建筑高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問題分析

馬立偉 中土大地國際建筑設(shè)計(jì)有限公司

改革開放以來，我國的社會經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷的加速，高層建筑模式在城市發(fā)展中應(yīng)運(yùn)而生，逐漸成為經(jīng)濟(jì)繁榮和社會進(jìn)步的重要象征，加強(qiáng)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作十分重要。我國的城市化進(jìn)程過程中，高層建筑得到了快速的發(fā)展，高層建筑在發(fā)展過程中得到了社會的認(rèn)可，高層建筑提高了人們的生活舒適度，改善了居民的生活環(huán)境。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義

高層建筑設(shè)計(jì)能夠做到結(jié)構(gòu)的功能，以及居住的舒適性和經(jīng)濟(jì)性之間達(dá)到統(tǒng)一。從而解決了城市發(fā)展過程中對建筑物的需要，從理論上也達(dá)到了概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)合。高層建筑的主體結(jié)構(gòu)主要應(yīng)考慮到高層建筑物的抗側(cè)力承載力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及居住舒適性等因素。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要充分考慮到建筑物的受力情況以及建筑結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)。要構(gòu)建成穩(wěn)定的傳力路線，將整個建筑結(jié)構(gòu)的受力傳給地基。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是要把整棟建筑物的結(jié)構(gòu)做得比較完美，在承受力以及造價上要具有先進(jìn)性，要充分考慮到建筑物的綜合結(jié)構(gòu)和使用功能。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

（一）框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)一般用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，主要是有梁和柱通過節(jié)點(diǎn)構(gòu)成建筑結(jié)構(gòu)的承載體系，框架結(jié)構(gòu)能夠靈活的布置建筑空間。具有較大的室內(nèi)空間能夠使用方便，框架結(jié)構(gòu)主要是梁柱截面比較小，抗震性能受到限制。所以建筑物的高度就受到限制，所受的剪切力能夠在抗震設(shè)計(jì)過程中缺少結(jié)構(gòu)支撐，在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中在一般框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)用比較廣泛。

（二）剪力墻結(jié)構(gòu)

在建筑結(jié)構(gòu)體系中，剪力墻結(jié)構(gòu)能夠承受豎向荷載和水平荷載的受力情況稱之為剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，能夠承受墻體水平作用和豎向何載力的共同作用。

（三）巨型結(jié)構(gòu)

巨型結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)中，常用的一些大型的框架結(jié)構(gòu)。包括：跨若干樓層的巨型衍架構(gòu)件。這些巨型的結(jié)構(gòu)能夠承受建筑結(jié)構(gòu)巨大的水平力和豎向荷載。在建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用過程中，巨型結(jié)構(gòu)在巨型結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)中和巨型衍架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用比較廣泛。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體措施

（一）建筑地基設(shè)計(jì)

對于高層建筑來說，地基的選擇是關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的后期質(zhì)量問題。在建筑結(jié)構(gòu)地基處理過程中，地基的抗震設(shè)計(jì)是需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師重點(diǎn)考察的對象。在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，要依照地方以及國家的相關(guān)規(guī)范。要對地質(zhì)條件進(jìn)行檢測，制定出規(guī)范的地基基礎(chǔ)處理方案。要依據(jù)地基基礎(chǔ)類型和處理方法對建筑整體結(jié)構(gòu)后期設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合性的考量。

（二）高層建筑不規(guī)則性的設(shè)計(jì)

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的位移以及周期要進(jìn)行規(guī)范。結(jié)構(gòu)的抗側(cè)能力，鋼廠抗側(cè)力偏小，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)力就會較大。在高層結(jié)構(gòu)中對樓層中間結(jié)構(gòu)要做減法，可剪薄剪力墻，減小連接梁的高度。鋼結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力小，側(cè)移力較大時，可對樓層周邊結(jié)構(gòu)做加法?？稍龃笾苓厴?gòu)件的高度?？傮w而言，不規(guī)則性的設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，能使高層結(jié)構(gòu)的位移比放到合理的比值，要依據(jù)高層建筑的功能，要布置好高層建筑的結(jié)構(gòu)高層建筑的下部幾層設(shè)置為大空間，上部為辦公或者隔墻較多的建筑。上下層剛度差別較大，此時高度變化能夠使內(nèi)側(cè)里放大進(jìn)行調(diào)整。

（三）高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

高層剪力墻結(jié)構(gòu)就是將特定的剪力墻和框架兩種結(jié)構(gòu)互相結(jié)合，進(jìn)而形成一種新的結(jié)構(gòu)體系。高層建筑的豎向荷載力和豎向水平荷載力能夠有剪力墻和框架共同承擔(dān)。從而降低剪力墻所承受的抗側(cè)剪力墻結(jié)構(gòu)能夠大大增強(qiáng)建筑及高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，還使空間結(jié)構(gòu)使用更方便，空間布置更靈活。

（四）高層建筑升高結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相關(guān)的生活和消防用的供水是設(shè)計(jì)的客觀要求。在高層建筑結(jié)構(gòu)供水設(shè)計(jì)是不可避免的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在供水環(huán)節(jié)中，要設(shè)法減輕非承重結(jié)構(gòu)部分的重量，同時將供水環(huán)節(jié)中的平面位置是指已接近抗側(cè)力結(jié)構(gòu)高度中心中中心處。能夠達(dá)到結(jié)構(gòu)抗震能力，屋頂突出升高部分設(shè)備有電梯機(jī)房和水箱兩部分。還可以應(yīng)用于消防對水壓的要求，剪力墻結(jié)構(gòu)能對建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度起到增強(qiáng)作用，能有效的提高高層建筑物的抗震能力。

四、高層建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)問題

（一）高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的超高問題，在建筑結(jié)構(gòu)抗震中要嚴(yán)格控制建筑物的高度，因?yàn)楦叨鹊脑黾訒o建筑帶來建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度。

（二）短肢剪力墻的應(yīng)用，在工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，高層結(jié)構(gòu)的短肢剪力墻的應(yīng)用能對建筑物的穩(wěn)定提供技術(shù)支撐，降低高層建筑的風(fēng)險，減少工程設(shè)計(jì)的技術(shù)難度。

（三）高層結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，國家的相關(guān)技術(shù)規(guī)范為新建筑結(jié)構(gòu)制定了強(qiáng)制性的條文，建筑結(jié)構(gòu)不能采用不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)模式，高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)要依照相關(guān)的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。

結(jié)語：高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，結(jié)構(gòu)工程師要結(jié)合國家主管部門的相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案的制定。 經(jīng)過近幾年的發(fā)展，我國的高層建筑業(yè)得到了快速的發(fā)展，但是在發(fā)展的過程中，我們還是應(yīng)該遵循高層建筑的設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)理念，選擇最有效的高層建筑結(jié)構(gòu)體系，建設(shè)好我國的高層建筑，令其更加符合甚至是超越國際市場上的標(biāo)準(zhǔn)，為我國的高層建筑業(yè)謀得更長遠(yuǎn)的發(fā)展。