羅曉清

摘 要：近年來(lái)高層建筑得以大量興起，已成為當(dāng)前城市發(fā)展過(guò)程中主要建筑形式。高層建筑具有垂直高度較大、層數(shù)較多、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜等特點(diǎn)，這就為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。文中從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)入手，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題的解決措施進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)特點(diǎn)；常見(jiàn)問(wèn)題；解決措施

前言

高層建筑在當(dāng)前城市發(fā)展過(guò)程中快速發(fā)展起來(lái)，其不僅有效的緩解了當(dāng)前城市土地緊張的問(wèn)題，而且還為人們提供了高品質(zhì)的辦公和住宅場(chǎng)所。在當(dāng)前高層建筑建設(shè)過(guò)程中，需要做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，利用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段來(lái)確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，使高層建筑設(shè)計(jì)能夠更好的滿(mǎn)足大眾的需求，而且風(fēng)格更具多樣化，使高層建筑結(jié)構(gòu)更具穩(wěn)固性。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.1 側(cè)移成為控制指標(biāo)

高層建筑由于高度較大，這就對(duì)其穩(wěn)固性和安全性有了更高的要求。在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移問(wèn)題需要重要關(guān)注。為了能夠避免高層建筑結(jié)構(gòu)變形的發(fā)生，則需要對(duì)位移的限制進(jìn)行嚴(yán)格要求。特別是頂點(diǎn)位移限制與數(shù)值大小及振動(dòng)頻率息息相關(guān)，一旦層間相對(duì)位移較大時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形發(fā)生，使建筑物受到不同程度的損壞。在高層建筑高度不斷增加的情況下，建筑物水平荷載能力也會(huì)發(fā)生不同的變化，建筑物側(cè)移幅度會(huì)不斷增加，不僅會(huì)導(dǎo)致側(cè)移附加內(nèi)力加大，而且還會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)主體裂縫發(fā)生，從而帶來(lái)嚴(yán)重的后果。這就需要在高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，需要控制好結(jié)構(gòu)水平區(qū)域的側(cè)移幅度，將其控制在一定范圍內(nèi)，確保高層建筑物的安全性。

1.2 高度預(yù)防軸向變形

當(dāng)前高層建筑多以框架結(jié)構(gòu)為主，在這種結(jié)構(gòu)形式中，框架的中柱軸壓力會(huì)大于邊柱軸的壓力，這也導(dǎo)致中柱軸受形變形的幾率增加。特別是當(dāng)建筑物高度較大時(shí)，這種中柱軸變形數(shù)值會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于邊柱軸的變形壓數(shù)值，因此容易出現(xiàn)連續(xù)梁中間出現(xiàn)下沉及下陷的情況發(fā)生，從而導(dǎo)致跨中正彎矩值和兩端支座彎矩值增大，給預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度帶來(lái)較大的影響。由于高層建筑軸向變形的存在，會(huì)給構(gòu)件的剪力和側(cè)移力帶來(lái)較大的影響，嚴(yán)重危及高層建筑的安全系數(shù)。

1.3 抗震性要求越來(lái)越高

在地震作用下，高層建筑的安全性低于低層建筑，其變形會(huì)更加嚴(yán)重。這就需要在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要確保承載力和剛度要自下而上的減小，確保其變化的均勻性。通過(guò)合理對(duì)樓體結(jié)構(gòu)中塑性集中變形進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保樓層建筑延能夠增強(qiáng)，從而更好的提升建筑物的變形能力。另外，還需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮好地基土質(zhì)，假設(shè)在地震作用下進(jìn)行計(jì)算，確保結(jié)構(gòu)抗震性能得以提高。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題分析

2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型

2.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不規(guī)則問(wèn)題。在當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于結(jié)構(gòu)的規(guī)劃性有了硬性的要求和限制，而且在新規(guī)范中對(duì)于嚴(yán)重不規(guī)范的設(shè)計(jì)方案嚴(yán)禁進(jìn)行使用。這就需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型時(shí)，需要選擇相對(duì)較為規(guī)劃的結(jié)構(gòu)，這樣可以為后期施工圖設(shè)計(jì)階段的各項(xiàng)工作的順利開(kāi)展奠定良好的基礎(chǔ)。

2.1.2 建筑結(jié)構(gòu)的高度問(wèn)題。當(dāng)前高層建筑超高的現(xiàn)象較為普遍。由于在地震力作用下超高的建筑物發(fā)生變形及性態(tài)變化的幾率較大，這就需要我們要謹(jǐn)慎對(duì)待建筑的高度問(wèn)題。在建筑物高度增加的情況下，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)較大的制約影響，特別是一些參數(shù)如果超出了原來(lái)的指標(biāo)范圍，這必然會(huì)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的安全性和延性帶來(lái)較大的影響，所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于高度的確定需要嚴(yán)格按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)范要求來(lái)進(jìn)行，避免出現(xiàn)超高限的情況發(fā)生。

2.1.3 嵌固端的設(shè)置問(wèn)題。當(dāng)前高層建筑為了能夠最大限度的確?？臻g的使用率，通常都會(huì)向地下部分延伸，通過(guò)建筑一至兩層的地下室和人防使空間使用率達(dá)到最大值。在建筑有地下室的高層建筑中，嵌固端會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)某些部件內(nèi)力分配的準(zhǔn)確性帶來(lái)較大的影響。通常在地下室的頂板或是人防的頂板位置處來(lái)進(jìn)行嵌固端的設(shè)置。這就需要在設(shè)置嵌固端時(shí)準(zhǔn)確進(jìn)行分析和計(jì)算，避免對(duì)上下層剛度和抗震等級(jí)帶來(lái)不必要的影響，從而給工程留下安全隱患。

2.2 高層建筑的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題

高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性需要確保其幾何形心、剛度中心和結(jié)構(gòu)重心要達(dá)合一的標(biāo)準(zhǔn)要求。否則在水平荷載作用下建筑物不可避免的會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)，從而導(dǎo)致建筑物受到不同程度的破壞。這是我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要重要關(guān)注的問(wèn)題，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，確保建筑物結(jié)構(gòu)達(dá)到三心合一，避免高層建筑扭轉(zhuǎn)問(wèn)題的發(fā)生。

2.3 高層建筑的地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問(wèn)題

在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)作為其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予充分的重視。在高層建筑設(shè)計(jì)工作中，地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的好壞不僅關(guān)系到后期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能否順利進(jìn)行，而且對(duì)工程造價(jià)及建筑質(zhì)量都會(huì)帶來(lái)決定性的影響。所以需要在地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)注意設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，避免為工程質(zhì)量留下安全隱患。

2.4 高層建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算和分析

能否高效準(zhǔn)確的對(duì)工程進(jìn)行內(nèi)力分析并按照相關(guān)規(guī)范來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)直接決定這個(gè)工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量好壞。在結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析時(shí)，首先要選定結(jié)構(gòu)體系，借著就是高潮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分。由于新規(guī)范對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整和改進(jìn)，所以對(duì)這一部分比較常見(jiàn)的問(wèn)題就要有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。接著根據(jù)選好的結(jié)構(gòu)體系，運(yùn)用準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)母性和正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件開(kāi)始計(jì)算。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中問(wèn)題的解決措施

在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，為了讓樓層水平力作用沿著平面均勻分布，較少扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)，建筑平面應(yīng)該盡可能采用方形、圓形、正多邊形、矩形等簡(jiǎn)單的平面形式。如果在不能使用簡(jiǎn)單平面形式，而要采用不規(guī)則的L形、T形、十字形等比較復(fù)雜的平面形式時(shí)，要將突出部分的厚度和寬度控制在允許的范圍內(nèi)。在結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，應(yīng)盡可能是結(jié)構(gòu)處于對(duì)稱(chēng)狀態(tài)。

我國(guó)地域較為遼闊，各個(gè)地區(qū)地質(zhì)情況存在較大的差異，這就使國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)規(guī)范在具體實(shí)施過(guò)程中需要與地方的地方性設(shè)計(jì)規(guī)范有效進(jìn)行結(jié)合，確保高層建筑的設(shè)計(jì)能夠與當(dāng)?shù)氐木唧w情況相適宜，從而提高施工設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。特別是在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上，更需要對(duì)地方性建筑規(guī)范進(jìn)行深入的了解，有效的避免可能會(huì)對(duì)施工帶來(lái)不利影響的因素，確保施工設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

一來(lái)用于高層建筑計(jì)算的計(jì)算機(jī)軟件有SATWE＼TAT＼TBSA等。在開(kāi)始計(jì)算前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)規(guī)范要求和工程的實(shí)際情況對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)和特殊構(gòu)件進(jìn)行正確的設(shè)置。各端架在計(jì)算模型上會(huì)存在著一定的差異，因此導(dǎo)致各軟件的計(jì)算結(jié)果也會(huì)有所不同。這個(gè)時(shí)候就需要工程師根據(jù)軟件的特點(diǎn)來(lái)選擇合適的軟件，避免給工程留下安全隱患。

4 結(jié)束語(yǔ)

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范要求進(jìn)行，而且要加強(qiáng)實(shí)地考察，多方面的對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，編制多個(gè)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)對(duì)各個(gè)方案的比較來(lái)選擇最適宜的設(shè)計(jì)方案，及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行解決，確保整體設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，使建筑物的質(zhì)量能夠得到有效的保障。

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