盧時榮

大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計(jì)院有限公司

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題及其措施

盧時榮

大連理工大學(xué)土木建筑設(shè)計(jì)院有限公司

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)展，城市化進(jìn)程速遞的加快，大量的人口涌入到城市，城市規(guī)劃、建設(shè)用地日趨緊張，所以，為了有效緩解城市建設(shè)用地的壓力，高層建筑迅猛發(fā)展起來，現(xiàn)如今城市間高層建筑隨處可見，因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)工作中將面對越來越多的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，現(xiàn)如今建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員熟練掌握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)已經(jīng)成為必然。但是，縱觀我國現(xiàn)階段的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的工作現(xiàn)狀，并不容我們樂觀，在具體設(shè)計(jì)過程中還存在大量的問題。今天，本文就是基于此背景下展開對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問題的研究和分析。

高層建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；存在；問題；措施

前言：

我國高層建筑事業(yè)隨著城市化進(jìn)程速度的加快而發(fā)展壯大。高層建筑的快速發(fā)展，可以有效降低市政在城市用地方面的投資，給城市建設(shè)緩解了不少的壓力，同時高層建筑也為建筑企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，由于高層建筑相對傳統(tǒng)低矮建筑的種種優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢，其已經(jīng)成為廣大人們?nèi)罕娮钍軞g迎的建筑?，F(xiàn)如今我國高層建筑雖然得了快速發(fā)展，但是在功能建設(shè)、技術(shù)應(yīng)用等方面還存在大量的問題，尤其是超高的高層建筑建設(shè)方面，還有許多技術(shù)還不成熟，如果這樣存在的潛在問題得不到妥善、科學(xué)、有效的解決，將嚴(yán)重影響我國高層建筑事業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展，期中就包括高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的問題。

1.高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)分析

1.1 首先，我們先來探討下高層建筑的含義。如果建筑的高度超過了一定的高度就被稱為高層建筑，但是各國對高層建筑高度的規(guī)定不盡相同，例如在美國將高層建筑的高度規(guī)定在樓層層數(shù)超過七層，高度達(dá)到25米以上，而在日本則是層數(shù)超過八層，高度達(dá)到32米被稱為高層建筑，我國高層建筑發(fā)展起步較晚，直到兩千零五年才對高層建筑的高度作出規(guī)定，既建筑超過十層或者是高度達(dá)到24以上的就稱為高層建筑，高層建筑的快速發(fā)展，有效的節(jié)約了城市用地，緩解了衡山用地緊張的壓力，加快了城市化進(jìn)程的發(fā)展速度，同時又增加了建筑的功能性，給人以更加優(yōu)質(zhì)、舒適的生產(chǎn)、生活環(huán)境。

1.2.下面我們在來探討下高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。高層建筑相對于低矮建筑來說，其建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，尤其是在承載垂直方向上的載荷的影響因素較多，如風(fēng)力、地質(zhì)活動等，同時，高層建筑結(jié)構(gòu)還應(yīng)具有較強(qiáng)的抗震能力，我們知道，低矮建筑結(jié)構(gòu)基本上不會受到水平方向上作用力的影響，但是高層建筑卻截然不同，非常容易受到水平外力的作用。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，不僅要注重水平力的作用，還應(yīng)該對側(cè)移范圍進(jìn)行有效控制，來提高高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。由于在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中過度追求美觀、個性，導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)不合理、不科學(xué)的現(xiàn)象。同時，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不是單一的，而是融合了各種力學(xué)關(guān)系，如剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)體等，同時為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)的安全，還要考慮到水平、垂直方向的風(fēng)量，以及結(jié)構(gòu)的抗震荷載能力，如果這些因素考慮的不全面、不科學(xué)，勢必會影響到建筑結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性。

2.2 沒有把握好高層建筑結(jié)構(gòu)的均衡關(guān)系。在高層建筑結(jié)構(gòu)的布局方面，應(yīng)該具體考慮建筑物本身的尺度、城市街道的寬度以及細(xì)部尺度等。一棟擁有完美造型的高層建筑物應(yīng)處理好主題、裙房、頂部三者之間尺度的均衡。高層建筑還是城市形象的標(biāo)志，所以應(yīng)對城市高層建筑建設(shè)的位置進(jìn)行有效規(guī)劃，處理好建筑物與街道之間的相互關(guān)系，確保建筑物應(yīng)對街道的設(shè)計(jì)以及人們的出行不造成阻礙，同時還應(yīng)注意視覺上的美觀。但是，當(dāng)前的高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在這個問題上還比較薄弱。

2.3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有充分考慮到它的受力情況和水平載荷能力如果高層建筑物的高度發(fā)生變化，則其受力情況也會跟著發(fā)生改變，在設(shè)計(jì)高層建筑的結(jié)構(gòu)時要充分考慮其水平方向的荷載和垂直方向的荷載的影響。但是，在建筑物高度增加的同時其測移速度也會加快，底部彎矩跟著加長，這就會導(dǎo)致側(cè)向變形，若變形過度就會使結(jié)構(gòu)在水平荷載的作用下附加應(yīng)力上升，從而出現(xiàn)填充墻現(xiàn)象；還可能會致使電梯軌道等設(shè)施的變形、裂縫等，這對建筑物正常使用和持久性都有影響。

3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完善措施

3.1.抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。若想使高層建筑有良好的抗風(fēng)性：淤要確保地基的牢固?？稍谠O(shè)計(jì)地基時采取高級的砂石，在基礎(chǔ)持力層的設(shè)計(jì)中加設(shè)抗拔錨桿。于可以強(qiáng)化建筑耗能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)高層建筑時，利用耗能構(gòu)件如剪力墻、樓板等來減弱風(fēng)對建筑的影響。減小風(fēng)力疊加和水平荷載對建筑的影響。高層建筑在風(fēng)力的作用下必然產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)力，而水平方向的結(jié)構(gòu)內(nèi)力容易和風(fēng)力疊加使水平作用力加強(qiáng)。因此在設(shè)計(jì)過程中必須考慮到水平力對建筑的影響，同時使用高性能混凝土加以施工，力求減少結(jié)構(gòu)內(nèi)力。

3.2.綜合考慮高層建筑的沉降、溫度收縮及其自身體型的復(fù)雜等因素。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，為了能有效解決沉降、溫度收縮以及建筑物本身體型的復(fù)雜對建筑物所產(chǎn)生的負(fù)面影響，加強(qiáng)建筑物的安全工作，應(yīng)該采取有效措施對以上幾個因素進(jìn)行合理布置和正確處理?，F(xiàn)如今，結(jié)構(gòu)分析技術(shù)及其計(jì)算方式不斷提高，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)。

3.3.優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。目前高層建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)上有很多難點(diǎn)和問題，但一般會采取幾種做法：淤對抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行合理布置。在設(shè)計(jì)高層建筑的過程中，做好水平方向的對稱可以最大限度地減小建筑在地震中遭到損壞的概率，通過改變抗側(cè)力構(gòu)件的位置可以在水平方向上形成一個應(yīng)力分布系統(tǒng)，再強(qiáng)化豎直方向上的測力構(gòu)件結(jié)構(gòu)性能，可以提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，抗震能力大幅提高。

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