高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

陳建辰

摘要：隨著城市人口的不斷增多，城市建筑用地緊張的問題越發(fā)突顯，因此，城市的高層、超高層建筑越來越多，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求和難度也越來越大。并從多個(gè)層面分析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，希望在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中能有所幫助。

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

引言

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層建筑設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，會(huì)直接影響到整個(gè)建筑的質(zhì)量和安全效果，而且在新形勢下，人們對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求，因此高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層建筑項(xiàng)目建設(shè)中所關(guān)注的重點(diǎn)。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則分析

對于高層建筑而言，其是由多種構(gòu)造相互協(xié)同而組成，不同的構(gòu)造有著不同的作用效果，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要能夠遵循以下原則：第一，多道防線原則。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所關(guān)注的重點(diǎn)之一則是安全性，因此，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要能夠遵循多道防線的原則，即高層建筑因外部作用力而出現(xiàn)損傷，在建筑的某一構(gòu)件出現(xiàn)損毀或故障時(shí)，其它構(gòu)件仍然能夠發(fā)揮支撐作用，進(jìn)而有效緩解高層建筑損毀對內(nèi)部人員造成的傷害。第二，剛?cè)岵?jì)原則。在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剛性原則則要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要能夠確保整體建筑結(jié)構(gòu)的剛度，剛度越大，建筑的穩(wěn)定性則越強(qiáng);柔性原則則要求建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)居民的審美需求。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 重視軸向變形問題

通常情況下，高層建筑在豎直方向會(huì)產(chǎn)生巨大的荷載，所以在荷載力的影響下出現(xiàn)軸向變形的幾率相對較大，所以設(shè)計(jì)人員必須對這一情況引起足夠的重視。在出現(xiàn)上述情況時(shí)，連續(xù)梁支座負(fù)彎矩?cái)?shù)值迅速降低，正彎矩迅速升高，針對這一情況，設(shè)計(jì)人員需要通過細(xì)致的觀察，并在觀察中對構(gòu)件進(jìn)行對比，并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，還要對構(gòu)件的下料距離作出判斷，然后合理分配下料。

2.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)問題

在高層建筑施工建設(shè)中，主要利用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且可以從多種渠道獲得建筑使用原料，施工人員可以使用鋼筋混凝土完成各類復(fù)雜斷面的澆筑和結(jié)構(gòu)施工，而且，此類建筑結(jié)構(gòu)還具有良好的耐火性能及抗震效果，但是高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)較大斷面的構(gòu)件，因此設(shè)計(jì)人員要引起相應(yīng)的注意。中國很多高層建筑會(huì)使用到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載力以及建筑平立面的外形尺寸進(jìn)行合理把握。就目前來看，一些設(shè)計(jì)人員在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承重力設(shè)計(jì)方面考慮不周全，比如在設(shè)計(jì)中進(jìn)行對規(guī)則結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則作出了要求，但是并沒有進(jìn)行定量分析，也沒有針對高層建筑中的不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊考慮。所以在高層建筑項(xiàng)目建設(shè)中，如果要采用此類結(jié)構(gòu)，則需要對上述問題進(jìn)行考慮。

2.3 荷載與高度問題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要能夠考慮到建筑的防震和防風(fēng)效果，而且，在具體的設(shè)計(jì)中一方面要能夠考慮到建筑自身的高度，另一方面則需要考慮到建筑的水平荷載力。水平荷載力主要作用于建筑的防震效果，所以在結(jié)果設(shè)計(jì)過程中，處于安全方面的考慮，要對建筑的水平荷載力予以明確。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

3.1 結(jié)構(gòu)體系問題

在高層建建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)人員所選擇的結(jié)構(gòu)體系不合理，會(huì)導(dǎo)致高層建筑的穩(wěn)定性得不到保障。比如，在鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員沒有對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行全面了解，沒有從抗震及防風(fēng)層面來考慮問題，因此所選擇的結(jié)構(gòu)體系不合理，受此影響，高層建筑的穩(wěn)定性則無法得到保障，在遇到地震及大風(fēng)天氣時(shí)，會(huì)存在一定的安全隱患。尤其在選擇鋼盤混凝土結(jié)構(gòu)后，如果相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)置考慮欠缺，那么整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)性能和可靠性都會(huì)受到一定的負(fù)面影響，在外部環(huán)境因素的作用，安全問題及建筑質(zhì)量問題很容易顯現(xiàn)。又如，在建筑結(jié)構(gòu)形式的選擇中，鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都具有自身的優(yōu)勢，為此，設(shè)計(jì)人員要能夠結(jié)合建筑所處地區(qū)的地理環(huán)境，然后結(jié)合建筑用途方面的考慮，進(jìn)而做出最終選擇。而且，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員還可以對兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效融合，促使所設(shè)計(jì)的高層建筑結(jié)構(gòu)能夠同時(shí)體現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，但是，這一方面的融合，要求設(shè)計(jì)人員必須具備較高的專業(yè)水準(zhǔn)。由此可見，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境特點(diǎn)合理選擇結(jié)構(gòu)體系，以此確保高層建筑的穩(wěn)定性和質(zhì)量。

3.2 設(shè)計(jì)方案制定問題

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)是高層建筑后期建設(shè)施工的重要基礎(chǔ)，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)了問題，無法形成科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，則無法為后期的具體施工提供科學(xué)的指引。從當(dāng)前的情況來看，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，會(huì)出現(xiàn)設(shè)計(jì)人員考慮不夠全面，導(dǎo)致所形成的設(shè)計(jì)方案存在不合理之處，而根據(jù)設(shè)計(jì)方案所完成的高層建筑耐久性較差，無法體現(xiàn)建筑功能。為此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員需要對整個(gè)高層建筑項(xiàng)目進(jìn)行全面的評估，然后明確建筑結(jié)構(gòu)方面的實(shí)際要求，然后再著手進(jìn)行設(shè)計(jì)。所形成的初步方案，還應(yīng)該與參與建筑施工的人員進(jìn)行相互討論，然后查找高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的不足，并及時(shí)改進(jìn)，為了確保設(shè)計(jì)方案的合理性，設(shè)計(jì)人員還可以請專門的設(shè)計(jì)公司對其方案進(jìn)行評估，并形成最終設(shè)計(jì)方案，這有這樣，才能夠確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性，并為后期的建筑施工建設(shè)提供科學(xué)的指引，以此確保高層建筑質(zhì)量。

3.3 計(jì)算簡圖使用問題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，針對構(gòu)件尺寸的設(shè)定、配筋比率等都需要開展必要的計(jì)算活動(dòng)，計(jì)算結(jié)果可以為相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作提供必要的參考，而在計(jì)算過程中會(huì)使用到計(jì)算簡圖，為了確保計(jì)算簡圖的使用效果，則要保證計(jì)算簡圖與建筑實(shí)際情況相符。

3.4 綜合性能的滿足

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要能夠考慮到高層建筑的綜合性能，只有滿足建筑的綜合性能，所開展的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作才有意義。具體而言，綜合性能滿足視角下的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮到以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：第一，確保建筑結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)的合理性，這一方面考慮主要是針對高層建筑長期使用中的變形問題，尤其是在地震、大風(fēng)等巨大外力作用下的變形，確保延性設(shè)計(jì)的合理性，則能夠使高層建筑有效應(yīng)對巨大外力作用下說發(fā)生的變形問題。第二，確保高層建筑的水平荷載力。由于高層建筑的特殊性，其受到水平方向荷載力的影響較為明顯，如大風(fēng)，為此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工作中必須確保高層建筑具有良好的水平荷載力。第三，確保高層建筑安全性，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要能夠堅(jiān)持以人為本的理念，比如，逃生通道的合理設(shè)計(jì)，確保建筑在出現(xiàn)火災(zāi)、地震等情況時(shí)，建筑內(nèi)人員能夠盡快逃離，將此類災(zāi)害的負(fù)面影響降到最低。

4 結(jié)語

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)有著重要的意義，為此，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要能夠堅(jiān)持一定的設(shè)計(jì)原則，并明確設(shè)計(jì)要點(diǎn)，然后從多個(gè)層面入手做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作，以此充分體現(xiàn)高層建筑的實(shí)際功能。

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