淺析高層建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

徐霞（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院　貴州貴陽　550001）

淺析高層建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計

徐霞
（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院貴州貴陽550001）

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作是一項涉及諸多因素和問題的綜合性技術(shù)工作，高層建筑對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求非常高，建筑設(shè)計師一定要在準(zhǔn)確分析計算的前提下，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則性要求，結(jié)合實際的工程條件和地質(zhì)條件，設(shè)計和采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

高層建筑；主體結(jié)構(gòu)；設(shè)計分析

引言

隨著建筑量的不斷增加，建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計變得更加的重要。在進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計時，所要考慮的問題是復(fù)雜且多樣，因此必須對所有必要的問題都要給予考慮，才能保證建筑的安全性。對于建筑結(jié)構(gòu)地基的考量，梁高的選擇和樓板的建造，這些都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)常出現(xiàn)的問題。只有把建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中該注意的因素都做好，才能保證建筑業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

1　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計簡述

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，先要對建筑的整體有一個把握。在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要注意層次的設(shè)計，以人的需求為標(biāo)準(zhǔn)，同時要追求環(huán)保健康。在實際的建筑結(jié)構(gòu)之中，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，不得對結(jié)構(gòu)的設(shè)計上采用單一的結(jié)構(gòu)。因為如果建筑出現(xiàn)了裂縫，就會使整個建筑的局部受力產(chǎn)生影響，一旦破壞的比較厲害，這種結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的后果會不堪設(shè)想，這就是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在層次上的設(shè)計。所以，可以采用多層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計來代替單一的層次設(shè)計。對于一些大型的建筑，其結(jié)構(gòu)體系比較復(fù)雜，在設(shè)計時考慮到了安全性的問題，但是如果設(shè)計的節(jié)點不好，會導(dǎo)致所有的受力無法均勻分配，導(dǎo)致安全問題的發(fā)生。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，因為建筑本來就是給人設(shè)計的，而且由于人們的生活水平的提高，因此對該方面的要求也相應(yīng)增多，所以在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時一定注意要環(huán)保和健康。如果設(shè)計的對象是高層的建筑，在設(shè)計時一定考慮到建筑的垂直和水平方向的共同受力問題。建筑的高度增加，其垂直的受力要加強，因為高度所導(dǎo)致的風(fēng)力的影響比較大，這時對水平受力也要注意受力設(shè)計。因此，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮各方面的因素，才能保證建筑的各類指標(biāo)的達(dá)標(biāo)。

2　高層建筑結(jié)構(gòu)選型分析

在建筑物設(shè)計的結(jié)構(gòu)選型上，對于高層建筑物的結(jié)構(gòu)而言，工程設(shè)計師應(yīng)注意以下幾個方面：

2.1結(jié)構(gòu)規(guī)則性

新舊規(guī)范在建筑物結(jié)構(gòu)規(guī)則方面的內(nèi)容出現(xiàn)了很大變動，在這方面新規(guī)范增加了很多的限制條件。應(yīng)選擇比較規(guī)則的平面方案和立面方案。盡量避免平面凸凹不規(guī)則或樓板開大洞，平面長寬比應(yīng)滿足規(guī)范的規(guī)定，合理設(shè)縫，使結(jié)構(gòu)剛度中心與質(zhì)量中心盡量靠近。豎向應(yīng)避免有過大的外挑或內(nèi)收，嵌固端上下層剛度比以及平面規(guī)則性信息等，這些都是新的限制條件。而且，新規(guī)范也明確表明了強制性的規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案。”所以，針對這些新規(guī)范，結(jié)構(gòu)設(shè)計師必須嚴(yán)格遵循并加以注意，以免在后期的設(shè)計方面處于被動狀態(tài)。

2.2結(jié)構(gòu)超高

對于結(jié)構(gòu)高度而言，在高規(guī)與抗震規(guī)范中有了很嚴(yán)格的限制，特別是在新規(guī)范中，對于超高問題除了對于原來的高度增設(shè)為A級高度外，還增設(shè)了B級的高度建筑。所以，必須嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)的高度因素，如果確定了結(jié)構(gòu)為B級高度建筑物，甚至超過了B級的高度，其處理措施和設(shè)計方法就會有很大的變化。對于結(jié)構(gòu)類型的變更，在實際工程設(shè)計中曾經(jīng)出現(xiàn)過對該問題忽略的情況，致使施工圖在審查階段就未予通過，在這種情況下，應(yīng)該對其進行重新設(shè)計或者進行專家討論、評定。但是這些對于整個工程的規(guī)劃、造價和工期而言具有很大的負(fù)面影響。

2.3嵌固端設(shè)置

嵌固端對于高層建筑而言，其一般設(shè)置于地下室的頂板處，因為高層建筑通常下會帶有人防和地下室，嵌固端也有可能被設(shè)置于人防的頂板位置。而對于這個問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計師往往會忽略嵌固端的很多問題，如：上下層剛度比的限制、樓板的設(shè)計、上下層抗震等級一致性以及嵌固端位置與結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置的協(xié)調(diào)問題等，如果對其中一個方面造成忽視，就有可能為后期工程作業(yè)埋下很大的安全隱患。

2.4短肢剪力墻

對于墻肢截面高厚度為5～8的，在新規(guī)范中規(guī)定為短肢剪力墻。對于短肢剪力墻而言，在實際經(jīng)驗和試驗資料中其在高層建筑中的應(yīng)用增添了很多限制性條件，如軸壓比限制及最小配筋量要求。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)該盡量避免對短肢剪力墻的采用，以免給后期工程的進展帶來麻煩。

3　高層建筑主題結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

3.1對于建筑結(jié)構(gòu)的選型要合理

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于建筑結(jié)構(gòu)的選型也是相當(dāng)重要的，只有選型正確，才能讓建筑物能夠承受自己的重力，不會出現(xiàn)超負(fù)荷的狀況。只有建筑的承受力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，將建筑因為水平力的作用而發(fā)生的側(cè)移就在可控的范圍內(nèi)，才能保證建筑的安全。因此，要對建筑物的使用的空間和功能要求進行考慮，選擇正確的建筑結(jié)構(gòu)型式。不同的建筑結(jié)構(gòu)的選型，會導(dǎo)致建筑在空間和高度上的不同。

3.2計算控制好軸向的承受力

對于一些層數(shù)比較低的建筑，其建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以簡化對軸向的承受力的計算。在進行這樣的建筑設(shè)計時，一般只要對建筑的彎矩受力進行考慮就可以，因為其軸力在該建筑中的作用不是很大。但是，對于高層建筑的情況就不同了，尤其注意在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中對軸向的承受力的計算和控制。所以所需的軸向的承受力也相應(yīng)的增加，同時因為高度的增加而導(dǎo)致的軸向會更容易出現(xiàn)變形的情況，因此對軸向的承受力的設(shè)計更是要嚴(yán)格的把控。因為建筑的高度，從而導(dǎo)致了軸向力變大和負(fù)彎矩值減小，對下料的長度也會有影響。所以必須對建筑的軸向承受力進行精確的計算，然后做合適的調(diào)整，才能保證建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的完整和安全性。

3.3加大對結(jié)構(gòu)延性的關(guān)注度

在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，其中一個重要的組成因素就是結(jié)構(gòu)的延性。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境破壞問題也越加嚴(yán)重，一些自然災(zāi)害也頻頻發(fā)生。其中比較常發(fā)生在我國的一種自然災(zāi)害就是地震，一旦發(fā)生地震，人們的生命財產(chǎn)都會受到威脅。因此，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上考慮到加強抗震的功能，對人身安全也是一種保護。對于高層建筑，其在發(fā)生地震時，建筑的結(jié)構(gòu)非常容易發(fā)生變形，如果在之前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中有很好的考慮到建筑的延性，就能減少建筑的倒塌。在地震的級數(shù)比較大時，如果建筑物的延性設(shè)計比較高，可以給人們爭取更多的時間逃離建筑內(nèi)部。在現(xiàn)在建筑中，主要是由混凝土建構(gòu)而成，一般是非彈性的狀態(tài)，而延性又有很好的伸縮性，這樣即使發(fā)生地震，延性也能吸收震動的能量，從而保證了建筑的安全。因此，必須加強對建筑結(jié)構(gòu)的延性，這樣才能使建筑更有伸縮性。

3.4重視水平和側(cè)移方面的設(shè)計

對于建筑的水平的承載力的設(shè)計和側(cè)移的設(shè)計，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可忽視的一部分。在目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，建筑要重視垂直方向的軸向承受力，而在高層建筑中會更加重視水平承載力。因此，在進行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，特別是對高層建筑的建造，一定注重對其水平的承載力的精密計算。同時因為高度的關(guān)系也影響到側(cè)移的大小，因此對結(jié)構(gòu)側(cè)移的設(shè)計直接關(guān)系到建筑的穩(wěn)固性。隨著建筑高度的不斷增加，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時要保證結(jié)構(gòu)的強度和抗側(cè)移的能力，即使發(fā)生側(cè)移，也能在可控范圍內(nèi)。因此，必須注重對建筑結(jié)構(gòu)的水平和側(cè)移的承受力，只有這樣，才能保證建筑的安全性。

4　結(jié)束語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項系統(tǒng)、全面的工作，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要熟練掌握理論知識，具有扎實的理論知識，同時要勇于創(chuàng)新，對待工作嚴(yán)肅認(rèn)真并且負(fù)責(zé)，明確當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，并能解決問題，此外，還需要提高自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，從而設(shè)計出更高水準(zhǔn)、更科學(xué)合理和更經(jīng)濟的建筑結(jié)構(gòu)形式。進而為人類提供更好的建筑物。

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2015-1-26