高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的不足與策略分析

范紅軍

摘 要：隨著高層建筑在當(dāng)下建筑行業(yè)應(yīng)用愈加普及，高層建筑在應(yīng)用上也存在一些問(wèn)題。本文主要是對(duì)高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的不足進(jìn)行分析，進(jìn)而提出有效的解決策略，提高高層建筑的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；不足與策略

引 言

隨著我國(guó)的城市化發(fā)展與進(jìn)步，我國(guó)的城市人口越來(lái)越多，城市的建筑物也越來(lái)越多，城市的不斷發(fā)展需要容納更多的人口，另外城市的人口流動(dòng)性大，但是城市的發(fā)展與建設(shè)土地卻是有限的。高層建筑就在這樣的環(huán)境下應(yīng)用而生，城市的發(fā)展也需要高層建筑來(lái)滿足城市的發(fā)展需求，本文主要是針對(duì)高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在的一些不足之處以及解決策略進(jìn)行探究。

1 高層建筑

1.1 概念釋義

所謂的高層建筑主要是指建筑物的高度以及樓層的層數(shù)都達(dá)到一定的數(shù)量，各個(gè)國(guó)家對(duì)于高層建筑物的高度與層數(shù)都有不同的規(guī)定，但是世界上沒(méi)有嚴(yán)格的并且世界通行的高層建筑物標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)建筑物的高度達(dá)到24～31m以上的就是高層建筑物，在我國(guó)是將具有10層以上的樓層數(shù)并且建筑物的高度在24m的建筑物就叫做高層建筑物[1]。

1.2 特點(diǎn)分析

對(duì)于高層建筑物最為顯著的特點(diǎn)就是建筑物的高度較高，樓層的層數(shù)很多，具有較強(qiáng)的綜合功能。高層建筑可以對(duì)土地進(jìn)行高效利用，節(jié)約了城市土地，減少了市政府的投資，也在一定程度上加快了城市的建設(shè)與發(fā)展。高層建筑物的建設(shè)可以縮短城市里公用設(shè)施的建設(shè)周期以及市政網(wǎng)管在城市開(kāi)發(fā)上的周期，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。但是高層建筑在設(shè)計(jì)中也會(huì)面臨許多技術(shù)上的困難，尤其是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上會(huì)面臨許多技術(shù)難題需要攻克，才能保證高層建筑的安全性能。

2 高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在的不足之處

2.1 高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的不合理

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于高層建筑具有重要的影響，需要在技術(shù)上進(jìn)行挑戰(zhàn)，把握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，提高高層建筑的安全性能，但是當(dāng)下有很多的高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是不合理的。高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不合理的表現(xiàn)有：設(shè)計(jì)者過(guò)度關(guān)注建筑的美觀性以及個(gè)性化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，卻嚴(yán)重忽視了高層建筑的科學(xué)性與安全性；建筑設(shè)計(jì)者對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的體系選擇不合理，沒(méi)有結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄔO(shè)施工環(huán)境科學(xué)選取建筑的結(jié)構(gòu)體系；對(duì)于高層建筑物的抗震能力以及風(fēng)荷承載能力進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，建筑物的抗震系統(tǒng)以及其他的安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)不符合規(guī)格。高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不合理的話，會(huì)存在很多的安全隱患，不利于高層建筑的長(zhǎng)期使用以及使用者的人身安全，也不利于城市的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[2]。

2.2 建筑物的高度過(guò)高

高層建筑物的高度雖然較高，但是建筑物的高度不是沒(méi)有上限的。很多的城市領(lǐng)導(dǎo)人會(huì)追求城市的高層建筑作為地標(biāo)建筑，也樹(shù)立一個(gè)城市發(fā)展的信心；也有很多的設(shè)計(jì)者在建筑設(shè)計(jì)中也會(huì)過(guò)度追求高度來(lái)達(dá)到一種設(shè)計(jì)上的效果以及視覺(jué)上的沖突。但是建筑結(jié)構(gòu)在高度上超高的話會(huì)在不同程度上給高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)、防火系統(tǒng)以及建筑結(jié)構(gòu)體系等帶來(lái)不同程度的挑戰(zhàn)，也會(huì)存在很大的安全隱患。

2.3 產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)問(wèn)題

建筑物在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上需要將建筑的結(jié)構(gòu)中心、幾何中心以及剛度中心進(jìn)行整合與匯聚，三心重合建筑物也會(huì)較為穩(wěn)定與安全。但是高層建筑物在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是很難達(dá)到三心合一的要求，這時(shí)高層建筑物也就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)問(wèn)題，建筑物受到水平壓力的影響，會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)與振動(dòng)，這是不利于建筑物的穩(wěn)定與安全的。

2.4 不重視建筑物的嵌固端設(shè)置

一般情況下建筑物會(huì)有兩層或者是兩層以上的人防地下工程，所以建筑物的嵌固端一般是設(shè)置在地下結(jié)構(gòu)的人防頂板處。但是在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有很多的設(shè)計(jì)者不重視嵌固端的設(shè)置，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在細(xì)節(jié)上的忽略會(huì)影響建筑的后期工程，存在一定的安全隱患，也會(huì)相應(yīng)降低居住者的居住舒適度。

3 對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不足的改善策略

3.1 提高建筑設(shè)計(jì)的合理性

設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)的過(guò)程中不僅需要考慮建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上的美觀性也需要重視建筑的安全性。設(shè)計(jì)者在結(jié)構(gòu)體系的選取上需要結(jié)合建筑施工當(dāng)?shù)氐木唧w環(huán)境來(lái)選取結(jié)構(gòu)體系，并且在設(shè)計(jì)上重視防火系統(tǒng)以及防震系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要嚴(yán)格遵守國(guó)家建設(shè)規(guī)定。例如，在江西南昌這個(gè)英雄城市建設(shè)高層建筑需要結(jié)合南昌的地勢(shì)結(jié)構(gòu)以及施工具體環(huán)境來(lái)設(shè)計(jì)高層建筑的結(jié)構(gòu)。南昌市是建設(shè)在相對(duì)平坦平地上建設(shè)起來(lái)的城市，城市建設(shè)是沿著贛江進(jìn)行建設(shè)與發(fā)展，在城市的周邊有一些較為低矮的山地，因此適合高層建筑的設(shè)計(jì)與建設(shè)。在南昌市內(nèi)進(jìn)行高層建筑需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上針對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行合理科學(xué)的選取，是選擇框架結(jié)構(gòu)體系、框架剪刀力墻結(jié)構(gòu)還是筒體結(jié)構(gòu)都需要對(duì)南昌的高層建筑施工環(huán)境進(jìn)行調(diào)研與考察來(lái)選取合適的結(jié)構(gòu)體系。另外南昌城市是沿著贛江建設(shè)起來(lái)，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上需要重視高層建筑的排水系統(tǒng)、供水系統(tǒng)以及防水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。雖然南昌在歷史上較少發(fā)生地震，但也有一些地震發(fā)生記錄，因此高層建筑需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上設(shè)計(jì)相應(yīng)層級(jí)的抗震系統(tǒng)。對(duì)于高層建筑的防火系統(tǒng)也很重要，因?yàn)槟喜彩且粋€(gè)火爐城市，夏季溫度高，電量供應(yīng)高峰期如果人們生活中的不慎重也容易引發(fā)火災(zāi)，因此需要重視防火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)[3]。

3.2 建筑物的高度要控制在合理范圍內(nèi)

對(duì)于高層建筑物的建設(shè)主要是符合當(dāng)?shù)爻鞘械陌l(fā)展要求，而不是為了建設(shè)一個(gè)城市地標(biāo)或者說(shuō)是樹(shù)立一個(gè)城市發(fā)展信心而在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上超過(guò)合理要求。建筑設(shè)計(jì)者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也需要嚴(yán)格遵照建筑設(shè)計(jì)的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，不能一味地追求建筑物的高度以及在設(shè)計(jì)上的視覺(jué)沖突。因?yàn)榻ㄖ镞^(guò)高的話會(huì)帶來(lái)一系列的技術(shù)難題需要攻克，在技術(shù)上無(wú)法攻克的話，就很難施工，設(shè)計(jì)圖紙也無(wú)法真正在實(shí)踐中應(yīng)用起來(lái)。

3.3 盡量促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上三心合一

三心合一的問(wèn)題對(duì)于高層建筑物的穩(wěn)定性與安全性具有重要的影響，需要設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)中攻克技術(shù)難題，盡量促使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到或者是無(wú)限靠近三心合一的要求。在設(shè)計(jì)中要確定建筑物達(dá)到合理的結(jié)構(gòu)形式，在設(shè)計(jì)上對(duì)于平面的設(shè)計(jì)也需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。這樣可以減少建筑物的水平作用力以及水平荷載的影響，減少建筑的扭轉(zhuǎn)與振動(dòng)對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)的破壞。

3.4 重視建筑物的嵌固端設(shè)置

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要重視建筑在細(xì)節(jié)上的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，對(duì)于建筑物嵌固端的設(shè)置要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。如果是在地面上進(jìn)行設(shè)置的話，最好設(shè)計(jì)為剛性的地坪，這樣可以保證建筑在傳力上的可靠性；如果是在地下層進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要將嵌固端的水平移進(jìn)行約束，對(duì)于轉(zhuǎn)角是不需要進(jìn)行約束設(shè)計(jì)的。

4 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上是較為復(fù)雜多變的，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度上也較大，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在不同程度的技術(shù)難題需要攻克，針對(duì)不足之處進(jìn)行技術(shù)上的改善或者設(shè)計(jì)上的改良，可以提高高層建筑的安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]萬(wàn)有夏.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2013，（3）：202.

[2]李科紅.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題的探討[J].建材與裝飾：下旬.2012，（8）：17～18.

[3]王鯤鵬，田亞珍.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].建筑知識(shí)：學(xué)術(shù)刊.2013，（B01）：53.