高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計淺析

師向智

1 高層建筑結(jié)構(gòu)體系介紹

框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等都是當(dāng)今大多數(shù)高層建筑的鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)體系，在這些類型中應(yīng)用較多的是框架剪力墻結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)。

1.1 框架剪力墻結(jié)構(gòu)介紹

框架剪力墻由兩方面結(jié)構(gòu)體系組成，分別是框架和剪力墻。然而這種結(jié)構(gòu)體系最明顯的承力特征是：框架受到的是豎直方向的荷載，相應(yīng)的剪力墻承受的則是沿水平方向的荷載。因此在實際應(yīng)用中，剪力墻應(yīng)該平均放置在建筑物的四周以及豎直方向受力比較大和水平方向形態(tài)變化較大的地方。除此之外，由于這個結(jié)構(gòu)是以框架結(jié)構(gòu)作為主體系，以剪力墻結(jié)構(gòu)作為輔佐體系，因此這個結(jié)構(gòu)的體系較多的用于25層的大樓建筑。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)介紹

剪力墻結(jié)構(gòu)中的框架結(jié)構(gòu)里的梁柱可以使用鋼筋混凝土類型的土墻板來替換，這樣可以承受由于各種的荷載所引起的作用力，對于控制結(jié)構(gòu)水平方向的作用力也有顯著提高，承擔(dān)豎直方向和水平方向作用力的結(jié)構(gòu)也可以用鋼筋混凝土墻板來代替。由于剪力墻是受到水平方向和豎直方向作用力的一起作用，所以通常用的是平面布置形式，還有剪力墻應(yīng)該雙向或多向布置。因為這個結(jié)構(gòu)都是由剪力墻構(gòu)成，所以它的剛度是比框架剪力墻結(jié)構(gòu)好的，并且這個結(jié)構(gòu)高度應(yīng)該小于或者等于6，再加上應(yīng)該考慮抵抗地震的因素。

1.3 框架結(jié)構(gòu)的介紹

由梁和柱構(gòu)成的框架一起抵御使用中出現(xiàn)的豎直方向和水平方向的作用力的結(jié)構(gòu)，就是指由梁和柱以剛接或者鉸接相連接而成構(gòu)成承重體系的框架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的特點是房子的墻不承受重量，只是有圍護和分離隔開的作用，通常采用加氣混凝土、空心磚等質(zhì)量較輕的材料組裝形成。

2 高層民用建筑設(shè)計的原則

設(shè)計一個高層的民用建筑是一個極其復(fù)雜的過程，這中間需要特別關(guān)注的一些內(nèi)容也是極其多的，按照前人這么多的實踐總結(jié)，需要注意的一些地方主要有以下一些方面。

2.1 如何選擇高層民用建筑結(jié)構(gòu)方案

合理的高層民用設(shè)計方案對于實施的工程隊是非常重要的，所以好的設(shè)計方案應(yīng)該在建筑整體結(jié)構(gòu)的形式和體系上，還應(yīng)該仔細考慮這個建筑結(jié)構(gòu)的造價成本是否合理，在最大程度上將經(jīng)濟適用的優(yōu)點發(fā)揮到最大。高層民用結(jié)構(gòu)體系的最根本的基礎(chǔ)就是受力明白確定，傳輸力量簡潔，所以方案要在滿足使用和安全的基本上還要盡可能的簡單。因此在一樣的建筑結(jié)構(gòu)體系中要選取統(tǒng)一，如果建筑高層位于的地段在地震較多的地方，那就要在受力的設(shè)計設(shè)計上最大限度的滿足平面區(qū)域和豎直方向的所有規(guī)則。最后建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的確定，還應(yīng)該當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢茫┕ば枨螅牧线x取，施工團隊等方面進行整體的考察的篩選，除此之外，還要和建筑水、電等分項互相協(xié)助，整合所有方面的需求來做最終的抉擇。

2.2 計算簡圖的選取

由于計算簡圖是每一個實行高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本，是全部計算數(shù)據(jù)的源頭所在地，關(guān)聯(lián)到每個項目的尺寸和差錯。所以要是沒有選取正確的計算簡圖，那么建筑結(jié)構(gòu)的安全就不能保證。所以正確的選取計算簡圖，是高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全前提。當(dāng)然在正確的選取計算簡圖后還要應(yīng)用對應(yīng)的實施辦法來保障他們的安全。在設(shè)計的實施過程中，結(jié)構(gòu)節(jié)點不可以只是鋼節(jié)點或是鉸接點，最后一定要讓計算簡圖的誤差在合理的范圍之中。

2.3 對計算結(jié)構(gòu)實現(xiàn)正確分析

現(xiàn)代科技正在飛速的發(fā)展，其中對建筑行業(yè)的的推動也是非常大的，計算機作為如今科學(xué)發(fā)展中的佼佼者，想當(dāng)然的在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之中也取得了較大的應(yīng)用。隨著這幾年的迅猛發(fā)展，生活中的計算機應(yīng)用軟件也呈現(xiàn)出了百花齊放萬家爭鳴的現(xiàn)象，可是隨之而來的也出現(xiàn)了更多的問題，很多情況下，同一個計算數(shù)據(jù)在同一種類的其他軟件里計算并產(chǎn)生結(jié)果是不一樣的。于是對于計算數(shù)據(jù)就產(chǎn)生了很大的要求，同時對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者的能力提出了更大水平的要求。于是在全方位理解應(yīng)用軟件的使用范疇和條件的基本上，選取最為合適確定的應(yīng)用軟件也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者的必修課程。同樣的，建筑結(jié)構(gòu)也會遭受各種各樣無法掌握的突發(fā)事件的限制，跟計算機得出的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果無法達成完全的一致，所以即使有計算機在身旁幫助建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者完成設(shè)計，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者的能力也是設(shè)計過程中最重要的。當(dāng)然在計算的過程中也要避免由于人工疏忽和計算機軟件自身存在的缺點而影響結(jié)果的產(chǎn)生。

2.4 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的選取

由于各地區(qū)的地質(zhì)條件和地理位置的不同，所以高層民用建筑的基本設(shè)計大多在地基的選擇類型方面會有很大的不一樣。不止這樣，即使在高層民用建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)方案選取方面，也要較大的考慮較高層民用建筑上面部分的結(jié)構(gòu)類型、手里分布的特點、施工時的天氣及技術(shù)和接觸的結(jié)構(gòu)物體間是不是有影響等等方面的原因。高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本方案的選取，最后的目的都是希望基地的使用潛力在最大程度上得以利用和開發(fā)。如果需要的話，也可以用迷你模型的樣子對基地的各種情況進行檢查。在遇到施工地區(qū)的地質(zhì)檢測結(jié)果存在漏洞或缺點時，最好進入現(xiàn)場進行檢測，然后借助周圍的建筑物的基本結(jié)構(gòu)資料，制作出最合適該地質(zhì)的基本建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案。

2.5 高層民用建筑應(yīng)該采用的構(gòu)造方法

在高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則中可以了解到強剪切力弱彎變，強壓力弱壓力是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則。由此我們可以知道在柱體的設(shè)計方面強度要大，相反梁相比較而言就要弱一些。所以在結(jié)構(gòu)的設(shè)計中一定要完全遵守上面的原則，一定要做好處于弱勢方面的項目工作，也要對鋼筋的質(zhì)量和錨固長度給予較大的重視，最重要的是結(jié)構(gòu)物件的延續(xù)性和對于溫度的應(yīng)變力做最為重要的研究，之后才可以決定最終的設(shè)計方案。

3 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中普遍的問題與對策

3.1 超高的問題

由于近年來許多國家都出現(xiàn)的暴風(fēng)雪等嚴(yán)重的自然災(zāi)害，也是對于抵抗地震性能等許多方面的考慮，我們國家在高層民用建筑結(jié)構(gòu)的高度一方面存在著非常嚴(yán)厲的要求，可是報道卻頻頻爆出高層民用建筑超高的現(xiàn)象。為了杜絕這種現(xiàn)象，新高規(guī)推出了一系列非常嚴(yán)格的措施，不止將高度定成了A級，并且還增添了B級的高度，于是我們可以看到在高層民用建筑的處理方法以及策略都有了很大程度的改進。但是如果想根本解決這個難題，那我們就應(yīng)該在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的圖紙的審核上加大難度，對這些高度的難題充分的重視起來，一旦發(fā)現(xiàn)超高的情況立即采取封鎖施工地，最后再對于那些沒有審核通過的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙，堅決實行回爐重造的手段，一定要堅決防患因為超高而形成的安全問題。

3.2 解決斷肢剪力墻的問題

何為斷肢剪力墻？在新的高規(guī)中對于斷肢剪力墻的定義是指墻肢的截面的高度和它的厚度之比在5～8之間的剪力墻，所以根據(jù)現(xiàn)實生活中的經(jīng)歷和結(jié)果，因為斷肢剪力墻在承受力和結(jié)構(gòu)性能上具有的缺點，因此新的規(guī)定也對斷肢剪力墻的用途有了更加嚴(yán)格的制約。當(dāng)然將斷肢剪力墻危害降低到最低的方法就是在施工過程中使用其他的物件進行斷肢剪力墻的替換，以此來讓斷肢剪力墻在高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計者的設(shè)計圖紙中盡可能的少出現(xiàn)或者不出現(xiàn)。

3.3 高層結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題

在高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的眾多規(guī)則之中，基本上都有關(guān)于對高層民用建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性的制約，由此可見其地位的重要性。而若要根本性的解決建筑結(jié)構(gòu)的固定端上下層面的剛度比等方面的問題，以及高層民用建筑選擇設(shè)計圖紙不規(guī)范等方面的難題，避免在之后的施工中由于設(shè)計的問題出現(xiàn)停工的情況，就必須要在制作圖紙之初認真研究可行的結(jié)構(gòu)規(guī)則性等各方面的事宜。

4 結(jié)束語

最近這些年我們可以看到高層民用建筑的發(fā)展勢頭是很猛的，可是這些建筑的設(shè)計質(zhì)量卻不是很理想的。所以，在設(shè)計中設(shè)計師不應(yīng)該單方面?zhèn)戎赜嬎愕暮侠頊?zhǔn)確，又或是只考慮方案本身的問題，這些都是不合理的，要從多個角度思考和分析，最終選擇經(jīng)濟實惠的方案。對前人所出現(xiàn)的問題和事故想出解決辦法，這樣才能在高層民用建筑中走得更遠。