Question

高层办公楼建筑结构设计的要点？

Answer 1

21世纪我国的科学技术取得飞跃式的进步与发展，这是众所周知的，目前我国人民的生活水平已经有了很大程度的提高，这在很大程度上促进了我国建筑行业的迅猛发展，与此同时，随着人们生活品位的提升，对于建筑空间的提升以及安全性能的要求越来越强烈，为此，本文就高层办公建筑结构设计进行了具体分析，以便于对以后的建筑工程事业提供借鉴和参考。
目前随着城市化进程的发展，对建筑的造型和功能提出了较高的要求，一些高层酒店、办公楼这一类的建筑在设计时需要设置通高的共享空间，或者是局部设置通高的绿化空间，而传统的建筑结构设计方法无法满足其功能需要，为此，这就需要结构工程师在此基础上进行具体分析，妥善处理，从而保证建筑物的安全性及、可靠性。本文作者主要就高层办公楼建筑结构设计进行了分析与探讨。
一、研究背景
当前经济背景下，我国的科学技术取得飞跃式的进步与发展，进而也在很大程度上推进了我国的城市化建设进程，尤其是伴随着我国人穗激民的生活水平的提高，更进一步地促进了我国建筑行业的迅猛发展，此外，由于现代人们对生活品位要求的上升，不仅对建筑空间的要求有所提升，同时对建筑的安全性及可靠性的要求越来越高。而传统的建筑结构设计方法无法满足其功能需要，为此，需加以重新设计，确保其设计的科学性、合理性、规范性以及经济性，由于传统性结构难以实现其要求，加上结构设计本身受力复杂、为此，必须要对建筑结构的功能各个方面出发充分考虑合理设计，从而提高建筑物的安全性及、可靠性。
二、普通高层办公综合建筑结构设计要点
1主体结构
对于主体结构的设计主要考虑到其结构类型、结构的适用范围以及基本尺度，以下作具体的分析与说明：首先是框架结构，一般而言，框架结构主要用于50m（10~12层）高度以下的办公建筑以及高层建筑。因此，在进行框架结构的设计时需要注意以下几点：一是要确保框架结构传力的直接性以及对称的均匀度，同时，为了方便于地下室的有效布置和经济性，柱网尺寸选择7.4m~12m为宜，这也是最为常用的高层柱网尺寸，同时，为了保证上部分商业区域的设置与布置，确保其良好的景观视野和柜台布置，小柱网控制在5m~6m为宜；二要从结构角度讲，柱网的尺寸可以适当放大，但是结构的上下不需要传力直接或者是转换，为了更加有利于框架梁钢筋的抗震锚固，框架柱的断面适当放大，与此同时，为了达到更好的经济效果，促进施工速度的加快，确保框架结构刚度的合理性，可以适当减少框架柱的数量；三是对于框架结构本身而言，为了保证其整体的稳定性与抗侧能力，这与自身结构密切相关，为此在设置前期，合理确定柱断面，断面尺寸不可以过小，控制垂直荷载下的轴压比（通常即为断面压应力与混凝土抗压强度之比）具体的数值为：角柱0.65-0.75，边柱0.7-0.8，中柱0.75-0.85。
其次是简体稀柱框架结构，该结构是近年来一种具有发展前景的框架结构体系，其主要由周边稀柱框架和中央核心筒构成，也近10年发展起来的，国外多采用钢结构，核心筒与钢框架的钢梁上、钢往采用混凝土组合，周边钢柱用钢梁铰接支承，而周边的稀柱外框筒与核心筒协同工作，若是刚度不足时，避难层与设备层可以加设外伸刚臂，并与其共同工作，且具有一个明显的优点就是可以降低施工成本，减少劳动力，加快施工进度，但是也存在着一个明显的优点，就是楼面梁铰接的共抗侧作用未能及时有效发挥，这样，忽视了建筑整体的合理性，只保证了某个构件以及局部的合理性，不仅会影响到建筑的使用标准，历碧而且层高过高，会降低平面的利用系数，最终导致整体造价提升，为此，在实际应用中，需要通过综合考虑，坚持合理的设计思想，选用合理的设计方法，使得每一个构件的作用得到发挥，并保证其协同作用，既可以保证整体空间的抗侧能力，而且可以设计出一个优秀的作品，具体如图1所示。
第三是剪力墙结构。建筑工程中，剪力墙结构主要适应于高层住宅，尤其是利于家具的分隔与布置，而且具有较好的隔音、防盗、防火、分户功能，根据大量工程实践研究发现，剪力墙在大开间分户墙的应用，既可以承受水平荷载，又可以承受垂直荷载，间距约在6m~8m左右，可以说是一种比较可行又实际的结构布置，而对于高层公寓住宅而言，其自重只相当于其一半左右，加上小开间用墙多，自重大、施工困猜烂袜难，平面不灵活，有害无利，结构刚度大，用钢量增加，目前已经被历史所淘汰。
2楼层盖结构
对于楼层盖结构的设计分析同样也从三个方面出发，即类型、基本尺度和适应范围，以下具体说明：
（1）梁格布置和楼层面板。高层建筑楼层盖为了保证其自身的稳定性与水平性，需要水平面保持应有的刚度，尤其是对于现浇钢筑混凝土结构，同时，可以改善楼板隔声防震效果，更为主要的是方便于电气设备的走线和埋管，一般情况下，板的厚度要求保持在8cm~10cm为宜，若是立足于工作的经济角度，梁格布置的距离以3cm~4cm为宜，尤其是对于高层建筑结构，断面、构件（柱、墙、简体）均相对较大，在水平温差的影响下，梁板会有相对较大的收缩应力，加上板厚些，为此，可以根据需要适当配置贯通分布钢筋，以防止地面装修破坏，提高整体楼层刚度，控制裂缝的发生。
对于梁格的布置，要求在楼层面结构的设计中尽可能使其传力直接，为了提升室内的空间质量，要保证梁格布置与建筑内隔墙之间的对齐与有机统一，当存在着一定的困难时，可以采用预应力跨度厚平板，适应使得梁的间中扩大，此时，板厚预应力取值L/40-L/50，其中，L则为板的短向跨度，另外，随着板厚的的增中，室内净度也会加大，层高则减小，根据经济效益分析，其具有可行性。
（2）梁的运用。随着现代社会生产的发展以及建筑技术水平的提升，人们对建筑空间要求不断提升，主要表现为对空间灵活性和景观视野的提升，因此，在这种情况下，楼面梁跨度要适当加大，但由于楼高不允许，因此，这就成为一个关键的问题。在实际应用中，可以考虑以下方面：一是为了保证建筑层高的合理性，要保证配筋合理以及梁自身的高度，竖向结构相应加大，会导致成本的增加，为此，可以在其中应用扁梁或者是宽扁梁，保证其强大的生命力，不仅可以降低结构成本，具有良好的经济性，而且可以保证很好的稳定性；二是从抗震角度讲，由于高层建筑与多层建筑之间有着很大的不同，为此，必须要考虑其整体结构的抗侧刚度，包括支撑、剪力撑、筒体、刚臂等，并且可以适当增加刚度，确保结构的总体刚度、稳定性以及抗侧力。
另外，要确定抗震等级，带地下室的建筑，当地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，此处的楼层部位在地震作用下屈服时将影响到地下一层，因此地下一层的抗震等级应与上部结构相同；与主楼相连的裙房确定抗震等级时，除应按本身考虑外，还不应低于主楼的抗震等级；若框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总倾覆力矩的50％，该部分已不能被视作次要抗侧力构件。
三、结语
总而言之，现代生活要求高层办公楼设计要更加合理、科学、舒适，要有较大的灵活的自由空间，通过剪力墙设计，提高其抗侧强度，满足建筑不同的使用要求，减少地震荷载、风荷载，提高结构的抗震能力，并且区性设计过程中，充分考虑建筑的使用功能和结构合理性，合理布置剪力墙、柱、框架梁，有效地满足水平和竖向荷载。

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