1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問題探析 摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人類社會(huì)逐漸工業(yè)化、商業(yè)化、城市化。城市人口的日益增多，造成了城市生產(chǎn)和生活用房緊張，地價(jià)的昂貴迫使人們不得不考慮對空間的豎向利用。建筑由多層發(fā)展到高層，滿足了人們生產(chǎn)和生活的需要。高層建筑設(shè)計(jì)不同于一般建筑結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且樣式繁復(fù)，在設(shè)計(jì)施工中難度較大。對于整個(gè)施工中設(shè)計(jì)問題十分重要，但是對于現(xiàn)在的高層設(shè)計(jì)中存在很多問題，需要不斷的提高相應(yīng)的設(shè)計(jì)技術(shù)。 關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 問題 1、高層建筑的設(shè)計(jì)原則 1.1高層建筑結(jié)構(gòu)方案的選擇 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對于工程來講是十分關(guān)鍵的，好的設(shè)計(jì)方案在滿足結(jié)構(gòu)形式和體系的基礎(chǔ)上，還

2、要充分考慮造價(jià)成本，把經(jīng)濟(jì)適用發(fā)揮到最大程度。結(jié)構(gòu)體系的最基本的原則是受力明確、傳力簡單，結(jié)構(gòu)方案在滿足使用、安全要求的基礎(chǔ)上，盡量的簡潔。在相同的結(jié)構(gòu)單元中的結(jié)構(gòu)體系選擇應(yīng)該統(tǒng)一，如果高層所在的地域地震頻發(fā)，那么在應(yīng)力的設(shè)計(jì)上應(yīng)該盡量滿足平面和豎向的全部規(guī)則。最終的結(jié)構(gòu)方案的確定，需要對地理?xiàng)l件，工程設(shè)計(jì)需求，材料的選擇，施工條件進(jìn)行全面的考量和整合，并且和建筑、水、暖、電各個(gè)分項(xiàng)相互協(xié)調(diào)，綜合各方面因素進(jìn)行最后的敲定。 1.2高層建筑結(jié)構(gòu)后計(jì)算簡圖的選擇 計(jì)算簡圖是進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，是所有計(jì)算數(shù)據(jù)的出處和根源所在。關(guān)系到各環(huán)節(jié)的建筑尺寸和誤差。如果不能選擇合理的計(jì)算簡圖，對于結(jié)構(gòu)

3、安全就會(huì)埋下隱患。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全保障前提，就是合理計(jì)算簡圖的選擇。在結(jié)構(gòu)的實(shí)際施工中，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)不單單是剛節(jié)點(diǎn)或者鉸接點(diǎn)，要使得實(shí)際節(jié)點(diǎn)與計(jì)算簡圖的誤差在規(guī)定的允許范圍之內(nèi)。 1.3計(jì)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析 科技的發(fā)展也推動(dòng)建筑領(lǐng)域不斷的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)作為現(xiàn)在科技發(fā)展的集中產(chǎn)物，自然在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過幾年的發(fā)展，市場上的計(jì)算機(jī)軟件種類和數(shù)量都大大提升，但問題也隨之涌現(xiàn)出來，很多時(shí)候，同樣的計(jì)算數(shù)據(jù)在不用軟件中處理產(chǎn)生的結(jié)果并不一致。這就對軟件處理計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確程度提出了嚴(yán)苛的校對要求，也對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的能力提出了更高水平的要求。在全面了解軟件的使用范圍和條件的基礎(chǔ)

4、上，選擇最為合理準(zhǔn)確的軟件也成為設(shè)計(jì)人員必須完成的課題。 2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮水平載荷作用，在多層建筑中通常是以重力為代表的豎向載荷發(fā)揮作用，而在高層建筑中，除了豎向荷載發(fā)揮作用以外，水平荷載對建筑所產(chǎn)生的應(yīng)力效應(yīng)也不可忽視，因?yàn)樵谒胶奢d作用下高層建筑會(huì)發(fā)生不可忽略的側(cè)向位移，出現(xiàn)側(cè)移后，重力荷載會(huì)產(chǎn)生附加彎矩，附加彎矩又會(huì)增加側(cè)移，這是一種二階效應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使結(jié)構(gòu)位移不斷增大從而發(fā)生倒塌。所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就要充分考慮水平載荷的作用，從而保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性及合理性。 2.2在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要充分考慮結(jié)構(gòu)側(cè)移這一關(guān)鍵要素，這是區(qū)別于多層建筑要求的。

5、隨著建筑層數(shù)的增加，水平載荷下結(jié)構(gòu)側(cè)向變形增大，結(jié)構(gòu)側(cè)移與高度成比例關(guān)系上升。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要求結(jié)構(gòu)具有一定的強(qiáng)度可以支撐豎向荷載產(chǎn)生的壓力，同時(shí)要求建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的抗側(cè)移剛度，從而使側(cè)移限制在一定的范圍內(nèi)，防止建筑因?yàn)閭?cè)移過大產(chǎn)生的安全隱患的發(fā)生。 2.3高層建筑需要更嚴(yán)格的承載力，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)有足夠的承載力和足夠的剛度；控制在風(fēng)荷載作用下的位移值，保證有良好的居住和工作條件；外墻、窗玻璃、女兒墻及其他圍護(hù)和裝飾構(gòu)件，必須有足夠的承載力，并與主體結(jié)構(gòu)有可靠的連接，防止房屋在風(fēng)荷載作用下發(fā)生部分損壞的可能。 2.4結(jié)構(gòu)延性是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，要使結(jié)構(gòu)成為延性結(jié)構(gòu)，首先在結(jié)構(gòu)體系上應(yīng)

6、是超靜定的，而不是呈懸臂狀的靜定結(jié)構(gòu)，并且還需使塑性餃最先出現(xiàn)在此超靜定結(jié)構(gòu)的次要構(gòu)件或水平構(gòu)件上，然后再出現(xiàn)在主要構(gòu)件或豎向構(gòu)件上，形成多道抗震防線，延長非彈性變形的發(fā)展過程，增大變形能力，吸收和耗散地震能量，提高結(jié)構(gòu)的防倒塌能力。 3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要注意的問題 3.1防風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 因?yàn)轱L(fēng)振作用對高層建筑的影響較大，所以抗風(fēng)問題在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是很重要的一部分。因?yàn)楦叨葐栴}，高層建筑對風(fēng)會(huì)造成阻隔和擾動(dòng)，而風(fēng)的動(dòng)力效應(yīng)在因此而改變后，會(huì)對高層建筑產(chǎn)生一個(gè)振動(dòng)的作用力，而受此影響最大的就是高層建筑的動(dòng)力荷載，風(fēng)壓很有可能會(huì)損壞到高層建筑的主體結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重的可能會(huì)發(fā)生玻璃幕墻爆裂、墻體開裂等情

7、況。 3.2難點(diǎn)是高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高層建筑在抗震結(jié)構(gòu)方面向來最為薄弱，那是因?yàn)樵诘卣鸢l(fā)生時(shí)很難確定會(huì)產(chǎn)生哪些后果以及高層建筑本身的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，再加上相關(guān)的設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中分析的不夠全面，所以經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在安全性和耐久性有所缺失等問題。 3.3難點(diǎn)是高層建筑的消防就夠設(shè)計(jì) 高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，決定了其在材料的選用上具有多樣性，而這些材料中又有很多都是可燃、易燃的，這樣一來火災(zāi)發(fā)生的可能性就大大的增加了。再加上高層建筑的空氣對流性好，一旦有火災(zāi)出現(xiàn)，就會(huì)有火借風(fēng)勢的情況發(fā)生，此時(shí)如果建筑結(jié)構(gòu)在消防問題上考慮不足，就會(huì)出現(xiàn)火勢蔓延、救援難以展開、疏散困難等一系列問

8、題。所以，合理的消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于高層建筑的設(shè)計(jì)來說是非常重要的。 4、高層建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 4.1抗風(fēng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上，要使用配比較高的砂石來保證地基的密實(shí)度，同時(shí)還要設(shè)置抗拔錨桿，以此來提高建筑基礎(chǔ)的抗拔強(qiáng)度。在減振系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，要多利用耗能支撐、剪力墻、樓板等組成的耗能減振系統(tǒng)來減少風(fēng)荷載對高層建筑的影響。對于風(fēng)荷載與水平力的問題，要對高風(fēng)壓區(qū)進(jìn)行加固。 4.2抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體規(guī)則性，以此確保承載力體系分布的合理性。改善地基的抗震設(shè)計(jì)，即在簡化建筑平面、提高地基的強(qiáng)度與高度的同時(shí)，將上部結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)和群樁設(shè)置在同一直線之上。在剪力墻的設(shè)計(jì)方面，要提高高層建筑承重

9、結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力，以此來滿足承載力的耗能與延續(xù)性，這樣可以有效地提高高層建筑的抗震能力。 4.3消防結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 防火間距上的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)要全面的考慮間距在火災(zāi)中的隔斷、滅火功能，同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到建筑結(jié)構(gòu)的耐火性問題以及排煙的問題。對安全疏散結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，這主要是為了解決火災(zāi)中的疏散困難，在設(shè)計(jì)上：注意防煙區(qū)的設(shè)置；注意雙向疏散方面的設(shè)計(jì)，如合理安排避難層等。在設(shè)計(jì)上注意分割結(jié)構(gòu)的安排，這主要是為了控制火勢與煙霧的范圍，這方面一般使用的是垂直的樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式、水平的單元墻以及防火墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及相關(guān)的排煙、防火門等裝置的設(shè)計(jì)。 5、結(jié)束語 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方面還存在著許多問題，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)的，全面的工作，需要扎實(shí)的理論知識(shí)功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。 設(shè)計(jì)人員要從一個(gè)個(gè)基本的構(gòu)件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其它專業(yè)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，在工作