對高層建筑地下室結構設計問題的幾點思考

王立民

（衡水金華裝飾工程有限責任公司　053000）

對高層建筑地下室結構設計問題的幾點思考

王立民

（衡水金華裝飾工程有限責任公司053000）

高層建筑的發展和建設在城市化進程化的技術層面中，反映了城市土地資源的利用和經濟飛速發展。本文從我國高層地下空間的功能布局分析出發，從結構設計理論為設計基礎，以不同層面的高層建筑地下空間的結構設計問題進行分析，以實現城市發展下的經濟與建筑結構優化設計的合理化的協同發展。

高層建筑；地下室結構；結構設計；城市發展

引言

近些年，土地資源的利用成倍數的劇增，在工程設計領域和房地產建筑領域成為一度關注的經濟性問題和合理化利用的反映。為此，高層建筑的發展和建設如雨后春筍般拔地而起，在城市化進程化的技術層面突飛猛進的建設發展，使得在發展中的我國一方面要解決土地資源的集約化，另一方要從高層建筑本身的結構設計出發，從結構設計理論為設計基礎出發，結合高層建筑的工程項目實際問題，從經濟和建筑結構優化設計上實現對高層建筑的地下空間集約化設計的有效利用。

1　高層地下空間的功能布局分析

地下空間的規劃和設計是按照城市和社會經濟發展的目標、城市形象化進程發展的布局進行規劃。通過城市發展的自然環境、經濟狀況和區域環境的利用條件來進行綜合考慮的工程項目的施工。按照對地下空間的利用角度可以把高層地下空間功能布局和規模需求如下幾個方面細分：人防工程、市政工程、交通工程和倉儲工程等功能規劃，以此形成城市地下空間與城市發展的資源利用為一體化的整體布局。

2　高層建筑地下空間的結構設計問題分析

2.1高層建筑結構設計方法

高層建筑的結構通常是由水平樓板鏈接所構成的空間化結構，以抗擊側力的框架、墻體和筒體來進行三維空間的結構構建。因此，在構建高層建筑的地下結構考慮其幾個方面的基本結構設計要素的實現。

（1）彈性結構設計。在結構設計上要考慮自然災害（地震、臺風）后的建筑結構位移的裂縫，因此，在結構設計上要用彈性動力分析方法進行結構變量的設計數據假設。

（2）框架剪力墻設計。在高層建筑結構方面的設計要考慮其內在的結構與位移的外荷載力關系，用結構間的轉換實現等效壁式的建筑結構框架。因此，在結構設計上要考慮其剪力墻的受力特性，在類型上以開口墻的截面分布設計進行計算內力的位移關系，目前針對低耗能和自由度方面均采用特殊開洞墻和框支剪力墻等受力的分布方法。

（3）計算機輔助假設設計。運用計算機圖形結構優化分析手段，協同考慮抗側力構件的位移方向和變形的虛擬假設和構件的組成結構假設，從縱向因素上界定抗力結構的構件位移自由度，從橫向因素上界定高層樓板的扭矩和水平力的計算。以自由度和各個抗擊外力作用下的方程，實現矩陣位移的求解。

2.2高層建筑地下結構的抗震設計分析

高層建筑的結構設計必須滿足遇震作用下的彈性變形能力，因此，在對高層建筑的結構設計上要對建筑的地震作用下的性能或變形進行結構彈性設計。用我國現階段的抗震規范GB50011-2001標準進行計算地震作用下的高層建筑的構件內力和位移。并對個別特殊建筑的結構設計進行靜態和動態的模型分析，實現剪力、各個樓層的位移、側移和轉角、層間位移下的安全性以及危險性的數據分析。因此，在結構設計上要注意高層建筑的高度適用比例。以我國JGJ3-2002規定為綜合參照。在材料上以選用剛度小的鋼結構框架的比例，減小和縮短位移，鋼筋混凝土的結構及承受抗震的剪力作用。鋼材選用上以鋼骨混凝土、鋼管混凝土和純鋼結構來抵抗地震的危害。

2.3高層建筑地下結構的風洞設計分析

高層建筑的風荷載力士控制建筑結構安全性和使用性的設計。在高層建筑結構設計上主要采用的風工程方法有：大氣邊界層的風洞實驗和風洞指標數值的模擬測試。以管道的系統設計，運用實驗裝置設計封閉式的控制氣流，以運動相對實驗和相似性數據氣動試驗的模擬。因此在高層建筑的結構設計中要考慮其空間的整體受力彎矩和扭矩的設計，在柱體和墻體的軸力關系下的承載面積的計算。同時還要考慮其高層建筑的水平力的可控彈性彎矩的控制分布設計。以及高層建筑的不同樓層墻體和柱體的軸向變形內力影響。在結構設計上一最大的風致動力響應進行順風脈動風荷載力的動力放大作用，進行橫風風向震效為核心框架的核心筒設計。

3　結論

我國城市經濟在發展中要解決土地資源的集約化，要從高層建筑本身的結構設計出發，在以結構設計理論為設計基礎出發，結合高層建筑的工程項目實際問題，從經濟和建筑結構優化設計上實現對高層建筑的地下空間集約化設計的有效利用。以高層建筑結構設計方法：彈性結構設計、框架剪力墻設計和計算機輔助假設設計；以結構的抗震設計分析高層建筑的內力與位移關系。從而實現高層地下空間利用下安全性以及危險性動態數據，為城市化土地資源的集約化利用構建合理化的協同發展。

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TU318

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1673-0038（2015）27-0048-02

2015-6-10