高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)微探

閆微微

[摘要]隨著人口的快速增長(zhǎng)和城市化的不斷發(fā)展，高層建筑的需求也與日俱增。高層建筑可以節(jié)約用地，滿(mǎn)足人的多樣化需求，因此高層建筑如何科學(xué)合理的進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高高層建筑的使用質(zhì)量得到了越來(lái)越多的關(guān)注。本文分析了高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工特點(diǎn)，探究了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

[關(guān)鍵詞]高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);趨勢(shì)? 文章編號(hào)：2095-4085（2019）05-0048-02

如何在高層建筑的高度和數(shù)量不斷增長(zhǎng)的同時(shí)，進(jìn)行更加合理的設(shè)計(jì)是當(dāng)前需要思考的重要問(wèn)題。高層建筑的設(shè)計(jì)要滿(mǎn)足可持續(xù)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，也要符合人的基本需求，這些都使高層建筑的結(jié)構(gòu)和功能更加復(fù)雜，在設(shè)計(jì)，計(jì)算和施工環(huán)節(jié)要求比較高，合理規(guī)范的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅可以防風(fēng)抗震，還可以滿(mǎn)足人的多方面功能需要。

1? 高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1? 高度不斷增加

在高層建筑中較多的使用框架結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠淇梢造`活的進(jìn)行平面布局，保證整體空間的面積最大化使用，框架結(jié)構(gòu)里包含柱和梁，在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用較為廣泛。

1.2? 重視控制水平荷載力

高層建筑的高度要與水平荷載相適應(yīng)。在風(fēng)力的作用下，建筑會(huì)受到來(lái)自側(cè)方和水平的壓力，從而發(fā)生水平剪力效應(yīng)，使高層建筑的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)。因此要控制高層建筑的水平荷載因素^[1]。

1.3? 重視控制豎向荷載力

高層建筑的自身重量和承載的附屬物會(huì)形成建筑的豎向荷載力。高層建筑注重選擇重量較輕的材料，并適當(dāng)?shù)臏p少不必要的材料使用，從而控制建筑的豎向荷載力。

1.4? 延性成為重要指標(biāo)

延性是保證建筑結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，抗震能力更高的重要指標(biāo)。延性較好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以通過(guò)變形吸收地震的能量，防止倒塌和嚴(yán)重變形。

2? 高層建筑施工特點(diǎn)

2.1? 工程量大，施工工期長(zhǎng)

高層建筑的工程量比普通建筑要大的多，在施工的過(guò)程中要耗費(fèi)大量的人力和物力，還要考慮工程的安全保障問(wèn)題，因此工程設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，施工的工期也較長(zhǎng)^[2]。

2.2? 埋置深度大

高層建筑的埋置深度有特殊的要求，按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定，高層建筑的埋置深度要達(dá)到大于自身高度的1/15，樁基埋置深度一般要大于高層建筑自身高度的1/18，并且，高層建筑至少有一層地下室，這些是保證穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。

2.3? 高空作業(yè)多

高層建筑需要較多的高空作業(yè)，需要施工人員進(jìn)行難度較高，風(fēng)險(xiǎn)較大的物品運(yùn)送，對(duì)施工提出了更高的安全要求。

3? 高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1? 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅僅要求減少鋼筋和混凝土的使用，更重要的是通過(guò)設(shè)計(jì)調(diào)整建筑各種構(gòu)建剛度之間的比例，根據(jù)各種構(gòu)建的受力不同，最大化的利用每個(gè)構(gòu)建的優(yōu)勢(shì)，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量多，受到了多方面的限制，計(jì)算和分析的步驟較復(fù)雜，因此在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中要先進(jìn)行結(jié)構(gòu)原始設(shè)計(jì)的分析，準(zhǔn)確的掌握建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)力的分布情況，再根據(jù)不同屬性進(jìn)行拆解，分別進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)實(shí)際檢驗(yàn)不斷修改。

3.2? 新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和新材料的使用

建筑的高度不斷增加會(huì)創(chuàng)新出新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如巨型結(jié)構(gòu)，帶加強(qiáng)層結(jié)構(gòu)，耗能減震結(jié)構(gòu)。同時(shí)，為了降低地震帶來(lái)的效應(yīng)，建筑材料會(huì)變得強(qiáng)度更高，質(zhì)量更輕。大部分高層建筑一般采用混凝土與鋼筋，混凝土強(qiáng)度高，韌性好，具有更好的抗震作用，同時(shí)可以有效的減輕自身重量，減輕了豎向荷載壓力，增加了建筑的穩(wěn)定性。例如，纖維混凝土，聚合物混凝土，預(yù)應(yīng)力混凝土都是高性能的混凝土，為建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)新的影響。在使用的過(guò)程中要保證鋼材的強(qiáng)度和耐火度。例如，F(xiàn)R鋼的抗震和防火性就更具有優(yōu)勢(shì)。

3.3? 組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

組合結(jié)構(gòu)集合了多種材料的優(yōu)勢(shì)，比單純的鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土結(jié)構(gòu)更加科學(xué)合理，并且滿(mǎn)足建筑的抗震需要。

3.4? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足人的多樣化需求

隨著社會(huì)的發(fā)展，人的需求也更加多樣化。未來(lái)的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加注重人的功能性需求，實(shí)現(xiàn)高層建筑的生態(tài)功能，建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)更加前衛(wèi)，智能，具有人文特色，更加立體和復(fù)雜的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了以人為本的設(shè)計(jì)要求。

3.5? 新型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

鋼筋混凝土有其自身的優(yōu)勢(shì)，因此目前仍然是高層建筑主要采用的材料，然而結(jié)構(gòu)卻進(jìn)行了創(chuàng)新。例如香港的中國(guó)銀行大廈應(yīng)用了桁架筒體結(jié)構(gòu)，大大節(jié)省了鋼材的使用。

4? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑的發(fā)展是城市發(fā)展的重要標(biāo)志，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是城市建筑的重要工作內(nèi)容和國(guó)家建筑水平的體現(xiàn)，有助于實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和城市的現(xiàn)代化建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。高層建筑會(huì)更多的在城市中得到開(kāi)發(fā)。建筑設(shè)計(jì)也朝著科學(xué)合理建構(gòu)發(fā)展，新型材料和新型結(jié)構(gòu)的使用將會(huì)優(yōu)化現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，要不斷研究新方法，學(xué)習(xí)世界先進(jìn)的建筑理念，通過(guò)實(shí)際探索不斷完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，有效的提升高層建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量和安全性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊文輝.擬建高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探究[J].建材與裝飾，2017，（51）：97-98.

[2]侯勇.高層建筑結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題和解決方案[J].建筑結(jié)構(gòu)，2017，（S2）：1-5.