高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

張瑜

摘要：在我國(guó)住房需求較大、土地資源逐漸匱乏的情況下，高層建筑的推出不僅解決了人們住房問(wèn)題，還節(jié)約了土地資源。但因高層建筑的樓層高且功能，可能出現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)選型不當(dāng)?shù)那闆r?；诖耍疚恼撌隽烁邔咏ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)要點(diǎn)分析。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

1.1結(jié)構(gòu)方案最優(yōu)化原則

建筑施工前，需對(duì)建筑施工制定出一個(gè)合理的建筑結(jié)構(gòu)方案。建筑方案對(duì)建筑工程的施工來(lái)說(shuō)是非常必要的環(huán)節(jié)，它指導(dǎo)著整個(gè)建筑施工的構(gòu)建。建筑結(jié)構(gòu)方案的制定，需針對(duì)建筑所處的位置環(huán)境，以及周邊的環(huán)境進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的了解和分析，從而對(duì)建筑所在地有一個(gè)準(zhǔn)確的把握。

1.2計(jì)算簡(jiǎn)圖合理化原則

高層民用的建筑在進(jìn)行制定建筑結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須要保證建筑結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定和安全的，需避免一切安全風(fēng)險(xiǎn)隱患的出現(xiàn)，這時(shí)候就需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行一個(gè)準(zhǔn)確的公式計(jì)算，將建筑結(jié)構(gòu)方案數(shù)字化，必須要確保數(shù)字的正確性。認(rèn)真選擇計(jì)算公式，計(jì)算公式一旦發(fā)生錯(cuò)誤就會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生很?chē)?yán)重的影響，從而影響到建筑施工的安全，甚至在未來(lái)的使用中也會(huì)存在很多的安全風(fēng)險(xiǎn)隱患。

1.3結(jié)果分析精準(zhǔn)化原則

計(jì)算機(jī)給數(shù)據(jù)的處理帶來(lái)了很大程度的便利。在建筑結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中，可以合理的對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行應(yīng)用，利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析，以及計(jì)算功能，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)方案需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1重視軸向變形問(wèn)題

在高層建筑施工的過(guò)程中，因?yàn)樨Q向負(fù)荷比較大，會(huì)導(dǎo)致柱中出現(xiàn)程度比較大的變形。一般情況下，此影響主要有下面兩個(gè)方面：（1）降低連續(xù)梁中間支座的負(fù)彎矩值；（2）對(duì)跨中正彎矩的數(shù)值、端支座負(fù)彎矩?cái)?shù)值進(jìn)行增加。通過(guò)使用構(gòu)件的豎向變形和構(gòu)件進(jìn)行對(duì)比，得出不安全的結(jié)果，可以參考計(jì)算軸向變形的數(shù)值對(duì)構(gòu)件下料長(zhǎng)度的影響進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果合理的分配下料長(zhǎng)度。

2.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系

2.2.1框架-剪力墻體系?？蚣?剪力墻體系是在框架體系強(qiáng)度和剛度不能滿(mǎn)足要求的情況下提出的。主要是通過(guò)設(shè)置剪力墻來(lái)替換部分框架，進(jìn)而滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。在框架—剪力墻體系中，剪力墻設(shè)置的主要目的是增強(qiáng)結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，負(fù)責(zé)承受水平荷載，加之框架所承受的垂直荷載，整個(gè)高層建筑位移情況將大大減小。

2.2.2剪力墻體系。整個(gè)高層建筑受力主體結(jié)構(gòu)均有平面剪力墻構(gòu)件組成的情況被稱(chēng)為剪力墻體系。因剪力墻體系屬于剛性結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度和高度較高且有一定的延性，使得其是一個(gè)良好的結(jié)構(gòu)體系，能夠承擔(dān)高層建筑水平荷載和豎向荷載，保證高層建筑穩(wěn)定。

2.2.3筒體體系。單筒體、筒中筒、多束筒等多種形式的通體體系均是以筒體作為抗側(cè)力構(gòu)建的構(gòu)建體系。筒體是一種空間受力構(gòu)件，但因其內(nèi)部填充情況，可以使得其受力程度發(fā)生改變。所以在利用筒體體系中，可以根據(jù)風(fēng)力、地震強(qiáng)度來(lái)合理設(shè)置筒體，促使其構(gòu)件受力合理，提升高層建筑的穩(wěn)定性。

2.3重視受力性能

在最初設(shè)計(jì)建筑物的時(shí)候，設(shè)計(jì)者一般對(duì)其空間組成較為關(guān)注，但卻沒(méi)有關(guān)注其具體的結(jié)構(gòu)情況。而就建筑物而言，其底面對(duì)建筑物空間模式的穩(wěn)定性十分重要，因?yàn)榛窘ㄖ锒际怯啥鄠€(gè)構(gòu)件構(gòu)成，因而，就其結(jié)構(gòu)而言，需要通過(guò)其將自身重量向著地面進(jìn)行傳遞。而設(shè)計(jì)建筑的時(shí)候，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是了解體系中伴隨的向下作用力和地基需要承載的向上承載力之間的關(guān)系，因而，設(shè)計(jì)建筑的時(shí)候，需要就承重柱的數(shù)量、承重墻的數(shù)量以及其分布作出合理的規(guī)劃和布局。

2.3.1位移比。利用程序的節(jié)點(diǎn)搜索功能在SATWE的“分析結(jié)果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構(gòu)件編號(hào)簡(jiǎn)圖”中，快速找到位移最大的節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)該節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的墻、柱等構(gòu)件的剛度。節(jié)點(diǎn)號(hào)在“SATWE位移輸出文件”中查找。也可找出位移最小的節(jié)點(diǎn)削弱其剛度，直到位移比滿(mǎn)足要求。

2.3.2剛度比。剛度比主要是為限制結(jié)構(gòu)豎向布置的不規(guī)則性，避免結(jié)構(gòu)剛度沿豎向突變，形成薄弱層。剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)及對(duì)地下室嵌固條件的判定。剪彎剛度主要用于底部大空間為多層的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。

2.3.3層間受剪承載力之比。層間受剪承載力之比與剛度比一樣，也是控制結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的重要指標(biāo)。其限值在《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.4.3條和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第3.5.3條中均有明確規(guī)定。

2.3.4周期比。周期比是控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的重要指標(biāo)，用于控制側(cè)向剛度與扭轉(zhuǎn)剛度的相對(duì)關(guān)系，它的最終目的是使結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件平面布置更有效、更合理。所以，一旦周期比不滿(mǎn)足規(guī)范要求，一般只能通過(guò)調(diào)整平面布置來(lái)改善這一狀況，這種改變一般是整體性的，局部的小調(diào)整往往收效甚微。既周期比控制不是在要求結(jié)構(gòu)足夠結(jié)實(shí)，而是在要求結(jié)構(gòu)承載布局的合理性。

2.3.5剛重比。剛重比是結(jié)構(gòu)剛度與重力荷載之比，是控制結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定的重要因素，也是影響重力二階效應(yīng)的重要參數(shù)。

2.3.6剪重比。剪重比是主要為限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)的安全。

2.3.7軸壓比。主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，規(guī)范對(duì)墻肢和柱均有相應(yīng)限值要求?？梢栽龃笤搲?、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強(qiáng)度。

3.4注重抗震設(shè)計(jì)

高層建筑中與普通建筑的不同之處，還在于高層建筑由于其相對(duì)高度大，承受風(fēng)力強(qiáng)度的不同，所受地震強(qiáng)度也有所不同，因此，高層建筑中的抗震設(shè)計(jì)也是極為重要的一部分。在抗震設(shè)防的設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑周?chē)牡匦?、地質(zhì)等有提前的勘察考核，選擇堅(jiān)硬土地的等對(duì)抗震有益的地域。相反，地面高差大、土地較為疏松的地方對(duì)抗震不易，土地的變化也使建筑產(chǎn)生不穩(wěn)定的因素。

總之，高層建筑并非是一個(gè)簡(jiǎn)單的工程，需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員具有較高的技術(shù)水平，還需要其掌握充分的專(zhuān)業(yè)技術(shù)理論知識(shí)。建筑設(shè)計(jì)人員必須要懂得法律規(guī)定和條款等，保證建筑設(shè)計(jì)的安全性，從而提高建筑設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量，降低建筑設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)成本，設(shè)計(jì)出舒適健康美觀(guān)的城市建筑。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張瑞敏.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)總結(jié)[J].四川水泥，2016，04：64.