1.柳曉宇 2.廉照文

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高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點探析

1.柳曉宇 2.廉照文

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高層房屋建筑的發(fā)展，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要在新時代的理念下更加符合人們的需求，因此，無論是從基本原則上來看，還是從高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的特點上來看，高層房屋建筑設(shè)計師都必須要抓住重點環(huán)節(jié)，站在全面性角度對建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，保證建筑的質(zhì)量。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；要點

1 高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的特點

1.1 水平荷載

豎向荷載以及水平荷載對建筑都有著一定影響。在多層建筑中，水平荷載所產(chǎn)生的影響相對較小，而豎向荷載對建筑產(chǎn)生的影響較大。而在高層建筑中，由于自身的高度影響，更多時候是水平荷載對建筑結(jié)構(gòu)的影響較大，而豎向荷載相對于水平荷載的影響較小。因此，在對高層房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，應(yīng)注重水平荷載對建筑產(chǎn)生的影響。

1.2 軸向變形

軸向變形對高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的影響較大，需要充分考慮到高層建筑的高度、層數(shù)等因素對豎向構(gòu)件軸力值所產(chǎn)生的影響。隨著高度的增加，豎向構(gòu)件的軸力值對建筑的影響也會明顯增加。當(dāng)豎向構(gòu)件的軸力值達到一定程度時，會使高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力數(shù)值發(fā)生變化，對整個建筑產(chǎn)生影響。因此，在設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)從多個角度考慮該問題。

1.3 建筑側(cè)向位移

高層房屋建筑由于自身的高度，導(dǎo)致其在水平荷載作用下產(chǎn)生的側(cè)向位移隨著高度的增加而不斷增大。因此，在設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)注重側(cè)向位移所產(chǎn)生的影響，一方面要有足夠的抗側(cè)剛度能力，另一方面對其產(chǎn)生的位移進行有效控制，若是在最高層的側(cè)向位移超出了允許的范圍，則需要對設(shè)計進行改進，使其在允許的位移范圍內(nèi)，這樣才能夠保證建筑的整體質(zhì)量。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

2.1 水平荷載

建筑同時承受豎向荷載和地震及風(fēng)產(chǎn)生的水平荷載，在多層建筑中，因水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移相對較小，對建筑建構(gòu)設(shè)計的影響不大，主要是以重力為代表的豎向荷載著建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計起控制作用。而在高層建筑中，很多時候是水平荷載對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計起決定性作用，盡管豎向荷載對結(jié)構(gòu)設(shè)計會產(chǎn)生重要的影響，但相對于水平荷載來說，影響相對較小。

2.2 軸向變形

對于多層建筑軸力項相對于彎矩項來說，對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生的影響不是很大，結(jié)構(gòu)設(shè)計時可只考慮彎矩項而忽略軸力的影響。但是對高樓層建筑結(jié)構(gòu)進行分析所要考慮的因素就不太一樣了，需充分考慮到高層建筑的層數(shù)、高度對豎向構(gòu)件軸力值的影響。隨著高度的不斷增加，豎向構(gòu)件的軸力變形也會變得特別明顯，當(dāng)豎向構(gòu)件軸向變形達到一定的程度，會使高層建筑的結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值和分布產(chǎn)生變化。

2.3 建筑側(cè)向位移

隨著建筑樓層及高度的增加，在水平荷載的作用下產(chǎn)生的側(cè)向位移也會不斷的增大。高層建筑設(shè)計時，需要保證足夠的結(jié)構(gòu)強度，在應(yīng)對風(fēng)荷載及地震作用產(chǎn)生的內(nèi)力作用時，才能有足夠大的力量去抵御。為了能夠?qū)L(fēng)荷載及地震作用下產(chǎn)生的側(cè)移距離控制在一定的限度之內(nèi)，就必須擁有足夠的抗側(cè)剛度能力，才能較好的保障結(jié)構(gòu)安全及正常使用的舒適度。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1 概念設(shè)計

概念設(shè)計是運用人的思維和判斷力，從整體上決定結(jié)構(gòu)設(shè)計中的基本問題。作好這項工作的首要條件，是對結(jié)構(gòu)受力規(guī)律和實際情況有比較透徹的了解，不僅能夠發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)總體布置的基本原則，還能顧及到結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的細節(jié)。具體來說，要作好結(jié)構(gòu)總體方案，以創(chuàng)造對抗震有利的條件；分析地震力的性質(zhì)和所選定結(jié)構(gòu)體系的受力特點使主觀意圖符合客觀實際；了解地震力和豎向荷載的傳遞途徑及內(nèi)力重分布的趨向，有效的布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件；預(yù)估結(jié)構(gòu)的破壞過程和破壞機制，以加強結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)。

3.2 地基基礎(chǔ)設(shè)計

地基是整個高層房屋建設(shè)的基礎(chǔ)部分，在設(shè)計前對整個建筑周邊的環(huán)境及地址情況進行深入了解是非常必要的。①設(shè)計師們應(yīng)當(dāng)對工程施工現(xiàn)場的地址情況進行詳細了解，包括地貌、地質(zhì)、水位情況等，并對所得到的數(shù)據(jù)進行整理和分析，以便保證建筑在使用的過程中不會出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，對人們的人身安全造成影響。②考慮施工的過程中是否會對周圍的環(huán)境和建筑造成影響，保證其在使用的過程中不會發(fā)生傾斜的現(xiàn)象，同時，要對周邊的生態(tài)環(huán)境進行深入了解，保證施工的過程中不會對生態(tài)環(huán)境造成大規(guī)模的破壞。③對建筑周邊的建筑物以及地下設(shè)施進行標(biāo)注，保證施工過程不會對其產(chǎn)生破壞影響，進而使施工環(huán)節(jié)能夠科學(xué)合理地展開。

3.3 建筑的載荷設(shè)計

在進行建設(shè)設(shè)計時一定要做好荷載的計算。相對于一般的建筑，高層建筑的荷載及其組合要復(fù)雜的多，相關(guān)的設(shè)計人員在進行建筑的荷載計算時需要考慮的內(nèi)容也多得多。在進行高層建筑的荷載計算時，最主要的內(nèi)容是以下兩個方面：建筑的地震荷載以及風(fēng)荷載。在實際的設(shè)計中，復(fù)雜的超限高層建筑還應(yīng)當(dāng)進行的風(fēng)洞試驗及振動臺試驗，以確保建筑的安全。

3.4 建筑抗震性能的設(shè)計

因為高層建筑的高度要比普通建筑高出很多，多以其對應(yīng)力的承受能力也不一樣，因此當(dāng)?shù)卣饡r其產(chǎn)生的反應(yīng)程度也不是一樣的，因此對于高層建筑，在進行設(shè)計的時候必須要充分考慮抗震設(shè)計。而且抗震設(shè)計時，必須要對建筑所處的地形地質(zhì)條件都進行充分的考慮，通常土地比較堅硬的其抗震強度會比較大，所以要盡量選擇硬度比較大的土層，而避開那些土質(zhì)疏松的地層，而對土層的變化進行有效的把握成為抗震設(shè)計中的一個困難點。

3.5 高層建筑中的防火設(shè)計

在高層建筑防火結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)加強防火結(jié)構(gòu)間的距離控制，并且結(jié)合建筑建設(shè)過程中實地地形考慮，加大處理。而且在選用材料時，盡量選擇耐火材料，以減少易燃材料的使用。如火災(zāi)發(fā)生時，及時進行疏散也是防火設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，對于高層建筑的疏散形同設(shè)計，高層建筑應(yīng)選用雙通道設(shè)計，同時增加防煙區(qū)、耐火區(qū)和避難層的區(qū)域設(shè)計。

結(jié)語

我國的高層建筑已經(jīng)進入到一個高速發(fā)展的時代，高層建筑的不斷崛起是城市化進程中的明顯標(biāo)志，同時，它對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平也提出了越來越高的要求。所以，在進行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該注重概念設(shè)計，熟悉設(shè)計要點，以確保建筑結(jié)構(gòu)的安全合理。

[1]王紅梅.建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析[J].建筑知識，：2017-09-05