關(guān)于高層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的一些問題探討

摘要：隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，住宅的建筑功能也復(fù)雜多樣，這些都給結(jié)構(gòu)設(shè)計人員帶來新的挑戰(zhàn)。本文主要對高層的結(jié)構(gòu)設(shè)計所需要注意的一些問題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：高層；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題分析

前言

高層建筑發(fā)揮著重要的作用，可以緩解人口不斷增多的趨勢。而高層的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理與否是高層的關(guān)鍵，同樣面積，結(jié)構(gòu)不合理的情況下，造成不實用、不經(jīng)濟(jì)甚至因結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題，而合理的結(jié)構(gòu)反之。精美的高層建筑設(shè)計還可以改善城市的外觀，或者說成為城市的一道風(fēng)景。比如馬來西亞的石油大廈和上海的金茂大廈等等。建筑面積與建設(shè)場地面積的比值一定，那么建造高層建筑就會有效地節(jié)約城市土地面積，得到更多的空閑地面，用這些空閑出來的地面來進(jìn)行城市綠化或者供人們休息娛樂。與此同時，建筑高層的土地結(jié)構(gòu)設(shè)計會為城市帶來更充足的日照、更良好的采光和通風(fēng)效果。在新加坡新建的居住區(qū)中，由于建造了很多的高層建筑群，得到了許多空閑的地面，使人們的休閑活動空間也得到了拓展。一般情況下，高層建筑也可以使人們的內(nèi)心得到舒展，所以說高層建筑對于城市人們的生活非常重要。因此，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計也非常重要，良好的建筑結(jié)構(gòu)可以使人們生活得更加安全，更加舒心。也會使城市更加美觀，擁有良好的生態(tài)環(huán)境。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師們要發(fā)揮自己的所學(xué)所能，設(shè)計出美觀、經(jīng)濟(jì)、實用的高層建筑。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，我們需要注意一些問題，主要有以下幾方面。

（一）剪力墻的設(shè)計

在高層建筑中，剪力墻對建筑有著重要的影響，所以，在剪力墻的設(shè)計過程中，要充分考慮剪力墻的結(jié)構(gòu)體系。也就是以建筑物墻體作為承受水平、豎向荷載的結(jié)構(gòu)，要求混凝土剪力墻具有較好的結(jié)構(gòu)，較強的剛度，以滿足其承載力的要求。在對剪力墻進(jìn)行計算配筋時，切記要為墻肢一端配筋。在短肢剪力墻相對較多的結(jié)構(gòu)中，將較短的墻段劃為約束邊緣的構(gòu)件是不妥的，這會使墻肢中和軸附近的鋼筋無法發(fā)揮作用。另外，剪力墻間距也不能過大，因為這會使得平面的布置顯得死板，無法滿足公共建筑功能需求。此外，一旦剪力墻 自身的結(jié)構(gòu)過大，高度超過標(biāo)準(zhǔn)就會引起懸臂墻變形，側(cè)向變形是彎曲型，層間側(cè)移就會隨著層數(shù)的增多而增加。總的來說，剪力墻是高層建筑的主要構(gòu)成部分，同時也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的重中之重。而在剪力墻其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，側(cè)向剛度最好不要太大，否則就會出現(xiàn)對地震作用太大，不經(jīng)濟(jì)適用的情況。具體來說，剪力墻需要同框架一起抵抗水平的荷載，也就組成了框架——剪力墻結(jié)構(gòu)體系。如果剪力墻結(jié)構(gòu)比較簡單狀，所以又被叫做框架——簡體結(jié)構(gòu)體系。該剪力墻結(jié)構(gòu)比單獨的框架結(jié)構(gòu)有更強的承載能力。在地震的作用下，層間變形減小，因而也就減小了隔墻和外墻等重要部位的損壞。有了剪力墻，無論在非地震區(qū)還是地震區(qū)，都可以建造較高的建筑，因此，剪力墻受到了建筑設(shè)計者的青睞，也就被廣泛應(yīng)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)中。

（二）高層建筑的高度問題

在我國，把達(dá)到十層及超過十層的住宅型建筑或者高度在24m以上的綜合性建筑劃分 為高層建筑。根據(jù)現(xiàn)有的規(guī)定 ，規(guī)定了各種常見建筑結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度。在我 國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、建筑科研水平和施工科學(xué)技術(shù)水平的相關(guān)背景下，這一高度是比較安全穩(wěn)妥的，它是目前我國土木工程規(guī)范體系中相協(xié)調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)高度。但是在實際的建筑工作中，很多混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑在高度設(shè)計上已經(jīng)超過了這一限制，所以，我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，需要考慮這一問題。

（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計人員問題

由于設(shè)計人員在設(shè)計時的疏乎問題，而導(dǎo)致的高層建筑地基與基礎(chǔ)設(shè)計問題一直是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)該重視的問題之一，因為該階段設(shè)計工作的好壞會直接影響到接下來的設(shè) 計工作能否正常進(jìn)行。另外，建筑物的地基做為整個建筑的基礎(chǔ)直接決定了高層建筑的價值。在地基基礎(chǔ)設(shè)計這一階段，極有可能出現(xiàn)一些問題，如果不加以重視，將對建筑工程造成巨大的損失。

（四）設(shè)計單位存在的不容忽視的問題

由于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和設(shè)計單位離不開關(guān)系，有極個別設(shè)計單位和個人過于看重 自己的利益，甚至不惜違背道德和法律，設(shè)計出不負(fù)責(zé)任的作品，危機(jī)了他人的安全，最終也將自己送入了監(jiān)獄。因此，設(shè)計單位的管理人員一定要有很強的法律意識和很高的道德修養(yǎng)，使設(shè)計出的高層建筑具有合理的結(jié)構(gòu)。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計難點及解決方法

一般情況下，我們根據(jù)設(shè)計質(zhì)量和施工質(zhì)量來評價建筑整體質(zhì)量的好壞。與施工質(zhì)量相比，建筑設(shè)計的過程相當(dāng)繁重。因此說設(shè)計師們肩負(fù)著重大的責(zé)任，并且，結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作會直接影響到高層建筑物的使用安全和經(jīng)濟(jì)效益。但在實際設(shè)計工作中，經(jīng)常發(fā)生建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計的概念和方法上的差錯，這就 需要 針對不同問題，采取不同的解決方法。

（一）以實用性為主

作為建筑的設(shè)計者，首先要懂得高層建筑不僅有審美的功能，更要有實用功能。在設(shè)計高層建筑時，要綜合應(yīng)用藝術(shù)手段和工程技術(shù)手段，在帶給人們良好視覺效果的同時，還要讓人們住的舒心，住的安全。而且，設(shè)計出的建筑還應(yīng)該有持久性，可以經(jīng)受得住時間的考驗。多年之后，高層建筑仍應(yīng)該有堅固的結(jié)構(gòu)。也可以說，建筑的審美意義是有賴于實用意義的。

（二）設(shè)計與施工的有機(jī)結(jié)合

對高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行施工時，需要根據(jù)具體情況來進(jìn)行。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計算和正常使用極限狀態(tài)的驗算，如直接承受動力荷載的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行疲勞強度驗算，結(jié)構(gòu)上多種作用效應(yīng)同時發(fā)生時，應(yīng)通過結(jié)構(gòu)分析分別求出每一種作用下的效應(yīng)后，考慮其可能的最不利組合。

三、結(jié)束語

高層建筑設(shè)計與施工是一個系統(tǒng)工程特別是設(shè)計階段的工作尤其要引起重視。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計還有其他的重點問題，比如扭轉(zhuǎn)的問題，要求幾何中心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心合為一；此外還要注意抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，保護(hù)建筑的支撐結(jié)構(gòu)和裝飾結(jié)構(gòu)等；抗震結(jié)構(gòu)也是建筑高層設(shè)計的難點，這需要設(shè)計人員有靈活性。最后，設(shè)計人員要注意消防設(shè)計，盡量減少高層失火對人們的傷害。

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