高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

文/馬友利 河南五方合創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)有限公司 河南鄭州 450000尉桂芬 開封大學(xué) 河南開封 475000

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高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

文/馬友利 河南五方合創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)有限公司 河南鄭州 450000尉桂芬 開封大學(xué) 河南開封 475000

不斷發(fā)展，促使建筑行業(yè)開展的蒸蒸日上，高層建筑也不斷地涌現(xiàn)在城市之中。高層的建筑逐漸變成了城市的點(diǎn)睛之筆。但是，最近幾年由于我國(guó)土地范圍的減少，怎樣才能創(chuàng)造出經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的空間范圍也是當(dāng)今人們比較注重的問題。因此，本文主要是對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行分析和探討。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

引言：

伴隨著城市人口的不斷增長(zhǎng)，城市的土地已經(jīng)不能滿足人們的需求，但這也刺激了建筑行業(yè)的發(fā)展。這就為我們建筑行業(yè)不斷追求空間的合理利用提供了不竭動(dòng)力。正因如此高層建筑的設(shè)計(jì)，施工等技術(shù)不斷發(fā)展，高層建筑也成為城市中不可或缺的一部分，在人們不斷追求更高層次的物質(zhì)、精神生活的現(xiàn)在，人們對(duì)建筑的需求也逐漸多元化，人們對(duì)于物質(zhì)的追求為之更甚，正是這樣，著重提高高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓城市中的高層建筑在達(dá)到居住要求的同時(shí)，也要讓高層建筑更具欣賞價(jià)值，使其為城市形象增光添彩。

一、高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

高層建筑和低層建筑是不一樣的，由于高層建筑的高度，使它不但在建筑結(jié)構(gòu)上獨(dú)具一格，而且還要支撐水平和豎直兩個(gè)方向的荷載。水平荷載是由于外在的自然天氣造成的，豎直荷載則是來自于其本身所具有的重力造成的。不僅這樣，對(duì)于高層建筑的抗震性能也有非常嚴(yán)格的要求，底層建筑所受自然天氣的影響較小，高層建筑所受自然天氣的影響是非常大的。自然天氣還是建筑物荷載的主要來源。

目前來看，隨著高層建筑不斷增高，位移越來越大，使得高層建筑不能滿足人們對(duì)舒適度的要求。并且建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)隨著位移的增大而降低，正因如此，要在符合穩(wěn)定性要求的前提下設(shè)計(jì)高層建筑物，還要求設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)高層建筑物的結(jié)構(gòu)時(shí)，注重高層建筑結(jié)構(gòu)的主要方面，這樣才能符合人們對(duì)建筑物的基本要求

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的選擇

1.結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)類型的選擇

在策劃繁瑣高層和特高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，其建設(shè)的質(zhì)量主要取決于結(jié)構(gòu)方案選擇的是否合理。假如沒能根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇繁瑣高層和特高層建筑的結(jié)構(gòu)方案，那么可能造成后期需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。這樣就要求建筑設(shè)計(jì)單位對(duì)建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行大規(guī)模的修改，同時(shí)也會(huì)造成非常大的經(jīng)濟(jì)損失，這就在無形之中將繁瑣高層和特高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)增加了難度。也正是如此，在設(shè)計(jì)繁瑣高層和特高層建筑時(shí)，設(shè)計(jì)單位應(yīng)該利用所有有關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)知識(shí)，把它融入到建筑設(shè)計(jì)之中，這樣才能選擇出合理的結(jié)構(gòu)方案。要想控制工程建設(shè)企業(yè)對(duì)于繁瑣高層和特高層建筑工程的投資，不僅需要考慮工程建設(shè)地的巖土工程地質(zhì)條件，還需考慮到建筑對(duì)抗震設(shè)防烈度的要求，以這兩點(diǎn)來選擇結(jié)構(gòu)類型。也正是這樣，要綜合考慮到施工的科學(xué)性以及工程的預(yù)算來選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的類型。

2.結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)類型的選擇要點(diǎn)

要根據(jù)繁瑣高層和特高層建筑的設(shè)計(jì)理念來選擇結(jié)構(gòu)的類型以及結(jié)構(gòu)方案。通過多次的實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)我們不難發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行繁瑣高層和特高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須盡最大的努力保證建筑結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和規(guī)則性。并通過這樣來穩(wěn)定直觀的掌握建筑工程結(jié)構(gòu)的傳力途徑，特別是垂直方向和外側(cè)的傳力途徑。科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步推動(dòng)了建筑行業(yè)的快速發(fā)展，也正是如此科研人員又對(duì)自己提出了新的要求，那就是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

1.注重選材

質(zhì)量好的材料是高層建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，要選擇輕質(zhì)的能夠承受高強(qiáng)度的材料，只有使用這樣的材料才能具有很好的抗震效果，建筑面層通常采用鋼筋混凝土來組成其結(jié)構(gòu)構(gòu)件，用壓型鋼板以及混凝土來構(gòu)造樓屋面，這樣能夠增強(qiáng)它的強(qiáng)度，與此同時(shí)外墻圍護(hù)通常使用鋁合金或者玻璃幕墻。

2.平面結(jié)構(gòu)的選擇

假設(shè)平面結(jié)構(gòu)為正方形，要在立面上打開一個(gè)下面大上面小的立面體型的洞口來進(jìn)行通風(fēng)，這樣可以使建筑物的迎風(fēng)面積主要集中在低處，還要盡可能的選擇體型系數(shù)比較小的平面形狀，這樣才能減小建筑物整體的和局部的受風(fēng)面積，降低風(fēng)壓，設(shè)計(jì)成流線光滑的外形也有同樣的作用。

3.注重選擇結(jié)構(gòu)體系

一般客戶都喜歡無外露梁的建筑，符合這一審美的剪力墻結(jié)構(gòu)體系，還可以減少非高層建筑中承重隔墻的數(shù)量，所以在選擇高層建筑的結(jié)構(gòu)體系時(shí)，剪力墻結(jié)構(gòu)是比較常見的；盡管如此，對(duì)于比較高的高層建筑通常設(shè)計(jì)成剛度較大的筒形結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)建筑物的抗水平力。另外還可以通過科學(xué)的實(shí)驗(yàn)來獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)比較來設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)可靠地建筑。筒體體系采用它自身的形狀特點(diǎn)來抵抗外力，筒體體系大致可以分為兩種，包括實(shí)腹筒和空腹筒，它是一種在立體空間上受力的結(jié)構(gòu)。筒體體系的剛度和強(qiáng)度都是比較高的，它所承受的荷載也都均勻的分布到它的每個(gè)構(gòu)建之上，它的抗震、抗風(fēng)能力也都非常強(qiáng)，也正是這樣，它是一種非常理想的結(jié)構(gòu)體系。在大跨度的高層建筑或者大空間的高層建筑當(dāng)中應(yīng)用比較廣泛。

4.注重概念設(shè)計(jì)

在方案確定之初一直到工程施工圖的設(shè)計(jì)，甚至到后來的工程現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)都應(yīng)該秉承著高層建筑的概念。通常施工設(shè)計(jì)措施應(yīng)該滿足五項(xiàng)規(guī)定：選用較平穩(wěn)的平面進(jìn)行建筑；不能在影響抗震的地方進(jìn)行建筑；要考慮到結(jié)構(gòu)的延展性、以及工程質(zhì)量和房屋的重心來選擇建筑結(jié)構(gòu)體系以及建筑材料；要根據(jù)概念合理的設(shè)計(jì)，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整；要盡可能的布置抗震防線。

5.注重抗震設(shè)計(jì)

與普通建筑不同，高層建筑的高度相對(duì)較大，所以它所面臨的風(fēng)力強(qiáng)度和地震強(qiáng)度也是不同的，所以，抗震的設(shè)計(jì)也是高層建筑設(shè)計(jì)中非常重要的一環(huán)。選擇比較堅(jiān)硬的土地來進(jìn)行建筑，還要綜合考慮到周圍的地質(zhì)條件以及地面形態(tài)的問題來設(shè)計(jì)建筑的抗震結(jié)構(gòu)。與此相對(duì)的是，地面高低不平，土地沙化都會(huì)大大降低建筑的抗震能力，土地的不斷變化也使得建筑面臨著諸多的不確定因素。

6.彈性假定下高層建筑結(jié)構(gòu)分析

在進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)分析時(shí)彈性假定計(jì)算方法是最通用的一種計(jì)算方法。在外力或者自身荷載的情況下，結(jié)構(gòu)通常是一種彈性的狀態(tài)，在實(shí)際的工作中與這個(gè)假定方法是吻合的。然而，在建筑經(jīng)歷了地震或者臺(tái)風(fēng)之后，建筑結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生很大的變化，形成一種彈塑性的狀態(tài)。在這種不穩(wěn)定的狀態(tài)下，彈性方法顯然是不可行的。

結(jié)語：

跟隨著城市化逐漸加快的步伐，城市之中可用的建設(shè)用地面積捉襟見肘，唯有不斷地、合理的增加建筑物的高度，才能很好的度過這個(gè)難關(guān)，才能將土地的價(jià)值最大化，也才能使高層建筑更加亮眼。高層建筑因其獨(dú)特的高度所以安全問題顯得尤為重要，這就需要設(shè)計(jì)人員能夠有過硬的能力，經(jīng)的起考驗(yàn)，還要嚴(yán)格遵守相關(guān)的法律條文和設(shè)計(jì)的規(guī)定。唯有如此，才能安全高效設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)代要求的高層建筑，合理地利用土地，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低投入高產(chǎn)出，使高層建筑成為城市安全、靚麗的風(fēng)景線。

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