淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

【摘要】高層建筑和超高層建筑在城市的建設(shè)和發(fā)展中不斷地出現(xiàn)，應(yīng)該從結(jié)構(gòu)和功能上對(duì)高層建筑主要結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)工作展開(kāi)科學(xué)、認(rèn)真地思考，本研究在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析了高層建筑結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)，提供了進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意的要點(diǎn)，在結(jié)合實(shí)際的前提下強(qiáng)調(diào)了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中扭轉(zhuǎn)和受力性能進(jìn)行了重點(diǎn)闡述，希望對(duì)于提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量有所幫助。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；扭轉(zhuǎn)；受力性能；結(jié)構(gòu)方案；計(jì)算簡(jiǎn)圖

1、前言

高層建筑的出現(xiàn)是科技發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步、建筑行業(yè)提升的重要標(biāo)志，當(dāng)前，國(guó)家和城市發(fā)展越迅速，高層建筑的數(shù)量和層次就越高，很多大城市已經(jīng)開(kāi)始了超高層建筑的設(shè)計(jì)和施工，并已經(jīng)逐漸成為一種社會(huì)和行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。在這樣的趨勢(shì)下，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作就顯得尤為重要，在設(shè)計(jì)工作中要通過(guò)科學(xué)的手段、統(tǒng)籌的方法和高超的技巧將設(shè)計(jì)的合理性、安全性和需要的廣泛性和差異性有效地統(tǒng)合在一起，滿足從行業(yè)到社會(huì)，從個(gè)人到集體，從需要到發(fā)展等各方面的需要。當(dāng)前，各界為建筑行業(yè)提出了做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要了解高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，注意設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)和受力性能進(jìn)行關(guān)注，在堅(jiān)持安全、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)的原則下，提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)于傳統(tǒng)的多層或平房結(jié)構(gòu)有著基本上的不同，其中具有代表性的特點(diǎn)是水平方向的荷載和垂直方向的荷載要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)類(lèi)型，所以設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)考慮抗震性能和風(fēng)荷載，要將高層建筑結(jié)構(gòu)的外觀舒適性和功能性在荷載上進(jìn)行通盤(pán)考慮，使高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在突出基本特點(diǎn)的同時(shí)，形成更為穩(wěn)定和美觀的建筑藝術(shù)精品。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1高層建筑的構(gòu)造措施

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)對(duì)剪力、壓力、柱體等相關(guān)結(jié)構(gòu)和特性進(jìn)行強(qiáng)化，同時(shí)要加強(qiáng)彎力矩的防護(hù)，提高拉力的大小，提升構(gòu)造梁的性能，要注意對(duì)薄弱部位的加強(qiáng)，特別重點(diǎn)考慮的構(gòu)造要點(diǎn)有：延性、溫度應(yīng)力、薄弱層厚度，鋼筋錨固長(zhǎng)度，抗震結(jié)構(gòu)層次等主要環(huán)節(jié)，要達(dá)到高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理化，就必須做好上述構(gòu)造方面的設(shè)計(jì)。

3.2高層建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算簡(jiǎn)圖

計(jì)算簡(jiǎn)圖是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)的中要基礎(chǔ)，因此，需要選擇適宜的高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖。在計(jì)算簡(jiǎn)圖中要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的剛節(jié)點(diǎn)和鉸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)把握，同時(shí)要控制計(jì)算簡(jiǎn)圖的誤差，使其限定在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的允許范圍中。在高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的應(yīng)以中要對(duì)構(gòu)造的重點(diǎn)防護(hù)措施進(jìn)行強(qiáng)化，這樣有利于控制高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3.3高層建筑結(jié)構(gòu)的方案

結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性和合理性是整個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，要采用高層建筑結(jié)構(gòu)的合理形式和經(jīng)濟(jì)形式，這樣可以使高層建筑結(jié)構(gòu)得主要性能和要求達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)。在方案中要注意豎向和水平向的規(guī)則，同時(shí)，要注意在同一結(jié)構(gòu)單元內(nèi)不能應(yīng)用同樣結(jié)構(gòu)體系和方式，以避免高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題。

3.4高層建筑的基礎(chǔ)方案

在高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)師要重點(diǎn)考慮高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載分布、高層建筑工程的地質(zhì)條件、高層建筑的施工條件。設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)要重點(diǎn)考慮到對(duì)地基潛力的挖掘，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段要對(duì)工程地質(zhì)勘查報(bào)告的內(nèi)容和技術(shù)參數(shù)進(jìn)行重點(diǎn)了解，以便形成具有科學(xué)性和合理性的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案。

4、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求

4.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合抗震概念設(shè)計(jì)的要求，應(yīng)采用規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該具備多道抗震防線；具有合理的承載力和剛度分布的結(jié)構(gòu)水平和豎向布置，避免因扭轉(zhuǎn)和突變效應(yīng)造成局部薄弱部位。

4.2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的平面規(guī)則布置

高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置需要能抵抗豎向和水平荷載，對(duì)稱(chēng)均勻，明確受力，傳力直接，減少扭轉(zhuǎn)的影響。在地震作用下，建筑的平面要簡(jiǎn)單規(guī)則，在風(fēng)力作用下可以適當(dāng)放寬要求。建筑的抗震設(shè)防要求建筑的平面形狀宜對(duì)稱(chēng)、簡(jiǎn)單、規(guī)則，才能達(dá)到減震的目的。

5、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的防范和處理

5.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，我們需要建筑的三心盡可能匯于一點(diǎn)，即三心合一。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題就是指建筑的三心在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中未達(dá)到統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的效應(yīng)。

5.2高層建筑結(jié)構(gòu)的受力性能

對(duì)于高層建筑物最初的方案設(shè)計(jì)，建筑師考慮更多的是應(yīng)該是它的受力性能，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(jié)構(gòu)。沉降縫兩側(cè)單元層數(shù)不同時(shí)，由于高層的影響，低層的傾斜往往很大，因此沉降縫寬度可按高層單元的縫寬要求來(lái)確定。

5.3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的其它問(wèn)題

一是，剪力墻的墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時(shí)，應(yīng)采取在墻與梁相交處設(shè)置扶壁柱或暗柱，或在墻內(nèi)設(shè)置型鋼等至少一種措施，減小梁端部彎距對(duì)墻的不利影響。二是，對(duì)各抗震等級(jí)框支梁縱向鋼筋的最小配筋率提高了要求，同時(shí)增加了最小面積配箍率的要求。三是，嚴(yán)格要求各抗震等級(jí)剪力墻在各種情況下的厚度與層高。四是，地下室結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)向剛度不應(yīng)小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層側(cè)向剛度的2倍。

6、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高層建筑形式越來(lái)越多，建設(shè)速度越來(lái)越快的背景下，要從高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面展開(kāi)對(duì)高層建筑建設(shè)的全方位控制，要從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)出發(fā)，在結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際和具體要求的前提下尊重高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，展開(kāi)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中扭轉(zhuǎn)和受力性能等重點(diǎn)方面的集中論述，希望對(duì)提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量有所幫助，使高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)真正達(dá)到預(yù)期的經(jīng)濟(jì)、安全和建筑效果。

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