高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略解析

【摘要】高層建筑有效的緩解了城市人口發(fā)展與用地緊缺的矛盾，解決了城市人口激增的住宅問題，拓展了城市交通、綠化等建設(shè)的空間，提高了居民生活質(zhì)量，具有很大的建設(shè)發(fā)展?jié)摿Α＞湍壳暗母邔幼≌ㄔO(shè)來看，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還存在一些問題，不能充分發(fā)揮高層住宅的功用和特點(diǎn)，這就需要我們對(duì)高層住宅建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)有效的優(yōu)化，提高高層住宅的利用率，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看具有更廣闊的發(fā)展前景和意義。

【關(guān)鍵詞】高層住宅；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化策略

1、高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求

1.1安全性和穩(wěn)固性

建筑結(jié)構(gòu)是建筑的骨干，作為建筑的支撐起著十分重要的基礎(chǔ)作用，與住宅居民的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)，一座好的住宅建筑首先要考慮的就是安全性，尤其是高層建筑，要考慮到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方方面面，考慮到每個(gè)構(gòu)件，構(gòu)件之間的聯(lián)系以及建筑整體的穩(wěn)固可靠，確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合國家規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2舒適性和功能性

高層住宅建筑的實(shí)用性就是為人們提供高品質(zhì)的居住場(chǎng)所，并滿足人們對(duì)于住宅建筑的功能需求，高層住宅建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也要滿足這一基本需求，實(shí)現(xiàn)建筑的舒適性和功能性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)于建筑的內(nèi)部空間設(shè)計(jì)、平面布置、外立面設(shè)計(jì)等等都要做詳細(xì)的規(guī)劃，使人在居住時(shí)從視覺到居住體驗(yàn)都能感受到建筑的美觀與舒適，從而實(shí)現(xiàn)提高人們生活質(zhì)量的目的。

1.3經(jīng)濟(jì)性

經(jīng)濟(jì)性是住宅建設(shè)必須考慮的決定性因素，經(jīng)濟(jì)性對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響也是不容忽視的，要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化來增強(qiáng)建筑的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)建筑使用的材料、設(shè)備、工具等資源進(jìn)行合理的配置與優(yōu)化，盡量降低建設(shè)成本，控制建設(shè)投入，尤其是對(duì)于一些建筑的稀缺材料的使用，可以通過建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化控制這部分材料的使用，不僅能夠降低建設(shè)成本，還能提高建設(shè)效率，對(duì)于縮短建設(shè)工期也有一定的促進(jìn)作用。

2、高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)

2.1高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計(jì)

在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計(jì)中要著重考慮建筑的受力與傳力的均衡性問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證建筑在承受較大壓力時(shí)避免因受力不均而導(dǎo)致的建筑抗震性能損失的現(xiàn)象，因此要求結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計(jì)盡量簡(jiǎn)單、規(guī)則，具體應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：（1）平面設(shè)計(jì)要遵循簡(jiǎn)單、對(duì)稱、規(guī)則、均勻的設(shè)計(jì)原則；（2）控制結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比以保證平面結(jié)構(gòu)的剛度，保證平面的寬度，限制平面的長(zhǎng)度，對(duì)長(zhǎng)矩形平面的使用加以控制，以避免產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；（3）盡量避免使用角部交疊和細(xì)腰形平面，這種平面鏈接較弱，協(xié)同工作能力差，如果在較復(fù)雜的高層結(jié)構(gòu)中使用這種平面，那么要注意對(duì)其樓板進(jìn)行加固，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性；（4）平面的角落區(qū)域和凹角部位不宜設(shè)置電梯，電梯應(yīng)盡量布置在剪力墻筒體上以確保電梯運(yùn)行的安全性；（5）高層建筑中如沉降縫、伸縮縫等結(jié)構(gòu)設(shè)置，會(huì)衍生出獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，這些結(jié)構(gòu)單元要保證平面形狀的規(guī)則性、剛度的對(duì)稱性，才不會(huì)使建筑在地震中受到損害，針對(duì)剛度偏心的問題，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用精細(xì)的內(nèi)力分析法，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.2剪力墻的設(shè)計(jì)

高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的剪力墻的布置必須合理并且做到分布均勻，使得整個(gè)高層住宅結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心相重合。剪力墻結(jié)構(gòu)的布置應(yīng)該盡量減少一字形剪力墻，一旦出現(xiàn)一字形結(jié)構(gòu)布置的剪力墻應(yīng)該將其布置成長(zhǎng)墻，應(yīng)該竭力避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上?；?qū)⒓袅Φ南鄳?yīng)部位設(shè)置成暗柱，當(dāng)梁大于墻厚的2.5倍以上時(shí)，就可以計(jì)算暗柱的配筋長(zhǎng)度了，長(zhǎng)墻建議布置的高厚比要大于8.5才可以。高規(guī)7.1.2條規(guī)定：“剪力墻不宜過長(zhǎng)，較長(zhǎng)剪力墻宜設(shè)置跨高比較大的連梁將其分成長(zhǎng)度較均勻的若干墻段，各墻段的高度與墻段長(zhǎng)度之比不宜小于3，墻段長(zhǎng)度不宜大于8m?！蔽恼禄谝韵驴紤]：剪力墻的破壞程度有一定的標(biāo)準(zhǔn)，提高剪力墻的延性就是一個(gè)主要的標(biāo)準(zhǔn)，可以避免脆性破壞。避免單片剪力墻承擔(dān)過大的水平剪力而首先破壞，使得整個(gè)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件依次破壞。在某些工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員往往將較長(zhǎng)的剪力墻開結(jié)構(gòu)洞，洞口較小，形不成弱連梁，此時(shí)的剪力墻為小開口剪力墻，仍具有很大的側(cè)向剛度，承擔(dān)的水平力很大，造成剪切脆性破壞。所以必須開孔，梁跨高比應(yīng)大于6使長(zhǎng)剪力墻形成兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的墻肢。

2.3地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

高層建筑地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，需要綜合考慮，常見的考慮要素：①建筑場(chǎng)地的土質(zhì)和水位的狀況；②確定場(chǎng)地的使用功能和施工條件；③注意相鄰建筑的特征和相互影響；④了解相鄰的地下構(gòu)造物和各類地下設(shè)施的位置以及標(biāo)高，保證地基的安全性和不與其他建筑發(fā)生沖突。由于我國地勢(shì)遼闊，地質(zhì)復(fù)雜度高，如果僅僅依靠《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足的，因此，做好地基工作除了參照相關(guān)規(guī)范之外，更重要的是全面分析全國各地的地質(zhì)，制定合理的設(shè)計(jì)方案。

2.4高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)是保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，在對(duì)高層住宅建筑進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮建筑的性能，對(duì)其穩(wěn)定性、剛性、延展性、承載能力進(jìn)行分析，加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)的抗震措施，使建筑形成一個(gè)完整的抗震體系，達(dá)到最佳抗震效果。首先高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要同時(shí)具有一定剛性和彈塑性，以避免地震時(shí)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生無法修復(fù)的變形；其次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免剛性過大，以承受的住多次余震的侵害；再次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要具備延性良好的分體系，以避免結(jié)構(gòu)剛性不足而致使建筑整體崩塌?？拐鹪O(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于把控好住宅的結(jié)構(gòu)規(guī)則，盡量讓幾何中心與剛心重合，提高住宅的抗震能力。

結(jié)論：

高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中還存在著很多的其它問題，例如抗震設(shè)計(jì)的問題、平面布置問題、剪力墻的設(shè)置等。這些問題都在不同程度上影響著高層住宅結(jié)構(gòu)的安全性，高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該將安全問題作為最重要的問題來進(jìn)行考慮，所以要重視高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念。高層住宅的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，來提高建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平。

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