探討現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

陳妍君

摘要：隨著城市人口越來越多，城市的土地面積也越來越拮據(jù)，這對我國的建筑行業(yè)提出了新的要求，近年來建筑設(shè)計人員越來越尋求空間上的新突破，以此推動了高層建筑技術(shù)和水平的穩(wěn)定發(fā)展，高層建筑已經(jīng)成為城市中必不可少的元素。本文對于現(xiàn)階段存在的高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計問題進(jìn)行了分析，希望能夠起到一定積極的作用。

關(guān)鍵詞：高層建筑設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計；分析

中圖分類號：TU973.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-111-02

前言

隨著人們生活水平的提高，人們對建筑的要求也越來越多，人們更加關(guān)注生活品質(zhì)，因此應(yīng)當(dāng)注重如何推動高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使城市中的高層建筑不僅能夠滿足人們的生活居住需求，還能增加城市美觀立體，成為一道城市的亮點的風(fēng)景線，建設(shè)城市形象等。

1.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

現(xiàn)代的高層建筑，其結(jié)構(gòu)形式具備復(fù)雜化、多樣化的特點，除了以往的基本的結(jié)構(gòu)形式，例如簡體結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)以及框架結(jié)構(gòu)等，還要根據(jù)不同的建筑功能需求，來增加另外的結(jié)構(gòu)，與此同時，這也導(dǎo)致在建筑過程中，節(jié)點進(jìn)行連接的形式變得更加復(fù)雜，連接不同的構(gòu)件，需要使用不同類型的節(jié)點，這關(guān)系到高層建筑的結(jié)構(gòu)是否安全穩(wěn)定。此外，在高層建筑加強基層載荷的時候，也給豎向結(jié)構(gòu)帶來了載荷，對于柱體、墻體支撐能力和結(jié)構(gòu)強度的要求更高。進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要用到的知識較廣，需要考慮的因素比較多，屬于一種現(xiàn)代化的建筑設(shè)計的方式，在進(jìn)行設(shè)計時，除了需要表現(xiàn)設(shè)計自身的先進(jìn)性，體現(xiàn)建筑功能，還需要做好和經(jīng)濟性之間的協(xié)調(diào)工作。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

2.1設(shè)計適合的結(jié)構(gòu)簡圖

對于高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計，首先，需要選擇一個合理的科學(xué)的結(jié)構(gòu)計算簡圖，倘若選擇的計算簡圖自身不夠合理，那么就有可能出現(xiàn)未知的風(fēng)險。因此，設(shè)計一個適合的結(jié)構(gòu)計算簡圖，是進(jìn)行設(shè)計的必不可少的一個重要環(huán)節(jié)，還有，因為在建筑結(jié)構(gòu)的各個節(jié)點內(nèi)部，除了剛接節(jié)點以及鉸接節(jié)點外，還存在另外的節(jié)點，因此，需要使用能夠和計算簡圖相互匹配的構(gòu)造方法，把其中之間的誤差控制于可以合理的范圍，只有這樣，才能夠確保建筑的安全性能。對于高層的建筑，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計，對于建筑物整體方案應(yīng)該做詳細(xì)地檢查，避免由于計算上的錯誤或者方案的不適合，導(dǎo)致工程出現(xiàn)嚴(yán)重的事故。

2.2選用合適的基礎(chǔ)設(shè)計

進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要選擇一個合理的基礎(chǔ)設(shè)計，就是按照高層建筑周邊的具體情況，來選用合適的基礎(chǔ)的設(shè)計。這就需要對于高層建筑的自身荷載的分布情況、施工實際情況、建筑結(jié)構(gòu)實際類型等問題進(jìn)行一個系統(tǒng)性的科學(xué)的分析，然后把分析報告作為一個有效的依據(jù)，選擇出實際施工的設(shè)計方案。選擇基礎(chǔ)的設(shè)計方案，應(yīng)該把現(xiàn)場的地質(zhì)勘查報告做為判斷標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確的報告能夠最大程度上真實的反應(yīng)出地基的潛力，對于周邊地基進(jìn)行變形檢驗的工作，也是不可缺少的。

2.3對結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行合理的選擇

進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要對于結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行一個選擇，要求實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案能夠符合建筑形式和建筑體系的實際要求，與此同時，還需要符合高層建筑自身對于經(jīng)濟性的要求。需要對施工情況、地理環(huán)境、建材標(biāo)準(zhǔn)、供水情況、供暖情況以及供電情況等等的問題進(jìn)行較為系統(tǒng)性的分析研究，將各個方面進(jìn)行相互的協(xié)調(diào)，最終確定出最為合理的適合的設(shè)計方案。

2.4準(zhǔn)確的分析計算結(jié)果

伴隨科學(xué)技術(shù)不斷地發(fā)展，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，已經(jīng)廣泛地利用計算機技術(shù)，做各種類型的合算工作，由于使用計算軟件的不同，得出的數(shù)據(jù)也可能會不一樣，因此，有關(guān)人員在選用計算軟件的時候，需要很好地掌握軟件的使用方法以及具體操作，全面地了解其運作，最終選擇一個最為理想的軟件。軟件可能出現(xiàn)漏洞或者是人工誤差導(dǎo)致計算錯誤，造成計算結(jié)果產(chǎn)生誤差的情況。這就要求有關(guān)的設(shè)計人員在使用計算機進(jìn)行計算，得到數(shù)據(jù)結(jié)果之后，還需要對于數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真的核對，最終才能夠得到正確的結(jié)果。

3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計難點

3.1設(shè)計防風(fēng)結(jié)構(gòu)

在高層建筑中，風(fēng)振作用有著十分大的影響，因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，如何解決抗風(fēng)問題，成為了十分重要的一個環(huán)節(jié)。由于高度造成的影響，高層建筑對于風(fēng)會形成干擾和阻礙，隨后風(fēng)的動力效應(yīng)會產(chǎn)生改變，帶來一個振動的作用力，高層建筑自身動力荷載會遭到破壞，風(fēng)壓有可能會損壞建筑自身的主體結(jié)構(gòu)，更有甚者，可能導(dǎo)致墻體出現(xiàn)裂縫、玻璃幕墻發(fā)生爆炸的情況。

3.2設(shè)計高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)

在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的方面，高層建筑還做的不夠到位，因此在發(fā)生地震的時候，會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失，并且由于高層建筑其本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計比較復(fù)雜，有時在設(shè)計中，設(shè)計人員進(jìn)行的設(shè)計分析不夠全面完善，因此，在高層建筑進(jìn)行有關(guān)抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計，其安全性與穩(wěn)固性有一定的缺失。

3.3設(shè)計高層建筑的消防結(jié)構(gòu)

高層的建筑，其結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜，因此在選用施工材料的施工，材料也具有一定的多樣性復(fù)雜性，然而在這些施工材料中，很多材料都是屬于易燃易爆的，這樣一旦發(fā)生火宅，將會變得難以控制。再加上在高層，建筑的空氣對流情況比較好，一旦火災(zāi)發(fā)生，可能出現(xiàn)借勢的現(xiàn)象，此時，倘若建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在消防方面沒有進(jìn)行充分的考慮，就會出現(xiàn)人員疏散困難、火宅救援難以順利進(jìn)行、火勢不斷蔓延等一系列的問題。因此，做好消防結(jié)構(gòu)的設(shè)計，對高層建筑設(shè)計有著至關(guān)重要的作用。

4.高層建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

4.1抗震設(shè)計問題

在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該要按照剛?cè)嵯嗷f(xié)調(diào)配合的原則，使建筑結(jié)構(gòu)擁有一定的延展性。與此同時，在抗震設(shè)計方面，應(yīng)該進(jìn)行多層防線進(jìn)行設(shè)防。當(dāng)?shù)谝坏赖姆谰€在抗側(cè)力構(gòu)件的強震作用下受到破壞的時候，后續(xù)的第二道以至第三道防線抗側(cè)力構(gòu)件可以馬上頂上，阻擋地震造成的沖擊，確保建筑物不會倒塌。經(jīng)過多次的震害調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，重力荷載過重，是結(jié)構(gòu)在受到地震作用的破壞后建筑出現(xiàn)倒塌的最為直接的原因。所以，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計之中，選用材料需要按照輕質(zhì)量高強度的原則。在材料擁有足夠的變形強度的同時，材料重量應(yīng)該盡可能的輕。在分合原則之中，應(yīng)該充分地發(fā)揮抗震縫的作用，科學(xué)地合理地設(shè)置抗震縫。在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該優(yōu)先可靠的新產(chǎn)品和成熟的新技術(shù)，來提高設(shè)計的水平，有利于提高經(jīng)濟效益。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，使用結(jié)構(gòu)自身存在的抗震性能，來抵抗地震，屬于一種消極的被動的抗震對策。倘若受到破壞，將會產(chǎn)生嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟損失。耗能減震，是通過安裝耗能減震的裝置，有效的吸收或者消耗地震輸入的結(jié)構(gòu)能量，減輕主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的地震反應(yīng)。防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞或者倒塌，來達(dá)到控震減震的目的。

4.2抗風(fēng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

在建筑基礎(chǔ)設(shè)計上，需要使用配比度較高的砂石，來確保地基的密實程度，與此同時，還需要安裝抗拔錨桿，來提升建筑自身的抗拔強度。在進(jìn)行減振系統(tǒng)的設(shè)計時，需要利用樓板、剪力墻、耗能支撐等組成減振耗能系統(tǒng)，來降低風(fēng)荷載對于建筑可能造成的影響。對于水平力和風(fēng)荷載的問題，需要對于高風(fēng)壓區(qū)的建筑進(jìn)行加固工作。這是從水平荷載的內(nèi)力、水平的壓力等方面來進(jìn)行系統(tǒng)性的考慮，進(jìn)行高層建筑的加固。

5.結(jié)束語

現(xiàn)今，社會在不斷地發(fā)展，高層建筑形式變得更加多樣化，對于建筑的穩(wěn)定性、安全性以及載荷承受的能力，具體的要求也越來越高。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，還需要不斷地深入了解建筑結(jié)構(gòu)的受力特點，在設(shè)計中，對于受力分析理論依據(jù)進(jìn)行研究，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案，與此同時，需要注重結(jié)構(gòu)實施的合理性和經(jīng)濟性，使得高層建筑結(jié)構(gòu)能夠得到更進(jìn)一步發(fā)展。