高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題與對策研究

【摘要】在這個經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的社會里，高層建筑已成為現(xiàn)代社會發(fā)展的主要標(biāo)志之一，為了滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需求，對于高層建筑的設(shè)計方案也層出不窮。在高層建筑中，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時期中非常重要的一個環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞關(guān)系到了高層建筑的整體效益。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題；對策

1、高層建筑結(jié)構(gòu)的特征

高層建筑結(jié)構(gòu)不但承受較大的垂直方向的荷載，同時也承受較大的水平方向的荷載，如風(fēng)荷載和地震作用。一般情況下，低層建筑結(jié)構(gòu)受到水平方向上的影響比較小，然而在高層建筑中，水平荷載作用則往往比較大，外界地震的作用和外界風(fēng)產(chǎn)生的水平方向的荷載的影響是主要的影響因素。隨著建筑物高度的增加，高層建筑的位移增加較快，但是高層建筑過大的側(cè)移不但影響人的舒適度，同時使得建筑物的使用受到影響，并且容易損壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件?；诖?，在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時，首先控制側(cè)移在規(guī)定的范圍之內(nèi)，所以，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

2.1選擇合理的結(jié)構(gòu)方案

合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案必須滿足安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求，并且要滿足結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系的要求。結(jié)構(gòu)體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結(jié)構(gòu)單元當(dāng)中，應(yīng)該選擇相同結(jié)構(gòu)體系，如果高層建筑處于地震區(qū)，那么盡量選用平面和豎向規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案。另外，應(yīng)在綜合考慮地理條件，工程使用需求，施工條件，材料等因素的基礎(chǔ)上，并和建筑包括水，暖，電等各個專業(yè)的相協(xié)調(diào)的情況下，選擇合理的結(jié)構(gòu)，從而確定結(jié)構(gòu)的方案。

2.2選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計

按照高層建筑地質(zhì)條件進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結(jié)構(gòu)類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎(chǔ)上選擇科學(xué)合理的基礎(chǔ)方案?；A(chǔ)方案的選擇應(yīng)該使得地基的潛力得到最大程度的發(fā)揮，必要的時候要求進(jìn)行地基變形的檢驗。高層建筑設(shè)計要有詳細(xì)的地質(zhì)勘查報告，如果缺失，那么應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場勘查并參考相鄰建筑物的有關(guān)資料。一般情況下，相同結(jié)構(gòu)單元應(yīng)該采用相同的類型。

2.3對計算結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的分析

隨著科技的不斷進(jìn)步，計算機(jī)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中。當(dāng)前市場上存在著形形色色的計算軟件，采用不同的軟件得到的結(jié)果可能不同，所以，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇合適的軟件進(jìn)行計算，對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)應(yīng)采用兩種以上的不同的結(jié)構(gòu)軟件計算，并進(jìn)行對比分析，按最不利的結(jié)果進(jìn)行設(shè)計。

2.4高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要采用相應(yīng)構(gòu)造措施

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則是強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)柱弱梁。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中把握上述原則，加強(qiáng)薄弱部位，對鋼筋的執(zhí)行段錨固長度給予重視，并且要重點考慮構(gòu)件延性的性能和溫度應(yīng)力對構(gòu)件的影響。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型

（1）建筑的結(jié)構(gòu)在抵抗來自于水平方向和豎直方向的荷載時構(gòu)件的組成形式和傳力的路徑就是高層建筑的結(jié)構(gòu)體系。通過包括墻，柱等的豎向構(gòu)件和樓蓋等水平構(gòu)件將豎向荷載傳遞到基礎(chǔ)，利用抗側(cè)力體系將水平荷載傳遞到基礎(chǔ)。

（2）根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)的材料將高層建筑的結(jié)構(gòu)體系分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)體系，鋼–混凝土混合結(jié)構(gòu)體系以及鋼–混凝土組合結(jié)構(gòu)體系。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系被廣泛的應(yīng)用在各類的工程結(jié)構(gòu)中，具有混凝土和鋼筋兩種材料的協(xié)同受力性能特征，造價低廉，耐久耐火，成本低，整體性能優(yōu)良，但存在著自重大，延性差，施工慢等缺點；鋼結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度高，抗震性能比較好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在著費用高、防火性能差、施工復(fù)雜等不足；鋼–混凝土混合結(jié)構(gòu)結(jié)合了鋼筋混凝土構(gòu)件和鋼構(gòu)件的長處，不但增加了鋼構(gòu)件的材料強(qiáng)度，同時具有較高的抗震性能，成本低廉，然而這兩種材料構(gòu)件的連接技術(shù)還存在著不足；鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)具有承載能力高，抗震性能強(qiáng)，比鋼結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)良的耐火性，施工速度快，但是存在著節(jié)點的構(gòu)造比較復(fù)雜的缺點，一般被用于小偏心受壓構(gòu)件。

4、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題分析及對策

4.1高層建筑結(jié)構(gòu)存在著超高的問題

基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規(guī)范對高層建筑的結(jié)構(gòu)的高度有嚴(yán)格的規(guī)定，針對高層建筑的超高問題，在新規(guī)范中不但把原來限制的高度規(guī)定為A級高度，并且增加了B級高度，使得高層建筑結(jié)構(gòu)處理設(shè)計方法和措施都有了改進(jìn)。實際工程設(shè)計中，對于建筑結(jié)構(gòu)類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應(yīng)該重新進(jìn)行設(shè)計或者進(jìn)行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。

4.2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計嵌固端的設(shè)置

一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設(shè)置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結(jié)構(gòu)工程設(shè)計人員應(yīng)該考慮嵌固端設(shè)置會可能帶來的問題?？紤]嵌固端的樓板的設(shè)計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設(shè)置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結(jié)構(gòu)抗震縫隙設(shè)置的協(xié)調(diào)。

4.3高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

在關(guān)于高層建筑的新規(guī)范中，對于高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性做出了很多限制，比如規(guī)定了結(jié)構(gòu)嵌固端上層和下層的剛度比，平面規(guī)則性等等，并且硬性規(guī)定了 “高層建筑不能采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案?！币虼?，為了避免后期施工設(shè)計階段的改動，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須嚴(yán)格遵循規(guī)范的限制條件。

結(jié)語：

隨著我國現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑在現(xiàn)在社會中越來越常見。在高層建筑不斷發(fā)展的同時，其安全問題也日益重要。而在高層建筑中，抗震、抗風(fēng)、消防等問題對高層建筑的安全有著重大影響。為了確保高層建筑安全，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時就必須重視建筑結(jié)構(gòu)額抗風(fēng)、抗震設(shè)計，做好消防設(shè)計，進(jìn)而為我過現(xiàn)代社會設(shè)計出安全性高的建筑。

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