高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

陳建辰

摘要：隨著城市人口的不斷增多，城市建筑用地緊張的問題越發(fā)突顯，因此，城市的高層、超高層建筑越來越多，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求和難度也越來越大。并從多個層面分析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題，希望在實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中能有所幫助。

關(guān)鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;問題

引言

結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑設(shè)計的重要內(nèi)容之一，結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，會直接影響到整個建筑的質(zhì)量和安全效果，而且在新形勢下，人們對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計也提出了更高的要求，因此高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑項目建設(shè)中所關(guān)注的重點。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則分析

對于高層建筑而言，其是由多種構(gòu)造相互協(xié)同而組成，不同的構(gòu)造有著不同的作用效果，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中要能夠遵循以下原則：第一，多道防線原則。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計所關(guān)注的重點之一則是安全性，因此，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中要能夠遵循多道防線的原則，即高層建筑因外部作用力而出現(xiàn)損傷，在建筑的某一構(gòu)件出現(xiàn)損毀或故障時，其它構(gòu)件仍然能夠發(fā)揮支撐作用，進而有效緩解高層建筑損毀對內(nèi)部人員造成的傷害。第二，剛?cè)岵瓌t。在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，剛性原則則要求結(jié)構(gòu)設(shè)計中要能夠確保整體建筑結(jié)構(gòu)的剛度，剛度越大，建筑的穩(wěn)定性則越強;柔性原則則要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠滿足現(xiàn)代社會居民的審美需求。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

2.1 重視軸向變形問題

通常情況下，高層建筑在豎直方向會產(chǎn)生巨大的荷載，所以在荷載力的影響下出現(xiàn)軸向變形的幾率相對較大，所以設(shè)計人員必須對這一情況引起足夠的重視。在出現(xiàn)上述情況時，連續(xù)梁支座負彎矩數(shù)值迅速降低，正彎矩迅速升高，針對這一情況，設(shè)計人員需要通過細致的觀察，并在觀察中對構(gòu)件進行對比，并進行相應(yīng)的計算，還要對構(gòu)件的下料距離作出判斷，然后合理分配下料。

2.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)問題

在高層建筑施工建設(shè)中，主要利用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)具有良好的經(jīng)濟效益，而且可以從多種渠道獲得建筑使用原料，施工人員可以使用鋼筋混凝土完成各類復(fù)雜斷面的澆筑和結(jié)構(gòu)施工，而且，此類建筑結(jié)構(gòu)還具有良好的耐火性能及抗震效果，但是高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中經(jīng)常會出現(xiàn)較大斷面的構(gòu)件，因此設(shè)計人員要引起相應(yīng)的注意。中國很多高層建筑會使用到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員需要對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力以及建筑平立面的外形尺寸進行合理把握。就目前來看，一些設(shè)計人員在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承重力設(shè)計方面考慮不周全，比如在設(shè)計中進行對規(guī)則結(jié)構(gòu)準則作出了要求，但是并沒有進行定量分析，也沒有針對高層建筑中的不規(guī)則結(jié)構(gòu)進行特殊考慮。所以在高層建筑項目建設(shè)中，如果要采用此類結(jié)構(gòu)，則需要對上述問題進行考慮。

2.3 荷載與高度問題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要能夠考慮到建筑的防震和防風(fēng)效果，而且，在具體的設(shè)計中一方面要能夠考慮到建筑自身的高度，另一方面則需要考慮到建筑的水平荷載力。水平荷載力主要作用于建筑的防震效果，所以在結(jié)果設(shè)計過程中，處于安全方面的考慮，要對建筑的水平荷載力予以明確。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

3.1 結(jié)構(gòu)體系問題

在高層建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于設(shè)計人員所選擇的結(jié)構(gòu)體系不合理，會導(dǎo)致高層建筑的穩(wěn)定性得不到保障。比如，在鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員沒有對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點進行全面了解，沒有從抗震及防風(fēng)層面來考慮問題，因此所選擇的結(jié)構(gòu)體系不合理，受此影響，高層建筑的穩(wěn)定性則無法得到保障，在遇到地震及大風(fēng)天氣時，會存在一定的安全隱患。尤其在選擇鋼盤混凝土結(jié)構(gòu)后，如果相應(yīng)的設(shè)計指標設(shè)置考慮欠缺，那么整個建筑的結(jié)構(gòu)性能和可靠性都會受到一定的負面影響，在外部環(huán)境因素的作用，安全問題及建筑質(zhì)量問題很容易顯現(xiàn)。又如，在建筑結(jié)構(gòu)形式的選擇中，鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都具有自身的優(yōu)勢，為此，設(shè)計人員要能夠結(jié)合建筑所處地區(qū)的地理環(huán)境，然后結(jié)合建筑用途方面的考慮，進而做出最終選擇。而且，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員還可以對兩種結(jié)構(gòu)進行有效融合，促使所設(shè)計的高層建筑結(jié)構(gòu)能夠同時體現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，但是，這一方面的融合，要求設(shè)計人員必須具備較高的專業(yè)水準。由此可見，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境特點合理選擇結(jié)構(gòu)體系，以此確保高層建筑的穩(wěn)定性和質(zhì)量。

3.2 設(shè)計方案制定問題

結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計是高層建筑后期建設(shè)施工的重要基礎(chǔ)，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計階段出現(xiàn)了問題，無法形成科學(xué)合理的設(shè)計方案，則無法為后期的具體施工提供科學(xué)的指引。從當(dāng)前的情況來看，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，會出現(xiàn)設(shè)計人員考慮不夠全面，導(dǎo)致所形成的設(shè)計方案存在不合理之處，而根據(jù)設(shè)計方案所完成的高層建筑耐久性較差，無法體現(xiàn)建筑功能。為此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，設(shè)計人員需要對整個高層建筑項目進行全面的評估，然后明確建筑結(jié)構(gòu)方面的實際要求，然后再著手進行設(shè)計。所形成的初步方案，還應(yīng)該與參與建筑施工的人員進行相互討論，然后查找高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的不足，并及時改進，為了確保設(shè)計方案的合理性，設(shè)計人員還可以請專門的設(shè)計公司對其方案進行評估，并形成最終設(shè)計方案，這有這樣，才能夠確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的科學(xué)合理性，并為后期的建筑施工建設(shè)提供科學(xué)的指引，以此確保高層建筑質(zhì)量。

3.3 計算簡圖使用問題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，針對構(gòu)件尺寸的設(shè)定、配筋比率等都需要開展必要的計算活動，計算結(jié)果可以為相應(yīng)的設(shè)計工作提供必要的參考，而在計算過程中會使用到計算簡圖，為了確保計算簡圖的使用效果，則要保證計算簡圖與建筑實際情況相符。

3.4 綜合性能的滿足

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員要能夠考慮到高層建筑的綜合性能，只有滿足建筑的綜合性能，所開展的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作才有意義。具體而言，綜合性能滿足視角下的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該考慮到以下幾個方面的內(nèi)容：第一，確保建筑結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計的合理性，這一方面考慮主要是針對高層建筑長期使用中的變形問題，尤其是在地震、大風(fēng)等巨大外力作用下的變形，確保延性設(shè)計的合理性，則能夠使高層建筑有效應(yīng)對巨大外力作用下說發(fā)生的變形問題。第二，確保高層建筑的水平荷載力。由于高層建筑的特殊性，其受到水平方向荷載力的影響較為明顯，如大風(fēng)，為此，設(shè)計人員在設(shè)計工作中必須確保高層建筑具有良好的水平荷載力。第三，確保高層建筑安全性，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要能夠堅持以人為本的理念，比如，逃生通道的合理設(shè)計，確保建筑在出現(xiàn)火災(zāi)、地震等情況時，建筑內(nèi)人員能夠盡快逃離，將此類災(zāi)害的負面影響降到最低。

4 結(jié)語

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)合理設(shè)計有著重要的意義，為此，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中要能夠堅持一定的設(shè)計原則，并明確設(shè)計要點，然后從多個層面入手做好相應(yīng)的設(shè)計工作，以此充分體現(xiàn)高層建筑的實際功能。

參考文獻：

[1] 單心，姜曉文. 高層建筑中建筑設(shè)計理論探究[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（23）.

[2] 劉世斌. 高層建筑工程技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 工程技術(shù)研究，2018（06）.

[3] 劉同虎. 鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的施工技術(shù)及要點 [J]. 中國房地產(chǎn)業(yè)，2018（08）.

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