【摘 要】隨著城市規(guī)模的不斷擴大，為了節(jié)約土地資源，興建高層建筑逐漸成為了建筑行業(yè)的大勢所趨。而高層建筑與低層相比，其在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面更為復雜，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也更高。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；注意事項；

引文

高層建筑最早出現(xiàn)于19世紀，其一經(jīng)出現(xiàn)就成了建筑行業(yè)的佼佼者，備受工程建設(shè)方和設(shè)計方的青睞。在我國，高層建筑是超過10層的住宅建筑和超過24米高的其他民用建筑。高層建筑是經(jīng)濟社會發(fā)展的產(chǎn)物，能夠帶來明顯的社會和經(jīng)濟效益。通過人口的集中以及建筑高度的增高，大幅度減少對土地的利用，同時有助于縮短建筑工期，減低建設(shè)成本。高層建筑的設(shè)計是其建設(shè)過程中較為重要的環(huán)節(jié)，針對高層建筑的特點需要對建設(shè)的結(jié)構(gòu)以及設(shè)備等方面進行合理的設(shè)計，才能有效保證高層建筑的建設(shè)有效性和科學性。高層建筑作為一個龐大且復雜的系統(tǒng)性工程項目，對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計者提出了較高的要求。一方面高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須滿足基本的抗震、抗風要求，另一方面，高層建筑還需通過經(jīng)濟性以及科學性和合理性的評估。

1、對高層建筑機構(gòu)的設(shè)計應(yīng)該首先了解高層建筑結(jié)構(gòu)本身的特點

1.1整體結(jié)構(gòu)更具有柔和性

與低層建筑相比，高層建筑的整體結(jié)構(gòu)更具有柔和性的特點，在地殼運動和具有震動性環(huán)境中極易發(fā)生變形，導致建筑物的傾斜，倒塌。因此高層建筑的結(jié)構(gòu)延展性應(yīng)當作為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要設(shè)計指標，在構(gòu)造上采取適當?shù)拇胧﹣肀苊飧邔咏ㄖ苄宰冃坞A段之后延展能力的喪失，使其具有更強的抗震性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而保障住戶的生命財產(chǎn)安全。

1.2豎向載重負荷較大

高層建筑的第一個特點就在于豎向利用空間，這也是在現(xiàn)代城市寸土寸金情形下成為城市建設(shè)設(shè)計寵兒的首要原因。高層建筑的豎向載荷很大，就可能在柱中引起較大的軸向變形，這樣一來，一方面對連續(xù)梁彎矩會產(chǎn)生較為嚴重的影響，對于連續(xù)梁中間支座處的負彎矩而言，就會導致負彎矩減小，而對于跨中正彎矩和端支座負彎矩值而言，就會導致兩者的擴張，不利于高層建筑的穩(wěn)固性。另一方面，對于構(gòu)件下料長度的預測，是依據(jù)軸向變形的計算值來對下料長度進行逐步調(diào)整，一旦對軸向變形計算值不準，會進一步影響構(gòu)件剪力和側(cè)移，從而會導致建筑的不安全因素增加。因此，鑒于高層建筑豎向載重負荷較大的特點，要充分考慮軸向變形的程度。

1.3水平荷載的重要作用

所謂水平荷載是指，物體受水平方向的作用力，在高層建筑的設(shè)計時，一旦高度確定，其豎向荷載基本上為定值，變動幅度不大，而建筑的穩(wěn)定性是與高層建筑的荷載能力與建筑高的比值度緊密相關(guān)的，一般而言，建筑高度與建筑物自重和樓面使用荷載在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值為正相關(guān)，而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩和由此在豎構(gòu)件中引起的軸力的數(shù)值，是與建筑高度的平方成正比。

因此豎向荷載大體定值的情況下，可以通過結(jié)構(gòu)特性不同可以改變的水平荷載就成為設(shè)計時重點注意的地方，將水平荷載的風荷載和地震作用數(shù)值通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計控制在有利于建筑的最完美的狀態(tài)。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項

2.1合理的抗震設(shè)計

高層建筑的抗震設(shè)計是整個設(shè)計過程中較為重要的環(huán)節(jié)，在進行抗震設(shè)計時應(yīng)充分結(jié)合建筑的基本體型以及建筑所處的抗震設(shè)防烈度要求進行設(shè)計。

抗震設(shè)計是在重視\"計算設(shè)計\"的同時，要著重從結(jié)構(gòu)的整體出發(fā)，在抗震設(shè)計中具有主導作用，在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中在結(jié)構(gòu)的剛度、強度、延度和軸壓比方面加強結(jié)構(gòu)的\"概念設(shè)計。

建筑的結(jié)構(gòu)主要為簡單平面和不規(guī)則平面兩種，一般而言在地震多發(fā)地段會采用簡單平面如方形、圓形、矩形等，用于抵抗地震發(fā)生時較強的水平作用力。而不規(guī)則平面則是應(yīng)對城市中由于街道以及土地的限制，需要根據(jù)場地的實際情況對建筑進行設(shè)計，可以采用不規(guī)則平面的方式。對于不同類別的高層建筑，需要采取不同的抗震措施，對結(jié)構(gòu)進行精確的地震反應(yīng)分析，保證建筑的抗震可靠性。

2.2選用合理的計算簡圖

在進行高層建筑的結(jié)構(gòu)計算時，需要用到相關(guān)的計算簡圖。進行結(jié)構(gòu)力學分析之前，應(yīng)首先將實際結(jié)構(gòu)進行抽象和簡化，使之既能反映實際的主要受力特征，同時又能使計算大大簡化。這種經(jīng)合理抽象和簡化，用來代替實際結(jié)構(gòu)的力學模型叫做結(jié)構(gòu)的計算簡圖。

計算簡圖的選取在結(jié)構(gòu)的力學分析中占有相當重要的地位，它直接影響著計算工作量的大小和分析結(jié)構(gòu)與實際間的差異。在進行計算簡圖的選取時，應(yīng)注意正確反映結(jié)構(gòu)的實際受力情況，使計算結(jié)果盡可能與實際相符。對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形影響較小的次要因素，可以較大地簡化甚至忽略，使計算大大簡化。

2.3完善結(jié)構(gòu)措施

在對高層建筑的結(jié)構(gòu)進行選擇時，應(yīng)充分保證結(jié)構(gòu)措施的完善性。由于不同的結(jié)構(gòu)構(gòu)件所承受的荷載不同，在整個建筑中所發(fā)揮的作用也不盡相同。

因此，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)從整體出發(fā)，充分分析各類構(gòu)建的材質(zhì)、受力情況以及延展性，保證各類構(gòu)件能夠有效合理的共同工作。此在，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，還需要注重外部溫度以及天氣對于建筑的影響，保證構(gòu)件面對不同的環(huán)境變化時均能達到其相應(yīng)的強度要求。在進行設(shè)計時需要遵循強柱弱梁、強剪弱彎以及強壓弱拉的基本原則，保證各類構(gòu)件的統(tǒng)一性和整體性。

2.4正確分析計算結(jié)果

計算結(jié)果的分析是對整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)果進行分析的過程，一般通過計算機軟件的模擬來實現(xiàn)。目前可用于進行結(jié)構(gòu)計算與分析的軟件較多，不同的軟件的計算程序也不盡相同。

因此在進行結(jié)構(gòu)模型的計算與分析時，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況對相關(guān)的計算軟件以及計算方式進行選擇。若是計算方法選擇不正確或是由于人為的因素導致輸有誤，則會嚴重影響到計算結(jié)果的正確性。在計算完成后，應(yīng)對結(jié)果進行進一步的分析和比較，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行校對，并最終得到準確的計算結(jié)果。

3、部分常見的問題以及對策

3.1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的短肢剪力墻設(shè)置問題

短肢剪力墻設(shè)置是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。在我國最新頒布的建筑工程規(guī)范中，對短肢剪力墻提出了明確的要求，剪力墻的截面和高度比應(yīng)當控制在之間。這就使得實際結(jié)構(gòu)設(shè)計中高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計短肢剪力墻的使用受到了限制。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，工程設(shè)計人員應(yīng)當盡可能少，或者不用短肢剪力墻設(shè)計方法。

3.2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的嵌固端設(shè)置問題

一般而言，高層建筑在設(shè)計的過程中都會設(shè)置一到兩層的地下室或者人防工程。而嵌固端一般都會被設(shè)置在地下室或者人防工程的頂板位置上。因而，高層建筑設(shè)計人員必須對嵌固端設(shè)計方案可能帶來的問題加以充分的考慮。

在設(shè)里嵌固端樓板設(shè)計方案的過程中，設(shè)計人員應(yīng)當對嵌固端上下層之間的剛度進行深入細致的分析，確保上下層之間不存在抗展性能的差異。在設(shè)計高層建筑的整體計算設(shè)置時，設(shè)計人員應(yīng)當注重分析嵌固端于高層建筑結(jié)構(gòu)抗震縫隙設(shè)置之間的協(xié)調(diào)性。

3.3高層建筑消防結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠規(guī)范合理

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是非常復雜的，因為其功能的多樣化，就要求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計的多樣化。不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計又會需要不同性質(zhì)的材料，這也給高層建筑的設(shè)計帶來了障礙。

換言之，材料的可燃性會加大火災(zāi)的風險，特別是在風力較大的高層建筑中，一旦發(fā)生了火災(zāi)，就會迅速擴張火勢，對高層建筑的安全性造成了極大的威脅。此外，高層建筑的層數(shù)越多，越應(yīng)該充分考慮到高層建筑材料的特性。

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，高層建筑在城市中的應(yīng)用越發(fā)普遍。除去自然災(zāi)害引發(fā)的地震以外，還要充分考慮人為因素引起的災(zāi)害，比如火災(zāi)。高層建筑結(jié)構(gòu)越復雜越高，那么一旦引起了火災(zāi)，使用者的人身安全和財產(chǎn)安全就會受到極大的威脅。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中注意防火是很關(guān)鍵的。

首先，防火間距要合理，設(shè)計人員在進行設(shè)計時，要按照相關(guān)規(guī)定進行操作，精確地測出建筑物之間的實際距離。然后，對于設(shè)計要因地制宜，防火結(jié)構(gòu)一定要符合實際的地形情況。除此之外還有安全疏散通道的設(shè)計也很重要。一般而言，安全疏散通道應(yīng)該進行垂直結(jié)構(gòu)設(shè)計，而且盡量多設(shè)計幾條，利于慌亂人群的疏散。安全疏散通道中一定要設(shè)計防煙區(qū)，避免煙霧將疏散的人群嗆暈。設(shè)計人員可以使用分隔式的設(shè)計，可以更好地控制火勢和煙霧的蔓延。另外，防火門、防火墻以及其他防火設(shè)備等也需要設(shè)計人員注意。

結(jié)束語

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項綜合性、系統(tǒng)性較強的技術(shù)工作。隨著我國高層建筑工程實踐活動的不斷增多，高層建筑所承載的任務(wù)和功能越來越多，其勢必需要更加嚴格的結(jié)構(gòu)設(shè)計與之相適應(yīng)。本文著重分析了高層建筑結(jié)構(gòu)本身的特點以及其結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)要點，針對部分問題提出了自己的意見，僅供大家交流。

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