【摘要】本文分析了高層建筑的結(jié)構(gòu)特征，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則，闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型問題，并重點(diǎn)分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題及措施，可以為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考和依據(jù)。

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

1 高層建筑結(jié)構(gòu)的特征

高層建筑結(jié)構(gòu)不但承受著由于外界的風(fēng)產(chǎn)生的水平方向的荷載，同時也承受著在垂直方向的荷載，并且對于地震的抵抗能力也有要求。一般情況下，低層建筑結(jié)構(gòu)在水平方向上受到的影響比較弱，然而在高層建筑中，外界地震的影響和外界風(fēng)產(chǎn)生的水平方向的荷載的影響是主要的影響因素。隨著建筑物高度的增加，高層建筑的水平位移增加較快，但是高層建筑過大的側(cè)移不但影響人的舒適度，同時使得建筑物的使用受到影響，并且容易損壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件?；诖?，在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時，首先控制側(cè)移在規(guī)定的范圍之內(nèi)，所以，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

2.1 選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖

在計算簡圖基礎(chǔ)上進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算，如果選擇不合理的計算簡圖，那么就比較容易造成由于結(jié)構(gòu)安裝發(fā)生的事故，基于此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，計算簡圖應(yīng)該采用相應(yīng)的構(gòu)造方法保證安全。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)中，其結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)不單是剛節(jié)點(diǎn)或者鉸節(jié)點(diǎn)，保證和計算簡圖的誤差在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。

2.2 選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計

按照高層建筑地質(zhì)條件進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結(jié)構(gòu)類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎(chǔ)上選擇科學(xué)合理的基礎(chǔ)方案?；A(chǔ)方案的選擇應(yīng)該使得地基的潛力得到最大程度的發(fā)揮，必要的時候要求進(jìn)行地基變形的檢驗(yàn)。高層建筑設(shè)計要有詳細(xì)的地質(zhì)勘查報告，如果缺失，那么應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場勘查并參考相鄰建筑物的有關(guān)資料。一般情況下，相同結(jié)構(gòu)單元應(yīng)該采用相同的類型。

2.3 選擇合理的高層建筑結(jié)構(gòu)方案

合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案必須滿足經(jīng)濟(jì)性的要求，并且要滿足結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系的要求。結(jié)構(gòu)體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結(jié)構(gòu)單元當(dāng)中，應(yīng)該選擇相同結(jié)構(gòu)體系，如果高層建筑處于地震區(qū)，那么應(yīng)力需要平面和豎向的規(guī)則。在進(jìn)行了地理?xiàng)l件，工程設(shè)計需求，施工條件，材料等的綜合分析的基礎(chǔ)上，并和建筑包括水﹑暖﹑電等各個專業(yè)的相協(xié)調(diào)的情況下，選擇合理的結(jié)構(gòu)，從而確定結(jié)構(gòu)的方案。

2.4 高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要采用相應(yīng)構(gòu)造措施

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則是強(qiáng)剪切力弱彎變，強(qiáng)壓力弱拉力，強(qiáng)柱弱梁。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中把握上述原則，加強(qiáng)薄弱部位，對鋼筋的執(zhí)行段錨固長度給予重視，并且要重點(diǎn)考慮構(gòu)件延性的性能和溫度應(yīng)力對構(gòu)件的影響。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型

建筑的結(jié)構(gòu)在抵抗來自于水平方向和豎直方向的荷載時構(gòu)件的組成形式和傳力的路徑就是高層建筑的結(jié)構(gòu)體系。通過包括墻，柱等的豎向構(gòu)件和樓蓋等水平構(gòu)件將豎向荷載傳遞到基礎(chǔ)，利用抗側(cè)力體系將水平荷載傳遞到基礎(chǔ)。

根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)的材料將高層建筑的結(jié)構(gòu)體系分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)體系，鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)體系以及鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系被廣泛的應(yīng)用在各類的工程結(jié)構(gòu)中，具有混凝土和鋼筋兩種材料的協(xié)同受力性能特征，造價低廉，耐久耐火，成本低，整體性能優(yōu)良，但存在著自重大，延性差，施工慢等缺點(diǎn)；鋼結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度高，抗震性能比較好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在著費(fèi)用高，防火性能差，施工復(fù)雜等不足；鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)結(jié)合了鋼筋混凝土構(gòu)件和鋼構(gòu)件的長處，不但增加了鋼構(gòu)件的材料強(qiáng)度，同時具有較高的抗震性能，成本低廉，然而這兩種材料構(gòu)件的連接技術(shù)還存在著不足；鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)具有承載能力高，抗震性能強(qiáng)，比鋼結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)良的耐火性，施工速度快，但是存在著節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造比較復(fù)雜的缺點(diǎn)，一般被用于小偏心受壓構(gòu)件。

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可以將高層建筑結(jié)構(gòu)分為框架結(jié)構(gòu)體系，剪力墻結(jié)構(gòu)體系，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系。利用柱，梁等結(jié)構(gòu)體系作為高層建筑豎向承重的結(jié)構(gòu)，并且承受水平荷載，這種結(jié)構(gòu)側(cè)向位移大，框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力大，適于50m 高度以下的建筑；通過高層建筑的鋼筋混凝土墻體當(dāng)做抵抗側(cè)力和豎向承重的結(jié)構(gòu)體系，就是剪力墻結(jié)構(gòu)體系。這種剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度大，整體性能好，不易受水平力作用發(fā)生變形，適應(yīng)于高層建筑，但是由于剪力墻的間距小，使得平面的布置不靈活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墻組合的而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)形式就是框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)形式不但具有實(shí)用性強(qiáng)，布局靈活的優(yōu)點(diǎn)，同時承受水平負(fù)載的能力更高，在高層建筑中被廣泛使用。在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，需要注意考慮剪力墻的位置，設(shè)計合理的剪力墻的數(shù)量，以及滿足框架的設(shè)計要求。

4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題分析及措施

4.1 高層建筑結(jié)構(gòu)存在著超高的問題

基于高層建筑抗震的要求，我國的建筑規(guī)范對高層建筑的結(jié)構(gòu)的高度有嚴(yán)格的規(guī)定，針對高層建筑的超高問題，在新規(guī)范中不但把原來限制的高度規(guī)定為A級高度，并且增加了B 級高度，使得高層建筑結(jié)構(gòu)處理設(shè)計方法和措施都有了改進(jìn)。實(shí)際工程設(shè)計中，對于建筑結(jié)構(gòu)類型的改變對高層超高問題的忽略，在施工審圖時將不予通過，應(yīng)該重新進(jìn)行設(shè)計或者進(jìn)行專家會議的論證等。在這種情況下，整個建筑工程的造價和工期都會受到極大的影響。

4.2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計短肢剪力墻設(shè)置

我國建筑新規(guī)范中，短肢剪力墻是指墻肢的截面的高度和厚度比在5～8 的墻，按照實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以及數(shù)據(jù)，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中增加了對短肢剪力墻的使用限制。所以，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，必須盡可能的減少或者避免使用短肢剪力墻。

4.3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計嵌固端的設(shè)置

一般情況下，高層建筑配有兩層或者兩層以上的地下室或者人防。高層建筑的嵌固端一般設(shè)置在地下室的頂板或者人防的頂板等位置。因此，結(jié)構(gòu)工程設(shè)計人員應(yīng)該考慮嵌固端設(shè)置會可能帶來的問題。考慮嵌固端的樓板的設(shè)計；綜合分析嵌固端上層和下層的剛度比，并且要求嵌固端上層和下層的抗震的等級是一致的；高層建筑的整體計算時充分考慮嵌固端的設(shè)置，綜合分析嵌固端位置和高層建筑結(jié)構(gòu)抗震縫隙設(shè)置的協(xié)調(diào)。

4.4 高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性

在關(guān)于高層建筑的新規(guī)范中，對于高層建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性做出了很多限制，比如規(guī)定了結(jié)構(gòu)嵌固端上層和下層的剛度比，平面規(guī)則性等等，并且硬性規(guī)定了“高層建筑不能采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案。”因此，為了避免后期施工設(shè)計階段的改動，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計必須嚴(yán)格遵循規(guī)范的限制條件。

5 結(jié)束語

隨著社會的不斷進(jìn)步和科技的不斷發(fā)展，高層建筑越來越廣泛的出現(xiàn)在城市建設(shè)中。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面出現(xiàn)了新的發(fā)展和變化。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)成為了高層建筑設(shè)計的重點(diǎn)內(nèi)容，因此，研究高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題是非常重要和有意義的。介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)特征，分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則，闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型問題，并重點(diǎn)分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題及措施。

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