高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素

吳立明

（江蘇銘天建設(shè)有限公司， 江蘇 宿遷 223700）

一、前言

高層建筑設(shè)計(jì)在目前的建筑行業(yè)中出現(xiàn)的幾率越來(lái)越高，高層建筑的居住特殊性不但要求這些建筑具有抗風(fēng)、抗震的特性，還要求高層建筑需要具有建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。隨著高層建筑數(shù)量的逐漸增加，高層建筑的設(shè)計(jì)種類也非常多變，因此高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只要從根本上滿足科學(xué)設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、合理性，才能保證建筑行業(yè)的平衡發(fā)展。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概況

1、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：隨著建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的增長(zhǎng)，我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震要求不斷提高，高層混凝土的結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要根據(jù)抗震結(jié)構(gòu)的分類、裂度、結(jié)構(gòu)類型、房屋高度等眾多因素來(lái)采取不同的抗震機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要因地制宜，根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)所處的地理位置和周圍環(huán)境來(lái)綜合考慮房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的性能。

2、控制側(cè)向位移：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因?yàn)楦叨鹊牟粩嘣黾樱虼私ㄖ镫S著高度的變化都會(huì)發(fā)生一定的側(cè)向位移現(xiàn)象，這個(gè)主要和建筑物橫向水平載荷力有關(guān)，所以高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮結(jié)構(gòu)具備一定的剛度和承壓力。如果發(fā)生側(cè)向位移對(duì)于建筑物自身的質(zhì)量安全非常不利，直接會(huì)導(dǎo)致坍塌的現(xiàn)象發(fā)生。

3、承載力的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：與一些底層和中層建筑的設(shè)計(jì)相比，高層建筑結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計(jì)必須要具備足夠的剛度。除此之外，高層建筑的外墻、玻璃等保護(hù)設(shè)施除了具備可靠的承載力，還需要和主體結(jié)構(gòu)保持可靠的連接。

4、水平位移限值和舒適度：通常情況下，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于水平位移的限值有嚴(yán)格的要求，對(duì)于風(fēng)載荷力、地震度、彈性作用等都有合適的計(jì)算方法。樓蓋結(jié)構(gòu)要具備合適的舒服度，豎向震動(dòng)頻率不能小于3赫茲。

三、影響高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些因素

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本因素：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)負(fù)責(zé)的設(shè)計(jì)工程，因?yàn)楦叨鹊缺姸鄺l件的限值，需要綜合考慮建筑施工場(chǎng)地的地質(zhì)條件、樓層上部結(jié)構(gòu)的類型、房屋的高度、施工技術(shù)和施工條件等因素。除此之外，還要分析建筑物周期建筑和底下結(jié)構(gòu)的類型，保證高層建筑物不能發(fā)生塌陷和偏移等情況。經(jīng)過(guò)科學(xué)分析設(shè)計(jì)得出最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并且保證建筑物不能對(duì)周圍建筑造成任何影響。

而且，高層建筑的地基埋入地層的深度要經(jīng)過(guò)嚴(yán)密核算，保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)傾斜等現(xiàn)象，要保證高層建筑物的主體結(jié)構(gòu)和地面作用力保持垂直的狀態(tài)。

2、短肢剪力墻的設(shè)計(jì)：在目前的高層建筑設(shè)計(jì)中，國(guó)家對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的短肢剪力墻設(shè)計(jì)非常重視，在目前新的國(guó)家建筑規(guī)定中，也對(duì)短肢剪力墻的設(shè)計(jì)做出了明確的規(guī)定，并且對(duì)于短肢剪力墻也給出了明確的定義。

短肢剪力墻的設(shè)計(jì)要求也有明確的設(shè)計(jì)原則，一般主要要求厚度和高度的設(shè)計(jì)在5墻和墻之間，如果涉及到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用，盡量可以使用短肢剪力墻的設(shè)計(jì)原則。

3、嵌固端的設(shè)計(jì)：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的嵌固端一般出現(xiàn)在2層或者2層以上的地下室頂板之上，也可以設(shè)計(jì)到2層或者2層以上的人防頂板的上面。如果在具體的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師因?yàn)楹鲆暺渲腥魏我粋€(gè)因素都可能會(huì)導(dǎo)致后期建筑的安全性，帶來(lái)一定的安全隱患。

因此，嵌固端作為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的穩(wěn)定部分，需要重點(diǎn)研究和設(shè)計(jì)，相對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，位于底層的嵌固端起到了非常重要的作用，對(duì)于穩(wěn)定地基非常有利。

4、結(jié)構(gòu)規(guī)則性的設(shè)計(jì)：在現(xiàn)代的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性設(shè)計(jì)中有了一些明確的規(guī)定，比如高層建筑結(jié)構(gòu)剛度方面的對(duì)比性和一些平面設(shè)計(jì)規(guī)則性的要求。我國(guó)的建筑法規(guī)中雖然做出了一些要求，但是在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)中仍然有一些違章行為的發(fā)生，進(jìn)而造成目前建筑質(zhì)量出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題。

因此，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則設(shè)計(jì)的案例中，為了避免出現(xiàn)一些建筑單位出現(xiàn)后期修改圖紙的現(xiàn)象，對(duì)于一些已經(jīng)設(shè)計(jì)完成的施工圖紙和施工方案都需要嚴(yán)格按照高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體規(guī)定來(lái)執(zhí)行，嚴(yán)謹(jǐn)出現(xiàn)私自改圖或者擅自改變施工方法的現(xiàn)象出現(xiàn)。在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要嚴(yán)格依靠計(jì)算工具來(lái)分析，促進(jìn)高層建筑的質(zhì)量提高。

5、共振設(shè)計(jì)：高層建筑物之所以能在地震的時(shí)候發(fā)生共振，主要是發(fā)生地震的時(shí)候產(chǎn)生的頻率與房屋建筑的頻率處于類似相同的震動(dòng)范圍，因此當(dāng)?shù)卣鸪霈F(xiàn)的時(shí)候，高層建筑容易發(fā)生共振產(chǎn)生倒塌的現(xiàn)象。因此在高層建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中共振設(shè)計(jì)也占據(jù)非常重要的地位。所以在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以提前考察周邊地震帶的頻率，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中盡可能將高層建筑結(jié)構(gòu)的共振設(shè)計(jì)頻率遠(yuǎn)離地震帶的頻率，避免地震發(fā)生的時(shí)候容易產(chǎn)生共振現(xiàn)象。

6、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的平移：高層建筑設(shè)計(jì)中因?yàn)楦叨鹊脑黾铀轿灰频陌l(fā)生幾率比較大，因此在具體的設(shè)計(jì)中，要綜合考慮周邊地震周期、高層建筑結(jié)構(gòu)的剛度等問(wèn)題，避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)不夠發(fā)生水平位移的現(xiàn)象，影響高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和后期使用的安全性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮高層建筑結(jié)構(gòu)涉及到的周邊因素，確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不發(fā)生水平位移的現(xiàn)象。

結(jié)束語(yǔ)：隨著地球資源不斷匱乏現(xiàn)象的出現(xiàn)，城市建筑面積也越來(lái)越少，相對(duì)于空間結(jié)構(gòu)利用來(lái)說(shuō)，高層建筑必然會(huì)成為以后建筑行業(yè)出現(xiàn)頻率最高的建筑類型。因此對(duì)于目前想要居住安全性的人類來(lái)說(shuō)，如果想要提高建筑行業(yè)的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只有事先了解到高層建筑設(shè)計(jì)的一些主要因素，在具體的設(shè)計(jì)中，只有按照科學(xué)性的設(shè)計(jì)法則才能保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和安全性，精度計(jì)算才能讓建筑行業(yè)的發(fā)展更加廣闊。

[1]黃松凱.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則及相關(guān)問(wèn)題探討[J].科技風(fēng).2012(10)：21-23

[2] 陳楠,林耕.高層辦公樓建筑適用性研究初探[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào).2012(03)：23-25

[3]岳飛豹.高層建筑結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)隔震技術(shù)[J].黑龍江科技信息.2011(02)：56-57

[4]胡勝利.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題探討[J].建設(shè)科技.2010(02)：90-91