【摘要】由于科技的持續(xù)發(fā)展及城市的快速發(fā)展，建筑市場得到了蓬勃發(fā)展，越來越多的高樓大廈，摩天大廈聳立而出，不停地有新地標(biāo)涌現(xiàn)。人們審美眼光的提升，使之他們對建筑樓房的外觀、內(nèi)在實(shí)用性和安全性提出了更多的要求。因此，影響建筑建設(shè)及建筑成果的最重要因素就是高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題，因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就是建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本文將以高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原則為中心展開敘述，并就目前在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍出現(xiàn)的問題提出相應(yīng)觀點(diǎn)及解決辦法。

【關(guān)鍵詞】高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 存在的不足 對策

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，我國各式各樣的高層建筑也隨之出現(xiàn)在人們的視線中，關(guān)于高層建筑的設(shè)計(jì)思想層出不窮，建筑豎向體形與平面的布置發(fā)展的更加復(fù)雜，對于高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作出了更高要求。高層建筑采用的結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)進(jìn)行靈活的建筑平面布置，人們往往忽視了高層建筑框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的一些嚴(yán)重問題，這給工程的質(zhì)量造成危害。因此，我們必須提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比低層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加細(xì)致，要求技術(shù)人員需要嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的工作態(tài)度。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)十分廣泛，主要可以歸納為以下幾方面：

2.1 水平荷載力方面

水平荷載在建筑設(shè)計(jì)中起著重要作用，首先，樓房本身的重量以及樓層表面所需要的荷載在豎直方向的構(gòu)件中產(chǎn)生的彎矩、軸力數(shù)值，與樓高的一次方存在正比關(guān)系；并且水平荷載會(huì)對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一種傾覆力矩，這樣會(huì)在豎向構(gòu)件中產(chǎn)生一種軸力。另外，對高度范圍一定的樓房來說，豎直方向的構(gòu)件中產(chǎn)生的荷載基本上是固定不變的，而水平方向的風(fēng)荷載和地震作用則與其不同，它們的數(shù)值通常有較大變化，且隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特點(diǎn)的差異性而變化。

2.2軸向變形不容忽視

在一般使用框架體系或者是剪力墻的高層建筑中，邊柱的軸壓應(yīng)力在通常情況下小于框架中柱的軸壓應(yīng)力，邊柱的軸向變形程度往往小于中柱的軸向變形程度。如果房屋高度高出標(biāo)準(zhǔn)，這種軸向變形的差異會(huì)達(dá)到最大程度，并會(huì)造成連續(xù)梁中間的支座下陷，隨之跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大，連續(xù)梁中部的支座處負(fù)彎矩值變小。

2.3 側(cè)移方面

相比于高度較低的樓房而言，結(jié)構(gòu)側(cè)移是高樓建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的條件。因?yàn)樗胶奢d下結(jié)構(gòu)的側(cè)移會(huì)產(chǎn)生變形，并且隨著樓房高度的增加，其變形程度增大，因此要嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移。

2.4 結(jié)構(gòu)延性方面

一般在建筑施工設(shè)計(jì)中，保證建筑物結(jié)構(gòu)的延性是增強(qiáng)建筑物實(shí)體強(qiáng)度的重要前提。增強(qiáng)結(jié)構(gòu)延性是為了通過建筑物具有一定的變形能力，來避免樓房在外力作用下造成樓體震動(dòng)。如果樓房缺乏延性，即使是輕微的震動(dòng)，也會(huì)造成建筑倒塌事故。所以，高層建筑比低層建筑更加需要延性，從而進(jìn)一步保證高層建筑的結(jié)構(gòu)更柔一些，這就要求通過采取科學(xué)的措施，讓高層建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題

3.1建筑物高度過高

由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，越來越多的高樓大廈出現(xiàn)在城市之中，但是高層建筑物在提高使用范圍的同時(shí)，也面臨著諸多挑戰(zhàn)。如果一味追求建筑物的高度而忽視其安全性能，這會(huì)對建筑質(zhì)量和建筑的抗震性能等構(gòu)成威脅。為了避免此類現(xiàn)象的發(fā)生，必須要嚴(yán)格管理、規(guī)范這些高層建筑物的合理高度，使其具有較強(qiáng)的抗震能力。同時(shí)，相關(guān)部門要高度重視高層建筑物的超高問題，對于高層建筑的施工圖紙，要求管理人員進(jìn)行仔細(xì)審核，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)及解決存在的問題，以防后患。必須要反復(fù)論證高層建筑的高度，以避免影響工程造價(jià)或工程進(jìn)度的情況，確保高層建筑物的質(zhì)量不受影響。

3.2 注意嵌固端的設(shè)置。

建筑的二層或二層以上的地下室的頂板之上一般是高層建筑物中嵌固端位置，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在設(shè)置嵌固端時(shí)，往往會(huì)忽視嵌固端的位置設(shè)置的這個(gè)問題，比如嵌固端的位置不夠協(xié)調(diào)，沒有注意嵌固端樓板的設(shè)計(jì)問題，結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置不夠合理。因?yàn)檫@些問題，也許就使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的后期工作不合格，要進(jìn)行重復(fù)修改，所以我們一定要重視嵌固端的設(shè)置，以免為高層建筑的施工留下安全隱患。

3.3 重視結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題。

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要明確規(guī)定結(jié)構(gòu)的規(guī)則性。同時(shí)，不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是不能使用在高層建筑中。但是很多的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在這方面仍然存在嚴(yán)重問題，直接使高層建筑物質(zhì)量受到影響。因此高層建筑結(jié)構(gòu)的工程師一定要遵守新出臺的相關(guān)規(guī)則及問題，將結(jié)構(gòu)計(jì)算并結(jié)合分析工具的方法，對新規(guī)范中規(guī)定要做到嚴(yán)格遵守，使高層建筑物的安全性能和質(zhì)量得到不斷提升。

4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題的相關(guān)對策

4.1解決嵌固端的位置設(shè)置問題

關(guān)于提高抗震性能設(shè)計(jì)的高層建筑，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)的嵌固端為地下室的頂板時(shí)，應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)來決定地下一層的抗震等級，同時(shí)可根據(jù)具體情況來決定地下一層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級。一般來說，如果地下室中超出上部主樓范圍且沒有地上結(jié)構(gòu)的抗震等級在具體考察后采用三級或四級。關(guān)于9度抗震的設(shè)計(jì)，那么地下室結(jié)構(gòu)的抗震等級不能小于二級，選用地下室的現(xiàn)澆頂板，其厚度要大于180毫米 ，并且不能留有較大洞口。另外，地下室柱截面的每側(cè)邊的縱向鋼筋面積不能小于地上一層對應(yīng)柱每側(cè)縱向鋼筋面積的1.1倍，另外地下室的柱子的多余縱向鋼筋不能繼續(xù)向上延伸，應(yīng)將其固定在地下室頂板的框架梁之中，且規(guī)定地下室剪力墻的配筋必須多于地上的一層。對于邊柱和角柱，因?yàn)樗鼈儍H有一面有梁，可以通過增大梁截面或增加梁配筋的方法，避免出現(xiàn)梁端截面實(shí)際彎矩承載力小于柱下端實(shí)際承載力情況的產(chǎn)生。

4.2解決短肢剪力墻的設(shè)置問題

墻肢截面高度與厚度的比為 5：8 的剪力墻即為短肢剪力墻。雖然短肢剪力墻結(jié)構(gòu)對于住宅建筑布置存在優(yōu)勢，并且可以減輕結(jié)構(gòu)自身重量。但在高層建筑中，由于短肢剪力墻的抗震性能較差，所以剪力墻肢不能過短，并且在地震區(qū)范圍內(nèi)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，為避免意外，禁止在高層建筑結(jié)構(gòu)中全部采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。

4.3加強(qiáng)結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算

目前有關(guān)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算比較通用的計(jì)算軟件有：TAT 、SATWE、YJK等，但是計(jì)算模型有著很大不同，不同軟件在采用模型時(shí)存在的差別，同樣會(huì)對每個(gè)軟件的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生一定影響。所以，在進(jìn)行工程整體結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析時(shí)根據(jù)實(shí)際情況合理的選擇計(jì)算軟件，即使每個(gè)軟件中計(jì)算結(jié)果相差較大，也要能作出合理的判斷，選擇出可以作為參考的計(jì)算結(jié)果，這對結(jié)構(gòu)工程師來說十分重要。

4.4嚴(yán)格控制超高建筑物

對于建筑物的超高問題，建筑規(guī)范逐漸將限制的高度設(shè)為A級，并進(jìn)一步對高度規(guī)則進(jìn)行了細(xì)化，增加B級。更加明細(xì)化的建筑物高度規(guī)范對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的更強(qiáng)的指導(dǎo)意義。此外，明細(xì)化的建筑物高度限制使得各個(gè)高層建筑工程都應(yīng)該重視建筑物超高現(xiàn)象，可以通過對施工圖紙的審核發(fā)現(xiàn)超高問題，并針對問題對建筑物高度進(jìn)行重新嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C，避免對整個(gè)建筑工程的造價(jià)和工程進(jìn)度造成影響，甚至對建筑的安全性造成影響。

5 結(jié)束語

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市規(guī)劃中對空間規(guī)劃有了一定的需求，高層建筑結(jié)構(gòu)已越來越成為城市建筑的重點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，高層建筑結(jié)構(gòu)因較多層建筑要具有較大的復(fù)雜性，因此在設(shè)計(jì)中要綜合多方面因素進(jìn)行考慮，對各部位的受力情況及參數(shù)的選取要進(jìn)行仔細(xì)的分析和研究，從而保證高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全，以免留下設(shè)計(jì)中的安全隱患，從而保證高層建筑的安全性。

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