超高层建筑结构（精选12篇）
超高层建筑结构 篇1
1 引言
同低层建筑相比, 高层建筑和复杂高层建筑对设计和施工要求相对更高, 只有控制好复杂高层和超高层建筑的结构设计要点才能有效地建设出性能最佳, 安全性最高的高层建筑。但是这2种高层建筑的结构较为复杂, 施工程序相对较高, 所以必须严格控制好结构设计要点[1]。对此, 本文进行了相关研究与分析。
2 工程概况
上海某超高层建筑预计共44层高, 主要用途为商业娱乐场所。由于场所用途较广, 所以建筑的结构较为复杂, 急需进行结构优化设计。
3 在建筑结构设计中需要把握的几个重要问题
3.1 水平荷载问题
低层的建筑结构在设计时, 可以不需要重点考虑竖直方向可能会产生的弯矩和轴向应力, 而超高层建筑则不同, 必须充分考虑水平荷载问题。该问题主要是指一个高层建筑在建设时会受到自重的影响, 竖直方向上可能会产生一定的弯矩和轴向应力, 这种问题随着建筑高度的不断增加而随之增加, 最终建筑会因水平载荷而出现竖向轴向应力和倾覆力矩。由于超高层的竖向轴向应力是固定的, 所以其水平荷载在外力 (包括地震、风力作用等) 的影响之下会出现变化, 所以对上述建筑进行结构设计时一定要充分考虑水平荷载问题。确保建筑材料能够承受一定的水平荷载, 同时也要对水平荷载波动情况进行细致地分析。
3.2 侧向位移问题
由于超高层建筑具有一定的水平荷载现象, 在建筑高度逐渐增加之后, 水平荷载会愈发增大, 而水平荷载增加会导致高层建筑出现侧向位移。侧向位移问题的严重程度与建筑的高度密切相关, 所以在对该建筑进行结构设计时一定要认真计算最大的侧向位移, 对其进行严格控制。
3.3 轴向变形问题
44层高的超高层建筑, 其高度相对较高, 自然就会产生较大的竖向应力, 长期以往容易出现柱体的轴向变形情况, 极易破坏建筑的梁弯矩, 对建筑的侧向位移、构件剪力等均会产生一定的影响, 所以必须重视。
3.4 结构延性问题
对于高层建筑来说, 由于高度相对较高, 所以要比低层建筑要更加注意抗震性能。而若想保持较高的抗震性能就必须具有较好的结构延性, 能够保证建筑在地震中不会形成较大变形, 以此来达到抗震的作用。
4 复杂高层与超高层建筑结构设计要点
4.1 分析构件, 优化设计方案, 完善结构计算简图
在对复杂高层及超高层建筑进行设计时, 从以下几个方面进行结构设计方案的优化。 (1) 对复杂高层和超高层建筑进行设计时一定要将建筑的实用性和稳定性作为建设基础, 同时对其相关的构件进行设计, 重点把握应力较为集中部位的构件稳固性, 充分考虑风力、温度等因素对建筑可能产生的影响, 尽量降低侧向位移和轴向变形等情况。 (2) 在对构件进行分析时一定要做好构件的质量控制, 对构件自身的轴向变形和延性性能进行检测。 (3) 优化建筑高层的结构方案, 合理选择最佳的设计方案。所谓最佳设计方案是指既能够以工程实际建设需求为基础, 又能充分涵盖多种构件情况、施工技术、可能发生的问题、材料质量检测和工程成本控制等要素。这些要素之间要保证其能够有效地协调和优化, 确保设计方案的具体性和全面性。由于方案较多, 所以在选择上也要进行细致地区分和对比, 最后选择最佳方案。 (4) 完善结构计算简图。计算简图中涵盖了超高层建筑的结构情况和所有方案得以运行的数据, 所以在复杂高层和超高层建筑设计时, 一定要对结构计算简图进行完善, 使其充分体现高层建筑的结构信息, 也确保了信息呈现的科学性和直观性, 能清楚直观显示建筑结构, 如图1所示。
4.2 构建完善的建筑结构体系
体系建设是高层建筑的结构设计中的重要环节, 本文针对目前较为常见的3种结构体系进行分析。
4.2.1 剪力墙结构体系
剪力墙结构就是指通过剪力墙来承担竖向载荷和侧向载荷, 它的主要墙体结构为多轴线斜交布置和横向纵向交叉布置, 该结构具有一定的刚度和强度, 具有一定的抗震性和延性。但是这种结构应用到高层建筑中其平面控制较为复杂, 侧向位移也会随之产生。
4.2.2 框架结构体系
框架结构主要包含柱、梁、板以及基础4种承重构件, 其中, 柱和梁的弯曲变形状况会致使框架出现剪切型的侧移曲线。随着建筑高度的增加, 框架的侧向位移随之降低, 而柱的轴向变形引发的侧向位移则会随着建筑高度的增高而逐渐增大。由于该结构工程造价较低, 成本较少, 所以常被应用于建筑工程中, 但是由于框架结构的柔性较大, 所以其抗震能力及抵抗侧向载荷能力较差, 随着建筑高度的增加也会深受地震和风力的影响, 最终出现较大的侧向位移, 不利于建筑结构的稳定。
4.2.3 框架-剪力墙结构体系
综合上述2种结构的优缺点, 诞生了框架-剪力墙结构。该结构兼具上述2种结构的优点, 对竖向载荷和水平载荷具有明确的分工。其中, 框架结构承担竖向载荷, 而剪力墙结构则承担水平载荷。一旦发生水平载荷过大的情况, 该结构可以及时同连梁和楼板进行相互配合, 最终确保能够承受应力的最大化。对建筑工程应该采取框架-剪力墙结构体系, 既能够满足高层建筑的抗震需求, 同时也具有一定的结构延性, 有利于高层建筑结构的稳定性。
4.3 正确选择设计指标
相关设计人员应该积极采用先进的设计计算软件对多项设计指标进行合理的计算。 (1) 计算风荷载。依照100年重现期下风荷载合理计算建筑多个构件所能承受的最大风力, 再针对近50年来的重现期下的风载荷计算、分析和控制其承载力。 (2) 针对地震荷载设计抗震指标具体参数, 依照《建筑抗震设计规范》 (GB 50011—2010) 设计地震荷载[2]。有相关研究内容显示, 超高层建筑结构的自振周期为6~9s, 在对建筑结构进行设计时一定要控制直线的倾斜下降段为10s[3]。在施工前严格评估工程所在位置的地震发生频率和相应的安全性。一旦安全性的评估结果超过相关规范, 可选用评估的最终结果。 (3) 对其他影响高层建筑的位移比、自振周期、剪重比等进行科学化的计算和设计。结合工程的实际情况确定地震力的放大情况, 然后分析自振周期所受的影响。同时, 确定振型数目, 调整振型参与系数, 以此来保证结构计算的准确性。在确保高层建筑安全性的同时还要积极保证其舒适性, 明确设计钢筋和混凝土的规程。特别注意在计算和设计为了美观性而采取的非结构构件时, 也要充分考虑其抗震性能和抵抗风力的能力。
5 结语
复杂高层与超高层建筑设计过程中, 结构设计是影响综合性极强的工作, 尤其是在满足建筑使用功能需求的同时, 还要满足高层建筑的建设环境需要, 通过全盘考虑的方式, 采取严格的设计措施和设计途径, 基于建筑混凝土整体结构设计的多项要求, 提高建筑结构的整体稳定性。总而言之, 建设复杂高层和超高层建筑时必须充分认识到这2种高层建筑的设计特点, 然后依照该特点进行建筑结构设计和施工, 期间重点把握结构计算和结构选型等问题。为了进一步明确结构设计要点, 本文进行了相关研究与探讨, 但是就本次研究内容而言, 仍然不够全面, 今后将联合相关部门进行深入的研究与探讨, 以求最大程度上建设出性能和安全性更高的高层建筑。
摘要：近年来, 国内建筑行业发展较快, 为了节省建筑用地, 同时提高建筑的利用率, 超高层建筑和复杂高层建筑逐年增多。为了保障用户的住宿和使用的安全性, 在建设这2种高层建筑时必须有效依照其结构要点进行合理设计和施工。只有这样才能最大程度发挥这2种高层建筑的实际应用价值。论文对这2种结构进行了研究与分析, 望对相关设计、施工建设提供帮助。
关键词：复杂高层,超高层,建筑结构,设计要点
参考文献
[1]刘军进, 肖从真, 王翠坤, 等.复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].建筑结构, 2011 (11) :34-40.
[2]吴晓琳.浅析高层建筑结构设计与特点[J].中国高新技术企业, 2009 (11) :127-128.
[3]刘伟琼.关于高层建筑结构设计探析[J].中国新技术新产品, 2011 (3) :270-270.
超高层建筑结构 篇2
超高层建筑防火规范
超高层建筑防火规范
近年来，由于新技术、新材料的广泛运用高层建筑建筑高度呈现不断攀升的趋势。目前国际上最高建筑为哈利法塔（又名迪拜塔）位于阿联酋迪拜，总高828米、160层。我国大陆第一高楼为上海环球金融中心，总高492米。昆明市已建成第一高楼为佳华广场酒店，总高147.8米、38层，在建和拟建高层建筑527栋，其中在建高层建筑327栋，最高建筑为“欣都隆城”，高度186米，拟建高层建筑200栋，最高建筑为“南亚之门”，设计高度333米，81层。
随之而来相继发生北京“2.09”央视配楼火灾，上海“11.15”高层居民住宅火灾，沈阳“2.03”皇朝万鑫国际大厦等高层建筑火灾事故，从不同程度反映出高层建筑消防安全现状与消防部队实际灭火救援能力之间存在不均衡、不对称发展的状况，消防部队针对高层建筑火灾的扑救能力受到了极大的考验。本文就昆明市公安消防部队超高层建筑灭火救援能力进行探讨和研究，以期发现问题和不足，寻找解决问题的有效途径。
一、超高层建筑定义、建筑材料及结构体系
建筑高度超过100米的高层建筑通常称为超高层建筑。超高层建筑的设计主要考虑竖向和水平荷载的设计，竖向荷载主要指建筑材料、楼内设备及人员等所带来的重力荷载，水平荷载主要是指风、地震带
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来的侧向荷载。目前超高层建筑用于承受荷载的建筑材料主要有三种，分别为：钢结构、钢筋混凝土结构、钢混凝土组合结构。超高层建筑的建筑结构体系是指承受竖向和抵抗侧向荷载的构建组成形式，大致分为7种形式，分别是：框架体系、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框架—支撑结构、筒体结构、巨型结构、其他结构，如空间桁架结构、悬挂结构等。
二、超高层建筑在防火设计上的特殊要求
在我国《高层建筑防火设计规范》有关内容中规定超高层建筑除执行高层建筑防火设计的有关规定外，对超高层建筑提出了特殊的防火设计要求，如：
（一）建筑高度超过100m的高层建筑，其应在电缆井、管道井每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔；
（二）建筑高度超过100m的公共建筑，应设置避难层（间），并应符合有关规定；
（三）建筑高度超过100m，且标准层建筑面积超过1000m2的公共建筑，宜设置屋顶直升机停机坪或供直升机救助的设施，并应符合有关规定；
（四）当建筑高度超过100m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.15MPa。当高位消防水箱不能满足上述静压要求时，应设增压设施；
（五）建筑高度超过100m的高层建筑及其裙房，除游泳池、溜冰场、建筑面积小于5.00m2的卫生间、不设集中空调且户门为甲级
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防火门的住宅的户内用房和不宜用水扑救的部位外，均应设自动喷水灭火系统。
过对规范的研究，可以了解到超高层建筑从内部人员的逃生疏散、火灾范围的控制、排烟、供水、固定灭火设施上均提出了具体和更为严格的要求。北京、上海等地相继发生高层建筑外墙火灾后，国家对高层建筑外墙保温材料的防火等级也提出了更高要求。
三、超高层建筑火灾面临的形势和难点
（一）高层建筑火灾呈现新特点。目前我国部分高层建筑外墙大量使用易燃、可燃建筑材料后，火灾发展蔓延的形式不同于以往常规，呈现由外及内、由高到低的新特点，从而增加了消防部队扑救高层建筑火灾的难度。从北京央视配楼、上海高层居民住宅几起火灾来看，均为建筑外墙安装和使用了大量易燃、可燃建筑材料，如：建筑外墙保温层使用的聚氨酯泡沫，火灾在外部引发后迅速向上或向建筑内部蔓延扩大，甚至从楼顶向下蔓延（北京央视火灾就属于此类），从而导致整栋建筑发生立体燃烧。此外，室外火灾一般无明显发展阶段之分，由于供氧充足，室外火灾发生后很快便会发展到猛烈燃烧阶段。风对火势发展有决定性影响，尤其露天火灾受风的影响更大，而高层建筑外墙火灾更是受风力的影响，风给燃烧区带来大量新鲜空气，加之高层建筑外墙包裹着大量易燃、可燃材料，促使燃烧更为猛烈。随着风向的改变，火势蔓延方向会相应改变。大风天气极易形成飞火，迅速扩大燃烧范围。以上因素导致高层建筑火灾致灾时间的缩短，灾
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害范围和危害性进一步扩大，从客观上讲对消防部队的反应时间、处置能力也提出了更高的要求。
（二）针对超高层建筑火灾呈现的新特点，需要多方面采取有力措施才能有效控制火灾范围，减少火灾损失和人员伤亡。
1.由于火灾蔓延速度极快，第一时间必须要采取扑救措施。第一时间采取扑救措施并非一定要等消防部队到场才能进行。近期几起高层建筑火灾首先从建筑外部引发，由于不像建筑内部具有完备的防火分隔设施和固定灭火设施，建筑外墙的火势可以不受任何阻挡，在高空风力的作用下迅速沿高层建筑外墙向上、向下或向建筑内部蔓延，形成内外同时燃烧的不利局面，此种情况发生后如果第一时间不及时采取扑救措施，往往第一批消防处置力量到场时已经难于在短时间内控制火势蔓延。昆明市2009年曾经发生过一起在建高层建筑外墙火灾，消防部队到场时，火灾已经被工地的建筑工人使用楼层内的施工用水进行了有效控制，火势没有沿建筑外部防护网继续向上和向建筑内部蔓延，由于起火楼层较低，第一到场的消防中队使用水罐消防车车载炮对位于7层以下的建筑外墙防护网实施了冷却清理，最终没有酿成大火。
2.消防部队灭火救援作战能力还有待进一步改进和提高。这里需要思考如果消防部队到场前建筑工人不及时采取有效扑救措施，又或者火灾发生或蔓延至高层建筑外墙100米以上的位置，消防部队第一到场力量应如何采取有效的技、战术措施进行扑救？
我们就目前昆明消防部队超高层建筑灭火救援工作面临的形势
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进行如下分析：第一种情况，认为消防部队依靠自身配备的消防装备可以完成所有火灾扑救任务，忽略了高层建筑等场所内部固定消防设施对完成灭火救援任务起到的重要作用。目前全国消防部队配备的举高车辆最高举高高度为101米，昆明消防部队配备的举高车辆最高举高高度为68米，火灾在建筑外墙100米以上的地方发生或蔓延，要依靠外部移动消防设备进行扑救几乎是不可能完成的任务，而且也极不安全。此外，由于受道路宽度、高空障碍物、路面承载能力、风速、出水时反作用力等关键因素的影响，举高车辆是否能在所有火灾现场举升到最大高度？这还是个值得商榷的问题。否则媒体和群众都将可能被误导，采用一家新闻媒体对北京央视火灾的评论词：“央视配楼高度150米，最高的消防设备只能达到100米，我们的灭火救援能力就差这短短的50米，火势没有得到有效控制。”第二种情况，媒体和群众对消防部队到场时间、力量调集、处置措施的看法。这里我们对一些影响以上环节的因素进行分析，以探讨如何提高消防部队扑救超高层火灾的能力。我们可以计算这样一个时间，就是消防指挥中心从接到报警至调动最近中队到场出水控火的时间（以处置超高层建筑100米以上火灾为例）。
假设：
（1）从开始接警至下达出动命令需要30秒的时间（指挥中心采取统一接警，并能同时下达多队出动命令）；
（2）中队接到出动命令至消防车驶离车库需要1分钟；
（3）路途行驶需要时间按照中队辖区5分钟内可以抵达进行计
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算（这个时间受划分中队辖区的合理性、道路交通实际情况、驾驶员对道路的熟悉情况等多种因素影响）；
（4）到场后火灾发生在100米以上的高层或已经蔓延至100米以上时，消防队员遇到最有利的情况，消防电梯和建筑内部室内消火栓系统可以正常使用，消防队员按预先设定的任务分工携带水枪、水带、分水器等器材从停车位置进入消防电梯需要1分钟（如果不提前进行实地“六熟悉”和演练，明确任务分工、停车顺序和停车位置，掌握消防电梯位置，中队很难做到在停车1分钟之内首批内攻人员全部进入消防电梯）；
（5）乘坐消防电梯从地面至100米的高度耗时约为1分钟；（消防队员需要提前掌握火灾情况，判断起火层位置，并熟悉消防电梯操作方法，在起火层下层或下2层停靠电梯）；
（6）出电梯铺设水带，连接室内消火栓、分水器、水枪，打开室内栓阀门出水需要1分钟。（消防队员需要掌握楼层室内消火栓位置，熟练掌握操作室内栓和水带铺设的技能，注意出水后要按下消火栓按钮启动水泵实施加压供水）。
按照以上时间计算，消防部队应对超高层建筑火灾第一到场力量出水控火的正常理论时间为9分30秒，而且是不发生其他任何情况下所需要的时间。如果受报警晚、首批力量调集不及时、道路拥堵、官兵对辖区和重点单位情况不熟悉、作战任务分工不明确、技战术训练不到位，以及单位内部固定消防设施故障等多重因素的影响，火灾不受控制的发展时间可能还会比9分30秒要长。9分30秒之内一栋
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包裹着保温层、防护网等易燃材料的超高层建筑外墙发生火灾，如果不及时组织进行初期扑救，很难想象火灾将发展至什么状况。消防部队首批力量到场如果还不能有效控制火势蔓延，再次调集的力量到场将只能用于清理火场。
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超高层建筑结构 篇3
关键词：全钢超全钢超高层建筑;建筑结构;施工管理
引言
最近几年，我国社会经济有了飞速的发展进步，这也促进了我国城市化进程的加快，而建筑工程质量也要求有相应的提高，这也使得我国的全钢超高层建筑近年来层出不穷，这一方面是顺应城市化发展，另一方面是为了满足人们的居住要求。开展全钢超高层房屋建筑施工时，结构繁复且工程量和涉及到的施工工艺都很多，所以有很大的难度。因此，我们必须不断提高施工管理水平，这不仅是为了保证工程质量，也是为了更好的控制工期和降低施工成本。
1.建筑结构施工质量管理的规范化
（1）施工质量管理机制是一种有效实现施工管理运行的系统，这种系统是由施工质量各个管理要素组成，这样管理要素之间相互联系且又相互制约，每个要素既是独立运行工作，但同时管理要素运行的好坏会对整个质量运行系统产生影响，这样牵制下的管理运行机制，可以有效的提高施工质量。
（2）通常是由政府、业主、建筑工程三方对全钢超高层建筑质量进行监督，作为政府部门，授权专业机构对施工质量进行监管，因此，在选择授权单位要具有资深且办事效率高的机构。
（3）当工程组织结构达到标准化，工程施工才正是开始，施工质量管理要紧抓人员、器械、材料、施工方法、环境等因素的控制工作。
（4）对于施工质量因素的全过程控制，就是要确保影响质量的因素处于受控状态，用减少、消除、预防不合格来提高施工质量，并确定哪些是直接影响生产、安装和服务的过程，对其制定控制计划，并予以实施。过程控制一般有策划、实施、监控、评审和改进五个环节。
（5）全钢超高层建筑施工质量管理的全过程控制方法包括：1）分阶段控制;2）分部门控制;3）合同评审;4）工序控制。结合过程控制的五个环节，以全钢超高层建筑施工质量的控制重点为主要实现目标，贯彻施工质量管理执行机制的规范化。
2.提高全钢超全钢超高层建筑结构施工管理的措施
随着社会的发展，我国社会的经济和文化都得到了飞速的发展，建筑业也随之取得了飞速的发展，建筑工程的数量不断增多，规模也不断扩大，各种全钢超高层建筑工程的施工也随之应运而生，这样才能够满足人们不断增长的物质文化需求。开展全钢超高层项目的施工时，难度是非常大的，这是因为全钢超高层建筑不仅工作量繁重，施工体积也很大，所以必须保证全钢超高层建筑的建设强度合格，才能使上层结构的荷载符合有关规定。另外在全钢超高层建筑施工中，一般都使用深基坑施工技术，而这一技术在使用中存在着很多问题。全钢超高层建筑要求具有较多的功能，所以要涉及到多个环节的施工，这更加需要做好管理工作，只有这样才能使工程质量有保障。施工过程中，可能会有很多新型施工工艺、材料等产生，管理者要善于科学的运用这些材料，这样才能切实提高整体工程质量。
2.1制定施工管理细则
进行全钢超高层建筑工程的施工时，一定要首先明确各项施工管理要求，为整个施工过程提供科学的依据，这样才能使管理工作目标明确，最终体现管理的作用。实施施工现场布置工作时，一定要结合实际场地的具体情况，并依据施工现场方案图来确定每种施工设备的摆放地点。整个施工期间，还要依据不同环节对场地的具体要求对施工现场的布置进行灵活的调整。整个施工期间都要保证运输线路的畅通性，还要保证其表面是平整的，以免材料运输车辆在行驶过程中遇到障碍物。施工期间，还要保证施工场地的整洁性和平整性，这样才能使后续每个施工过程都能够顺利的开展。
2.2各个专业间要协调管理
进行建筑工程的施工时，建筑施工的组织人员和领导人员必须意识到施工管理中协调工作的重要性，这样才能科学的选取施工工艺。切实提高管理工作的水平，能够使施工管理的方法、方式更加科学，还能有效的保障工程的质量。要想进一步的提高工程的质量，就需要在施工技术、施工人事管理方面下工夫，将其中存在的问题进行高效的解决。选择施工技术时要尽量避免使用难度较大的工艺，还要保证选择的施工工艺与设计图纸要求的一致性，这样可以避免因技术问题而产生的误差。建筑施工中，施工图纸是极其重要的，所以施工前要对图纸进行审核，以及时发现问题并给予解决，避免因设计问题而影响工程质量，还能促进工程的顺利竣工。施工开始前还要做好技术交底工作，使施工队对施工技术有较深的了解，还能较好的保证工程质量。在施工期间，还要有统一的领导人员，这样才能保证施工的各个环节能够顺利完成。
2.3全钢超高层建筑施工管理措施
（1）做好施工预案
全钢超高层建筑施工中要受到很多因素的影响，因此面临的问题也较多。所以施工企业要结合全钢超高层施工的特征建立科学的施工组织和管理方案。施工管理方案应涉及到施工工序的安排、施工时间和重要部分施工等，它不仅能减少施工过程中出现质量问题，还能提高施工控制的水平。
（2）做好施工阶段的进度控制
当今的全钢超高层建筑施工一般都具有建筑规模大、施工结构和技术难度大、施工耗时长的特点，在施工过程中也会牵涉到多个施工部门，所以，在施工期间要对各种影响因素开展深入的探究，以更好的控制整体施工进度。进行施工进度控制工作时一般可以使用三种控制方法，即事前控制、事中控制和事后控制，分环节的控制能使静态控制盒动态控制更协调。实际施工中，施工进度计划可能会受到各种因素的影响，而干扰因素和威胁因素的不可预知变化，使得实际的施工进度可能和预先设计方案中预计的工程进度有所偏差，这时就需要将实际进度与预期进度进行对比，找出影响进度的因素，对其深入分析后借助组织管理、技术控制和经济投入等方式使其符合预期进度。若采取各项措施后仍不能使其恢复到预计状态，就要考虑对原计划进行调整和修改，然后按照新的设计方案来开展施工。
（3）严格控制全钢超高层建筑的工程变更
建筑工程的设计方案和工程实际进度肯定会有一定的出入，设计人员的设计方案和工作技术使设计图纸可能无法完全满足开发商要求的施工深度，这时开发商就要结合实际情况在设计方案上进行一些修改或补充，即工程变更或设计变更。上述的变更一定会对工程量的总量和工程的总造价产生一定的影响，甚至很可能使工程造价一味增长，难以控制。所以设计部门一定要做好初期的调查工作。
（4）做好全钢超高层建筑施工监理工作
全钢超高层工程施工中的监理工作是极其重要的，它关系着工程竣工时的质量、施工进度以及工程造价的高低。监理工程师在施工环节就要考虑是否进行设计变更和工程变更，这时他们就要考虑到自身具有的技术优势和市场优势做出最科学的决策，而大多数建设方代表却因经验、能力、眼界等的约束而不能做到这一点。此外，在施工进程中，两方代表的立场、观点和经济利益是不同的，这时就可能出现一些分歧阻碍顺利施工，而监理单位作为不涉及自身利益的第三方，能对这些矛盾、分歧进行调解，保证工程顺利完成，这样可以很好的降低工程的总成本。
结束语
全钢超高层建筑如果建设好了，能取得经济和社会双方面的收益。所以，必须对全钢超高层项目的施工進行严格的管理，因为科学、高效的施工管理不仅能保证建筑质量，提高企业的竞争力，还能促进建筑市场的良性发展，促进企业实现经济效益最大化。
参考文献：
超高层建筑结构 篇4
随着人类科技在各个领域的不断进步和发展,使得人们的生活质量和要求也日益突出,在复杂高层和超高层等建筑不断增长的今天。需要我们摒弃传统的落后建筑理念和实际方案。不断是想世界先进国家的建筑设计理念学习,大力培养我国自主设计和开发的建筑工程设计师,加强国家之间先进建筑经验和理念的交流。
随着我国建筑行业和其技术的发展,相信会在此问题上找出完美的解决方法和结构设计原则。本文主要分析的是复杂高层建筑一超高层建筑的结构设计要点,主要内容如下。
1 重视设计理念
由于复杂高层和超高层的建筑的主要特点,就是楼层比较多,空间建筑高。所以,也比较容易暴露出一些高层建筑结构上的和类型的不合理设计问题。那么,如何保证建筑的安全质量和提高建筑物的抗震效果,以及严格的把关防火和消防方面是设计,提高高层建筑物内部结构的合理利用都是十分重要的讨论课题。
所以一个科学合理的设计理念,以及建筑工程设计师对于高层建筑的整体结构把握,对建筑物的核心合设计都十分重要。
采用科学的高层建筑设计理念,无论是对于建筑的整体构思,还是实际的项目施工都是十分重要的。首先需要建筑的技术设计人员,在最初的设计方案时,需要着重强调建筑结构的均匀性和规则性。并且确保建筑结构的传力途径清晰,保证整体建筑结构维持在高水平上。注重节能减排的设计,降低消耗,提倡绿色理念的设计的意识。
在选材方面,所使用的建筑材料必须可以确保建筑结构受力的均匀性和整体性。结构工程师之间需要充分的交流与沟通,共同打在一个科学化的设计理念和操作流程[1]。
选择合理的结构抗侧力体系,是保证复杂高层超高层结构安全的有效措施。那么意识要其重要性,就需要结合超高层建筑的具体高度和具体的使用结构,选择一个比较适合的结构抗侧力体系。
首先,在结构设计时,要使结构抗侧力构件之间可以相互联系、相互依存。
其次是要对结构抗侧力构建的各自实际情况进行合理的评估预分析,通过准确的数据判断,使其形成一个有效的结构整体[2]。
2 注重超高层建筑的抗震效果设计
由于复杂高层和超高层建筑,本身高度相对于普通建筑来说比较高的特点。那么为满足其功能性,抗震设计是高层建筑的重点。高层建筑的抗震设计的建筑材料选择非常重要。选择抗震效果好的材料,对建筑构件的承载力来说是保持其稳定的基础。如果其承载能力很大,在地震发生时,不容易出现建筑物倒塌事故的。
所以,高层建筑设计时,应该采用位移结构的抗震方法。这样,建筑物能够承受住的结构变形的能力会很大。这种方法主要是通过分析建筑构件的变形及其结构位移之间的关系,确定一个有效的变形值。此项设计方法可以保证建筑结构拥有良好的变形弹性。这样的方法运用的效果十分明显,主要是其可以借助结构消耗的地震能量,减轻当地震发生时的反应,减轻地震给高层建筑带来的破坏,避免重大损失的发生。
另外,在建筑项目的选址上,应该要避免地震多发地带,建设地震对建筑工程的破坏作用。所以说,设计理念和方法,都对高层建筑物的抗震效果有明显作用和效果。所以,加强高层建筑抗震设计的结构,需要重视起来[3]。
3 为高层建筑提供稳定供电的设计
为复杂高层或是超高层建筑,提供安全稳定供电是保证建筑功能使用的重要组成部分。所以,对建筑的供电系统的设计,需考虑到多回路供电,以及供电备用的发电机组配置等方面。可以将超高建筑和复杂工程建筑的变配电房,安置在塔楼中部的楼层中间。这样设计的优势在于,其可以减少低压配电所带来的一些损耗。而备用发电机可以设置在地下的楼层。为保证高层用电,供电电压采用低压配电是有效的措施之一[4]。
4 采用垂直交通设计方案
复杂高层建筑所使用是垂直交通管道设备,并且将其集中起来。采用垂直交通的设计方案,比较节约空间,同时也方便日常的维护工作。由于超高层建筑技术的发展,超高层建筑可以采用以中央为核心的空间构成模式。主要是可以将楼梯或是电梯集中在建筑中央,既能节省空间,还能使得所有的功能使用区有良好的采光效果。使用这种中央为核心的空间构成模式,需要有一个良好的刚度来支撑中心强度。同时也有利于建筑结构的整体受力作用
5 超高建筑的消防设计
由于为了有效的提升抗震效果,所以大部分的高层建筑都使用的是全钢结构。但是这种结构有一个严重的问题就是其耐火性差,在火灾发生是不但不能勇于防火,还可能引起更严重的灾情。此外,由于复杂高层和超高层建筑的结构复杂,建筑内部的管线和电器设备重多,这些都是严重的安全隐患。由于建筑的楼层比较高,所以高岑建筑内部的空气抽力比较大,可以使得火灾迅速蔓延开来。最后还是由于高层建筑自身的局限性,那么一旦发生火灾,人员比容易疏散,并且救援工作也比较困难。
综上可以看出,在复杂高层和超高层建筑的设计时,必须要重视建筑物防火方面的设计。在防灾设计的材料上,必须要选择难燃性的建筑材料,或是耐火性强的建筑材料。在设计建筑通道是,需要增加安全通道的数量,在建筑物内部增设火灾自动报警系统。在走廊等处,多安置一些消防器,确保消防通道密封性,和救援通道的畅通性[5]。为提高消防救援的效率,在设计之初,还需要增加消防专用的电梯,同时需要提高消防专用电梯的安全性能,要在火灾发生时,可以安全使用,提高安全系数。
6 结语
本文主要是针对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行分析和讨论的。从重视设计理念、注重超高层建筑的抗震效果设计、改变建筑结构方案、为高层建筑提供稳定供电的设计、采用垂直交通设计方案、超高建筑的消防设计等不同方面,分别对其进行了讨论。由此多出了一些抗震效果好和建筑的结构方案优化的设计理念和方法。对建筑结构类型、防火设计和建筑的功能实用舒适度等角度全面分析了建筑理念和可行性施工措施。以期,对我国的建筑技术在不断进步的今天,可以提供一些指导性意见,帮助我国的建筑行业更好更快的可持续发展。
参考文献
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超高层建筑施工专项安全方案 篇5
（工程概况：含工程所在地周边情况、常年气象及高空作业期的常见天气情况、建筑面积、层数、建筑高度、裙楼高度、脚手架搭设高度、垂直运输机械搭设情况、场地内临设搭设情况、用电布置等）。
本工程施工属于超高层建筑施工，因此在超高层建筑施工中，安全监控是超高层建筑施工的一个重点，为实现施工安全生产的目标，保证超高层安全的技术措施如下：
一、高层建筑施工安全控制和管理
1.高层建筑结构施工除应符合现行行业标准《建筑施工高处作业安全技术规范》、《建筑机械使用安全技术规程》、《施工现场临时用电安全技术规范》等的有关规定外，尚应根据工程特点编制安全施工技术措施。
2.结构施工所使用的外脚手架，应慎重选型、经过设计计算和验收，并应制定操作规程，明确职责分工，严格控制使用荷载。承受外脚手架与外侧模板支撑架的现浇混凝土所达到的强度，应满足施工荷载的要求。采用落地式钢管脚手架时，应双排布置，并应与主体结构可靠连接。
3.施工现场应设立可靠的避雷装置。遇有六级以上强风、浓雾、雷电等恶劣气候，不应进行露天高处作业。雨天和雪天应及时清除水、冰、霜、雪，并应采取可靠的防滑措施。
4.建筑物的出入口、楼梯口、洞口、基坑和每层建筑的周边均应设置防护设施。安全网除应随施工楼层架设外，尚应在首层和每隔四层各设。
5.高层建筑施工中，应采取稳妥可靠的上、下通讯联系措施，高处作业上下应设置联系信号或通讯装置，并指定专人负责。
6.高层建筑施工中，应采取措施防止发生火灾。施工消防供水系统应设高压水泵和直径不小于DN65mm的竖管，应逐层设置消防接口，消防水泵应有专线供电。
7.在进行高处作业施工时，应使用脚手架、平台、梯子、防护围栏、档脚板、安全带和安全网等。作业前应认真检查所用的安全设施是否牢固、可靠。
8.凡从事高处作业人员应接受高处作业安全知识的教育；特殊高处作业人员应持证上岗，上岗前应依据有关规定进行专门的安全技术交底。采用新工艺、广州市恒盛建设工程有限公司
新技术、新材料和新设备的，应按规定对作业人员进行相关安全技术教育。
9.高处作业人员应经过体检，合格后方可上岗。施工单位应为作业人员提供合格的安全帽、安全带等必备的个人安全防护用具，作业人员应按规定正确佩戴和使用。
10.施工单位应按类别，有针对性地将各类安全警示标志悬挂于施工现场各相应部位，夜间应设红灯示警。
11.高处作业所用工具、材料严禁投掷，上下立体交叉作业确有需要时，中间须设隔离设施。
12.高处作业应设置可靠扶梯，作业人员应沿着扶梯上下，不得沿着立杆与栏杆攀登。
13.在雨天应采取防滑措施，当风速在10.8m/s以上和雷电、暴雨、大雾等气候条件下，不得进行露天高处作业。
14.高处作业前，项目部应组织有关部门对安全防护设施进行验收，经验收合格签字后方可作业。需要临时拆除或变动安全设施的，应经项目技术负责人审批签字，并组织有关部门验收，经验收合格签字后方可实施。
二、脚手架和垂直运输设施
（一）高层建筑施工的脚手架
1.高层建筑施工的脚手架是施工作业的必须设备，又是高空作业的安全设施。由于高度高，荷载大，外部影响因素多，所以高层建筑的脚手架必须按工程特点、施工要求在专项施工方案中专门进行设计计算。
2.高层脚手架采用卸荷措施，卸荷平台每四层搭设一层（计算得出），选用钢丝绳，用锁扣扣紧，使得两条钢绳受力均匀，平台在一个水平面。
3.各种扣件连接应牢靠。扣件规格要与Ф48钢管相匹配，扣件使用前应进行质量检查，有裂纹、变形、滑丝的螺栓严禁使用。
4.高层脚手架用料要符合设计计算要求，搭设前要检查材质和规格，不能把未经整修的弯曲、压扁、拉伤、裂缝的零部件用上去，另外，高层建筑工期长，注意油漆的完好，如已有锈蚀现象应整理重漆后使用。
5.高层脚手架每排脚手应满铺脚手板，脚手架外侧除设1米高防护栏杆外，应设密目安全立网或安全板，防止物件从脚手上坠落。脚手架在人员出入口需另
加搭安全遮棚。
6.高层脚手架搭设应严格按照脚手架专项施工方案的要求，原则上高出主体结构一步架子，起结构作业人员的防护栏杆作用，搭设应注意脚手架的稳定性：及时与主体结构连接，连接的支撑点按专项施工方案的要求，但一般每3根立柱间距、两步脚手高度不少于一个支撑点。高层脚手架的一切附件必须连接牢固，风吹不掉。
7.高层脚手架要考虑避雷及接地装置，按建筑周边长度30m内不少于一个接地保护装置，接地电阻不大于10欧。
8.高层脚手架搭设完毕要按专门制度验收后挂牌使用，脚手架的日常使用管理由专人负责，定期检查，脚手架不得超载，多余物件随时清理，各部连接节点，由专人按规定时间检查整理，使用中的脚手架，拆除任何一个部件都必须有审批制度，并按批准手续规定及时恢复原状，经检查后再使用。
9.高层脚手架的拆除必须按专项施工方案的规定程序进行，零部件的水平及垂直运输要按专门路线及时整理运出，拆卸时危险地段要划出禁区由专人监护。
（二）人货升降机电梯
1.高层建筑垂直运输量较大，结构小件材料、装饰材料及人员上下都要依靠人货升降机，所以，人货升降机在高层施工中至关重要：必须安全可靠．其品种的选择除符合运输性能外，机器必须是由有许可证的专业厂生产或经权威组织鉴定、主管部门批准的专门产品，产品必须有专门的安全操作说明。
2.人货升降机的附墙的固定节点，必须严格按产品说明书或经计算批准的构造设置，要有专人检查。安装好的垂直运输机具要经专门验收、挂合格牌后使用。操作的基本要求应在驾驶员醒目处挂牌写明。
3.人货升降机到达各层的信号及各层的呼叫信号要有可靠的信息系统联
络，保证指挥的迅速正确。
4.垂直运输的人货流经过的各层出入口，要搭设可靠的遮棚，通道口要做安全门（机器停住、安全门打开，机器离开、安全门关闭）防止坠落事故。
5.垂直运输斗的井道，四边必须全封闭防护，防止头、手及物料伸入。井架及人货升降机底部，三面要搭设双层防坠棚，其挑出宽度正面不小于 2.8米，两侧不小于 1.8米，搭设高度在离地 4米处。垂直运输机具的固定，在特殊天
气条件下要有应急加固措施，如遇特大台风时，要有附墙锚地的措施。这些都必须在施工组织设计中预作安排，人货升降机都必须按规定做好防雷接地。
（三）塔式起重机
1.塔式起重机的地基及附墙节点，塔式起重机的固定防雷接地等都必须严格按产品说明书执行，在特殊气候条件下要有应急锚固措施准备。
2.塔式起重机的使用和管理要建立专门制度，有专人指挥操作。塔式起重机司机按指挥人员的指挥操作，指挥要有专门信号。保险及限位装置，每天班前要检查看其是否灵敏可靠，按规定定期检查和保养。
3.高层施工用的大型塔式起重机的装拆都应在施工组织设计中编制装拆方案，在技术和动力部门监护下进行装拆。
三、高处作业安全防护要求
高层建筑施工大量的是高处作业，即在坠落高度基准面2米。以上有可能坠落的高处进行作业。因此需做好临边防护、洞口防护、交叉作业防护、及攀登作业防护等安全防护措施。
（一）临边防护
1.高层施工中凡在无外脚手架的楼层、屋面层施工和在无防护脚手架的楼梯口施工都属临边作业，应遵照临边作业的安全规定进行施工。
2.临边必须搭设防护栏杆、临时护栏或张挂安全网，需通行人流、货流处应设置安全门或活动防护栏杆。
3.防护栏杆由上下二道扶手及栏杆组成，上扶手离地 1～1.2m，下扶手离地0．4～0．6m，一般扶手长度超过2m设一立柱。
4.临时扶栏是在防护栏杆上从上到下用安全立网封闭，在底面以一正不小于180mm范围设挡脚笆，要求其孔眼不大于2．5mm，以防止杂物坠落。
5.安全网有平网、立网和斜撑网，使用时应符合建筑施工安全网的搭设规定。
（二）洞口防护
1.高层建筑楼层内，由于各种功能的需要大小洞口很多，必须及时防护。
2.楼板上的洞口，视其大小及施工过程中可能采取的措施，大型洞口在周边加防护栏杆。电梯井等上下直通的多层洞口，每10m高度内设一道安全网，施工过程中不使用的洞口可以临时加焊钢筋网固定盖，对经常使用的洞口加活动盖，有坠物造成危险的洞口加密闭盖。
3.墙面上有坠人可能的洞口，按临过作业的规定加以防护。
4.高层建筑的洞口要有专人管理，经常检查防护措施的可靠性和完备性，安全网内积存杂物要定期清理。
（三）交叉作业防护
1.高层建筑经常在同一垂直面内施工，所以必须做好安全隔离防护。
2.高层建筑施工，凡结构超过两层，在二层楼面高度的外沿搭设可靠的安全隔离棚，其上每隔3～5层设一安全防护网。
3.在临边、洞口附近不准存放杂物，其临时转运必须有专人监护。
4.在垂直运输落物半径内，人员行定要划出专门路线，做好隔离棚。
5.无隔离措施不得在同一垂直面内上下交叉作业，拆卸脚手架等难以避免的交叉作业，要临时划出禁界，由专人监护。
（四）攀登作业防护
1.高层建筑结构与装饰施工都免不了借助登高设施在攀登条件下作业，这些作业必须按攀登作业进行防护。
2.按工程的特点在施工组织设计中充分考虑攀登作业的内容，事先设计好登高设施及选好登高用具。一般应首先借助已完成的结构作登高通道，选用定型登高工具，必要时搭设专用登高脚手或设计专用攀登用具。
3.攀登用具的结构构造必须牢固可靠，对可供人上下的梯子，在梯面上作业的总重量以不小于1000N计算，当在梯面上进行特殊作业时要专门进行验算。对定型的移动式木直梯、折梯和金属梯要按国家标准验收，定期检查验收。
4.梯脚的基座应坚实，不得垫高使用。斜梯子的上端应用固定措施，梯脚下应有防滑措施。立梯坡度以60－70度为宜，踏步上下间距以300mm为宜，不得有缺挡现象。人字梯上部夹角以45度为宜，底部应有拉条。
5.作业人员登高必须经规定的通道，不得在未经安全防护的阳台之间等非规定通道攀登，更不能利用起重机臂架等施工设备攀登。
6.独立攀登作业人员的身体素质、衣着及防护用具，必须严格遵守国家劳动保护法令的有关规定。
目录
超高层建筑结构 篇6
【关键词】高层建筑；钢结构；吊装施工技术
钢结构在大型的建筑工程中的应用情况较为明显，这种结构主要是为了保证建筑物的稳定性，进而保证其建筑质量。其中吊装技术是最重要的一个方面。钢结构的优势在高层建筑中体现的较为全面，其中包括造价低，工期短以及强度高等。对于钢结构吊装来说，其综合性能较强，施工存在着一定的难度，因此，在施工的过程中，对使用人员的要求也相对较高。要实现高层建筑施工的综合性能得到进一步改善，需要对吊装施工技术进行有效地掌握和了解。
0.工程概况
某高层建筑属于商住两用的形式，采用框支剪力墙的结构，总建筑面积达到18万㎡。整个建筑包括塔楼、裙楼以及地下室三个部分，其中地下室主要是三层，每层都在1万㎡左右。其中在地上五层和地下三层中安置有钢管柱，其钢管柱的厚度和长度都达到了一定的标准，另外，还有混凝土柱在其中，其数量都相对较多，可见这一高层建筑主要采用了钢结构吊装的技术，其规模较大。在建筑施工中，由于受到施工的现场一些条件的限制，需要对钢结构吊装技术进行高度重视。
1.高层建筑的钢结构安装
流水段划分（立面施工流水）由于高层钢结构制作和吊装的需要，对整个建筑从高度方向须划分若干个节，一般以钢柱的分段作为节的划分依据。
它既具有总体设计的各项结构上的要求，又有其固有的单体特征。在吊装时，除须保证单节框架本身的刚度外，还须保证自升式塔式起重机（特别是内爬式塔式起重机）在爬升过程中的框架稳定，因此立面施工流水划分必须注意下列条件：（1）塔式起重机的起重性能（起重量、起重半径、起吊高度）应满足流水段内的最重物件的吊装要求。（2）塔式起重机爬升高度能满足下一节流水段的构件起吊高度。（3）每一节流水段内柱的长度应能满足构件制造厂的制作条件和运输堆放条件。
2.钢结构吊装施工准备工作
进行施工准备工作也是一项不可忽视的重要环节。要在施工的过程中将钢结构吊装进行划分，主要分为转换层、裙楼底层到四层、地下室三层到首层三个施工阶段。可以看出，这是一项较庞大的工程。其中钢结构的构件长度和重量都在规定的范围内，每一层由于实际情况的差异，在尺寸方面也存在着差异。吊装方式主要采用塔楼核心筒布置形式，在进行准备工作阶段，需要注意的是，混凝土强度要和设计的方案相吻合，要保证基础轴线的高度，要对基础构建的位置进行明确规定，另外基础的夯实工作要到位，要设置一定的基础件预埋件，要对螺纹采取一定的保护措施。要对钢结构基础构建的数量和型号进行严格要求，保证其外形和相应的尺寸。
3.钢结构吊装施工技术
在高层建筑的施工过程中，吊装的施工技术主要包括两个方面，钢柱吊装和钢梁吊装。对于吊装施工技术进行深入地探讨，不仅可以增强钢结构的稳定程度，同时也会消除一定的安全隐患。相关的技术人员和施工人员在进行吊装施工的时候要严格按照施工流程来进行。对于案例工程來说，主要是完成了A1、A4栋部分吊装，然后进行A2、A3栋吊装的设置，使其达到前者的水平，然后对吊装区间进行转化，主要采取的施工方式主要是交错施工。
3.1钢柱吊装
对于一般的吊装施工来说，钢柱吊装是不可缺少的一个施工技术。在进行钢柱吊装安装时，需要注意以下几个方面的内容：钢管柱在柱脚的部位要设置相应数量和尺寸的环箍，混凝土材料的环梁和钢管柱进行连接的时候也要设置一定的环箍，要在钢管柱的内壁刷好水泥浆，要对钢柱吊装的关键环节加强重视，包括以下几个方面：
（1）基础节安装。主要采用的连接方式是端承式，主要针对的是钢管柱的基础部位和柱脚。即：桩面放出螺栓位置与柱轴线→植8Φ32钢筋，具体采用植筋方法，以定位调节螺栓→安装预埋钢板，具体采用定位调节调平螺栓与轴线→电焊固定。
（2）钢管柱吊运。钢管柱起吊具体采用两点捆绑垂直起吊的方法，注意起吊前必须用垫木把钢管柱根部垫至要求高度，同时把调整好的缆风绳、吊装索具、溜绳固定到钢管柱的适当位置，以防钢管柱根部发生变形。钢管柱起吊过程，起重机的起钩与起重臂的回转必须同步，直至钢管柱吊直方才停止回转，此外钢管柱的上端口必须包封，以防杂物进入管内。钢管柱现场对接前对接区域必须进行除锈处理，同时必须定出柱轴线及做好水平标高标记。
（3）钢管柱垂直度校正。钢管柱现场对接前，对接位置必须设有调节螺杆与限位板，其中调节螺杆用来校正钢管柱的垂直度，此外纵横轴方向应分别架设一台经纬仪，以便对柱底偏差进行测量、对调节螺杆进行调整，并最终确保柱底十字线与柱顶标记重合。
（4）现场焊接。钢管柱现场焊接具体采用水平焊的焊接方式，注意对接位置应设附加衬管，具体宽20mm、厚10mm及与管内壁间隙宽0.5mm，以确保对接位置的焊接质量达标。钢管柱焊接环焊缝具体采用二氧化碳气体保护焊+分段分向的焊接方式，注意分段施焊必须对称，以防焊接变形。
3.2钢梁吊装
根据该高层建筑钢结构吊装施工的具体情况，钢梁安装必须遵循下列要求：若钢梁宽度≥1200mm，腹板采用摩擦型高强螺栓进行连接，具体采用全熔透坡口的焊接方式；若钢梁宽度<1200mm，那么腹板采用依然采用摩擦型高强螺栓进行连接，此外上下翼缘板具体采用全熔透坡口进行焊接。钢梁吊装的关键工序包括：钢梁吊运、现场焊接。
（1）钢梁吊运。钢梁的吊运必须特别注意下列事项，即起吊前必须对钢梁的节点板方向与位置及几何尺寸进行检查，同时把摩擦面的污物与浮锈清除干净；起吊前钢梁必须设焊吊码，注意安装完毕后必须割除干净；针对某些过重的钢梁，必须分段进行吊运，同时进行接驳。
（2）现场焊接。针对转换层框架而言，钢梁与钢管柱的刚性接头必须采用“先中间、后两边”的焊接方式，其中钢梁焊接顺序：顶层梁、下层梁、中间层；相同节点的焊接顺序：下翼缘、上翼缘，注意钢梁两端不许同步焊接。除此以外，钢梁与钢管柱采用相隔一道梁的焊接方式，以免发生梁、柱变形。
4.结束语
综上所述，高层建筑钢结构吊装施工并非易事，具体施工过程必定存有诸多控制要点与难点，因此施工方必须予以高度重视，尤其要重视吊装设备、施工技术及吊装方法的选择，以确保高层建筑整体施工质量达标。本文结合工程实例，简要分析了高层建筑钢结构吊装施工技术。施工方还要对钢结构吊装施工的经济性、适用性、安全性进行综合考虑，以此实现钢结构吊装施工技术水平的提高及高层建筑整体施工质量的提高。
【参考文献】
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超高层建筑结构设计探析 篇7
一、超高层建筑结构设计的特点分析
1. 重视建筑物结构的水平荷载
超高层建筑的结构设计注重其结构的承载力, 在实际的设计中, 需要高度重视建筑结构的水平承载力, 主要目的是为了有效应对地震以及风载对建筑物的破坏等, 相对于高层建筑与超高层建筑的自重与楼面的负载导致的结构弯矩和轴力来说, 建筑物的水平荷载导致的弯矩和轴力相对较大。此外, 一般情况下, 既定高度的超高层建筑, 其竖直方向上的荷载力是一个稳定值, 但是, 对于水平荷载方向来说, 由于受到地震、风力作用等诸多因素的影响, 因此这就间接的导致了水平方向荷载的不断变化, 而这也显示出了水平方向的荷载作用在结构设计中所必须重视的原因。
2. 对建筑物结构的变形问题的重视
超高层建筑高度重视建筑结构的轴向变形, 这是因为, 在超高层的建筑结构中, 柱体受到的竖向荷载力过大而导致了较大的轴向变形问题, 这种变形对于连续梁的弯矩大小具有不利影响, 进一步将连续梁之间的支撑处的负弯矩值缩小, 扩大了正弯矩值, 最终使得两端的支撑处的负弯矩值增大。在建筑的设计中, 需要根据构件的长度来有效对轴向的变形数值加以及时的更改, 当产生了较大的轴向变形时, 对于下料的长度也造成了极大的影响。此外, 结构的轴向变形对于建筑构件的剪力和位移的大小也会产生影响, 进而对超高层建筑物的整体安全造成影响。
3. 对抗震性能设计的重视
在超高层建筑的设计中, 抗震性能方面的设计无疑是其需要着重考虑的一个重要的方面, 这关乎超高层建筑的安全和稳定性能。在抗震结构的设计中, 需要对超高层建筑的一些关键部位加以强化, 提高其抗震能力和抗变形能力, 综合考虑在风力、地震以及诸多因素的影响和作用下可能会导致的变形情况。为了有效提高超高层建筑的抗震能力和变形能力, 保障其在塑性形变之后能力不受影响, 避免受到地震等巨大作用力而导致的坍塌情况, 在超高层建筑设计的过程中, 需要注意对结构延性方面的设计, 制定相应的举措来有效提高结构的延性, 进而有效提高建筑的整体抗震性能。
二、超高层建筑的结构体系
随着我国建筑事业的不断进步与发展, 我国对于超高层建筑的研究日益深入, 建筑技术日趋成熟, 超高层建筑的数量不断增加, 以下, 笔者简要就超高层建筑的结构体系加以简单的介绍。
1. 框架结构的选择
框架结构的高度局限有一定的限制, 在一些高烈度地区进行限值的规范时, 由于构件的截面区域相对较大, 因此其实用性相对较差, 不满足经济性原则, 也无法与国家规定的多道设防的理念相一致, 因此这就导致了剪力墙体系的产生。框架剪力墙体系与我国现行规范的多道设防理念相一致, 并有效提高了建筑的承载力, 增强了其韧性和刚度, 在满足基本的使用需求的同时, 也极大的优化了整体的性能。只需要在建筑物的适当位置增加一定的剪力墙, 就可以有效提高超高层建筑在水平和竖直方向上的荷载力, 增强了刚度需求, 使其更好的满足规范化和科学化。在水平方向上所承受的荷载力的作用下, 框架剪力墙与刚度较强的楼板和连续梁结合在一起, 构成了相互合作的结构体系。
2. 剪力墙体系
超高层建筑物的受力结构全部都是由剪力墙结构所代替的, 在该体系中, 剪力墙在建筑结构中承受的是整个建筑结构中所有的来自水平方向和垂直方向上荷载作用力。剪力墙结构体系在产生位移的时候所呈现出来的曲线形式为弯曲型。在剪力墙体系之中, 其拥有诸多显著的优点, 而且其强度与刚度也相对较好, 在进行力的传递时, 则相对的均匀, 其整体性较好, 故而在剪力墙体系中, 其所出现的建筑工程倒塌现象较为少见, 这也间接的推动了剪力墙体系在超高层建筑工程中的普遍运用和发展, 其能建高度相对较大。
3. 避难层的设计
对于超高层建筑来说, 避免场所 (层) 的设计可以说十分有必要, 避难层设计的主要原因是考虑到在超高层建筑发生火灾、地震等诸多不安全因素时, 可以有效对超高层建筑中的人群加以保护。因此这就需要避难层的空间相对较大, 通风性能优良。综合关于对避难层设置的相关规定来看, 第一层与避难层之间需要控制在十五层之间, 对于避难层的面积设计需要满足基本的避难需求, 此外还要在避难层附近设置相应的消防电梯, 同时配备较为完善的消防设备。
三、结束语
笔者衷心希望, 以上关于对我国超高层建筑结构设计的相关探究能够被相关负责人合理的吸收和采纳, 进而有效推动我国的超高层建筑设计水平的提高, 保障超高层建筑的整体质量, 更好的推动我国建筑事业的健康和长远发展。
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超高层建筑结构 篇8
由于高层、超高层的高层建筑与普通的有所不同, 因此就更需要设计人员引起注意。随着不断增加的超高建筑物, 逐渐地暴露出一些关于设计方面所存在的不足, 比如抗震设防不准确、建筑结构和类型的不合理, 以及没有最大程度地考虑建筑的舒适度和施工过程等等, 当问题出现时, 就必须采取措施, 解决问题。当然在采取措施的同时, 还有相应的要点需要进行深度的分析, 例如建筑时需注重抗震设计、科学并且合理地选择建筑结构的抗侧力体系以及重视概念设计等方面。与此同时, 这些问题的存在同样为设计师积累了一定的关于日后超高建筑建设的经验。随着建筑技术的迅速发展, 高层建筑的数量不断增多, 其复杂性同样在持续增加, 以至于对于建筑的安全性与经济性的要求也越来越高。无论是从结构设计所积累的经验还是理论研究, 想要在一定程度上保证其安全性, 还需继续探索。
二设计复杂高层以及超高层建筑时需要考虑的问题
1.抗震设防烈度。对于超过一百米以上并且承受不同强度的抗震设防烈度的建筑物, 所被要求建筑物的高度同样是不尽相同的。通常情况下, 三百米及以上的建筑物不适合建在抗震设防烈度为八度的区域, 因此, 复杂性高层以及超高层建筑更加适合建设在六度抗震设防烈度的地区。综合考虑以上因素, 在建设复杂高层以及超高层建筑时, 就应该将该地区的抗震设防烈度考虑在内, 以免造成技术错误, 防止人民的生命财产产生不该有的损失。作为一名设计师, 就应该十分重视抗震技术, 提高高层建筑的质量, 包括建筑的安全性以及经济性, 从建筑的细部处理出发, 坚持以人为本的原则, 才能切实有效地保障人民群众的财产安全。
2.结构方案与结构类型。想要成为一名优秀的建筑设计师, 首先一定要考虑到在设计中的建筑物结构方案的问题, 特别是复杂性高层以及超高层建筑, 结构方案的不合理选择, 很容易导致整个方案的调整, 产生许多不必要的麻烦, 给设计单位带来损失。因此, 设计单位就应该在进行建筑方案设计的同时, 具备结构专业知识, 并将其参与到设计当中。与此同时, 在高层结构类型的选择上, 设计师不仅仅要将方案所在地自身岩土工程地质条件充分考虑在内, 而且要充分考虑所在地的抗震度要求。除此之外, 为了可以更好地节约建筑成本, 工程造价问题和施工合理性问题也应该充分考虑在内, 同等条件下, 当然青睐造价较低的方案。
3.关注舒适度和施工过程。
(1) 高层建筑水平振动舒适度。通常来说, 复杂性高层以及超高层建筑的结构比较柔软, 因此, 在设计的时候, 除了要保证结构安全之外, 更多的是需要满足居住人群对于建筑舒适度的要求;当然对于高钢规程以及高层混凝土规程同样提出明确的设计要求, 这就需要设计师及时控制, 特别是在高层建筑物已经达到顺风向与横风向顶点的最大加速度。进行舒适度分析是复杂高层建筑进行分析的主要任务, 对于混凝土的结构, 阻尼比最好取0.02, 对于钢结构以及混合结构, 其阻尼比可以根据实际情况在0.01~0.02之间取。公共建筑与公寓类建筑相比, 水平振动指标限值也有很大的区别, 其主要原因就是功能的不同。增设TMD或者TLD可以在水平振动舒适度不合格的情况下, 进一步提高舒适度水平。
(2) 在设计的同时应考虑建造过程的可实施性。及时注意钢材传力以及复杂节点部位钢筋的可靠性、施工的可实施性, 这是设计人员在结构设计的同时必须要做到的。通常来说, 有四种处理的方法来解决型钢与其混凝土梁柱节点中主筋相交的问题: (1) 钢筋与表面的加劲板焊接; (2) 钢筋绕过型钢; (3) 钢板上开洞穿钢筋; (4) 其表面的焊接钢筋和连接套筒。复杂的高层建筑则会在施工方法上采取另外一些特殊的工艺。
三设计要点分析
1.注重概念设计。通过大量的实践经验, 我们可以总结出, 在复杂超高建筑的结构设计上, 应该要重视建筑的结构概念设计, 尤其应该重视以下环节:
(1) 应该尽可能地提升建筑结构的规则性以及均匀性;
(2) 确保结构的传力途径清晰而又直接, 特别是抗侧力以及结构竖向的传力途径;
(3) 在设计上, 将结构的完整性保持在一个较高的水平上;
(4) 节能减排的意识要渗透进设计, 能够建立一个比较合理的耗能机制;
(5) 重点提高建筑构件材料利用效率与结构, 保证结构的受力完整性。
在这里, 所有过程的实现, 都是离不开建造师与工程师较好地沟通与交流的, 只有沟通, 才能将建筑与结构相统一。
2.科学、合理选择结构抗侧力体系。大量的理论与实践证明, 正确地选择了合理的抗侧力体系, 可以更有效地保证复杂高层以及超高层建筑结构的安全。因此, 在选择上要特别注意以下因素:
(1) 与建筑的实际高度相结合, 选择合理的结构体系。
(2) 对于建筑设计上, 最大可能地保证结构抗侧力的构件之间的互相联结。
(3) 对于采用多重抗侧力结构的情况下, 综合分析结构体系的效用, 正确估计和评判各自的贡献度。
四总结
在高层建筑数量迅速增长的今天, 随着国外设计院的不断进入, 这无疑是对国内的设计单位产生了不小的冲击, 想要在这样的压力下继续生存并能够得到一定的发展, 就必须摒弃旧的建筑思想, 重视概念技术, 改变建筑结构方案。上文总结了高层建筑结构常见问题, 比如抗震设防烈度、建筑的结构方案与结构类型、关注建筑的舒适度与施工过程等等。与此同时, 上文也阐述了一些在设计的时候应该要注意的要点的具体分析, 比如注重概念技术和抗震技术, 科学合理地选择抗侧力体系等等。这些阐述对于中国的建筑技术在日后改进与发展方向上, 都有一定的指导性作用。总而言之, 设计人员应该坚持以人为本的原则, 切实考虑人民的利益, 才能更好地发展。
参考文献
[1]植红梅.浅谈建筑施工组织与管理课程教学的改革[J].黑龙江科技信息, 2010 (25)
[2]陈文斌.浅谈项目教学法在《建筑施工组织与管理》中的应用[J].科技致富向导, 2012 (16)
[3]闫笛.议如何改善建筑结构抗震扭转设计[J].科学与财富, 2014 (8)
超高层建筑结构 篇9
随着经济和建筑技术的发展, 高层建筑和超高层建筑越来越多, 其复杂性也在不断地增加, 这给建筑的安全和建设的经济性在设计上提出了较高的要求, 从理论研究和结构设计的实践经验来看, 要想保证复杂高层和超高层建筑的安全性, 我们还有很多的工作要做, 而且要保证较高的准确性和合理性。先笔者就这一问题, 结合多年的工作实践经验, 谈几点自己的看法。
二、高层及超高层建筑结构抗震设计的目标分析
高层建筑愈来愈多, 高层建筑基于性态的抗震设计必然显得尤为重要, 传统的“小震不坏, 中震可修, 大震不倒”的抗震设防目标显然是不够水准的, 设计上必须有所突破, 笔者认为还要从以下两个评价水准进行考察:
1、正常使用水准评价
对于重现期大约为50a的地震, 建筑物只能出现的损伤应该可以忽略, 结构在设计时要求结构的反应状态基本处于弹性反应状态。
2、倒塌水准评价
对于重现期与2 500 a的地震水准非常接近的地震, 要对最大地震振动有所预计, 并设计为真正遇袭的条件能有效防止倒塌, 并能证实以下几点:
(1) 对于结构中所有的延性构件, 其非弹性变形需求必须都比其变形能力要低;
(2) 对于具有非延性破坏模式的结构部件, 其中对力的需求应大于等于其名义上的强度;
(3) 对于超高建筑物, 又或者是复杂建筑物在设计上, 对于起控制作用的构件还必须要证实其受到中等地震的振动作用, 仍能保持弹性。
三、设计要点分析
1、重视概念设计
大量实践经验告诉我们, 对于复杂超高结构设计上, 应重视其结构概念设计, 具体的应重视以下几个环节:
(1) 应该尽量提升建筑结构的均匀性和规则性;
(2) 要确保结构有清晰且直接的传力途径, 特别是结构竖向和抗侧力传力途径;
(3) 设计上, 要保证结构的整体性要在较高的水平;
(4) 设计要渗透节能减排的意识, 建立较为合理的耗能机制;
(5) 应从提高结构和建筑构件材料的利用效率入手, 确保形成整个结构的受力整体性。
这一过程的实现, 离不开结构工程师和建造师之间良好的沟通和交流, 只有沟通才能尽可能地实现建筑和结构的统一。
2、科学、合理地选择结构抗侧力体系
理论研究和实践证明, 选择合理的结构抗侧力体系, 能够有效保证高层及复杂高层结构的安全性。在选择上应注意以下几个主要的因素:
(1) 结合建筑的实际高度选择合适的结构体系, 笔者在工作实践中, 总结并整理了较为常用的高度与结构抗侧力体系对比参照表如表1所示。
(2) 在建筑的设计上, 应尽可能地确保结构抗侧力构件相互联结、组合为一个整体。
(3) 对于建筑中采用了多重抗侧力结构体系的具体实际情况时, 应综合分析每种结构体系在建筑设计中的效用, 对各自的贡献度有合理的估计和评判。
3、注重抗震设计
在满足建筑的功能性的基础上, 抗震设计是高层和超高层建筑的设计重点, 这是确保建筑安全性最为关键的一环, 应重点从以下几点着手:
(1) 在高层建筑的抗震方案设计中, 建筑结构的材料选择也非常重要。
(2) 促进地震发生时能量的输入能有效地减少。实践证实, 应做好以下几个方面:一是, 在对建筑构件的承载力进行验收的同时应对建筑结构在地震作用下的层间位移限值实施有效的控制。二是, 具体的高层建筑工程项目设计时, 我们应该采用积极的、基于位移的结构抗震方法, 对设计方案进行定量的分析, 确保结构的变形弹性可以满足地震的预期要求。三是, 应综合分析建筑构件的变形和建筑结构的位移两者之间精确的关系, 有效地确定构件的变形值。四是, 结合建筑物的实际如建筑界面的应变分布及其大小来对建筑构件的构造需求进行有针对性的设计。五是, 选择坚固的场地, 实施建筑施工, 亦是有效减少地震发生作用时能量的输入的另一个方面。
(3) 大量理论研究和实践表明, 对于一个具体的高层建筑而言, 如果其承载能力不是很大, 但是其具有的延性较高, 那么当地震发生时, 它也是不容易出现倒塌事故的, 这是因为延性构件可以将地震带来的能量充分地吸收, 如此一来, 建筑物能够经受住的结构变形将非常大。大量工程实践证实, 在很多情况下延性结构的运用的效果是非常明显的, 借助该结构能够消耗掉地震的能量, 从而使得地震反应得以有效的减轻, 促使地震给高层建筑带来的破坏被有效地减弱, 避免重大损失的发生。
(4) 设计的质量和方法决定着抗震效果的高低, 因此, 高层建筑抗震设计的结构必须得到足够的重视。从国内外高层建筑结构的设计上来看, 主要有如下3种:“框——筒”、“筒中筒”和“框架——支撑体系”。
参考文献
[1]《GB50011-2001建筑抗震设计规范》
[2]吕西林:《复杂高层建筑结构抗震理论与应用》, 2007年。
[3]《JGJ99—98高层民用建筑钢结构技术规程》, 中国建筑工业出版社, 1998年。
[3]刘华新、孙志屏、孙荣书:《抗震概念设计在高层建筑结构设计中的应用》, 《辽宁工程技术大学学报》, 2007 (2) 。
超高层建筑结构设计要点分析 篇10
目前超高层建筑已成为城市的标志性建设, 其不仅高度较大, 而且外形美观, 有效的缓解了大中城市人口增长所带来的用地紧张问题。超高层建筑对防震和消防设计具有较高的要求, 需要具有紧固的基础, 所以在结构设计时需要针对超高层建筑的特点, 确保结构的合理性。
1 超高层建筑的特点
(1) 超高层建筑需要设置避难层和设备层。超高层建筑对消防安全具有较高的要求, 所以需要设置避难层, 这样一旦发生火灾, 则能够有效的疏散人员并安全撒离。同时, 超高层建筑中需要应用到较多的机电设备, 所以还要进行设备层的设置。因此在超高层建设中, 通常将设备层和避难层都放置在同一层。而对于对使用功能具有较高要求的超高层建筑, 通常都是每隔15层则要设置一个避难层和兼设备层, 同时还需要设有专门的机电设备层, 通常可以将设备层或避免层设备为结构加强层, 这样可以有效的确保结构整体刚度的提高。
(2) 超高层建筑通常以方形或是近似方形为主, 而且长宽比也不会超过2, 这样即使在地震大的扭转效应下, 超高层建设了具有较强的抗震性能, 不易发生损坏。
(3) 在对超高层建筑地基选择时, 当其基岩埋深较浅时, 则其基础持力层则可以选择天然地基, 也可以采用筏基或是箱基, 但对于基础持力层较深的情况, 则持力层则宜以桩基为主, 复合地基的情况在超高层建筑地基中较少采用。
(4) 当超高层建筑超过150米时, 不仅需要确保其具有良好的使用条件, 同时还要使其能够满足风荷载作用下的舒适度的要求, 在结构顶点需要有效的控制其最大加速度, 使其能够与相关的规范要求相符合。
(5) 超高层建筑设计时, 对抗震性能具有较高的要求, 所以需要进行抗震设防专项审查, 而且在需要时还要进行专门的模型震动试验, 从而使工程的设计和建造更具合理性。
2 超高层建筑结构方案确定的主导因素
2.1 建筑方案应受到结构方案的制约
在对超高层建筑方案进行设计时, 需要充分的考虑到结构方案, 确保结构方案要对整体超高层建筑方案的设计充分的配合, 而且在要超高层建筑结构方案设计时要确保结构方案的实施具有较好的可行性。同时在结构方案设计时还需要力求创新, 这样才能确保整体工程经济效益和社会效益的实现。
2.2 结构类型的选择应综合考虑
(1) 应考虑拟建场地的岩土工程地质条件
在进行超高层建筑中, 如果拟建筑的场地基岩埋藏极浅时, 在这种情况下, 可以采用天然地基作为基础支撑, 这样的场地类别也多为一类和二类, 在抗震设防烈度也较低的情况下, 则可以优先采用钢筋混凝土结构。但对于在第四纪土层上的超高层建筑, 当其抗震设防烈度需要达到七度或是八度区时, 则宜采用结构自重较轻的混合结构或是钢结构, 这样可以有效降低地震的作用。
(2) 应考虑抗震性能目标
在对超高层建筑进行抗震设计时, 通常情况下需要达到中震不屈服, 这就需要竖向构件具有较高的承载力。同时剪力墙底部加强区也需要具有抵抗中震的弹性。在这种情况下, 钢筋混凝土结构就无法满足在抗震设防烈度七度或是八度区的条件, 因为在竖向构件截面计算中, 需要配筋的量较大, 这就会导致钢筋无处放置, 而如果单纯增大构件截面也会导致结构自重加大, 这样地震作用下, 结构内力也会增加, 同时截面配筋率也无法实现有效的控制, 所以通常情况下, 会考虑采用混合结构或是钢结构, 这样地震作用下构件产生剪力和拉力多由型钢来承担, 这对于地震作用下结构构件的内力减小具有极为重要的意义。
(3) 应考虑经济上的合理性
超高层建筑工程为了实现效益的最大化, 则需要控制好工程造价。针对各种结构特点, 钢筋混凝土结构经济性最好, 然后是混合结构, 而全钢结构则造成较高。所以在超高层结构设计时, 需要对造价的合理性进行有效控制, 同时还要对竖向承重构件的截面积进行控制, 确保建筑有效使用面积的增加。通常情况下, 为了提高结构柱的承载能力, 可以在超高层建筑中采用型钢混凝土柱或是钢管混凝土柱作为主要承重构件, 而且还能够确保结构具有较好的延性, 柱截面比相对也较小, 有利于建筑有效使用面积的增加。当采用钢筋混凝土结构时, 也可以在高框架柱内设置型钢来确保柱截面的减小, 确保经济效益的最大化。
3 超高建筑结构类型中的混合结构设计
3.1 型钢混凝土和圆钢管混凝土柱钢骨含钢率的控制
一般设计中, 混合结构构件的钢骨含钢率中都是由构造控制, 目前国内相关的设计规范和技术规程的规定各不相同, 但有一个共同点是框柱中钢骨的含钢率不宜小于4%, 这是型钢混凝土柱与钢筋混凝土柱区别的一个指标。在混合结构设计过程当中, 设计者可根据计算结果来设计柱纵筋和箍筋, 并设置大于4%的含钢率的型钢截面即可。
3.2 钢筋混凝土核心筒的型钢柱的设置
在地震作用或风荷载作用下, 钢筋混凝土核心筒一般要承受85%以上的水平剪力;同时筒体外墙还要承受近楼层面积一半的竖向荷载。所以, 在筒体外墙内设置型钢柱既可保证筒体与型钢混凝土外框柱有相同的延性, 还可以减小两者之间竖向变形差异。同时, 筒体墙内设置型钢柱, 可使剪力墙开裂后承载力下降幅度不大。尤其在抗震设防的高烈度区, 剪力墙底部加强区的抗震性能目标要按中震弹性或中震不屈服设计, 其地震作用下剪力、弯矩很大, 更需在墙体内设置型钢柱。否则, 内筒边缘构件配筋面积太大, 增加了设计和施工的难度。通过设置型钢柱, 可取代边缘构件内的纵筋。
3.3 关于结构的抗侧刚度问题
超高层建筑混合结构的钢筋混凝土核心筒体是整个结构的主要抗侧构件, 所以筒体的墙厚尤其是外侧墙厚, 主要是由抗侧刚度要求决定。因此, 外框柱截面的设计除满足承载力和轴压比要求外, 其刚度在整体结构刚度设计中应予以充分考虑。
在超高层建筑结构设计中, 为了确保结构抗侧刚度能够更好的满足变形的要求, 则可以通过设置环状桁架或是水平伸臂桁架, 这样可以有效的确保结构抗侧刚度和扭转刚度增大, 确保能够更好的满足结构变形的要求。
4 结束语
通过科学、合理的结构设计, 可以更好的将建筑外观的美感和内部空间的良好性体现出来, 所以在设计时需要将建筑表现和结构方案的统一性较好的体现出来, 加强建筑师和结构工程师的有效配合, 确保结构总体和结构分体之间的协调性, 使结构受力更加科学、合理, 从而确保整体建筑的安全性。
参考文献
[1]吕西林.超限高层建筑工程抗震设计指南[M].上海:同济大学出版社, 2005.
[2]徐至钧, 赵锡宏.超高层建筑结构设计与施工[M].北京:机械工业出版社, 2007.
超高层建筑结构 篇11
关键词：超高层;钢结构;施工技术;质量控制
1.超高层建筑钢结构施工技术的优势分析
钢结构采用的材料是钢板、热亚型钢以及冷加工成型的一些薄壁型钢。相对于其他的材料结构而言，高层建筑中使用的钢结构优点很多。在空间利用方面，与钢筋混凝土结构相比，钢材的抗侧弯及抗压强度能达到其1.5倍，可以有效减少截面，增加开间面积及有效实用空间。而混凝土的使用在一定程度加重了灰尘以及噪音污染，同时，废弃的钢材在建筑物拆除后无法回收再利用，使用效率大大降低。钢结构施工技术就很好地避免了这些弊端，减少了浪费现象，降低了对环境的污染。在跨度或者荷载都比较大的构件中，钢材由于自身力学性能比较强，在抗拉伸、抗压以及延展性方面具有很强的功能，比混凝土、砖石以及木材表现出更好的适应性。因为高层建筑钢结构在通常情况下不会因为超载而出现突然断裂的现象，能表现出超强的动力荷载能力。也是由于钢材料强度比较高的特性，施工成的构件壁在受到压力时依然能达到稳定的要求，也奠定了抗震性优良的构架基础。由于建筑在垂直方向的距离较大，对于高层抗风性强度有很大的需求，而钢材较好的弹性也能够将地震所产生的能量消耗掉，可表现出很强的抗震性能。由于钢结构材料加工比较容易，并且机械操作效率高，精准度也非常高，即使在现场也可以采用焊接的方式进行安装。在具体安装中，可省掉设置繁杂的脚手架，采用压型钢板就可以作为混凝土楼板的永久性标版。有资料表明，钢结构施工要比钢筋混凝土施工的速度快 70%～80%。因此在整体上，超高层建筑钢结构施工技术缩短了施工工期，降低了施工成本，为施工企业提高了经济效益。
2.超高层钢结构建筑的施工技术要点及控制措施
2.1钢结构测量技术
钢结构施工测量是一种高精度的测量，精心布设测量基准点和基准网，正确的测校方法和数值传递路线，都是工程测量的基本要素。测量技术的主要形式包括塔吊的选择、吊装、测控和施工安全等。其中，塔吊是整个施工测量技术的核心设备。选择塔吊时，相对于附着塔吊，内爬式塔吊更能节约成本，也因此得以在高层建筑钢结构中广泛应用。适合的塔吊为吊装的正常进行奠定了良好的基础，也促进了钢结构施工第一道程序的顺利进行。在测控技术中，目前比较先进的方法是用 GPS 定位系统进行测量基线网的测设，并以高精度全站仪构件空中三维坐标定位，提高了测量技术的精准度。
2.2钢结构吊装技术
高空作业中吊装技术是非常关键的，直接决定了超高层建筑的施工安全。超高层建筑钢结构的吊装技术主要包含钢柱吊装和钢梁吊装两种技术。这两种吊装技术都存在很大的危险性，对机械设备及施工技术的要求也比较严格，是超高层钢结构工程施工的关键工序，对整个工程质量起到了至关重要的作用。其中，钢柱吊装工作是高层建筑的主要竖向构件，一般需要划分吊装作业区域，并按先主梁后次梁，从中央向四周扩展的顺序进行吊装。而钢梁吊装中，吊点的位置也决定了钢梁的跨度及施工人员的安全。为了提高垂直运输效率，可用多头吊索对重量小的次梁进行一次多吊的方法。
2.3钢结构焊接技术
焊接工艺广泛应用于固定钢结构的施工中。施工中常用的焊接技术有电渣焊技术、气体保护焊技术等。目前最为常用的焊接工艺是以二氧化碳气体保护半自动焊为主，手工焊为辅的焊接技术。在焊接钢结构前，应严格检查焊条的合格证，在保证焊接缝表面光滑，无气孔、裂纹、弧坑等问题后进行下一步操作。在焊接过程中，不仅需要考虑总体焊接顺序，区段的焊接顺序也是不容忽视的问题。对任意一个焊接节点也需采用对称分布焊接的施焊顺序，最大程度的减少焊接应力，控制变形的倾向。
2.4预制模板技术
一般来说，在整个建筑施工过程中施工的工期是建筑施工质量与施工成效的重要影响因素，尤其是对于超高层建筑的施工而言。由于在超高层建筑的施工过程中，其具备复杂的结构特征和重复性高的施工技术应用的特性，致使在施工过程中，不仅要关注施工技术是否到位，还需要对施工的工期予以合理化的考量。通常情况下，超高层建筑的施工，可以采用滑模法和爬模法进行施工工期的有效控制和安排，促使整个建筑施工工程能够在各个环节的衔接上井然有序，保证工程施工质量的同时，保证施工工期的合理化完成。预制模板技术，具有良好的结构整体性和高度机械化的特性，能够对施工的工期和施工的质量进行科学化的管理，在实际的应用过程中，还可以帮助施工工期的缩短与施工成本的相应减少和优化，推动整个工程的建设达到最优的利润收益。
2.5建筑钢结构安装技术
（1）螺丝在安装过程中技术的应用。螺丝的预埋是一个比较细致复杂的过程，尤其是在预埋螺丝位置的选取上要综合研究，反复测量，根据规定和相应的标准选定螺丝的预埋位置。螺丝的安装技术相对来说要简单一点，只要掌握一个原则即可，即合理安装，不要强行对螺丝进行安装，不同作业情况采取不同安装方式，保证安装的科学性，合理性。（2）钢板在安装过程中技术的应用。在建筑钢结构安装过程中，钢板的安装对图纸的要求比较高，一定要严格安照图纸的规定进行安装，调整好钢板的安装位置，保证钢板的顺利安装。钢板的规格一定要符合标准，尽量减少钢板自身的误差。同时钢板的安装过程中还要注意钢板的加固问题，以免因为钢板安装不稳造成施工事故。
2.6严格施工之后养护制度
在超高层建筑的设计完成之后，在保证建筑产品成型之后，建立严格的保养制度就显得尤为重要。在高层建筑的设计中采用钢结构的基本构架并且运用到高层建筑中去，不仅能缩短施工周期，而且能改善钢架结构的施工性能。但是由于某些基础结构的钢结构使用表明，在配比、原材料、振捣控制严格的情况下，仍出现钢结构强度不足的问题。分析其原因，多为抢工期，养护时间严重不足。所以，建立严格的保养制度就迫在眉睫。钢结构的设计和施工人员，首先必须充分了解高层建筑结构的设计特点及结构体系，只有这样才能使钢结构的设计满足技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的基本要求。超高层建筑钢结构设计与低层、多层建筑结构相比，有很多的不同之处，钢结构在高层建筑的设计中具有更重要的位置，钢结构的结构体系直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。所以在超高层产品完成之后，就必须对钢结构进行严格的养护。在钢结构的节点、焊机点等位置都要进行保养，确保钢结构的稳定性，确保高层产品的合理使用以及用户的人身财产安全。
3 结语
在现代社会，高层以及超高层建筑的建设已经成为城市发展的一种趋势，也是城市发展的标志。而在超高层建筑中，钢结构作为最为关键的是一种施工技术，在操作过程中比较轻便，在实际应用过程中耐腐蚀性和韧性等性能较好。所以在当今社会，钢结构在市场中所占的比例也越来越大，对高层建筑钢结构的施工技术展开探讨是十分必要的。
参考文献：
[1]范荣淑.高层建筑钢结构的发展及应用[J].中国高新技术企业，2013（10）.
[2]吴现.高层建筑钢结构施工技术应用分析[J].科技创新与应用，2013，（32）.
[3]温永刚.谈组合式大钢模在高层建筑施工中的应用[J].山西建筑，2013（27）.
超高层建筑结构健康监测系统设计 篇12
超高层建筑具有投资大、使用时间长、结构复杂等特点,对结构安全性、可靠性及耐久性要求较高,实时监测超高层建筑结构健康状况在建筑施工及使用过程中均具有非常重要的意义。
施工期间承重构件的竖向变形差异会直接影响施工质量;超高层建筑中混凝土材料受到徐变和收缩应力的影响,产生的弹性变形会有附加变形,并随着时间逐步增加,产生不可忽略的附加变形;施工过程引起的结构形式改变,会引起内力和变形的变化。故而在超高层建筑施工期间,除了设计时的理论分析,还要实施全面监测,才能更有效地掌握施工情况。
使用期间受环境影响材料容易老化损伤,容易发生危险事故,一旦发生事故,灾情难以控制,因此结构安全及预警尤为重要。
2 超高层建筑结构健康监测范围
针对超高层建筑结构特点、监测环境及荷载作用,超高层建筑结构健康监测主要包括风荷载、环境温湿度、地震、竖向不均匀变形、结构顶层水平变形和基础沉降、层间位移、关键构件和节点的应力及结构振动等。
2.1 风荷载
超高层结构属于风荷载敏感建筑,随着高度的增加,风荷载是超高层结构设计中的主要控制因素之一。风对超高层结构的破坏主要为在风作用下出现裂缝或残余变形,建筑外部装修部分如玻璃幕墙、装饰的破坏,在风振作用下产生摆动,引起人体不适和长期风荷载作用下的疲劳破坏等。
2.2 环境温湿度
环境温湿度是影响钢结构的因素之一,也是科技大厦和智慧城市的重要监测内容。
2.3 地震
地震荷载也是健康监测系统的荷载监测内容之一,其主要作用是记录地震历程曲线,为结构整体和局部的计算分析及灾后评估提供输入依据。
2.4 内外简竖向不均匀变形
超高层建筑由于竖向荷载很大,内外筒的结构体系、荷载大小和分布的差异较大,而且内外筒施工时间也有先后差别,这就导致内外筒沉降和变形不均匀,进而可能引起结构内力重分布和应力集中现象等安全隐患。
2.5 结构顶层水平变形和基础沉降
超高层在风荷载作用下,顶层水平变形较大,会使结构因P-△效应产生附加应力和倾覆弯矩,对结构安全和正常使用有较大影响,此外,超高层竖向荷载很大,在建筑正常使用期间的很长一段时间内会存在基础沉降。
2.6 层间位移
薄弱层和关键层的层间位移是衡量结构安全和使用状态的一个重要参数。
2.7 关键构件和节点的应力
结构的内力和变形是衡量结构外部荷载作用效应的重要参数,其中内力是反映结构受力情况最直接的参数,因此对结构关键构件和节点以及应力集中部位的应力、应变情况进行监测,实时把握结构的应力状态,确保结构的安全性。应力监测须考虑温度补偿,检测对象包括钢管混凝土柱、梁、支撑和钢板剪力墙。
2.8 结构振动
结构振动主要为加速度信号,主要用于确定结构的动力特性,监测结构在风荷载作用下的风致振动响应,是结构舒适度评价的重要参数,结构模态参数的变化反映了结构整体状态的改变,包括性能退化、广度变化和支撑边界条件的改变等。考虑到结构复杂性,结构振动监测要包含水平双向的振动和结构的扭转效应。
3 结构健康监测系统设计原则
超高层结构健康监测系统设计需遵循效益-成本分析原则,充分衡量效益与成本的关系,尽量做到效益最大化,成本最小化。
超高层建筑结构监测系统须包括施工期监测和使用期监测。根据施工期和使用期的特点,能够将两个时期的监测数据实行无缝连接,保证施工期间的数据服务于使用期,施工时埋设好监测点,并预留出使用期的监测原件和设备位置。施工阶段和使用阶段很多监测内容是相同的,施工阶段是控制危险,使用阶段则是发现危险,两者相互结合才能构成完整的安全监控体系。
4 结构健康监测系统设计
4.1 系统概述
为满足施工期监测和使用期监测要求,共需设计两套结构健康监测系统,包括一套无线式结构健康监测系统作为施工时临时监测系统使用;一套有线式结构健康监测系统为正式交付后使用。本系统通过对建筑物进行自动化的安全监测,及时发现安全隐患,并提出安全预警,评估结构的可靠性,为工程施工的管理决策与维护加固等提供数据依据。
4.2 系统设计
结构健康监控系统主要由传感器子系统、数据采集及传输子系统、数据处理与管理子系统及结构预警子系统组成。本系统利用传感器技术、信号传输技术以及网络技术和软件技术,从宏观、微观相结合的全方位角度,来监测影响建筑物安全的各种关键技术指标,记录历史、现有的数据,分析未来的走势,以便辅助施工的管理决策与维护加固,提升安全保障水平,有效防范和遏制重、特大事故发生。系统依托智能的软件系统,建立分析预警模型,当发生异常时,及时自动发布预警通知管理人员,尽快启动相应的预案。
传感器的性能和布置直接决定了监测的准确性、精确性和全面性。传感器布置原则如表1所示。
无线式结构健康检测系统利用GPRS/3G/局域无线网络进行数据传输,完成对传感器数据的采集和监控。传感器到采集仪之间采用屏蔽电缆进行连接。前端设备供电方式包括电池、市电及太阳能供电。GNSS系统采用独立系统通过开放接口与控制中心综合管理平台集成。
无线式结构监测系统拓扑结构如图1所示。
有线式结构健康检测系统利用以太网进行数据传输,完成对传感器数据的采集和监控。传感器到采集仪之间采用屏蔽电缆进行连接。前端设备供电方式包括电池、市电及太阳能供电。GNSS系统采用独立系统通过开放接口与控制中心综合管理平台集成。
有线式结构监测系统拓扑结构如图2所示。
5 系统功能
结构健康监控系统具有实时监控、数据分析、预警、智能管理、报表下载、图形趋势显示及数据对比等功能,系统功能详见表2。
6 结束语