高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合分析

李進(jìn)權(quán)/青海省人民防空工程設(shè)計(jì)研究院

高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合分析

李進(jìn)權(quán)/青海省人民防空工程設(shè)計(jì)研究院

就現(xiàn)如今國(guó)內(nèi)高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的現(xiàn)狀來(lái)看，結(jié)合實(shí)際情況開展針對(duì)這項(xiàng)工作的原則實(shí)施全面的研究分析是非常必要的，并且符合社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)和需求，推動(dòng)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的優(yōu)化發(fā)展。

高層建筑；建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活極大的豐富，廣大民眾對(duì)生活質(zhì)量水平的需求已經(jīng)不再局限于眼前的水平，并且對(duì)生活的環(huán)境建設(shè)提出了更大的挑戰(zhàn)，正是如此就為建筑行業(yè)的施工和設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了更高的挑戰(zhàn)，整個(gè)建筑行業(yè)也在不斷的創(chuàng)新，意圖將現(xiàn)如今的高層建筑結(jié)構(gòu)形式朝著更加高端的方向優(yōu)化。但是伴著人們對(duì)建筑數(shù)量需求量的不斷提升，使得建筑逐漸朝著更高的層次方向邁進(jìn)，這就為建筑項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作制造了更大的困難。高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作的作用不但影響到整個(gè)工程的外部形態(tài)，并且與整個(gè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和穩(wěn)固性存在密切的聯(lián)系。

一、高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（一）水平荷載

因?yàn)榻ㄖこ瘫旧淼奶赜械闹亓浚瑢?dǎo)致了建筑底層承受的壓力逐漸增加，并且結(jié)合一些理論知識(shí)我們得知，建筑結(jié)構(gòu)越高所產(chǎn)生的傾覆力矩就會(huì)越大。水平荷載使整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)形成了傾覆力矩的正比例。以固定高度看，建筑物縱向荷載是基本保持不變，而水平方向載荷和自然災(zāi)害有著密切的關(guān)系，數(shù)值會(huì)隨著建筑物結(jié)構(gòu)的變化產(chǎn)生變化。

（二）軸向變形

在高層建筑項(xiàng)目建造中，隨著層數(shù)的不斷增加，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)形狀變化的概率就會(huì)逐漸的增加，這樣不但影響了彎矩，也使得縮短了橫梁之間的支撐壓力力矩，各種部件的形狀也會(huì)逐漸的改變。我們需要結(jié)合軸向形狀的改變來(lái)實(shí)施測(cè)算，并且改變物料的尺寸，將各個(gè)結(jié)構(gòu)的作用充分的發(fā)揮出來(lái)，并且對(duì)后期的變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，使所有數(shù)值保持在安全標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系

（一）剪力墻結(jié)構(gòu)

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，指的是使用平面剪力墻作為建筑主體的受力結(jié)構(gòu)。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，水平作用力與荷載都作用于單片剪力墻，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依靠剛性的結(jié)構(gòu)，使建筑保持更高的剛度與強(qiáng)度，而位移的曲線則出現(xiàn)變曲的形態(tài)。在高層建筑中，剪力墻有很多優(yōu)勢(shì)，剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于整體性好、側(cè)向剛度大、便于房間內(nèi)部布置等，因此可以說(shuō)明剪力墻能夠在一定程度上提升建筑的整體穩(wěn)定性，并且可以增加房建的內(nèi)部空間，便于進(jìn)行各種形式的布置。

（二）框架結(jié)構(gòu)

在實(shí)施高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，由于其自身的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員往往都會(huì)利用框架結(jié)構(gòu)，這樣使用主體和橫梁支撐的框架結(jié)構(gòu)的概率非常大，將平面框架設(shè)置在關(guān)鍵的承擔(dān)負(fù)荷的結(jié)構(gòu)之中，借助橫梁銜接來(lái)達(dá)到連接各個(gè)分支結(jié)構(gòu)的目的?？蚣芙Y(jié)構(gòu)其優(yōu)越性主要集中在：能夠更加高效的完成平面設(shè)計(jì)，對(duì)于較大空間結(jié)構(gòu)能夠完成最佳的設(shè)計(jì)效果。很多時(shí)候，可以使用隔斷安設(shè)或者拆除，使建筑平面劃分為大小不同的居室，可以更好的滿足用戶的使用和需求。而高層建筑外墻會(huì)使用一些非承重的構(gòu)件，將建筑立面設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。

（三）框架與剪力墻

很多時(shí)候，如果高層建筑選擇了框架結(jié)構(gòu)作為建筑的應(yīng)用，如果剛度和強(qiáng)度不能達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，不能符合建筑要求時(shí)，可以結(jié)合使用大的剪力墻進(jìn)行配合。較大結(jié)構(gòu)的剪力墻能夠取代平面部位框架的結(jié)構(gòu)，并且促使二者合二為一，形成一個(gè)新的結(jié)構(gòu)。借助橫向負(fù)荷的影響，將強(qiáng)度較大的樓層底板與剪力墻和框架結(jié)構(gòu)組成一個(gè)整體來(lái)分擔(dān)水平作用力。

（四）筒體結(jié)構(gòu)

筒體結(jié)構(gòu)是把筒體當(dāng)作抗側(cè)力的構(gòu)件。一般的高層建筑物使用的筒體受力構(gòu)件可以分成空腹筒和實(shí)腹筒兩類。筒體結(jié)構(gòu)對(duì)空間和跨度大的高層建筑，可以發(fā)揮出更大的優(yōu)勢(shì)。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合發(fā)展

（一）底部空間產(chǎn)生的變化

伴著國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)整體綜合實(shí)力的不斷提升，工程結(jié)構(gòu)得到了更好的完善，使得其能夠較好的滿足廣大民眾的生活需求，很顯然，以往的底層結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)如今高層建筑的需求。以往形式的高層建筑底層通常都是直接連接道路，走進(jìn)樓道就會(huì)看到電梯，之后由電梯將人們送到相應(yīng)的樓層。然而現(xiàn)如今的高層建筑底層結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)了非常大的變化，給人一種非常舒適的感覺(jué)。例如：在負(fù)一層和負(fù)二層增設(shè)停車場(chǎng)，電梯直達(dá)停車場(chǎng)，大廳可以更好的進(jìn)行活動(dòng)的規(guī)劃?？梢?，高層建筑底部空間的設(shè)計(jì)已將傳統(tǒng)的建筑和環(huán)境的關(guān)系研究，發(fā)展為整個(gè)城市空間的設(shè)計(jì)與研究。

（二）核分散和核分離

經(jīng)濟(jì)在發(fā)展，時(shí)代在進(jìn)步，人們對(duì)建筑功能也有了越來(lái)越高的追求和需要，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也就有了各種各樣不同的側(cè)重點(diǎn)。傳統(tǒng)的中央核心筒主流的建筑模式已不能滿足社會(huì)的需求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要更多的關(guān)注于建筑周邊剛度及對(duì)地震抵抗能力的設(shè)計(jì)工作。從以上闡述的內(nèi)容我們可以看出來(lái)，將垂直交通與設(shè)備用房將其設(shè)置在高層建筑的周邊，對(duì)于提升整個(gè)結(jié)構(gòu)的抵抗震動(dòng)的能力來(lái)講，能夠起到非常好的作用。再有就是，這種類型的分散形式可以將其使用到大型框架結(jié)構(gòu)建造之中，促使其穩(wěn)固性有效的提升。

（三）形成內(nèi)核的作用

高層建筑和普通建筑有著明顯的區(qū)別，而最大的區(qū)別在于，高層建筑擁有垂直交通與管道設(shè)計(jì)集中的核作用。并且其在高程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中的作用是非常巨大的，對(duì)于項(xiàng)目整體穩(wěn)固性也是具有一定的影響的。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，受筒體結(jié)構(gòu)的影響，高層建筑層數(shù)越來(lái)越高，這就需要?jiǎng)偠葟?qiáng)的筒進(jìn)行剪力與扭矩的承擔(dān)，這些因素都與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求相符。

四、結(jié)語(yǔ)

高層建筑的進(jìn)一步發(fā)展改變了我們的生活環(huán)境，提高了生活質(zhì)量，促進(jìn)了城市更好地發(fā)展，但當(dāng)前高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題不容忽視，這樣也充分的說(shuō)明了，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作不能單純的重視形式而忽視質(zhì)量，還是要側(cè)重質(zhì)量的前提下來(lái)更好的進(jìn)行優(yōu)化，這樣才能有效的提升民眾的生活質(zhì)量，并且對(duì)于國(guó)家建筑事業(yè)的發(fā)展，社會(huì)的和諧都是非常有助益的。

[1]李新磊,王志鐠.關(guān)于高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合探討[J].民營(yíng)科技.2012(05):55-55.

[2]胡志民.高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2014(10):74-74.

[3]盧曉軒.論高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].廣東科技.2015(02):52-52.