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摘要:隨著城市化建設(shè)腳步的加快，高層建筑變成了一種趨勢。為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之初就要從各方面來考慮問題。建筑結(jié)構(gòu)的合理性對于整個建筑物的質(zhì)量和安全性都起到了重要的作用，本文就高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計及其高層建筑中常發(fā)生的部分問題來進(jìn)行進(jìn)一步的探討。

關(guān)鍵詞:高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;問題;概念設(shè)計

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，受城市化人口的增長與土地使用環(huán)境的矛盾，高層建筑逐漸成為了建筑發(fā)展一種趨勢。房屋結(jié)構(gòu)形式的改變，也使得高層建筑的結(jié)構(gòu)形式也日益復(fù)雜。高層建筑的結(jié)構(gòu)形式常采用框架結(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、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系、筒體結(jié)構(gòu)或者框筒結(jié)構(gòu)等不同的結(jié)構(gòu)形式來滿足不同類型及不同高層建筑的設(shè)計需求，不同類型建筑采用的結(jié)構(gòu)形式也不盡相同。正由于這種多樣性，就突出了結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的重要性。下面就高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的概念設(shè)計來分析一些在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的問題。

1高層建筑的定義

通常在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，我們常把10層及10層以上或高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的的其他高層民用建筑統(tǒng)稱為高層建筑。高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計中與低層建筑、多層建筑相比較而言，其豎向和水平結(jié)構(gòu)體系設(shè)計的基本原理還是相同的。但較于低層多層建筑不同的是，在低層多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，豎向荷載一般是影響結(jié)構(gòu)體系的主要控制因素，但在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，隨著建筑高度的增加，雖然豎向荷載仍會對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生影響，但由于高層建筑整體結(jié)構(gòu)體系會較低層多層建筑而言整體結(jié)構(gòu)剛度偏柔，受到水平力作用如風(fēng)荷載作用影響較為強烈，在這種情況下，豎向結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計就成為整個結(jié)構(gòu)實際的主控因素，在高層建筑設(shè)計里要注重水平力的作用，保證整體建筑結(jié)構(gòu)的剛性。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念設(shè)計的主要內(nèi)容

隨著社會的發(fā)展，建筑空間的使用功能也有些各種類型的需求變化。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于不同類型、不同使用建筑使用功能、不同高度的建筑宜采用不同的與之相對應(yīng)的適合的結(jié)構(gòu)體系，使得建筑達(dá)到安全可靠且較為經(jīng)濟(jì)的目的。為了達(dá)到這一目的，就需要概念設(shè)計先行。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，概念設(shè)計其實是結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)個人工程經(jīng)驗，在對整體建筑使用功能情況、建筑總高度和建筑所處的地理環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境有一種較為宏觀的把握下提出的與之相對應(yīng)的較為經(jīng)濟(jì)合適的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計。簡而言之，就是根據(jù)工程經(jīng)驗對現(xiàn)有建筑環(huán)境、地理環(huán)境等前提下擬定大致的結(jié)構(gòu)體系布置，為接下來的深化建模后續(xù)的設(shè)計計算等提供大致思路，起一個指導(dǎo)性的作用。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計中的注意問題

(1)高層建筑建筑材料選取及建筑平面設(shè)計:高層建筑材料建議采用較為輕質(zhì)的砌體材料作為填充墻的材質(zhì)，避免因墻體材料荷載過大，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件和基礎(chǔ)造成較大的負(fù)荷。在建筑設(shè)計過程中，也盡量避免平面過于不規(guī)則和豎向剛度突變的情況;

(2)結(jié)構(gòu)體系的選取:高層建筑的結(jié)構(gòu)體系與多層、低層建筑的結(jié)構(gòu)體系較為不同。多層低層建筑在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，主要受豎向荷載作用，由于層高較矮，風(fēng)壓對于建筑物結(jié)構(gòu)的影響較小。但高層建筑則不同，由于建筑物高度較高，受水平力影響作用較大。而且，由于現(xiàn)在高層建筑的使用功能五花八門，有時候為了不影響建筑物功能的正常使用，會對結(jié)構(gòu)構(gòu)件例如柱墻的尺寸有限制，這也為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計增加了難點，而且高層建筑結(jié)構(gòu)的整體剛性本就相對于多層低層建筑結(jié)構(gòu)偏柔，所以，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)體系的選擇顯得尤為重要。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念設(shè)計之初，應(yīng)根據(jù)建筑需求，優(yōu)先選擇結(jié)構(gòu)體系較為規(guī)則的，結(jié)構(gòu)平面布置最好是簡單規(guī)則，減少偏心，且需考慮結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性以及抗震性，盡量避免剛性突變易產(chǎn)生薄弱層的結(jié)構(gòu)體系。對于有特殊需求的部分在設(shè)計中進(jìn)行調(diào)整。由于高層建筑在其正常使用過程中，常伴隨著水平力(例如風(fēng)荷載)的作用，所以在設(shè)計之初就要考慮水平力作用對高層建筑結(jié)構(gòu)的影響。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，盡量保證建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度和承載力的均勻分布，避免因水平力作用而扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動，使建筑結(jié)構(gòu)遭到破壞，且不宜采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)平面布置。所以考慮水平力對高層建筑結(jié)構(gòu)的影響，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，盡量將建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心和結(jié)構(gòu)重心保持一致，結(jié)構(gòu)均勻布置;

(3)對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中各構(gòu)件的要求:

①高層建筑由于高度高，其整體結(jié)構(gòu)的自重也較為笨重，上部結(jié)構(gòu)重力荷載的上升使得整個建設(shè)項目中對于建筑基礎(chǔ)的要求也更為嚴(yán)苛。這就要求在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中對于基礎(chǔ)的設(shè)計選型有著更嚴(yán)格的把控。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中對于基礎(chǔ)的選型要根據(jù)甲方提供的地質(zhì)勘察報告書結(jié)合上部建筑結(jié)構(gòu)的具體柱底軸力及其地質(zhì)條件，施工條件來選擇恰當(dāng)?shù)幕A(chǔ)類型，不能死搬硬套，遇到不同類型的地質(zhì)條件或施工條件限制，可選用不同的基礎(chǔ)類型;

②高層建筑在隨著高度的增加，地震作用與風(fēng)壓作用對整體結(jié)構(gòu)體系的影響也越來越大，剛度過于柔的結(jié)構(gòu)體系在水平地震作用或風(fēng)作用下，位移過大，容易產(chǎn)生側(cè)向變形。一般而言，過大的側(cè)向變形會引起搖晃，不僅會讓居住在建筑物上的人們的舒適度降低，影響正常生活質(zhì)量，還會使建筑的填充墻因產(chǎn)生側(cè)向剪切導(dǎo)致開裂影響建筑物正常使用，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)主體出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)主體破壞。在高層建筑設(shè)計規(guī)范中也明確注明了對于不同建筑結(jié)構(gòu)類型的位移的要求。因此高層建筑位移的控制或成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要矛盾，適當(dāng)加大建筑結(jié)構(gòu)的剛度，保證按規(guī)范里的嚴(yán)格控制;

③在當(dāng)今高層建筑發(fā)展的今天，高層建筑的結(jié)構(gòu)形式一般常采用框架結(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、筒體結(jié)構(gòu)或者框架—剪力墻結(jié)構(gòu)等不同的結(jié)構(gòu)體系。建筑正常使用過程中各類荷載的傳導(dǎo)過程中，不管經(jīng)過了多少次多么復(fù)雜的傳導(dǎo)過程，最終都是各項荷載從水平傳導(dǎo)轉(zhuǎn)為豎向傳導(dǎo)，框架柱或者剪力墻作為豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在高層建筑結(jié)構(gòu)中有著不可忽視的決定性作用。按理說，低層由于承受上部傳導(dǎo)的較為巨大的荷載，理性適當(dāng)加大柱截面，但由于建筑功能的多樣化，很多框架柱或剪力墻的截面都有受到限制，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計師在框架柱或剪力墻截面及其布置的選擇上應(yīng)在保證安全的情況下考慮其實用性。故不宜做過大的框架柱或者剪力墻，適當(dāng)提高柱墻的混凝土等級以降低柱子或剪力墻的軸壓比。在高層建筑設(shè)計過程中，豎向構(gòu)件的壓軸比是一個及其需要重視的內(nèi)容。各種模擬實驗數(shù)據(jù)和地震震害調(diào)查表明，當(dāng)框架柱或剪力墻的軸壓比過大的時候，當(dāng)構(gòu)件遇到水平作用(如地震作用)時的延性變形能力就會大大減弱，極易產(chǎn)生脆性的剪切破壞，而一旦豎向構(gòu)件產(chǎn)生了破壞，往往使整體結(jié)構(gòu)遭到破壞。所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)控制柱的軸壓比，用以提高或保證框架柱或者剪力墻的延性，保證結(jié)構(gòu)的安全性。

4結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化建設(shè)的進(jìn)程加快，高層建筑日益增多，對于高層建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量也較為嚴(yán)苛，為保證高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性，對于結(jié)構(gòu)設(shè)計師而言，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也增多了?？傊邔咏ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計是一個較為復(fù)雜的長期的甚至可能是往復(fù)循環(huán)推敲的過程，任何遺漏或者錯誤都可能使整個結(jié)構(gòu)設(shè)計過程變得復(fù)雜。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計比較靈活，結(jié)構(gòu)體系也比較多，為了保證建筑質(zhì)量和減少往復(fù)的工作量，在設(shè)計之初就需要先擬定高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，并在計算推敲過程中把握解決對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題，更有效率地完成高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。

參考文獻(xiàn)

［1］方正．某高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計探討［J］．四川建材，2011，37(3):52－53．

［2］趙東曉．高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題與對策研究［J］．商品混凝土，2012，9(9)

［3］杜曉輝．高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］．科協(xié)論壇，2014．

作者：謝道清；楊曉巧 單位：浙江綠城六和建筑設(shè)計有限公司