【摘 要】我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展引發(fā)了城市建設(shè)的發(fā)展，隨之而來的就是建筑類型和功能的發(fā)展，高層建筑作為一種節(jié)約空間且功能齊全的建筑形式在城市中的數(shù)量也隨之增加?；诖?，本文就將對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析探討。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題；措施

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

1.1、基礎(chǔ)方案的選擇

任何一個(gè)工程都必須以環(huán)境為中心來進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，使工程能夠很好地融入到自然中，使生態(tài)環(huán)境平衡和諧共存。在進(jìn)行基礎(chǔ)方案的設(shè)計(jì)時(shí)，首先要把各個(gè)方面的相關(guān)因素每一項(xiàng)都要進(jìn)行考慮，把每一方面的因素都要綜合起來，然后對(duì)工程的整體進(jìn)行一系列的評(píng)估來考慮其經(jīng)濟(jì)性，接著進(jìn)行對(duì)設(shè)計(jì)方案的正式審核，最后再進(jìn)行施工，在施工過程中始終要以可持續(xù)發(fā)展為中心的理念進(jìn)行施工，那么工程的質(zhì)量定會(huì)有一定的保障。

1.2、結(jié)構(gòu)方案的選擇

由于高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是很復(fù)雜的，在施工時(shí)我們要對(duì)各個(gè)方面的問題進(jìn)行考慮，例如線路的安排，供水問題等每一方面我們都必須要考慮周全。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中有一些重點(diǎn)考慮的部分，例如：周圍的施工環(huán)境$材料的選擇要求$抗擊自然災(zāi)害的能力。我們必須要嚴(yán)格遵守原則：水平和豎直。結(jié)構(gòu)方案不只是施工單位一方面的事情，使用方和施工單位要意見達(dá)成統(tǒng)一，在設(shè)計(jì)中和以后的發(fā)展方向上要仔細(xì)詳細(xì)的展望，為了選擇更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，能夠最大限度的達(dá)到預(yù)期的目的。

1.3、對(duì)計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確的分析

對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的計(jì)算結(jié)果需要我們進(jìn)行準(zhǔn)確分析和把握。那么進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人員必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面有充分實(shí)際的技能，還要充分的了解所應(yīng)用的計(jì)算機(jī)軟件，因此才能對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)果進(jìn)行客觀而準(zhǔn)確的分析。基于計(jì)算機(jī)軟件的不完善性，軟件可能存在缺陷，計(jì)算結(jié)果有可能會(huì)使得計(jì)算結(jié)構(gòu)與實(shí)際情況存在一定的偏差，出現(xiàn)偏差時(shí)要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行判斷，在設(shè)計(jì)中做出一定程度的調(diào)整，來適應(yīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題分析

2.1、消防設(shè)計(jì)

首先是消防方面的問題，這就要考慮消防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。高層建筑在施工時(shí)有一定的繁瑣性與困難性，想要保證高層建筑結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜多樣，設(shè)計(jì)人員就要在功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行規(guī)劃。首先在選用功能材料時(shí)，為避免或減少火災(zāi)情況的發(fā)生，工作人員必須選擇合適且安全的材料，嚴(yán)禁易燃材料的使用。由于高層建筑自身特點(diǎn)，使得建筑間空氣流動(dòng)性較低，風(fēng)力較低層建筑更大，因此一旦發(fā)生火災(zāi)后果將非常嚴(yán)重。除此之外，高層建筑的層數(shù)增多時(shí)，會(huì)延長火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員的疏散時(shí)間，從而加大了消防設(shè)計(jì)的難度。一般的消防設(shè)計(jì)，比如消防門，消防栓，防火墻等結(jié)構(gòu)，在高層建筑結(jié)構(gòu)中是不可或缺的。

2.2、抗震設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員沒有對(duì)抗震數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的研究分析。如果在建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不能根據(jù)相關(guān)地震災(zāi)害發(fā)生的原理進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，對(duì)其進(jìn)行總體的規(guī)劃，可能造成建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)方面會(huì)缺乏其有效可用性，無一定的靈活性，而且不能有效建筑結(jié)構(gòu)的持久耐用性，無法有效保證建筑居民的生命健康和財(cái)產(chǎn)安全。

2.3、抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在高層建筑的設(shè)計(jì)中，自然風(fēng)是不可避免的影響，因此高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不得不重視抗風(fēng)性能。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要了解建筑材料的抗壓性，尤其是風(fēng)壓帶來的載荷。因?yàn)楦邔咏ㄖ臉菍虞^高，雖然可以起到擋風(fēng)的作用，但當(dāng)建筑周圍的氣流發(fā)生變化時(shí)，建筑間會(huì)產(chǎn)生風(fēng)洞效應(yīng)，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致旁邊高層建筑的主體結(jié)構(gòu)破壞\"玻璃幕墻因強(qiáng)烈振動(dòng)破裂\"外部掛件掉落和建筑墻體毀壞的現(xiàn)象。這對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及居住者的人生安全是非常不利的。

3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討

3.1、平面、立體布置

平面布置的形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，規(guī)則對(duì)稱，可實(shí)現(xiàn)質(zhì)心、鋼心相重合，但當(dāng)偏心較大時(shí)，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)也會(huì)增加，從而使端部的構(gòu)件位移增大，造成應(yīng)力集中。通常平面不應(yīng)突出過長。對(duì)于扭轉(zhuǎn)大小的問題，可以通過概念設(shè)計(jì)方法判斷得知，其與鋼心的質(zhì)心以及偏心距的計(jì)算大體相同；立體布置的前提是要求規(guī)則均勻。這里的規(guī)則指建筑體型規(guī)則，如果發(fā)生變化，也是漸變體型向著豎直方面發(fā)生劇變。這里的均勻指上下體型、承載能力、剛度以及質(zhì)量分布均勻，這種情況下的變化自然也是均勻的。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合剛度下大上小，從下到上遞減的原則。小尺度的收進(jìn)上部樓層可能時(shí)常存在，但應(yīng)注意對(duì)收進(jìn)尺寸做好限制把握，如果收進(jìn)部位過高，則收進(jìn)以后的平面尺寸可能變小，相應(yīng)的增大了結(jié)構(gòu)的高振型反應(yīng)。

3.2、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

必須嚴(yán)格根據(jù)建筑所在地的地質(zhì)狀況來科學(xué)優(yōu)選基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，必須加強(qiáng)對(duì)建筑上端結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載分布等加以分析，也要顧及周圍建筑物的分布、布局特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地考察與分析，在做出綜合、全面、細(xì)致的分析后，最終優(yōu)選出最合適的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，這其中要明確的重點(diǎn)項(xiàng)目為：要從地基的承受力、承重潛能等方面出發(fā)，確保地基這些方面的能力得到徹底發(fā)揮，而且也要做好地基變形的檢查、測(cè)算。

3.3、設(shè)備承載設(shè)計(jì)

建筑中往往會(huì)存在很多相關(guān)的設(shè)備，包括各類空調(diào)和消防系統(tǒng)，且由于建筑的層數(shù)較多，這類設(shè)備的數(shù)量也往往較多。而一般而言，這些設(shè)備都被放置在樓層的梁底下，如果沒有梁底開洞，就沒有辦法進(jìn)行設(shè)備的安裝。因此對(duì)于梁底承載力的計(jì)算和校驗(yàn)就顯得尤為重要，若是設(shè)計(jì)不合理則有可能由于設(shè)備的荷載導(dǎo)致梁底承載力不足而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的安全性問題。加強(qiáng)梁底的承載力設(shè)計(jì)一方面可以通過在孔洞的周圍補(bǔ)強(qiáng)筋以及通過開孔梁撓度、裂縫寬度等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。在進(jìn)行鋼筋混凝土梁的承載力計(jì)算時(shí)，還要綜合考慮不同種類的腹部開孔方式，以提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。有效的承載力度計(jì)算以及裂縫控制措施對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性而言具有十分重要的意義。

3.4、結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)具有三心，即幾何形心、結(jié)構(gòu)中心和剛度中心。在進(jìn)行建筑方案設(shè)計(jì)時(shí)，規(guī)定這三心按照最大的要求集合在一點(diǎn)上，也就是三心合一。建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題就是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)沒有將這建筑三心合一，在水平荷載力的效果下建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)。為了防止這種力對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成扭轉(zhuǎn)破壞，這就要求在建筑結(jié)構(gòu)中的形式和平面布局進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，最大限度的保證三心合一。

3.5、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

首先就要對(duì)剪力墻進(jìn)行合理的布設(shè)，對(duì)剪力墻的質(zhì)量均勻予以有效保證。這樣，樓層的結(jié)構(gòu)重心便能同樓層的平面剛度中心點(diǎn)實(shí)現(xiàn)重合，從而有效地削減了風(fēng)力以及地震等外部荷載作用的扭轉(zhuǎn)影響。如果建筑工程的類型允許的話，那么可以盡量使用大開間的剪力墻構(gòu)造，并對(duì)剪力墻的墻肢長進(jìn)行增加。這樣做，不僅可以有效地對(duì)墻肢的數(shù)量進(jìn)行縮減，還可以確保剛度能夠與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合，并以此作為前提與基礎(chǔ)，有效地降低混凝土的使用數(shù)量。此外，因?yàn)榧袅χ械陌抵ǔ２捎玫亩际卿摻罱ú模ㄟ^大開間的剪力墻構(gòu)造應(yīng)用，是可以有效縮減鋼筋的使用數(shù)量。

3.6、消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

要在進(jìn)行功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，選用不同的建筑功能材料，其中所選用的材料多為可燃性材料，這一定程度上增加了火災(zāi)情況發(fā)生的可能性，且建筑之間空氣流動(dòng)性較強(qiáng)，風(fēng)力大，一旦建筑發(fā)生火災(zāi)，極有可能在一定程度上造成火災(zāi)的擴(kuò)張。另外，現(xiàn)在很多建筑的層數(shù)越多，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將火災(zāi)線路設(shè)計(jì)成垂直形態(tài)，在這樣的情況下，建筑人員在進(jìn)行火災(zāi)疏散時(shí)可能會(huì)耗費(fèi)更長時(shí)間。在消防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，對(duì)建筑進(jìn)行排煙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)相當(dāng)重要的方面，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意將排煙結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，保證煙氣正常排出，降低火災(zāi)發(fā)生時(shí)災(zāi)情的蔓延。

3.7、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高層建筑本身具有的復(fù)雜性，使得地震一旦發(fā)生，就會(huì)出現(xiàn)許多不確定因素的影響，和不和估量的破壞，因此建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，絕對(duì)不能忽視地震發(fā)生所帶來的巨大破壞性，必須掌握一定的減震\"避震的原理。

不僅如此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中必須對(duì)抗震參數(shù)進(jìn)行精確的核算分析，確?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)無誤。高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如忽略地震結(jié)構(gòu)的重要性，將造成建筑結(jié)構(gòu)在抗震設(shè)計(jì)方面失效，并且降低建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命。

總言之，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)還有很長的路要走，必須得到我們的重視研究。

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