對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析研究

對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析研究【摘要】當(dāng)前，高層建筑已經(jīng)成為了城市建設(shè)的主力軍，與多層以及普通建筑相比，高層建筑具有獨(dú)特的方面，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原則以及結(jié)構(gòu)體系的科學(xué)選擇、存在問(wèn)題的處理等方面進(jìn)行深入研究，有效提升高層建筑設(shè)計(jì)水平，為建筑質(zhì)量的提高奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?！娟P(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；研究中圖分類號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：相對(duì)于普通建筑而言，高層建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)中既要考慮到建筑自身的抗震、抗風(fēng)、重力等方面的影響，同時(shí)也要對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧。1高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在高層建筑中，最為顯著的特點(diǎn)就是承受著兩個(gè)方面的荷載，一方面是風(fēng)力導(dǎo)致的水平荷載，另一方面是重力垂直荷載，對(duì)于抗震能力也提出了更高的要求。與低層建筑相比，高層建筑在地震影響以及風(fēng)力水平荷載方面的影響更大，是建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)關(guān)注的主要方面。高層建筑的高度與位移幅度呈現(xiàn)出正比的關(guān)系，側(cè)移超過(guò)限定值會(huì)影響建筑物的正常使用，甚至?xí)p壞結(jié)構(gòu)構(gòu)件。所以，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要對(duì)側(cè)移進(jìn)行有效控制，要將抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心方面。2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)遵循的幾點(diǎn)原則2.1結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖選擇要合理。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算簡(jiǎn)圖具有基礎(chǔ)性作用，如果在計(jì)算簡(jiǎn)圖的選擇中出現(xiàn)了失誤，那么就無(wú)法保證整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性與科學(xué)性，因此，一定要選好計(jì)算簡(jiǎn)圖，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展計(jì)算與設(shè)計(jì)，保證整個(gè)建筑設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確無(wú)誤。2.2結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)確定要科學(xué)。結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對(duì)于建筑整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量具有重要作用，設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地質(zhì)勘查，并出具準(zhǔn)確的報(bào)告，依據(jù)實(shí)際需要還可以開(kāi)展地基變形檢驗(yàn)，并參考相鄰建筑物的相關(guān)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合建筑的類型、荷載以及施工條件等進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。2.3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案要優(yōu)化。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案不僅要滿足結(jié)構(gòu)形式、體系等方面的要求，保證安全性能，同時(shí)要兼顧到經(jīng)濟(jì)效益，在保證結(jié)構(gòu)與安全效能的前提下控減建設(shè)成本。要在設(shè)計(jì)中保證整個(gè)結(jié)構(gòu)體系受力明確和傳力簡(jiǎn)單，如果結(jié)構(gòu)單元一致，則采取同樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，地震區(qū)建設(shè)的高層建筑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還要兼顧到平面以及豎向的應(yīng)力。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案還應(yīng)當(dāng)充分兼顧地質(zhì)地理、工程建設(shè)要求以及建筑材料和其他配套設(shè)施等各種因素，設(shè)計(jì)出不同的結(jié)構(gòu)方案，開(kāi)展科學(xué)論證，運(yùn)用擇優(yōu)法或者排除法原則，確定最為優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。2.4計(jì)算結(jié)果分析研究要精確。當(dāng)前，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)發(fā)揮了重要的作用，借助于專業(yè)計(jì)算機(jī)軟件的輔助，設(shè)計(jì)人員能夠較為快捷地對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，但是不同類型的軟件在運(yùn)用中的方向不一致，有可能在結(jié)果方面出現(xiàn)差異，因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員一定要針對(duì)軟件的適用范圍進(jìn)行優(yōu)化選擇，保證所選擇的軟件能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)進(jìn)行精確計(jì)算。鑒于高層建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際狀況和軟件程序有可能出現(xiàn)不全部吻合的情況，因此在使用軟件實(shí)施計(jì)算的過(guò)程中，因?yàn)槿斯ぽ斎胍约败浖陨聿蛔銓?dǎo)致計(jì)算結(jié)果不夠精確，還要通過(guò)設(shè)計(jì)人員對(duì)計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的校核，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，保證計(jì)算結(jié)果的分析精確度。2.5結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施運(yùn)用要有效。在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)遵循強(qiáng)剪切力弱彎變，強(qiáng)壓力弱拉力，強(qiáng)柱弱梁等基本原則，對(duì)結(jié)構(gòu)中的薄弱部位進(jìn)行強(qiáng)化，重視鋼筋執(zhí)行段錨固長(zhǎng)度，同時(shí)兼顧到構(gòu)件延性的性能和溫度應(yīng)力等方面的因素，保證整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)有效。3對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)體系選型的要求高層建筑結(jié)構(gòu)體系主要包括抵抗水平與豎直荷載的構(gòu)件組成模式以及傳力的途徑，主要借助于墻和柱等豎向構(gòu)件以及樓蓋等水平構(gòu)件，將豎向荷載有效向基礎(chǔ)傳送，借助于抗側(cè)力體系將水平荷載有效向基礎(chǔ)傳送。依據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)材料分類，主要分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)和鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)等不同類型，各種類型具有各自的優(yōu)勢(shì)與不足，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行科學(xué)選擇。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系主要優(yōu)勢(shì)為成本低和耐久耐火，不足為自重高和施工不快；鋼結(jié)構(gòu)體系主要優(yōu)勢(shì)為強(qiáng)度大、抗震好和跨度大、施工快等，不足是成本高、防火不足以及操作復(fù)雜；鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)具備了鋼構(gòu)件與鋼筋混凝土構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)，但是材料連接技術(shù)尚不完善；鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)是承載與抗震、耐火效果好，施工快，不足為節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜。依據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)形式分類，主要分為框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)以及框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系等類型，當(dāng)前在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中運(yùn)用較為普遍的屬于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，這種體系結(jié)構(gòu)能夠承載更多的水平負(fù)載，在布局方面能夠更為靈活，實(shí)用性高，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)與施工中，要對(duì)剪力墻的位置以及數(shù)量進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，既要滿足框架結(jié)構(gòu)的需求，同時(shí)也要更加有利于布局安排。4當(dāng)前國(guó)內(nèi)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的主要問(wèn)題與解決措施4.1建筑結(jié)構(gòu)高度超標(biāo)。國(guó)內(nèi)建筑法規(guī)對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)高度具有明確標(biāo)準(zhǔn)，新的規(guī)范中在原來(lái)限制A級(jí)高度的基礎(chǔ)上，增加了B級(jí)高度，對(duì)于整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)處理設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生了一定的變化。在設(shè)計(jì)中一旦因?yàn)閷?duì)建筑結(jié)構(gòu)類型調(diào)整導(dǎo)致出現(xiàn)超高現(xiàn)象，施工設(shè)計(jì)在審圖環(huán)節(jié)將無(wú)法過(guò)關(guān)，會(huì)嚴(yán)重影響工程建設(shè)進(jìn)度以及造價(jià)等，因此一定要避免出現(xiàn)高度超標(biāo)問(wèn)題。4.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)短肢剪力墻。在現(xiàn)行建筑規(guī)范以及實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)中短肢剪力墻做出了嚴(yán)格的限制，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中要嚴(yán)格控制短肢剪力墻的出現(xiàn)，盡可能不使用，保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠科學(xué)完善。4.3嵌固端設(shè)置設(shè)計(jì)不夠完善。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要兼顧到嵌固端設(shè)置的各方面影響，對(duì)嵌固端樓板進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)，保證嵌固端上層與下層抗震等級(jí)相同。要將嵌固端位置以及抗震縫隙設(shè)置作為重要的方面完，善設(shè)計(jì)工作。4.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)則性不足。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)則性要求非常嚴(yán)格，如結(jié)構(gòu)嵌固端上層和下層剛度比、平面規(guī)則性系數(shù)等，對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要運(yùn)用規(guī)則的設(shè)計(jì)方案，最大限度地保證施工期間的連續(xù)性與完整性。綜上所述，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，廣大設(shè)計(jì)人員一定要強(qiáng)化研究，抓住要點(diǎn)，科學(xué)實(shí)施，提高設(shè)計(jì)水平，保障建筑質(zhì)量