議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    摘要：高層建筑在造型形式不斷翻新、高度記錄一再被打破的同時(shí)，其內(nèi)部空間構(gòu)成的模式也發(fā)生了很大的變化。建筑產(chǎn)品的這種系統(tǒng)的密集性、交叉性及最終的整體性，最主要的表現(xiàn)還是在高層建筑上。高層建筑的顯著特性是“高”，由于其“高”而引發(fā)了它與諸多不同于其它建筑的特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： 引言 隨著高層建筑的迅速發(fā)展,結(jié)構(gòu)理論和建筑技術(shù)也不斷得到提高,高層建筑結(jié)構(gòu)形式也開始趨于多樣化發(fā)展,其表現(xiàn)形式也是多種多樣,但是也隨之出現(xiàn)了很多在高層建筑設(shè)計(jì)方面的問題。在作為城市風(fēng)景線的同時(shí),高

2、層建筑還面臨著如何搞好高層建筑設(shè)計(jì)的問題,如何多方面實(shí)現(xiàn)高層建筑設(shè)計(jì)的完善是目前高層建筑設(shè)計(jì)所追求的主要理念。 1.高層建筑整體設(shè)計(jì) 1.1主體設(shè)計(jì) 高層建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)全新的要求就是要實(shí)現(xiàn)建筑本身的生態(tài)節(jié)能。首先對(duì)于高層建筑主體的下部分裙房而言,雖然其裙房的建設(shè)對(duì)整個(gè)城市影響較小,但是對(duì)街道的尺度以及人性化空間的創(chuàng)造等方面的影響都很大。高層建筑的下部門裙房在立面設(shè)計(jì)上一般跟高層建筑的上部立面不同,在建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中需要比較細(xì)致的設(shè)計(jì),要將下部裙房設(shè)計(jì)的比較多樣化,以免顯得過于蒼白。同時(shí)裙房還要進(jìn)行一定的人性化處理,原因在于群眾的視覺一般接觸到的都是高層建筑的裙房部分,同時(shí)裙房對(duì)人們所產(chǎn)生的街道空

3、間感的影響以較大。而對(duì)于高層建筑的中的樓頂對(duì)整個(gè)高層建筑的設(shè)計(jì)形象又起到了個(gè)性化體現(xiàn)的作用,雖然對(duì)生態(tài)環(huán)境的意想不到,但是它們體現(xiàn)的是高層建筑的標(biāo)志性和獨(dú)特性,因此在樓頂?shù)脑O(shè)計(jì)上也不是不容忽視的。 1.2處理手法上的巧妙運(yùn)用 在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)過程中,高層建筑設(shè)計(jì)中的塔樓部分雖然在設(shè)計(jì)上沒有很大的變化余地,但是在高層建筑的底層部分可以通過一些巧妙的處理來實(shí)現(xiàn)對(duì)空間形式上的豐富,在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)中一般都是采用底層架空和入口縮進(jìn)的處理方法。 2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的原則 2.1選用適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡(jiǎn)圖：結(jié)構(gòu)計(jì)算式在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，計(jì)算簡(jiǎn)圖選用不當(dāng)則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全的事故常常發(fā)生，所以選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算

4、簡(jiǎn)圖是保證結(jié)構(gòu)安全的重要條件。計(jì)算簡(jiǎn)圖還應(yīng)有相應(yīng)的構(gòu)造措施來保證。實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不可能是純粹的鉸結(jié)點(diǎn)和剛結(jié)點(diǎn)，但與計(jì)算簡(jiǎn)圖的誤差應(yīng)在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。 2.2 選擇合適的基礎(chǔ)方案：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件，上部結(jié)構(gòu)類型與載荷分布，相鄰建筑物影響及施工條件等多種因素進(jìn)行綜合分析，選擇經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案，設(shè)計(jì)時(shí)宜最大限度地發(fā)揮地基的潛力，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基變形驗(yàn)算?；A(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)有詳盡的地質(zhì)勘察報(bào)告，對(duì)一些缺少地質(zhì)報(bào)告的建筑應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看和參考臨近建筑資料。通常情況下，同一結(jié)構(gòu)單元不宜用兩種不同的類型。 2.3正確分析計(jì)算結(jié)果：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會(huì)導(dǎo)

5、致不同的計(jì)算結(jié)果。因此設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)程序的適用范圍、條件等進(jìn)行全面了解。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)，由于結(jié)構(gòu)實(shí)際情況與程序不相符合，或人工輸入有誤，或軟件本身有缺陷均會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果，因而要求結(jié)構(gòu)工程師在拿到電算結(jié)果時(shí)應(yīng)認(rèn)真分析，慎重校核，做出合理判斷。 2.4采取相應(yīng)的構(gòu)造措施：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)始終要牢記“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓若拉原則”，注意構(gòu)件的延性性能；加強(qiáng)薄弱部位；注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度，尤其是鋼筋的執(zhí)行段錨固長(zhǎng)度；考慮溫度應(yīng)力的影響力。 3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題 3.1高層建筑結(jié)構(gòu)受力方面 對(duì)于一個(gè)建筑物的最初的方案設(shè)計(jì)，建筑師考慮更多的是它的空問組成特點(diǎn)，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(jié)構(gòu)。 建筑物

6、底面對(duì)建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成，因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面，結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系，所以，在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，就必須對(duì)主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布作出總體設(shè)想。 對(duì)于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)基本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加。豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計(jì)的控制因素，其原因有兩個(gè)：其一，較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒；其二，側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。 與豎向荷載相比

7、，側(cè)向荷載對(duì)建筑物的效應(yīng)不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有條件相同時(shí)，在風(fēng)荷載作用下，建筑物基底的傾覆力矩近似與建筑物高度的平方成正比，而其頂部的側(cè)向位移與高度的四次方成正比，地震的作用效應(yīng)更加明顯。在高層建筑中，問題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，可見，高層建筑的結(jié)構(gòu)受力性能與低層建筑有很大的差異。 3.2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)問題 建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心即為建筑三心，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求建筑三心盡可能匯于一點(diǎn)，即三心合一。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題就是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)。為避免建筑物因水平荷載作用而發(fā)

8、生的扭轉(zhuǎn)破壞，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。 在水平荷載作用下，高層建筑扭轉(zhuǎn)作用的大小取決于質(zhì)量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，應(yīng)使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡(jiǎn)單平面形式。在某些情況下，由于城市規(guī)劃對(duì)街道景觀的要求以及建筑場(chǎng)地的限制，高層建筑不可能全部采用簡(jiǎn)單平面形式，當(dāng)需要采用不規(guī)則L形、T形、十字形等比較復(fù)雜的平面形式時(shí)，應(yīng)將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，同時(shí)，在結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)處于對(duì)稱狀態(tài)。 3.3地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面 地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一直是結(jié)構(gòu)工程師比較重視的方面，

9、不僅僅由于該階段設(shè)計(jì)過程的好與壞將直接影響后期設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，同時(shí)，也是因?yàn)榈鼗A(chǔ)也是整個(gè)工程造價(jià)的決定性因素，因此，在這一階段，所出現(xiàn)的問題也有可能更加嚴(yán)重甚至造成無法估量的損失。 在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。由于我國(guó)占地面積較廣，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，僅僅一本地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范無法對(duì)全國(guó)各地的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)。 地方性的“地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類型和設(shè)計(jì)處理方法等一些成熟的經(jīng)驗(yàn)描述和規(guī)定得更為詳細(xì)和準(zhǔn)確，所以，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)地方規(guī)范進(jìn)行深入地學(xué)習(xí)，以避免對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后期設(shè)

10、計(jì)工作造成較大的影響。 3.4結(jié)構(gòu)的超高方面 在抗震規(guī)范和高規(guī)范中，對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度有著嚴(yán)格的限制，尤其是新規(guī)范中針對(duì)以前的超高問題，除了將原來的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度以為，增加了B級(jí)高度，處理措施與設(shè)計(jì)方法都有較大改變。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題，導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未予通過，必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開專家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況，對(duì)工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。 4、結(jié)語 高層建筑物有效地減輕了住房壓力,但必然也帶來了安全隱患,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得尤為重要。隨著設(shè)計(jì)理念的不斷發(fā)展,高層建筑物必將朝著更加合理的方向發(fā)展。 參考文獻(xiàn) ： 1徐銀夫.關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究J.科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng),