采用大直徑鉆孔灌注樁以及采用大直徑人工挖孔擴(kuò)底灌注樁。對(duì)于選擇樁端持力層上，最主要的是應(yīng)該充分的考慮層厚較大以及密實(shí)的卵石層或者微風(fēng)化基巖，從而減少樁端的沉降和變形。在對(duì)超高層建筑物樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的主要的原則是，應(yīng)該集中布于柱下及墻下。如果在進(jìn)行樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的時(shí)候采用的是端承樁或者摩擦端承樁，因?yàn)閱螛敦Q向的承載力特征值比較高，因此，需要的樁數(shù)比較少，可以布于柱下以及墻下。如果對(duì)樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)采用的是端承摩擦樁或者摩擦樁，因?yàn)閱螛敦Q向承載力的特征值比較低，因此需要整個(gè)基底都采用滿布樁才能夠滿足其穩(wěn)定性和不變形的要求。對(duì)于上述所探討了不同的布樁形式，樁承臺(tái)板的厚度上是不同的，滿布樁于柱下以及墻下承臺(tái)厚度需要沖切進(jìn)行確定。并且超高層建筑物的地下室底板的厚度可以小于外框和以及筒承臺(tái)的厚度。對(duì)于滿布樁承臺(tái)的厚度需要和天然地基基礎(chǔ)的等厚板筏基的要求一樣，承臺(tái)板應(yīng)該具有很大的剛度，從而以便基底承臺(tái)樁能夠承受相當(dāng)大的壓力。由此可見，一般承臺(tái)板的厚度并不是由沖切所決定的。有關(guān)滿布樁等厚板承臺(tái)內(nèi)力方面的計(jì)算，可以根據(jù)單樁豎向的承載力及其平均反力進(jìn)行計(jì)算，這樣計(jì)算出來的結(jié)果比較符合工程受力的實(shí)際情況。另外，對(duì)于鉆孔灌注成孔的方法，在以往，一般采用的反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行施工，但是現(xiàn)在對(duì)于樁長(zhǎng)一般采用的是旋挖鉆機(jī)，其施工的速度比較快，尤其是樁端沉渣厚度很小，進(jìn)而能夠確保鉆孔樁的施工質(zhì)量。這種鉆機(jī)在實(shí)際的工程實(shí)施中，凡是有條件的都應(yīng)該優(yōu)先采用這種鉆機(jī)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)方面的研究與探討，通過了解超高層建筑與高層建筑在實(shí)際的設(shè)計(jì)中的區(qū)別，從而能夠更加的清楚在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該針對(duì)于高程建筑設(shè)計(jì)的不同點(diǎn)。通過分析在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的需要考慮的因素，進(jìn)一步了解了超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該把握哪些重點(diǎn)的問題。并且具體的分析了超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，全面了解其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。通過本文的分析，能夠?yàn)槿蘸蟮某邔咏ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一些理論性的參考價(jià)值，進(jìn)一步促進(jìn)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠更加的科學(xué)和合理。

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