高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)探析

【摘要】在高層建筑的建設(shè)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作成為初期的重大課題，必須把握這一時(shí)期的要點(diǎn)行工作通過強(qiáng)化使之形成高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的性能和質(zhì)量保障。本研究從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際出發(fā)，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行了論述，在說明高層建筑結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，分析了做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，希望對于提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平有所啟迪，實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定高層建筑結(jié)構(gòu)的同時(shí)提高高層建筑結(jié)構(gòu)安全的效果。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；剪力墻；水平荷載

1、前言

城市建設(shè)高速發(fā)展和質(zhì)量提升的標(biāo)志就是高層建筑的空前發(fā)展，高層建筑的材料、設(shè)計(jì)、施工與傳統(tǒng)建筑形式比有著很大的不同，因此，需要在設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)，使其適應(yīng)高層建筑的具體特點(diǎn)。當(dāng)前的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作存在著一些難題，這給建設(shè)工作帶來一定的困擾，應(yīng)該從抓住高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在水平荷載、結(jié)構(gòu)延性、軸向變形三個(gè)要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對于高層建筑結(jié)構(gòu)的各種體系進(jìn)行認(rèn)真的分析和設(shè)計(jì)，在更好地反映高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出適合于高層建筑施工和結(jié)構(gòu)形式和適合于城市建設(shè)的高層建筑。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)在于安全目的、適用目的、耐久能力、經(jīng)濟(jì)水平和施工可行性等方面適合高層建筑規(guī)劃的要求和人們對高層建筑的需要。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中要根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，對高層建筑結(jié)構(gòu)的布局、經(jīng)濟(jì)性、構(gòu)造特點(diǎn)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，探尋出進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)要點(diǎn)，當(dāng)前應(yīng)該做好的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：

2.1高層建筑水平荷載的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

水平荷載是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該考慮的重點(diǎn)因素，對于高層建筑結(jié)構(gòu)的價(jià)值和意義非常重要。水平荷載主要引起高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)傾覆力矩，力矩大小與高層建筑的凈高的平方成正比；水平荷載還會引起高層建筑結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的軸力，其大小也同高層建筑凈高的二次方成正比，因此，我們不難得出結(jié)論，在高層建筑結(jié)構(gòu)越來越高、體積越來越大的發(fā)展趨勢下，水平荷載的因素要予以重點(diǎn)考慮，這是維護(hù)高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的需要，同時(shí)也是設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)的必然要求。

2.2高層建筑結(jié)構(gòu)延性的重要性

高層建筑結(jié)構(gòu)延性最主要會在高層建筑抗震的環(huán)節(jié)中得以展現(xiàn)，結(jié)構(gòu)延性越好的高層建筑，在地震中穩(wěn)定性就越強(qiáng)。通常的高層建筑結(jié)構(gòu)延性是指：建筑結(jié)構(gòu)承載能力的最大值，也指在破壞前的抗變形能力。在高層建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜的時(shí)代里，要有效保障高層建筑結(jié)構(gòu)延性，這樣才能有效確保高層建筑結(jié)構(gòu)在震動(dòng)正抵抗裂縫和變形的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)抵御破壞能力的有效提升，更好地實(shí)現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)的安全。

2.3高層建筑結(jié)構(gòu)軸向變形的重要性

在高層建筑復(fù)雜化的趨勢下，軸向變形的因素變得越來越重要，特別是在高層建筑高度升高的情況下，豎向的荷載會大幅度增加，進(jìn)而引起高層建筑結(jié)構(gòu)中柱體會出現(xiàn)軸向形變，從而在高層建筑結(jié)構(gòu)的連續(xù)梁上出現(xiàn)彎矩的影響，最終會影響到高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要對軸向變形予以重視。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)的體系

3.1高層建筑的剪力墻體系

剪力墻是高層建筑中設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)體系的重要組成，對于高層建筑承受風(fēng)荷載或高層建筑承受地震有著積極性的作用。剪力墻體系主要是受力主體結(jié)構(gòu)全部都是由平面剪力墻的構(gòu)件組成的一種體系。其不僅能夠承擔(dān)結(jié)構(gòu)中水平構(gòu)件所產(chǎn)生的豎向荷載，而且還能夠承擔(dān)外部因素所引起的振動(dòng)作用，比如地震作用以及風(fēng)力等。

3.2高層建筑的框架—剪力墻體系

框架—剪力墻體系是高層建筑中常見的結(jié)構(gòu)體系，其中，框架所承受的主要是垂直荷載的力量，剪力墻所承受的是水平剪力。剪力墻的設(shè)置不僅能夠在很大程度上增強(qiáng)建筑的側(cè)向剛度，使其水平位移變小，而且還能夠使框架所受的力實(shí)現(xiàn)均勻分布。

3.3高層建筑的筒體體系

高層建筑筒體結(jié)構(gòu)體系由框架—剪力墻結(jié)構(gòu)與全剪力墻結(jié)構(gòu)綜合演變和發(fā)展而來的。筒體結(jié)構(gòu)體系是將剪力墻或密柱框架集中到建筑的內(nèi)部和外圍而形成的空間封閉式的筒體。其特點(diǎn)是剪力墻集中而獲得較大的自由分割空間，目前在高層建筑中被廣泛應(yīng)用。

4、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

4.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總體重點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要做到合理利用土地資源、空間和節(jié)約施工成本以及保證施工的質(zhì)量，是高層建筑施工過程中的主要目的。所以具備良好的空間工作性能成為高層建筑設(shè)計(jì)的必然要求，我們可以利用剪力墻結(jié)構(gòu)的雙向布置，設(shè)計(jì)出完整的結(jié)構(gòu)空間。結(jié)構(gòu)體系的主要作用是提高建筑物抗震性能，完善設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，從而保證剪力墻在應(yīng)用過程中的最佳質(zhì)量。

4.2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)重點(diǎn)

高層建筑梁、板、柱、墻和基礎(chǔ)等構(gòu)成了建筑形體的力學(xué)構(gòu)件和體系。其實(shí)每個(gè)部位的建筑都是相輔相成的，形成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)，才能定制出一套合理的工程施工方案。所以不同建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)件及體系的尺寸和構(gòu)成比例都需要合理科學(xué)地設(shè)計(jì)。另一方面，結(jié)構(gòu)區(qū)別于機(jī)械，它不存在零件，它的構(gòu)件具有固定性和整體性，構(gòu)件劃分也可以是人為的，比如房間或樓層等部分的劃分，就比較具有隨意性和不確定性，達(dá)到零件化的效果具有一定的挑戰(zhàn)性，也很難達(dá)到部件的規(guī)范性和全面性。

5、結(jié)語

綜上所述，建筑設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建筑質(zhì)量，同時(shí)也關(guān)系到建筑行業(yè)的發(fā)展和未來，在人們對建筑要求越來越強(qiáng)烈的背景下，未來滿足人們的需求，必須對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行全面的掌控。高層建筑是建筑未來的主體形式，要做好高層建筑的設(shè)計(jì)，應(yīng)該以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為立足點(diǎn)，使高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足功能和質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)對客戶安全和需要的盡量滿足，形成結(jié)構(gòu)、外形適于消費(fèi)者需要的高層建筑設(shè)計(jì)，確保建筑行業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會效益最大化的實(shí)現(xiàn)。

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