高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)探析

1.柳曉宇 2.廉照文

1.身份證號(hào)：370686198906040416 2.身份證號(hào)：371424198803100659

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)探析

1.柳曉宇 2.廉照文

1.身份證號(hào)：370686198906040416 2.身份證號(hào)：371424198803100659

高層房屋建筑的發(fā)展，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要在新時(shí)代的理念下更加符合人們的需求，因此，無論是從基本原則上來看，還是從高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)上來看，高層房屋建筑設(shè)計(jì)師都必須要抓住重點(diǎn)環(huán)節(jié)，站在全面性角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證建筑的質(zhì)量。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

1 高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1.1 水平荷載

豎向荷載以及水平荷載對(duì)建筑都有著一定影響。在多層建筑中，水平荷載所產(chǎn)生的影響相對(duì)較小，而豎向荷載對(duì)建筑產(chǎn)生的影響較大。而在高層建筑中，由于自身的高度影響，更多時(shí)候是水平荷載對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響較大，而豎向荷載相對(duì)于水平荷載的影響較小。因此，在對(duì)高層房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)注重水平荷載對(duì)建筑產(chǎn)生的影響。

1.2 軸向變形

軸向變形對(duì)高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的影響較大，需要充分考慮到高層建筑的高度、層數(shù)等因素對(duì)豎向構(gòu)件軸力值所產(chǎn)生的影響。隨著高度的增加，豎向構(gòu)件的軸力值對(duì)建筑的影響也會(huì)明顯增加。當(dāng)豎向構(gòu)件的軸力值達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)使高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力數(shù)值發(fā)生變化，對(duì)整個(gè)建筑產(chǎn)生影響。因此，在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)從多個(gè)角度考慮該問題。

1.3 建筑側(cè)向位移

高層房屋建筑由于自身的高度，導(dǎo)致其在水平荷載作用下產(chǎn)生的側(cè)向位移隨著高度的增加而不斷增大。因此，在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)注重側(cè)向位移所產(chǎn)生的影響，一方面要有足夠的抗側(cè)剛度能力，另一方面對(duì)其產(chǎn)生的位移進(jìn)行有效控制，若是在最高層的側(cè)向位移超出了允許的范圍，則需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，使其在允許的位移范圍內(nèi)，這樣才能夠保證建筑的整體質(zhì)量。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 水平荷載

建筑同時(shí)承受豎向荷載和地震及風(fēng)產(chǎn)生的水平荷載，在多層建筑中，因水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移相對(duì)較小，對(duì)建筑建構(gòu)設(shè)計(jì)的影響不大，主要是以重力為代表的豎向荷載著建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)起控制作用。而在高層建筑中，很多時(shí)候是水平荷載對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起決定性作用，盡管豎向荷載對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生重要的影響，但相對(duì)于水平荷載來說，影響相對(duì)較小。

2.2 軸向變形

對(duì)于多層建筑軸力項(xiàng)相對(duì)于彎矩項(xiàng)來說，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響不是很大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可只考慮彎矩項(xiàng)而忽略軸力的影響。但是對(duì)高樓層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析所要考慮的因素就不太一樣了，需充分考慮到高層建筑的層數(shù)、高度對(duì)豎向構(gòu)件軸力值的影響。隨著高度的不斷增加，豎向構(gòu)件的軸力變形也會(huì)變得特別明顯，當(dāng)豎向構(gòu)件軸向變形達(dá)到一定的程度，會(huì)使高層建筑的結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值和分布產(chǎn)生變化。

2.3 建筑側(cè)向位移

隨著建筑樓層及高度的增加，在水平荷載的作用下產(chǎn)生的側(cè)向位移也會(huì)不斷的增大。高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在應(yīng)對(duì)風(fēng)荷載及地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力作用時(shí)，才能有足夠大的力量去抵御。為了能夠?qū)L(fēng)荷載及地震作用下產(chǎn)生的側(cè)移距離控制在一定的限度之內(nèi)，就必須擁有足夠的抗側(cè)剛度能力，才能較好的保障結(jié)構(gòu)安全及正常使用的舒適度。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)是運(yùn)用人的思維和判斷力，從整體上決定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問題。作好這項(xiàng)工作的首要條件，是對(duì)結(jié)構(gòu)受力規(guī)律和實(shí)際情況有比較透徹的了解，不僅能夠發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)總體布置的基本原則，還能顧及到結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的細(xì)節(jié)。具體來說，要作好結(jié)構(gòu)總體方案，以創(chuàng)造對(duì)抗震有利的條件；分析地震力的性質(zhì)和所選定結(jié)構(gòu)體系的受力特點(diǎn)使主觀意圖符合客觀實(shí)際；了解地震力和豎向荷載的傳遞途徑及內(nèi)力重分布的趨向，有效的布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件；預(yù)估結(jié)構(gòu)的破壞過程和破壞機(jī)制，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)。

3.2 地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

地基是整個(gè)高層房屋建設(shè)的基礎(chǔ)部分，在設(shè)計(jì)前對(duì)整個(gè)建筑周邊的環(huán)境及地址情況進(jìn)行深入了解是非常必要的。①設(shè)計(jì)師們應(yīng)當(dāng)對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地址情況進(jìn)行詳細(xì)了解，包括地貌、地質(zhì)、水位情況等，并對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，以便保證建筑在使用的過程中不會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，對(duì)人們的人身安全造成影響。②考慮施工的過程中是否會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境和建筑造成影響，保證其在使用的過程中不會(huì)發(fā)生傾斜的現(xiàn)象，同時(shí)，要對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行深入了解，保證施工的過程中不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成大規(guī)模的破壞。③對(duì)建筑周邊的建筑物以及地下設(shè)施進(jìn)行標(biāo)注，保證施工過程不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生破壞影響，進(jìn)而使施工環(huán)節(jié)能夠科學(xué)合理地展開。

3.3 建筑的載荷設(shè)計(jì)

在進(jìn)行建設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)一定要做好荷載的計(jì)算。相對(duì)于一般的建筑，高層建筑的荷載及其組合要復(fù)雜的多，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑的荷載計(jì)算時(shí)需要考慮的內(nèi)容也多得多。在進(jìn)行高層建筑的荷載計(jì)算時(shí)，最主要的內(nèi)容是以下兩個(gè)方面：建筑的地震荷載以及風(fēng)荷載。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，復(fù)雜的超限高層建筑還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行的風(fēng)洞試驗(yàn)及振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，以確保建筑的安全。

3.4 建筑抗震性能的設(shè)計(jì)

因?yàn)楦邔咏ㄖ母叨纫绕胀ńㄖ叱龊芏?，多以其?duì)應(yīng)力的承受能力也不一樣，因此當(dāng)?shù)卣饡r(shí)其產(chǎn)生的反應(yīng)程度也不是一樣的，因此對(duì)于高層建筑，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要充分考慮抗震設(shè)計(jì)。而且抗震設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)建筑所處的地形地質(zhì)條件都進(jìn)行充分的考慮，通常土地比較堅(jiān)硬的其抗震強(qiáng)度會(huì)比較大，所以要盡量選擇硬度比較大的土層，而避開那些土質(zhì)疏松的地層，而對(duì)土層的變化進(jìn)行有效的把握成為抗震設(shè)計(jì)中的一個(gè)困難點(diǎn)。

3.5 高層建筑中的防火設(shè)計(jì)

在高層建筑防火結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)加強(qiáng)防火結(jié)構(gòu)間的距離控制，并且結(jié)合建筑建設(shè)過程中實(shí)地地形考慮，加大處理。而且在選用材料時(shí)，盡量選擇耐火材料，以減少易燃材料的使用。如火災(zāi)發(fā)生時(shí)，及時(shí)進(jìn)行疏散也是防火設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于高層建筑的疏散形同設(shè)計(jì)，高層建筑應(yīng)選用雙通道設(shè)計(jì)，同時(shí)增加防煙區(qū)、耐火區(qū)和避難層的區(qū)域設(shè)計(jì)。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的高層建筑已經(jīng)進(jìn)入到一個(gè)高速發(fā)展的時(shí)代，高層建筑的不斷崛起是城市化進(jìn)程中的明顯標(biāo)志，同時(shí)，它對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平也提出了越來越高的要求。所以，在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該注重概念設(shè)計(jì)，熟悉設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以確保建筑結(jié)構(gòu)的安全合理。

[1]王紅梅.建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].建筑知識(shí)，：2017-09-05