高層建筑設(shè)計(jì)問題及其必要的應(yīng)對(duì)措施

李其鋒

【摘要】隨著社會(huì)日新月異的發(fā)展與進(jìn)步，高層建筑在城市建筑中占據(jù)著愈來愈重要的位置。高層建筑相對(duì)于其他建筑而言更加復(fù)雜，所以在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員考慮問題時(shí)應(yīng)更加的全面、系統(tǒng)。本文簡要地介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)特征及相關(guān)原則，并著重分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題并提出了相對(duì)應(yīng)的對(duì)策措施建議。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；設(shè)計(jì)問題；原則分析；應(yīng)對(duì)措施

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

1.1 高層建筑結(jié)構(gòu)的均衡關(guān)系不夠合理

在高層建筑的結(jié)構(gòu)布局上，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前應(yīng)該先將街道的寬度和窄度測量清楚，再考慮高層建筑物的自身尺度。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的高層建筑其主題、裙房和頂部之間應(yīng)該是均衡的尺度空間。另外，高層建筑的地理位置應(yīng)該以城市的街道布局為基礎(chǔ)，與其相容，做到和諧，確保高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部不會(huì)壞周邊建筑的美感，不阻礙車輛行人的出行，并且自身外形應(yīng)該做到美觀。然而，設(shè)計(jì)人員在該方面還存在一些薄弱意識(shí)。

1.2 高層建筑消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠規(guī)范合理

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的，因?yàn)槠涔δ艿亩鄻踊?，就要求其?nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的多樣化。不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又會(huì)需要不同性質(zhì)的材料，這也給高層建筑的設(shè)計(jì)帶來了障礙。換言之，材料的可燃性會(huì)加大火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，特別是在風(fēng)力較大的高層建筑中，一旦發(fā)生了火災(zāi)，就會(huì)迅速擴(kuò)張火勢，對(duì)高層建筑的安全性造成了極大的威脅。

1.3 高層建筑結(jié)構(gòu)的高度問題

不少建筑開發(fā)商家為了謀取自身高額的利潤而一味地使高層建筑結(jié)構(gòu)超高，這種在建筑物上私自增高的行為不僅違反規(guī)范操作，而且還會(huì)帶來很多隱患。我國地質(zhì)結(jié)構(gòu)多樣化，每一個(gè)地方的地質(zhì)結(jié)構(gòu)都有自己的特點(diǎn)。一般諸如我國西南的部分地區(qū)，處于大陸板塊交接的邊緣地帶，這些地方屬于地震易發(fā)區(qū)域，這些區(qū)域的建筑高度就不宜過高，過高的建筑會(huì)降低建筑本身的抗震效果，給建筑的居住以及使用者帶來一定的安全隱患。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，我國的建筑行業(yè)得到飛速發(fā)展，人們對(duì)于高層建筑的質(zhì)量要求也越來越高，由于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范與否直接決定著高層建筑質(zhì)量的優(yōu)劣，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑工程中顯得尤為重要。高層建筑的增多一方面體現(xiàn)著城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快。但是隨著數(shù)量的增多，對(duì)高層建筑的要求也隨之提高。

2.1基礎(chǔ)方案合理

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)方案的設(shè)計(jì)需要以實(shí)際的工程地質(zhì)條件為前提，對(duì)其確立時(shí)應(yīng)極大程度地發(fā)揮地基潛力，并配以詳細(xì)的地質(zhì)勘察報(bào)告，必要時(shí)進(jìn)行地基的變形演算。并結(jié)合相鄰建筑物的影響以及建筑物自身上部結(jié)構(gòu)類型與載荷的分布情況等各種因素進(jìn)行綜合性分析，最后得出經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案。

2.2計(jì)算簡圖適當(dāng)

計(jì)算簡圖是保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性的重要條件，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算應(yīng)在計(jì)算簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行。實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不是單純的鋼節(jié)點(diǎn)與鉸結(jié)點(diǎn)，計(jì)算簡圖需要配合相應(yīng)的構(gòu)造措施，從而保證計(jì)算簡圖的誤差在設(shè)計(jì)的允許范圍之內(nèi)。

2.3構(gòu)造措施完善

建構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要注意結(jié)構(gòu)組件的延展性能如鋼筋的錨固長度及其執(zhí)行段的錨固長度等，還需考慮到薄弱部位的加強(qiáng)及溫度對(duì)組件的影響，遵循“強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)壓弱拉”的原則。

三、如何做好高層建筑的設(shè)計(jì)工作

建筑結(jié)構(gòu)的合理性和科學(xué)性直接決定著建筑的整體質(zhì)量，影響著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，所以在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中為避免以上問題的出現(xiàn)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面的問題。

3.1 優(yōu)化高層建筑的消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，高層建筑在城市中的應(yīng)用越發(fā)普遍。除去自然災(zāi)害引發(fā)的地震以外，還要充分考慮人為因素引起的災(zāi)害，比如火災(zāi)。高層建筑結(jié)構(gòu)越復(fù)雜越高，那么一旦引起了火災(zāi)，使用者的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全就會(huì)受到極大的威脅。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中注意防火是很關(guān)鍵的。首先，防火間距要合理，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作，精確地測出建筑物之間的實(shí)際距離。然后，對(duì)于設(shè)計(jì)要因地制宜，防火結(jié)構(gòu)一定要符合實(shí)際的地形情況。除此之外還有安全疏散通道的設(shè)計(jì)也很重要。一般而言，安全疏散通道應(yīng)該進(jìn)行垂直結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且盡量多設(shè)計(jì)幾條，利于慌亂人群的疏散。安全疏散通道中一定要設(shè)計(jì)防煙區(qū)，避免煙霧將疏散的人群嗆暈。設(shè)計(jì)人員可以使用分隔式的設(shè)計(jì)，可以更好地控制火勢和煙霧的蔓延。另外，防火門、防火墻以及其他防火設(shè)備等也需要設(shè)計(jì)人員注意。

3.2 增強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)的剛度，盡量減少位移位移

對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的影響非常大，合適的結(jié)構(gòu)體系、平面的體型、立面的改變等方面是探討減少位移不可缺少的內(nèi)容，只有綜合考慮了上面的方面，才能有效控制位移。另外，在高層建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置時(shí)，要適度地加強(qiáng)高層建筑樓蓋的剛度，將各個(gè)構(gòu)建連接好。在高層建筑結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱的位置和應(yīng)力較復(fù)雜的位置，要加強(qiáng)重視，不可忽略。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)體系中的抵御復(fù)力矩的寬度、結(jié)構(gòu)寬度，要進(jìn)行適當(dāng)有效地加大，減少高層建筑的側(cè)向位移。如今高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用的材料范圍越來越廣，采用的結(jié)構(gòu)形式也越來越新穎，這也就隨之對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響越來越大。然而隨著混凝土材料性能的日趨完善，其在高層建筑結(jié)構(gòu)中的使用也越加廣泛。

3.3 優(yōu)化建筑高度問題

我國現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002）結(jié)合適用與經(jīng)濟(jì)的原則給出了多種結(jié)構(gòu)體系最大的適宜高度，此高度是與我國整體土木工程規(guī)范體系相互協(xié)調(diào)的，也是與目前城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、建筑水平以及施工技術(shù)水平相吻合的。然而在實(shí)際中有許多的混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑物的高度卻超過了規(guī)范高度限制，例如，高達(dá)322m混凝土結(jié)構(gòu)體系的中信廣場以及高達(dá)420.15m組合結(jié)構(gòu)體系的金茂大廈等建筑物。隨著建筑物高度的增加，建筑物自身的參考系數(shù)也會(huì)超出適宜的規(guī)定范圍，例如延性要求、安全指標(biāo)、荷載取值、材料性能以及力學(xué)模型的選取等。除此之外，在地震力的作用下超高建筑物的形態(tài)會(huì)發(fā)生極大變化從而產(chǎn)生變形破壞力，因此對(duì)于超過高度限制的建筑物應(yīng)當(dāng)保持科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。

3.4 優(yōu)化高層建筑的抗震性能

高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要保證各個(gè)地方的剛度對(duì)稱且均勻，其平面形狀也要盡量的規(guī)范和盡量的簡單。如果能夠保證以上要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，那么在計(jì)算地震應(yīng)力時(shí)就會(huì)容易的多，處理起來也會(huì)容易很多。比如地震應(yīng)力扭轉(zhuǎn)和集中地方的處理等等。由此可見，在設(shè)計(jì)高層建筑的結(jié)構(gòu)時(shí)，要盡量可能地將建筑剛度的中心點(diǎn)和地震力作用中心點(diǎn)設(shè)計(jì)到一起，正常情況下，偏心距e 要比與外力作用線垂直的建筑物邊長的5%小。高層建筑物體積龐大，噸位也很大，如果抗震效果不好，那么一旦出現(xiàn)地震或者其他使之震動(dòng)的因素，造成的損失將是巨大的。為了避免災(zāi)難的發(fā)生，必須要優(yōu)化好高層建筑的抗震性能。

3.5 優(yōu)化高層建筑自身的缺陷

高層建筑自身所帶有的缺陷也是很多的，比如高層建筑的溫度收縮問題、沉降問題等，除此之外，高層建筑因?yàn)槠潴w型很龐大宏偉，內(nèi)外部結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，十分復(fù)雜，所以極其容易對(duì)建筑物本身造成不利的影響。如果工作人員想要加強(qiáng)高層建筑物的安全工作，就不能忽略以上其自身的弱點(diǎn)，并且還要根據(jù)不同的問題進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，妥善處理。現(xiàn)今，建筑行業(yè)的結(jié)構(gòu)分析技術(shù)和其計(jì)算方法得到了更好的提高，在高層建筑的平面設(shè)計(jì)方面也出現(xiàn)了設(shè)計(jì)不規(guī)范、不對(duì)稱以及曲線形設(shè)計(jì)等現(xiàn)象，在高層建筑實(shí)際中也應(yīng)用到了耗能減震技術(shù)。

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