高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題及對(duì)策

【摘 要】 隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和科技的不斷發(fā)展，高層建筑越來越廣泛的出現(xiàn)在城市建設(shè)中。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)了新的發(fā)展和變化。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了高層建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，因此，研究高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題是非常重要和有意義的。介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)特征，分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型問題，并重點(diǎn)分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】 高層建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；對(duì)策

隨著科技和社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，自從 19 世紀(jì)以來出現(xiàn)了現(xiàn)代高層建筑，高層建筑越來越廣泛的出現(xiàn)在人們的生活中。作為一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面要滿足包括抗震，抗風(fēng)等在內(nèi)的安全性能的要求，另一方面，也要滿足高層建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和合理性。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)的特征

高層建筑結(jié)構(gòu)不但承受著由于外界的風(fēng)產(chǎn)生的水平方向的荷載，同時(shí)也承受著在垂直方向的荷載，并且對(duì)于地震的抵抗能力也有要求。一般情況下，建筑結(jié)構(gòu)受到低層建筑結(jié)構(gòu)水平方向上的影響比較弱，然而在高層建筑中，外界地震的影響和外界風(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(shí)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?；诖耍谠O(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，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(jì)的核心是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

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

按照高層建筑地質(zhì)條件進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的選擇。要全面的研究建筑本身的結(jié)構(gòu)與承載力之間的關(guān)系，不僅僅要考慮建筑物本身的特點(diǎn)，還要考慮其他建筑物對(duì)施工環(huán)境的影響。在綜合分析基礎(chǔ)上，制定一個(gè)科學(xué)完善的施工計(jì)劃。在這個(gè)基礎(chǔ)施工計(jì)劃中，要充分的利用地基。在對(duì)高大建筑施工之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑的地基進(jìn)行取樣分析，當(dāng)然如果有施工時(shí)的信息材料是最好不過的。如果沒有特別說明，施工與建筑類型應(yīng)當(dāng)相互匹配。

2.2 選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)方案

合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案必須滿足經(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。施工結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單明了，便于受力分析，對(duì)于同一個(gè)建筑單元，在施工時(shí)施工方案最好一致。當(dāng)然，假如施工的建筑所屬位置容易發(fā)生地震，應(yīng)當(dāng)采取加固裝置，結(jié)構(gòu)就會(huì)變得相對(duì)復(fù)雜。在施工的過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)與水，暖，電等相關(guān)部門的聯(lián)系，通過綜合分析，考慮才能確保整個(gè)工程的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)施工方案的最優(yōu)化。

2.3 對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的分析

信息技術(shù)這個(gè)日新月異的社會(huì)中應(yīng)用越來越廣泛，改變了人們的生產(chǎn)生活。尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)。根據(jù)不同的需求，技術(shù)人員開發(fā)了各種各樣，形態(tài)功能各異的軟件。利用不同的軟件，可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。同樣，要想實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的功能，也要求技術(shù)人員使用專業(yè)的建筑軟件進(jìn)行工作。當(dāng)然，在使用軟件的過程中難免出現(xiàn)模型與建筑實(shí)體的差異性，這就要求使用需要進(jìn)行誤差分析，基于此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師在得到了通過計(jì)算機(jī)軟件得到的結(jié)果以后，應(yīng)該進(jìn)行校核，進(jìn)行合理判斷，得出準(zhǔn)確結(jié)果。

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

層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則是強(qiáng)剪切力弱彎變，強(qiáng)壓力弱拉力，強(qiáng)柱弱梁。在對(duì)高層建筑進(jìn)行施工的時(shí)候，需要通過鋼筋的應(yīng)用彌補(bǔ)建筑的薄弱位置，合理的選取建筑的鋼筋長度。在施工的過程中還要考慮鋼筋的性能與溫度，濕度等環(huán)境因素的關(guān)系。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型

根據(jù)力學(xué)的相關(guān)知識(shí)可知，高層建筑的重力主要是由水平和豎直兩個(gè)方向的分力合力來平衡的。只有從力學(xué)上實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的受力平衡才能保證建筑的穩(wěn)定性。所以，在建筑高層建筑的過程中應(yīng)當(dāng)對(duì)建筑的各個(gè)支架，墻等進(jìn)行承載力測(cè)試，對(duì)建筑的地基也要進(jìn)行壓力測(cè)試。為了提高建筑的質(zhì)量，還要嚴(yán)格把握建筑的建筑的原材料與結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。通常高層建筑采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠承受較大來自外界的壓力，造價(jià)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(diǎn)；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(fèi)用高，不能起到隔離火災(zāi)的作用，且施工麻煩。但是，這種鋼筋混凝土的混合機(jī)構(gòu)有效地中和了二者的缺陷，保留了雙方的優(yōu)勢(shì)，形成一種造價(jià)低廉，抗震能力突出的特殊建筑材料，受到了廣泛的運(yùn)用，獲得了用戶的好評(píng)。

基于高層建筑結(jié)構(gòu)的差異性，高層建筑包含框架結(jié)構(gòu)體系，剪力墻結(jié)構(gòu)體系，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。利用柱，梁等結(jié)構(gòu)體系能夠分擔(dān)大部分的建筑重力，然而，這種結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生水平方向的形變，被廣泛的運(yùn)用到五十米以下的高層建筑中。剪力墻結(jié)構(gòu)通常由墻和垂直方向的支架共同組成。這種結(jié)構(gòu)具有硬度大，承受力強(qiáng)，不易發(fā)生形變等優(yōu)勢(shì)。但是，其設(shè)計(jì)過于嚴(yán)格，死板，在公共場(chǎng)所應(yīng)用較少。框架-剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是由框架墻和剪力墻共同使用的結(jié)構(gòu)體系。這種綜合的結(jié)構(gòu)體系能夠?qū)崿F(xiàn)缺陷互補(bǔ)，優(yōu)勢(shì)積累，實(shí)現(xiàn)了整體功能的最大化，承受力強(qiáng)，對(duì)于建筑的位置選取也變得相對(duì)靈活，符合各種施工環(huán)境和功能的要求。

4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題分析及對(duì)策

4.1 高層建筑結(jié)構(gòu)存在著超高的問題

通過對(duì)中國建筑的抗震政策研究，在我國高層建筑的實(shí)際施工過程中，對(duì)高層建筑的抗震能力進(jìn)行提高，超額的滿足了抗震要求。此外，還嚴(yán)格的控制施工方案的審核通過率，對(duì)于施工過程一味追求建筑高度的設(shè)計(jì)，往往不能夠得到專家的認(rèn)可。當(dāng)然，如果出現(xiàn)設(shè)計(jì)方案在施工時(shí)候被否決，將會(huì)對(duì)施工造成無法挽回的巨大損失。

4.2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)短肢剪力墻設(shè)置

在中國最新的建筑相關(guān)法律中，對(duì)于短肢剪力墻還做出了明確的定義，即墻肢的剖面高度與其自身的厚度筆直在7左右，但是從實(shí)際的施工角度出發(fā)，這種墻體應(yīng)用較少，尤其是在對(duì)建筑靈活度要求較高的建筑中，更是限制這種墻體的使用。

4.3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)嵌固端的設(shè)置

通常，高層建筑往往本身具有大于或者等于兩層的地下室或者防空洞。這些建筑的嵌固端往往被設(shè)置在這些地下室，防空洞的頂板等地方。所以，工程的設(shè)計(jì)工作者應(yīng)當(dāng)注重對(duì)地下室或者防空洞頂端的壓力分析。此外，還需要保證建筑上層與地下室等整體抗震水平是一樣的。在對(duì)高層建筑的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)充分的考慮抗震嵌固端選址，做好防震工作。

5 結(jié)束語

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)工作，對(duì)于建筑的設(shè)計(jì)有著非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的不斷發(fā)展，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求越來越高，分析了高層建筑的結(jié)構(gòu)特征，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型問題，并重點(diǎn)分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及對(duì)策，可以為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。

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