簡析高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的問題及措施

蔡振東

廣州齊瀚建筑設計有限公司

簡析高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的問題及措施

蔡振東

廣州齊瀚建筑設計有限公司

本文概述了高層結(jié)構(gòu)設計的特點及基本原則，分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設計存在的問題，同時提出了相應的解決對策，以供參考。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設計；問題；措施

前言

在建筑行業(yè)高速發(fā)展下，房屋建筑的建設技術(shù)持續(xù)提升，為了最大程度的運用土地資源，房屋建筑已從過去的低層、多層為主的方式上給予了較大改變，愈發(fā)加大了高層房屋的建設。隨著高層建筑的不斷發(fā)展，使得一些房屋在結(jié)構(gòu)設計中概念混淆，設計方式、方法有待創(chuàng)新優(yōu)化。因此，對高層建筑的結(jié)構(gòu)設計進行分析愈發(fā)具有重要意義。

1 高層結(jié)構(gòu)設計的特點

高層建筑結(jié)構(gòu)設計主要包括以下幾個特點：(1)在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中起著關(guān)鍵作用的就是水平力作用的設計，同時建筑結(jié)構(gòu)的動力性也隨著高層建筑層數(shù)的水平荷載能力的變化而變化，一般情況下水平荷載和縱向荷載的數(shù)值存在差異。(2)高層建筑結(jié)構(gòu)設計的重要環(huán)節(jié)之一就是軸向變形設計，高層建筑隨著樓層的增加，剪力墻體系也隨之增大，另外邊柱受力形變與中軸受力形變相比較小，從而引起高層建筑結(jié)構(gòu)受力不平衡的情況出現(xiàn)。(3)在建筑高層設計時也應該注意對建筑進行抗震能力的設計，因為地震包括縱向荷載及水平荷載，會導致建筑高層結(jié)構(gòu)的安全性能出現(xiàn)危險的可能。

2 結(jié)構(gòu)設計的基本原則

2.1 選擇更加合理的結(jié)構(gòu)方案

在設計方面如果想要做到方案的合理化，則應當使得結(jié)構(gòu)方案更加經(jīng)濟化、高效化，使得結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)方式的實現(xiàn)切實可行，其中結(jié)構(gòu)體系應當實現(xiàn)傳力簡單、受力明確; 結(jié)構(gòu)方式應當滿足建筑功能的實現(xiàn)。在相同的結(jié)構(gòu)單元中不應運用不同的結(jié)構(gòu)體系，在地震區(qū)域應當考慮房屋豎向與平面的規(guī)則性，將其控制在一定的安全范圍內(nèi); 且需要全面分析工程當中的設計標準與規(guī)范、地理環(huán)境、施工條件乃至材料供應等各個方面; 同時做到有效協(xié)調(diào)好水、暖、電等多個方面，從而進行結(jié)構(gòu)選型，初選不同概念設計的結(jié)構(gòu)方案，通過對比各種方案，挑選出適宜該房屋的方案。

2.2 確定適宜的基礎(chǔ)方案

在建筑結(jié)構(gòu)的設計當中，應當選擇適宜的基礎(chǔ)方案，先要從整體上對工程地質(zhì)的因素、施工環(huán)境、上部結(jié)構(gòu)類別、相鄰建筑物的影響乃至土層分布給予綜合分析，并且應當確?；A(chǔ)方案的經(jīng)濟型。在房屋基礎(chǔ)的設計中，設計人員應當最大程度的分析計算出地基的潛能，并且對地基進行變形沉降的演算，從而保證現(xiàn)有場地地基承載力的高效運用。通常建筑地塊面積較大，而地質(zhì)勘查又屬于抽樣設計，所以在實際的勘察中應盡量做到勘察報告的詳實與可信，部分特殊情況需要補點勘察的應當按照設計要求提供地質(zhì)資料。建筑物的基礎(chǔ)類型盡可能的采用同一種類，這樣有利于不同基礎(chǔ)類型建筑物的沉降有所不同，而造成的建筑物出現(xiàn)裂縫。

2.3 正確分析計算

隨著科技的發(fā)展，計算機技術(shù)已普遍使用在結(jié)構(gòu)設計當中，可是由于軟件種類較多，不同軟件采用的運算方法，對相應技術(shù)規(guī)范和技術(shù)要求的不同理解和運用，造成了不同軟件計算出的數(shù)據(jù)相差較大，因此設計師應當從整體上掌握程序的適用因素和范疇，結(jié)合相應的問題，進行對比分析。針對不同軟件的計算結(jié)果，進行橫向比較，再結(jié)合自我專業(yè)知識和實際經(jīng)驗從而選擇相應的計算結(jié)果作為分析參考的依據(jù)。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設計存在的問題

3.1 超高

現(xiàn)階段我國大部分高層建筑都出現(xiàn)了高度超高的情況，主要原因就是建設單位追求著建筑的高度，盡管建筑的高度有了很大提高，但是沒有按照相關(guān)的設計標準進行改造，還是按照傳統(tǒng)的設計規(guī)則進行建筑結(jié)構(gòu)的設計，從而使高層建筑結(jié)構(gòu)存在了安全隱患。

3.2 高層建筑結(jié)構(gòu)受力不均勻

目前我國大部分高層建筑為了美麗的外觀一味的使用不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，最終導致高層建筑的結(jié)構(gòu)受力不平衡，導致高層建筑的幾何中心，結(jié)構(gòu)中心、剛度中心這3個中心沒有在一點交匯，使高層建筑結(jié)構(gòu)的重力不能一直和地面垂直或者使其彎曲變形。

3.3 抗震縫與結(jié)構(gòu)豎向框架

大部分高層建筑在結(jié)構(gòu)抗震設計時，應該了解縱向的穩(wěn)定性設計和水平的穩(wěn)定性設計是同等重要的，但是在很多的設計過程中忽略了影響縱向作用的地震和極端天氣，同時有些高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設計不是按照建筑結(jié)構(gòu)規(guī)定進行施工的，所以一旦發(fā)生地震和極端天氣，就會導致高層建筑的抗震縫產(chǎn)生碰撞的情況，從而對其建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行破壞。

3.4 沒有合理的設置短肢剪力墻

在進行短肢剪力墻的設計施工過程時，出現(xiàn)墻體設置數(shù)量太多及設置位置不合理等情況發(fā)生，對高層建筑的使用空間有嚴重的影響，同時會導致墻體與梁不能可靠連接，對梁的強度也有一定的影響。

4 高層建筑結(jié)構(gòu)設計問題的解決措施

4.1 建筑超高問題解決

在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計時，首先應確定高層建筑的高度，并在高度確定后增加一條附加規(guī)定，設計高層建筑的高度應嚴格遵守國家建筑標準，其高度不能有任何更改，還應對其進行嚴厲的監(jiān)察，如果發(fā)生問題應及時的對其進行處理。

4.2 結(jié)構(gòu)受力不均勻問題解決

應該對高層建筑進行科學合理的設計，不能使用不規(guī)范的建筑結(jié)構(gòu)，一定要保證三點一心的原則，高層建筑空間應堅持實用的原則，降低高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形彎曲的概率，對建筑高層重力保證一直垂直于地面。

4.3 豎向框架問題解決

在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計時，應該對高層建筑結(jié)構(gòu)增加抗震能力，同時對結(jié)構(gòu)水平作用力的抗震能力進行保障，以此對高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起到保證的作用，另外在進行抗震縫設計時，應該對抗震縫的寬度進行保證，使其達到比現(xiàn)行的標準還要高。

4.4 短肢剪力墻設置問題解決

在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計時，要對短肢剪力墻的數(shù)量進行控制，保證合適的數(shù)量，并且在滿足荷載的要求時對其要進行合理的分布。對短肢剪力墻進行拉直工作，使其保證建筑高層梁與短肢剪力墻的可靠連接，同時形成一個穩(wěn)定的整體。

5 結(jié)束語

總而言之，對于高層建筑結(jié)構(gòu)設計工作而言，其對于整個高層建筑發(fā)展的重要性是極為突出的，為了較好提升高層建筑結(jié)構(gòu)的設計質(zhì)量，必須要重點從相應問題入手進行分析，了解當前存在的各個問題，進而也就能夠有效提升其設計水平。

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