研究高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題以及解決方法

謝 超

柳州市建筑設(shè)計(jì)科學(xué)研究院 廣西 柳州 545001

隨著建筑技術(shù)的進(jìn)步和建材工業(yè)的發(fā)展，以及審美和人類對(duì)高層住宅使用本身的要求，現(xiàn)在的建筑高度記錄在不斷的刷新。因此在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題越來越多，需要我們更深入的考慮和解決這些問題

1引言

住宅建筑首先應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)方向確定相應(yīng)的主題，然后根據(jù)不同的其他因素比如說居住人群，品質(zhì)欣賞、住房人群，地理環(huán)境位置等。當(dāng)今中國經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，高層建筑有了飛速發(fā)展，建筑的類別，形式，主題等更加復(fù)雜化，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，高層建筑的優(yōu)勢(shì)發(fā)展更加凸顯，出現(xiàn)的問題已經(jīng)解決辦法更是亟待解決。在我國1995年施行的5高層建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范6中規(guī)定，超過24m高和超過10層的住宅建筑的以及其他民用建筑為高層建筑?，F(xiàn)代高層建筑是隨著城市的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來的，現(xiàn)在土地資源日益趨緊的，高層建筑有利于節(jié)約土地、解決住房緊張的問題、美化城市環(huán)境和人減少市政基礎(chǔ)設(shè)施等問題。推行能實(shí)現(xiàn)資源合理分配、利用和節(jié)約建筑造價(jià)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是勢(shì)在必行的，同時(shí)也是刻不容緩的高層住宅建筑的產(chǎn)生與發(fā)展是人類在土地及其他資源短缺的情況下追求資源充分利用和解決人居空間而產(chǎn)生的建筑。高層建筑是解決環(huán)境需求矛盾，以及提升城市發(fā)展效率的必然選擇，而追求特定條件和因素下的高效率正是高層住宅出現(xiàn)的初衷。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)在自然的作用下，受到多方面的影響和考驗(yàn)。高層建筑最主要的特點(diǎn)就是高，而且樓層比較多，受到的力相對(duì)就會(huì)比較多一點(diǎn)。比如說高層建筑同時(shí)承受自然風(fēng)引起的水平方向的水平力和承受垂直方向產(chǎn)生的重力荷載荷載或作用。相比較低層建筑來說通常抵抗垂直方向所產(chǎn)生的的重力荷載或者作用，而且其受到的水平方向的水平力也是相對(duì)來說是比較小的，因此他所產(chǎn)生的水平方向的力和造成位移也相對(duì)比較小，一般可以不做考慮。在低層建筑結(jié)構(gòu)中，垂直方向所受的荷載往往就是設(shè)計(jì)的控制因素。對(duì)高層建筑產(chǎn)生影響的外界因素主要包括地震災(zāi)害和自然風(fēng)引起和水平方向的荷載。高層建筑結(jié)構(gòu)中，高層建筑的高度造成了完全不同的受力情況，水平荷載和豎向荷載共同起作用，而且呢水平方向所受的力，成為一種主要荷載。因此高層建筑結(jié)構(gòu)如果不能抵抗水平方向說的水平荷載就會(huì)發(fā)生形變甚至扭曲。不僅對(duì)居住者的住宅舒服度造成一定的影響，而且還會(huì)對(duì)安全產(chǎn)生一定的影響。因此要求高層建筑在建設(shè)的時(shí)候側(cè)向變形要在一定的范圍內(nèi)。與此同時(shí)我們對(duì)建筑的抗震能力也是有一定要求的，使高層建筑結(jié)構(gòu)在可能的地震情況下下當(dāng)建筑進(jìn)入強(qiáng)壓力作用一下，仍具有良好的抗形變的能力即具有良好的延性性能。其次，建筑應(yīng)該符合現(xiàn)在城市建設(shè)的美觀要求注重和諧，在造型上、色彩上、與自然環(huán)境相互融合，努力挖掘主題的元素符號(hào)，突出造型、色彩、材質(zhì)的特點(diǎn)，豐富住宅建筑的主題表現(xiàn)力，體現(xiàn)出人文、文化的特色。對(duì)色彩加以提煉，表現(xiàn)色彩的多樣性和豐富性，塑造建筑風(fēng)格。

3、高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，確保建筑物不致發(fā)生過量沉降和傾斜，滿足建筑物正常使用要求，應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)的類型施工條件，綜合考慮建筑場(chǎng)地的地質(zhì)狀況，使用要求。確保施工安全，還應(yīng)注意與相鄰建筑的相互影響，了解鄰近各項(xiàng)地下設(shè)施和地下構(gòu)筑物的位置和標(biāo)高。

3.1 功能適應(yīng)性原則

首先不同功能的建筑，往往具有不同的功能空間特征，其次不同的結(jié)構(gòu)體系型式，并能夠提供不同的空間布置，最后不同的內(nèi)部空間特征又要求不同的結(jié)構(gòu)與其相適應(yīng)。

3.2 高度合理性原則

不同結(jié)構(gòu)體系具有不同的力學(xué)特征和整體性能，也有其整體綜合性能得到較好發(fā)揮的高度適應(yīng)范圍。

3.3 場(chǎng)地適應(yīng)性原則

對(duì)于高層住宅建筑來說，風(fēng)直接影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滲透量而使建筑能耗增加，因此高層建筑的建設(shè)必須遵循指數(shù)定律；保溫抗裂構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該選用保溫材料來滿足柔性漸變的原則，外層材料的變形能力應(yīng)高于內(nèi)層材料的變形能力溫差來應(yīng)對(duì)溫度變化導(dǎo)致的熱脹冷縮；高層建筑外墻外保溫材料在有相當(dāng)附著力的前提下，必須滿足柔性漸變的原則，來應(yīng)對(duì)地震力會(huì)導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)和保溫面層的剪切、扭曲變形或擠壓[1]。

3.4 空間整體性原則

在空間整體性上，不僅要還應(yīng)該考慮保安監(jiān)控室、數(shù)據(jù)交換站的合理位置布置還要有完善的公共設(shè)施系統(tǒng)。另外，在高層住宅建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)該為住戶裝修預(yù)留足夠的空間余地，以便住戶的個(gè)性的發(fā)揮和更新改造?？臻g的整體性原則應(yīng)該包括在結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)荷載、建筑材料的使用上綜合考慮。

3.5 施工方便性原則

結(jié)構(gòu)型式的不同決定著結(jié)構(gòu)的施工難度、施工工藝、施工工期及可能的施工質(zhì)量等高層住宅建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)措施。

4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的解決方法

高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)層數(shù)多，高度高，質(zhì)量大，造價(jià)高，工期和基礎(chǔ)埋置深，并且存在基礎(chǔ)工程環(huán)境效應(yīng)等問題，高層建筑垂直和水平荷載數(shù)值大，造成傾覆力矩成倍增長，水平荷載產(chǎn)生的彎矩和剪力不斷增大，建筑物高度的不斷增加，而且可以起著控制設(shè)計(jì)的作用；水平荷載是由風(fēng)產(chǎn)生的荷載和地震產(chǎn)生的動(dòng)力荷載，高層的建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)受力比較復(fù)雜，對(duì)剛度和穩(wěn)定性的要求，對(duì)基礎(chǔ)的強(qiáng)度，也因此要求地基，基礎(chǔ)提供更高的水平承載力和豎直，使傾斜，沉降量控制在允許的范圍內(nèi)，并保證高層建筑物在水平荷載作用下具有足夠穩(wěn)定性因此我們選用相適應(yīng)的設(shè)計(jì)理論，基礎(chǔ)型式和施工方法。

對(duì)于以上高層建筑產(chǎn)生的問題，在消防設(shè)計(jì)概念應(yīng)該是放在一個(gè)重要的考慮方面，首先知道如何預(yù)防這些災(zāi)害的方式，然后是當(dāng)遇到這災(zāi)害的時(shí)候如何去盡可能減少這些災(zāi)害對(duì)人們?cè)斐傻膿p失消防設(shè)計(jì)中防火間距很重要，一定要根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行合理設(shè)置。還要根據(jù)建筑所在地的地理環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高該高層建筑與環(huán)境的整體協(xié)調(diào)性。設(shè)計(jì)方便的的安全出口防煙區(qū)和應(yīng)急場(chǎng)所，更好的解決火災(zāi)發(fā)生時(shí)的人員疏散問題，保證居住者的人身財(cái)產(chǎn)安全。

高層住宅建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮建筑物的總體布置，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)建筑的主體結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行合理布局，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮建筑物本身的總體抗震性能，考慮地震力對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞過程，從根本上提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。首先是場(chǎng)地選擇選擇建造場(chǎng)地時(shí)，最好選擇對(duì)減震抗震有利的地段，避開不利及產(chǎn)生次生災(zāi)害地段，其次設(shè)計(jì)中建筑的平、立面布置比如說建筑持力層的選擇，還要考慮建筑在地震中形體變化適中，以及余震對(duì)建筑產(chǎn)生的危害等。最后抗震結(jié)構(gòu)體系也是相當(dāng)重要，因此抗震結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有多道抗震防線，不承受重力荷載的構(gòu)件（如框架填充墻構(gòu)件）[2]

框架填充墻構(gòu)件

最后是抵抗風(fēng)力產(chǎn)生的較強(qiáng)的水平荷載，要想抵抗風(fēng)產(chǎn)生的這種力，綜合考慮多種因素?？癸L(fēng)結(jié)構(gòu)中對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)時(shí)要保證在風(fēng)荷載作用下的穩(wěn)定性。層建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)首先要采取深基坑攪拌支護(hù)，而保護(hù)基坑，避免土層的位移和沉降，起到阻擋土與此同時(shí)可以阻擋土壤避免發(fā)生位移的現(xiàn)象。其次要鋼板樁支護(hù)，鋼板樁支護(hù)能夠有效提升基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效提升深基坑支持結(jié)構(gòu)的承載力，高層建筑的質(zhì)量安全得以充分的保證，在高層建筑深基坑支護(hù)施工中發(fā)揮著重要的作用。以及排樁加環(huán)撐可以提升支護(hù)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。為高層建筑的質(zhì)量安全提供了有力的保障。

4 結(jié)束語

高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，我們只有不斷的對(duì)宅建筑設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)

行探討，以更新住宅設(shè)計(jì)觀念，提高住宅設(shè)計(jì)水平，才能設(shè)計(jì)出更適合消費(fèi)者的住宅。使居住者能夠更舒服的、、安全地享受高層建筑帶來的便利生活

參考文獻(xiàn)：

[1]盧森，宋臻，汪黃翔.住宅高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].江西建材，2016，01：12+16.

[2]邵永玻.淺談高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].門窗，2012，07：158+160.