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

張桂茹

摘要：我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，大量的外來(lái)務(wù)工人員在促進(jìn)城市發(fā)展和進(jìn)步的同時(shí)，也導(dǎo)致了一系列問(wèn)題的產(chǎn)生，其中表現(xiàn)最突出的就是城市居民的居住問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，高層建筑大量涌現(xiàn)。和一般的建筑比較，高層建筑在設(shè)計(jì)中的難度更大，只有確保其設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及合理性，才能為順利施工提供保障。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TU973文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3024（2017）02-0138-01

1.高層建筑結(jié)構(gòu)類型

1.1剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)是指建筑內(nèi)外墻采用剪力墻設(shè)計(jì)方式，利用剪力墻承擔(dān)建筑負(fù)荷。剪力墻的變形及受力特點(diǎn)受剪力墻開(kāi)洞情況影響，根據(jù)軋受力特點(diǎn)，剪力墻分為特殊開(kāi)洞墻和單肢墻兩類，不同類型剪力墻的截面應(yīng)力分布特點(diǎn)存在顯著差異，因而工程實(shí)踐不僅需要計(jì)算位移和內(nèi)力情況，也需要靈活運(yùn)用平面有限元法計(jì)算剪力墻結(jié)構(gòu)，提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。但是該方法存在弊端，如自由度較多。工程實(shí)踐中，特殊開(kāi)洞墻應(yīng)用頻率更高。

1.2筒體結(jié)構(gòu)。筒體結(jié)構(gòu)分為框架一核心筒和筒中筒兩種類型，前者的受力特點(diǎn)為框架、簡(jiǎn)體分別承受豎向和水平荷載，變性特點(diǎn)與框剪墻存在一定相似之處，但是其抗側(cè)剛度性能更好。簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)計(jì)算方法三維空間法，計(jì)算結(jié)果的精度更高。

1.3框架一剪力墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由多個(gè)框架和剪力墻共組成，該結(jié)構(gòu)類型優(yōu)點(diǎn)在于位移和內(nèi)力設(shè)計(jì)防范方式較多，但是連梁連續(xù)化假定方法計(jì)算位移協(xié)調(diào)條件時(shí)，應(yīng)該按照框架水平位移和剪力墻轉(zhuǎn)角設(shè)計(jì)，建立外荷載與位移關(guān)系的微分方程。但是需求和因素未知量之間存在差異，微分方程存在不同解。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要影響因素

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中選擇建筑載荷的工作是重要的工作內(nèi)容，對(duì)于大部分的高層建筑來(lái)說(shuō)，可以依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)載荷規(guī)定中的相關(guān)要求進(jìn)行有效的明確，之后需要對(duì)其他的建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)進(jìn)行分析，以此明確有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

2.1風(fēng)載荷。依據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，由于其高層很容易被風(fēng)載荷所影響，特別是在一些高層建筑中，需要控制的原因就是風(fēng)載荷，例如，在臺(tái)北某地設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不但結(jié)合了當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)的規(guī)范，還讓加拿大的專業(yè)設(shè)計(jì)企業(yè)對(duì)其進(jìn)行了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，以此提升建筑的抗風(fēng)載能力。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)一個(gè)依據(jù)1：500為比例的模型在直徑為一千二百米的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，證明建筑在不同的風(fēng)力的情況下受力情況。

2.2地震力。在檢測(cè)地震力的過(guò)程中，現(xiàn)階段的技術(shù)存在著一定的問(wèn)題，難以對(duì)其進(jìn)行有效的預(yù)算工作。對(duì)于地震預(yù)測(cè)較準(zhǔn)的日本，也無(wú)法明確其地震的地點(diǎn)、方向以及時(shí)間。因此，高層建筑設(shè)計(jì)在實(shí)施的時(shí)候需要注重其地震力。同時(shí)，還要考慮到建筑主樓、裙樓在地震力下的不同狀況。

2.3地基基礎(chǔ)。對(duì)于兩者來(lái)說(shuō)，地基基礎(chǔ)在其實(shí)施的過(guò)程中占據(jù)重要的地位，在實(shí)際建設(shè)中主要是依據(jù)不同的地基形式提升其地基結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性。例如，對(duì)于較為深厚的軟基層，高層建筑地基需要依據(jù)樁筏基礎(chǔ)等進(jìn)行。當(dāng)然，也可以依據(jù)現(xiàn)實(shí)的地基情況制定有效的基礎(chǔ)方案；應(yīng)用程度不大的年輕巖基主要是依據(jù)現(xiàn)澆混凝土樁基融入到巖層中的形式為建筑提供根本支撐；對(duì)于深度較大的巖層，例如在地面一百米以下，主要是依據(jù)巖層上層經(jīng)常應(yīng)用的層狀沖積土，應(yīng)用框格式的地下連續(xù)墻為建筑實(shí)施提供基礎(chǔ)；而對(duì)地下基層條件不錯(cuò)的地層來(lái)說(shuō)，主要是依據(jù)筱形基礎(chǔ)就行。在設(shè)計(jì)地基的過(guò)程中，需要依據(jù)不一樣的地質(zhì)選擇有效的組合式基礎(chǔ)方案，最后明確一個(gè)經(jīng)濟(jì)性較高的方案。

2.4建筑功能應(yīng)用需求。大部分的建筑在實(shí)施的過(guò)程中都是依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行建設(shè)的，因此在實(shí)施的過(guò)程中需要依據(jù)這種條件進(jìn)行工作，這是發(fā)展過(guò)程中重要的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要注重建筑的藝術(shù)特點(diǎn)、應(yīng)用方案以及經(jīng)濟(jì)等多方面的要求。同時(shí)，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要確保其結(jié)構(gòu)不但在施工技術(shù)下實(shí)現(xiàn)，還是現(xiàn)階段設(shè)計(jì)素材所需的，這也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要管理的一個(gè)因素。

3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1水平荷載要點(diǎn)。水平荷載在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中屬于一個(gè)決定性要素。樓房自身重量與樓面應(yīng)用荷載基于豎構(gòu)件當(dāng)中引發(fā)的軸力與彎矩?cái)?shù)值，只和樓房高度的一次方成正比。而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及在豎構(gòu)件產(chǎn)生的軸力，和樓房高度的二次方成正比。在高層建筑中，豎向荷載屬于一個(gè)定值，但作為水平荷載的風(fēng)荷載及地震作用來(lái)說(shuō)，兩者之間的數(shù)值會(huì)在結(jié)構(gòu)動(dòng)力特征變化時(shí)隨著發(fā)生變化。因此，水平荷載屬于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)決定性要素。

3.2軸向變形要點(diǎn)。基于高層建筑當(dāng)中，其豎向荷載數(shù)值通常偏大，處于柱當(dāng)中可以引發(fā)很大的軸向變形，進(jìn)而使連續(xù)梁彎矩受到很大程度的影響，在連續(xù)梁中間支座位置的負(fù)彎矩值降低的情況下，跨中正彎矩?cái)?shù)值便會(huì)提高，進(jìn)一步使預(yù)制構(gòu)件下料長(zhǎng)度受到極大影響。在這樣的情況下，就有必要以軸向變形計(jì)算數(shù)值為依據(jù)，科學(xué)合理地調(diào)整下料長(zhǎng)度。此外，在發(fā)生軸向變形的情況下，構(gòu)件應(yīng)力及側(cè)移均會(huì)受到很大程度的影響，進(jìn)而使構(gòu)件的安全性難以得到有效保障。為此，充分控制軸向變形非常關(guān)鍵。

3.3側(cè)移要素。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需對(duì)側(cè)移進(jìn)行合理控制。在高層建筑的高度越來(lái)越高的情況下，基于水平荷載條件下的結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形便會(huì)大大上升，為了使側(cè)移不隨著大大增加，有必要將其控制在一定合理的范圍內(nèi)。

3.4結(jié)構(gòu)延性要素。與非高層建筑相比，高層建筑的柔性更為突出。例如，在發(fā)生地震的情況下，所發(fā)生的形變會(huì)比非高層建筑更明顯。為確保高層建筑在處于塑性變形環(huán)節(jié)依舊擁有足夠大的抗變形作用，防止倒塌狀況的發(fā)生，需制定并落實(shí)有效措施，以此使高層建筑的結(jié)構(gòu)延性得到有效增強(qiáng)。

4.結(jié)束語(yǔ)

總之，伴隨著不斷改進(jìn)的新高規(guī)以及新抗震規(guī)則，在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候，需要?jiǎng)討B(tài)的不斷完善和健全，而就工程設(shè)計(jì)工作者來(lái)講，應(yīng)該將規(guī)范軟件的編制原理充分理解，結(jié)合工程實(shí)際，將自身的設(shè)計(jì)水平提高到新的層次。