分析可呼吸式高层连体钢结构的设计与施工

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇分析可呼吸式高层连体钢结构的设计与施工范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

[摘 要]近年来，在很多高层建筑工程的施工设计中，一种全新的可呼吸式连体钢结构建设得到了推广应用，不仅提高了高层建筑的美观程度，而且实用性能和防范热胀冷缩的能力也得到了增强。本文通过结构原理和结构模型的叙述，分析了可呼吸式高层连体钢结构建筑在设计和施工中应当把握的关键技术环节，对提升工程质量，确保高层建筑的刚性和抗震能力，具有一定的参考作用。

[关键词]高层建筑；连体钢结构；可呼吸式；设计施工技术

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0136-01

引言

温州新国光商住广场采用的就是可呼吸式连体钢结构，2005年年初获得了全部验收，多年来经受住了高强度台风的侵害和气温冷热变化的影响，而且在多种外力的侵袭下，面积较大的地下室也未出现渗漏裂缝情况，表明该工程结构具有科学合理性。笔者试结合该工程特征，对可呼吸式高层连体钢结构建筑的设计和施工谈些粗浅的认识。

1 设计可呼吸式连体钢结构高层建筑技术要点

1.1可呼吸式结构原理

所谓的可呼吸式结构，是人体的呼吸系统的形象比喻。因为人在呼吸的时候，主要靠胸、腹的伸缩张弛而实现呼吸功能并确保肌体代谢平衡。因此，在设计高层连体钢结构建筑工程的时候，如果能够像人体一样自由呼吸，防止天气冷热变化发生结构形状改变和楼体过高不稳定，外界条件产生的应力机会降低。这种建筑就是通常所说的可呼吸式结构，对于高层连体钢结构工程设计施工非常有裨益。

1.2可呼吸式高层连体建筑结构模型

由于高层建筑结构一般都具有相当的高度，随着风力、气温或者地震等不可抗力的影响，时常会发生一定的不稳定性，出现“晃动”现象，或者由于连体结构受到热胀冷缩的影响，使建筑结构发生形状的改变，这样，主体和连体结构双方就会形成一种互相牵引的应力，由于运用传统的计算方法进行测算，不太容易直观地分析合适的边界数据，所以，基于建筑结构因外力影响而形成的应力情况，在设计的时候，就充分考虑到这一点，通过缓冲应力形变的设计方式，将其减少到可控的范围内。这种可呼吸式的新的模型结构，实际上就是释放缓冲应力的过程。

1.3设计技术要点

科学设计可呼吸式高层连体钢结构建筑，应当注意把握以下几个关键技术：一是在高层建筑的坚固程度、延性、承重力和安全稳定性能等方面，要精心设计，比如，支座必须连接的紧密合理，而且即使出现了大强度台风天气，或者受到地震应力的破坏，也不能发生形状的改变。二是高层建筑的外侧，一般都安装了很大面积的玻璃幕墙，所以在设计的时候一定要采取措施，防止受到外力的影响下出现变形。三是工程设计应当适合施工，有利于现场作业，增强可操作性，同时要节约工程成本，控制施工工期。在设计的时候，可以利用钢结构的铰接连体在不同的高层建筑之间进行支撑，并且使用烟道当作底座，增强高层建筑的稳定性，防止随着气温的冷热变化而发生结构的变形。同时，还可以设计一种“可呼吸”的连体钢结构系统，以使高层建筑即是遇到台风天气和地震灾害也能“岿然屹立”。另外，在设计的过程中，为了方便后期建筑结构使用环节的检修和维护，还可以增设一些替代修补设施。而这种“可呼吸”效应得以实现，也就是烟道、跨度很大的钢桁架、底座和阻尼设施利用设计节点共同作用的结果。

2 可呼吸式高层连体钢结构工程的施工

2.1技术优势

对于这种可呼吸式连体钢结构高层建筑工程，安装施工技术是应当认真把握的重点，而且必须与工程设计紧密结合，并与已完工主体建筑充分融合。

这种结构的建筑工程，具有很大的优势：一是在高层建筑主体工程已经完成施工的基础上，正常的施工程序不会受到干扰。二是一般在施工安装连体钢结构的时候，在地面操作就可，不用在高空施工，减少了作业风险，而且在地面作业也能够有效地确保焊接效果。三是在充分利用了组合设备的作用，在连体钢结构施工的时候，不会影响到建筑面积、高度等内容。四是需要土方到高层建筑中的设备重量小、承重力强。五是在施工的时候，可以利用计算机罗新型系统进行全程监管，自动化水平非常好，不仅安全、高效、科学，而且施工非常便利。六是连体钢结构与主体工程可以同时施工，极大地减少了工程成本，降低了施工周期。

2.2 施工要求

在对可呼吸式高层连体钢结构建筑工程进行施工的时候，因为这样的建筑形式一般底盘非常大，而且连体具有非常复杂的结构，所以在结构系统的选择上一定尽量科学，而且要事先同建筑师深入研究和沟通协调，确保高层建筑和连体钢结构的一体化，确保对外力的应对能够得到有效解决，以使可呼吸式高层连体钢结构建筑工程具有良好的稳定和抗震性能。

一是在进行高层连体钢结构工程施工中，充分应用设计过程中的“可呼吸”原理，防止高层建筑由于受到热胀冷缩等物理因素或者地震、台风等自然灾害造成的不稳定问题，发挥“呼吸系统”的功能。二是可以利用计算机网络系统，结合已经建设完毕的主体工程，运用液压控制同时施工的方法，一并安装施工连体结构。三是加强施工过程的科学性、可靠性管理，及时处理施工中遇到的技术难点问题，并做好施工人员的业务培训和现场指导，以使施工人员能够严格遵循设计规范标准和施工图纸的要求进行现场操作，确保工程质量。

2.3 消防设施处理

工程消防处理也是施工中的重点内容之一，因此，在施工的时候，一定要科学设置疏散通道、消防报警和灭火器材等消防设施，同时在钢结构的外层要涂上一侧防火的材料，一般使用的都是簿型的涂料，耐火的系数通常都高于2小时。

2.4防腐技术处理

由于钢结构建筑使用寿命一般在50年，因此，在施工的时候，为了保证高层建筑连体钢结构的经久耐用，做好防腐的技术处理也很关键。特别是在一些沿海型的城市，气候湿润，降雨比较多，平均的pH值达到了4个多，而且有的城市还地处重酸雨的地区，酸雨发生的频率非常高，雨水中含有的酸量成分比较多，而且风力比较大，SO2、NO2和悬浮的颗粒物质在大气中的含量严重超标，甚至经常会发生一些台风事故，这些都会对连体的钢结构产生很大的腐蚀作用。如果可呼吸式高层连体钢结构建筑位于湿度比较高、雨水比较多的城市，或者一旦钢结构的材料外表温度小于常规的露点，就很容易在其表面形成一定的凝结，这种水膜时间一长就会对钢结构材料产生严重的腐蚀，特别是如果遇到台风天气，更加重了腐蚀程度，减少了高层建筑的使用寿命。因此，加强反腐施工处理就非常必要。当前，运用得到钢结构建筑中的最有效的防腐系统，主要是屏障式保护和阴保护有机结合的形式，同时在钢结构的外层用镀锌、防火以及面漆合而为一的材料涂上，以增强其防火作用。

3 结束语

由于很多高层连体钢结构建筑都具有楼层多、底盘宽、连体结构大等特点，所以在设计和施工可呼吸模式的时候，要结合主体工程结构，运用现代化的施工手段，科学把握好技术难点问题，确保高层建筑能够具有承受热胀冷缩和台风、地震等自然灾害破坏的能力，防止由于建筑过高导致的“晃动”等问题，避免给人民群众的生命财产带来损害。

参考文献：

[1]方鸿强.“可呼吸式”高层连体钢结构的设计与施工[J].全国钢结构学术年会论文集.2011.10.27.

[2]裘恩东.浅析高层连体结构施工技术[J].建筑学研究前沿.2012.12.19.

[3]王晓东.高层建筑大跨度钢结构连廊设计[J].工程建设与设计.2014（12）.