徐霞（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院　貴州貴陽(yáng)　550001）

淺析高層建筑主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

徐霞
（貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院貴州貴陽(yáng)550001）

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作是一項(xiàng)涉及諸多因素和問(wèn)題的綜合性技術(shù)工作，高層建筑對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求非常高，建筑設(shè)計(jì)師一定要在準(zhǔn)確分析計(jì)算的前提下，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則性要求，結(jié)合實(shí)際的工程條件和地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)和采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

高層建筑；主體結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)分析

引言

隨著建筑量的不斷增加，建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得更加的重要。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，所要考慮的問(wèn)題是復(fù)雜且多樣，因此必須對(duì)所有必要的問(wèn)題都要給予考慮，才能保證建筑的安全性。對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)地基的考量，梁高的選擇和樓板的建造，這些都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題。只有把建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中該注意的因素都做好，才能保證建筑業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

1　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，先要對(duì)建筑的整體有一個(gè)把握。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意層次的設(shè)計(jì)，以人的需求為標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要追求環(huán)保健康。在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)之中，為了保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，不得對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上采用單一的結(jié)構(gòu)。因?yàn)槿绻ㄖ霈F(xiàn)了裂縫，就會(huì)使整個(gè)建筑的局部受力產(chǎn)生影響，一旦破壞的比較厲害，這種結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的后果會(huì)不堪設(shè)想，這就是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在層次上的設(shè)計(jì)。所以，可以采用多層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)代替單一的層次設(shè)計(jì)。對(duì)于一些大型的建筑，其結(jié)構(gòu)體系比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了安全性的問(wèn)題，但是如果設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)不好，會(huì)導(dǎo)致所有的受力無(wú)法均勻分配，導(dǎo)致安全問(wèn)題的發(fā)生。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因?yàn)榻ㄖ緛?lái)就是給人設(shè)計(jì)的，而且由于人們的生活水平的提高，因此對(duì)該方面的要求也相應(yīng)增多，所以在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一定注意要環(huán)保和健康。如果設(shè)計(jì)的對(duì)象是高層的建筑，在設(shè)計(jì)時(shí)一定考慮到建筑的垂直和水平方向的共同受力問(wèn)題。建筑的高度增加，其垂直的受力要加強(qiáng)，因?yàn)楦叨人鶎?dǎo)致的風(fēng)力的影響比較大，這時(shí)對(duì)水平受力也要注意受力設(shè)計(jì)。因此，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮各方面的因素，才能保證建筑的各類(lèi)指標(biāo)的達(dá)標(biāo)。

2　高層建筑結(jié)構(gòu)選型分析

在建筑物設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)選型上，對(duì)于高層建筑物的結(jié)構(gòu)而言，工程設(shè)計(jì)師應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

2.1結(jié)構(gòu)規(guī)則性

新舊規(guī)范在建筑物結(jié)構(gòu)規(guī)則方面的內(nèi)容出現(xiàn)了很大變動(dòng)，在這方面新規(guī)范增加了很多的限制條件。應(yīng)選擇比較規(guī)則的平面方案和立面方案。盡量避免平面凸凹不規(guī)則或樓板開(kāi)大洞，平面長(zhǎng)寬比應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范的規(guī)定，合理設(shè)縫，使結(jié)構(gòu)剛度中心與質(zhì)量中心盡量靠近。豎向應(yīng)避免有過(guò)大的外挑或內(nèi)收，嵌固端上下層剛度比以及平面規(guī)則性信息等，這些都是新的限制條件。而且，新規(guī)范也明確表明了強(qiáng)制性的規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案?！彼?，針對(duì)這些新規(guī)范，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師必須嚴(yán)格遵循并加以注意，以免在后期的設(shè)計(jì)方面處于被動(dòng)狀態(tài)。

2.2結(jié)構(gòu)超高

對(duì)于結(jié)構(gòu)高度而言，在高規(guī)與抗震規(guī)范中有了很?chē)?yán)格的限制，特別是在新規(guī)范中，對(duì)于超高問(wèn)題除了對(duì)于原來(lái)的高度增設(shè)為A級(jí)高度外，還增設(shè)了B級(jí)的高度建筑。所以，必須嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)的高度因素，如果確定了結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑物，甚至超過(guò)了B級(jí)的高度，其處理措施和設(shè)計(jì)方法就會(huì)有很大的變化。對(duì)于結(jié)構(gòu)類(lèi)型的變更，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)對(duì)該問(wèn)題忽略的情況，致使施工圖在審查階段就未予通過(guò)，在這種情況下，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或者進(jìn)行專(zhuān)家討論、評(píng)定。但是這些對(duì)于整個(gè)工程的規(guī)劃、造價(jià)和工期而言具有很大的負(fù)面影響。

2.3嵌固端設(shè)置

嵌固端對(duì)于高層建筑而言，其一般設(shè)置于地下室的頂板處，因?yàn)楦邔咏ㄖǔＯ聲?huì)帶有人防和地下室，嵌固端也有可能被設(shè)置于人防的頂板位置。而對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師往往會(huì)忽略嵌固端的很多問(wèn)題，如：上下層剛度比的限制、樓板的設(shè)計(jì)、上下層抗震等級(jí)一致性以及嵌固端位置與結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置的協(xié)調(diào)問(wèn)題等，如果對(duì)其中一個(gè)方面造成忽視，就有可能為后期工程作業(yè)埋下很大的安全隱患。

2.4短肢剪力墻

對(duì)于墻肢截面高厚度為5～8的，在新規(guī)范中規(guī)定為短肢剪力墻。對(duì)于短肢剪力墻而言，在實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)資料中其在高層建筑中的應(yīng)用增添了很多限制性條件，如軸壓比限制及最小配筋量要求。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)該盡量避免對(duì)短肢剪力墻的采用，以免給后期工程的進(jìn)展帶來(lái)麻煩。

3　高層建筑主題結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

3.1對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的選型要合理

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的選型也是相當(dāng)重要的，只有選型正確，才能讓建筑物能夠承受自己的重力，不會(huì)出現(xiàn)超負(fù)荷的狀況。只有建筑的承受力達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，將建筑因?yàn)樗搅Φ淖饔枚l(fā)生的側(cè)移就在可控的范圍內(nèi)，才能保證建筑的安全。因此，要對(duì)建筑物的使用的空間和功能要求進(jìn)行考慮，選擇正確的建筑結(jié)構(gòu)型式。不同的建筑結(jié)構(gòu)的選型，會(huì)導(dǎo)致建筑在空間和高度上的不同。

3.2計(jì)算控制好軸向的承受力

對(duì)于一些層數(shù)比較低的建筑，其建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可以簡(jiǎn)化對(duì)軸向的承受力的計(jì)算。在進(jìn)行這樣的建筑設(shè)計(jì)時(shí)，一般只要對(duì)建筑的彎矩受力進(jìn)行考慮就可以，因?yàn)槠漭S力在該建筑中的作用不是很大。但是，對(duì)于高層建筑的情況就不同了，尤其注意在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)軸向的承受力的計(jì)算和控制。所以所需的軸向的承受力也相應(yīng)的增加，同時(shí)因?yàn)楦叨鹊脑黾佣鴮?dǎo)致的軸向會(huì)更容易出現(xiàn)變形的情況，因此對(duì)軸向的承受力的設(shè)計(jì)更是要嚴(yán)格的把控。因?yàn)榻ㄖ母叨?，從而?dǎo)致了軸向力變大和負(fù)彎矩值減小，對(duì)下料的長(zhǎng)度也會(huì)有影響。所以必須對(duì)建筑的軸向承受力進(jìn)行精確的計(jì)算，然后做合適的調(diào)整，才能保證建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整和安全性。

3.3加大對(duì)結(jié)構(gòu)延性的關(guān)注度

在建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其中一個(gè)重要的組成因素就是結(jié)構(gòu)的延性。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境破壞問(wèn)題也越加嚴(yán)重，一些自然災(zāi)害也頻頻發(fā)生。其中比較常發(fā)生在我國(guó)的一種自然災(zāi)害就是地震，一旦發(fā)生地震，人們的生命財(cái)產(chǎn)都會(huì)受到威脅。因此，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上考慮到加強(qiáng)抗震的功能，對(duì)人身安全也是一種保護(hù)。對(duì)于高層建筑，其在發(fā)生地震時(shí)，建筑的結(jié)構(gòu)非常容易發(fā)生變形，如果在之前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有很好的考慮到建筑的延性，就能減少建筑的倒塌。在地震的級(jí)數(shù)比較大時(shí)，如果建筑物的延性設(shè)計(jì)比較高，可以給人們爭(zhēng)取更多的時(shí)間逃離建筑內(nèi)部。在現(xiàn)在建筑中，主要是由混凝土建構(gòu)而成，一般是非彈性的狀態(tài)，而延性又有很好的伸縮性，這樣即使發(fā)生地震，延性也能吸收震動(dòng)的能量，從而保證了建筑的安全。因此，必須加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的延性，這樣才能使建筑更有伸縮性。

3.4重視水平和側(cè)移方面的設(shè)計(jì)

對(duì)于建筑的水平的承載力的設(shè)計(jì)和側(cè)移的設(shè)計(jì)，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可忽視的一部分。在目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑要重視垂直方向的軸向承受力，而在高層建筑中會(huì)更加重視水平承載力。因此，在進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，特別是對(duì)高層建筑的建造，一定注重對(duì)其水平的承載力的精密計(jì)算。同時(shí)因?yàn)楦叨鹊年P(guān)系也影響到側(cè)移的大小，因此對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)移的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建筑的穩(wěn)固性。隨著建筑高度的不斷增加，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗側(cè)移的能力，即使發(fā)生側(cè)移，也能在可控范圍內(nèi)。因此，必須注重對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的水平和側(cè)移的承受力，只有這樣，才能保證建筑的安全性。

4　結(jié)束語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)、全面的工作，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要熟練掌握理論知識(shí)，具有扎實(shí)的理論知識(shí)，同時(shí)要勇于創(chuàng)新，對(duì)待工作嚴(yán)肅認(rèn)真并且負(fù)責(zé)，明確當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，并能解決問(wèn)題，此外，還需要提高自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，從而設(shè)計(jì)出更高水準(zhǔn)、更科學(xué)合理和更經(jīng)濟(jì)的建筑結(jié)構(gòu)形式。進(jìn)而為人類(lèi)提供更好的建筑物。

[1]何俊旭.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)選型探討[J].價(jià)值工程，2010（2）：214.

[2]田龍.淺談高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程，2011（1）：99.

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2015-1-26