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超高层建筑设计的问题及解决措施
发布时间:2020-11-07

  摘    要: 文中以厦航总部大厦项目为例,说明超高层建筑设计的特点,阐述超高层建筑结构设计管控要点及超高层建筑结构设计问题、解决措施,希望对相关研究具有借鉴意义。

  关键词: 超高层建筑; 建筑设计; 结构设计;

  Abstract: Taking xiamen Airlines Headquarters Building project as an example, this paper starts with the characteristics of super high rise building design and discusses the key points of super high rise building design and structural design control, this paper discusses the key points of design and structural design management of Super high-rise buildings, and expounds the problems and solutions of design and structural design of Super high-rise buildings.

  Keyword: Super high-rise building; Architectural design; Structural design;

  1 、超高层建筑设计的特点

  超高层建筑是指40层以上并且高度达到100米的建筑物。随着建筑高度的增加,其技术合理性、适用性、经济性都会发生变化,需要解决安全问题、能源消耗问题、环境问题、内部交通问题。此外,也对建筑结构、幕墙、机电、垂直交通的要求越来越高,施工难度也越来越大,因此必须重视超高层建筑设计,兼顾科学性、经济性、美观性、舒适性等因素。

  2 、超高层建筑设计的要点

  2.1、 建筑设计

  当前的超高层建筑领域,建筑设计主要包括外立面设计、节能设计、消防设计、人防设计、外维护系统设计、垂直运输设计等。比如外立面设计,除线条比例外,投射在建筑上的几何状阴影使空间具有层次感,同时起到遮阳节能效果。再比如超高层建筑一般把所有楼梯间、电梯、设备机房、管井、卫生间等设置在核心筒附近,进而满足交通和服务需要,故影响平面使用效率因素相对较多,核心筒结构类型、设备机房及管井的布置形式及面积、电梯布置等。
 

超高层建筑设计的问题及解决措施
 

  2.2、 结构设计

  在目前的超高层建筑中,结构设计主要包括基础形式选择、结构体系类型选择、楼盖体系的分析等。比如说楼盖体系设计要考虑到该结构投入的成本,不仅包括建造成本,还需要考虑到空间占用面积和成本之间的关系,比如上部结构的重量对地基造成的影响以及如何加强地基,这一过程就需要增加成本。通过风洞实验,实际模拟风压,对于结构整体抗风性设计以及幕墙结构设计更有利。

  2.3 、超高层建筑设计与施工结合

  超高层建筑施工难度大,施工工艺复杂,因此在设计过程应充分考虑施工便利性和可行性。比如说楼板结构形式设计,有现浇板、压型钢板以及桁架楼承板等,不同形式,施工便利性差异较大。超高层外幕墙设计一般优先选择单元式幕墙,这种幕墙的单元板块都是先在工厂车间组装,施工周期较短还可以和土建施工一起进行,使得整个施工周期得到有效控制,也有利于施工品质的保证。

  3 、超高层建筑设计的问题以及解决措施

  3.1 、工程概况

  厦航总部大厦位于仙岳路与环岛干道交叉口南侧湖里两岸金融中心,项目性质为办公楼和酒店,总用地面积21900m2,总建筑面积17.32万m2,其中地下部分面积为5.32万m2。地上部分面积为12万m2,包括35层办公楼建筑,高度185m;另有31层酒店建筑,建筑高度为140m;裙楼地上4层,建筑高度为24m。本项目办公楼和酒店均属于超限超高层建筑,办公楼结构为钢筋混凝土框架和核心筒结构,而酒店结构为钢筋混凝土框架和核心筒结构,裙房使用框架结构。

  3.2 、安全性问题

  超高层结构安全主要考虑结构体系抗风压性能、外幕墙安全性等问题。超高层建筑的风荷载,是结构设计中位移和扭转超限的主要控制因素,是结构设计安全的重点和难点之。结构系统的选择及抗侧力构件的设计,主要是为了该建筑结构可以承担大部分风力以及地震荷载力,使得建筑整体刚度得到保证,也需要考虑到玻璃幕墙的装饰要求。同时应考虑对电梯的影响,当电梯运行时,如果建筑的晃动超出一定范围,电梯的钢缆会由于不同的松紧受力受到伤害,存在一定的安全隐患。

  因此,本项目在开展设计前,通过风洞实验,确定作用在塔楼超高层塔楼建筑表面上的平均风荷载和脉动风荷载、体型系数,以及确定其重要部位的风振位移和加速度响应以及各层的等效风荷载,为确定主体结构与幕墙结构的风荷载提供设计依据,确保结构设计抗风性能安全,以及位移满足电梯运行和外幕墙安全性等要求。

  3.3 、建筑消防设计问题

  超高层建筑内人员也较多较密集,在实际设计过程中,应适当增加超高层建筑安全通道数量,避免发生火灾事故后出现人员拥挤现象。因此,要合理设置避难层高度、疏散楼以及消防电梯的数量等,具体说来:第一个避难层的楼地面至灭火救援区域地面的高度≤50m,两个避难层之间的高度≤50m,每个防火分区消防电梯数量≥1台、每层建筑面积≤1500 m2设置1台电梯,每层建筑面积1500~4500 m2设置2台电梯,≥4500 m2设置3台电梯。

  本项目办公塔楼共设置三个避难层,距离地面高度分别为46.35m、83.65m、120.95m。酒店塔楼共设置两个避难层,距离地面高度分别为46.05m、84.15m,每层避难层两台消防电梯和两个疏散楼梯,满足消防救援和疏散要求,并且符合设计立面效果。

  3.4 、垂直运输问题

  对于超高层建筑来说,必须保证垂直运输的平稳性、快速性、高效性,这也是设计的难点内容,电梯是高层建筑使用最广泛的垂直交通工具,需要保证设置数量的合理性,同时要对等候时间电梯载重进行科学设置,不仅关系到安全问题,也影响到投资问题。本项目办公塔楼采用外置客梯,独立于核心筒之外,既提高了建筑平面的使用率,又创造了美妙的建筑效果。客梯分为高、中、低三个区,对应的服务楼层分别为F4-F14层、F15-F24、F26-F33层,在F14层进行高中低三区电梯换乘,并设置地下室转换电梯和35层转换梯梯。通过分区设计、不同梯速设计、局部设置转换电梯等方式,既保证整体垂直运输效率,同时降低冲顶高度和基坑深度,降低电梯投资成本。

  3.5 、外立面维护难问题

  超高层建筑外立面的清洗和保洁,特别是玻璃幕墙中的破损玻璃、泛光照明灯具和Logo广告牌等的更换,是建筑设计必须考虑的问题。擦窗机则是外立面维护系统的最常见设备,是完成高空作业最安全、实用、高效的专用设备。擦窗机设计重点考虑因素包括擦窗机类型、楼顶空间通道、结构承载、对建筑物美观的影响、完全覆盖建筑物所有区域的外墙作业等因素。

  本项目办公塔楼和酒店塔楼屋顶均采用悬臂伸缩加立柱升降式固定式擦窗机,臂长分别为38.5m和37m,在办公塔楼局部设置电动爬轨器,对两个塔楼建筑外立面全覆盖作业。此外采用悬臂伸缩加立柱升降式,设备得到很好的隐藏,确保建筑立面效果不被破坏。

  4、 结束语

  超高层建筑的出现为城市发展注入了新的活力,对这种建筑的设计来说,需要从安全性、实用性、经济性和美观性的角度出发,明确超高层建筑设计管控的要点,制定出科学的解决措施,进而满足对建筑的使用要求。

  参考文献

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  [2] 王占红.超高层建筑复杂钢结构的深化设计与管理[J].企业文化(下旬刊),2018,(5):170.
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  [4] 林升平.浅谈某酒店项目超高层结构设计管理[J].房地产导刊,2017,(30):48.

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