高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性控制

東野生一

(長春市建筑設(shè)計研究院有限公司，吉林 長春 130000)

高層建筑在設(shè)計過程中要打好地基，確保建筑的穩(wěn)定性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要考慮建筑的整體剛度和強(qiáng)度，抗震性、消防安全等問題。如何解決建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中存在的問題成為了大家關(guān)注的重點。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，最為重要的一點就是合理且明晰的結(jié)構(gòu)計算簡圖。因為如果計算簡圖不夠合理的話，將很有可能會因為安全方面的問題導(dǎo)致出現(xiàn)事故的情況。所以，對計算簡圖進(jìn)行選擇合理其實是高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要前提。此外，因為在進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計時除了鉸接點以及鋼節(jié)點之外還會有其他地方的節(jié)點，因此應(yīng)選擇復(fù)合計算簡圖并相互適應(yīng)的合理構(gòu)造方法，這樣一來將兩者之間的誤差可以控制在一定可接受的范圍內(nèi)，這樣才能夠保證高層建筑在設(shè)計尤其是在安全上不會出現(xiàn)問題。

其次，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則關(guān)鍵的第二點就是，選用合適的基礎(chǔ)來進(jìn)行設(shè)計，含義是根據(jù)高層建筑所在位置的地質(zhì)以及其他條件來進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計的選擇。這就要求對高層建筑將要施工的結(jié)構(gòu)類型、具體施工情況、各種荷載的分布等問題需要進(jìn)行綜合性很強(qiáng)的分析，完成之后以此為主要依據(jù)來選擇合理的基礎(chǔ)設(shè)計方案。這一設(shè)計方案的選擇應(yīng)該以該地段的地質(zhì)勘查檢測報告為主要依據(jù)的，其要求便是能夠在最大范圍內(nèi)使用并發(fā)揮地基的使用潛力，對于相關(guān)地基的變形檢驗同樣也是必不可少的。

第三點原則，就是要對結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行新一輪的合理選擇，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要方案需在滿足結(jié)構(gòu)體系與形式均符合條件的同時，更要滿足對于成本控制更為關(guān)鍵的經(jīng)濟(jì)性要求。這就需要對地理方面的條件、施工條件、設(shè)施建材、供電供水供暖等等一系列問題進(jìn)行科學(xué)綜合的分析研究，使各方面都嚴(yán)格地配合，協(xié)調(diào)在一起，在共同發(fā)揮作用的情況下確定出最科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性控制

1、選擇合理的基礎(chǔ)形式。工程地質(zhì)條件是選擇基礎(chǔ)類型的重要依據(jù)。如基礎(chǔ)下遇到良好的土層，地基承載力較高，則可以直接利用天然地基。18層以下的高層可以選擇做梁筏式基礎(chǔ)，這樣既可以滿足承載力的要求，又可以降低混凝土及鋼筋的用量。18層以上的高層可以選擇筏板式基礎(chǔ)，這樣的基礎(chǔ)整體性較好，可以很好的協(xié)調(diào)整個建筑的變形及沉降。如基礎(chǔ)下遇到不良地質(zhì)情況，可以采用地基處理或者樁筏基礎(chǔ)，這樣可以有效的控制基礎(chǔ)的沉降，使得基礎(chǔ)的變形控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的控制參數(shù)。軸壓比:軸壓比對于高層設(shè)計有非常重要的影響，所以必須有效的控制建筑結(jié)構(gòu)的軸壓比，這樣就能夠充分的滿足結(jié)構(gòu)對延長和伸展性的具體要求。同時在對建筑的軸壓比進(jìn)行調(diào)整的過程中，要增加柱、墻之間的橫截面面積，也要采取具體的措施來提高混凝土的強(qiáng)度。

剛重比:剛重比的主要目的是為了判斷和辨別在判別重力荷載下水平作用位移效應(yīng)產(chǎn)生的二階效應(yīng)，這也一個不容忽視的部分，在設(shè)計中，要滿足一定的上限和下限，如果得不到滿足，可以增加豎向構(gòu)件的剛度。

層間位移角:它能夠直接控制建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要引起高度的重視，并且要盡可能的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)水平方向移動能力的降低，這就可以從根本上保障高層結(jié)構(gòu)的側(cè)面方向的剛度。同時還能夠?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行增加，也可以充分的補(bǔ)充層之間的位置移動夾角沒有達(dá)到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)中所存在的問題。

層間位移比:層間位移的參數(shù)會嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其中對層間位移比進(jìn)行有效的控制可以保證結(jié)構(gòu)水平方向的不規(guī)則形狀。在設(shè)計中，采用這種方式可以很大程度避免結(jié)構(gòu)受力不均勻而促使建筑物發(fā)生扭轉(zhuǎn)的情況。

剛度比:進(jìn)行剛度比的參數(shù)控制對于結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要的作用，也是進(jìn)行高層建筑關(guān)鍵的組成部分，所以，在設(shè)計過程中，一定要對剛度比進(jìn)行合理的控制，這樣就可以限制豎向結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不規(guī)則現(xiàn)象，也可以使得結(jié)構(gòu)在沿豎直方向進(jìn)行扭曲變形的過程中容易出現(xiàn)薄弱層，從而影響結(jié)構(gòu)的安全。同時如果建筑結(jié)構(gòu)達(dá)不到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，可以增加本層墻、梁、柱的剛度來對其進(jìn)行調(diào)整。

3、充分滿足建筑抗震要求。要想合理的控制高層建筑結(jié)構(gòu)，那么就必須充分的滿足足建筑抗震的有關(guān)要求。所以要保證建筑結(jié)構(gòu)各個部位的剛度具有對稱性和均勻性的特征，并且要保持各個結(jié)構(gòu)部位單位的平面形狀簡單和規(guī)則，如果在設(shè)計的過程中，建筑結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜，不規(guī)則以及不對稱的特征，這對于比較復(fù)雜的地震應(yīng)力進(jìn)行處理和計算時就有一定的難度。因此，在設(shè)計中，要盡可能的保證地震力作用中心和建筑剛度中心能夠重合，一般情況下，它與偏心距之間的距離要控制在垂直于外力作用線建筑物邊長的5%以下。此外，還可以采用豎向布置，這樣可以起到一定的抗震效果，但是在進(jìn)行豎向布置時，要確保剛度的均勻和連續(xù)，并且還要對荷載和地震的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行具體的分析。

4、對沉降、溫度收縮以及房屋體型進(jìn)行綜合的考慮。由于建筑受到很多因素的制約，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一定要對這些因素進(jìn)行綜合的分析。在設(shè)計中，要合理的布置和處理結(jié)構(gòu)的沉降縫、防止地震發(fā)生的縫、伸展和收縮縫，保證它們可以有效的應(yīng)對沉降、溫度收縮以及房屋體型復(fù)雜多變的情況，從而就可以很大程度的提高結(jié)構(gòu)的安全和可靠性。同時現(xiàn)代化的結(jié)構(gòu)在進(jìn)行分析中方法、計算時的手段在不斷的提高以及高層建筑也在不斷的涌現(xiàn)，就出現(xiàn)了不規(guī)則、不對稱的設(shè)計，這樣就使得節(jié)能減耗以及抗震的技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中被大量的應(yīng)用。

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