摘要：隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國的高層建筑的發(fā)展也上了一個新的臺階，出現(xiàn)了許多立面構(gòu)造新穎別致、層數(shù)多、體量大的高層建筑。但是同時既要做到安全適用，又要做到經(jīng)濟合理，這給高層建筑結(jié)構(gòu)設計提出了許多新的課題。本文就高層建筑結(jié)構(gòu)設計的有關(guān)問題淺要分析。

關(guān)鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu)設計;設計措施

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設計定義

高層建筑設計就是要做到結(jié)構(gòu)功能與外部條件一致，充分展現(xiàn)先進的設計。發(fā)揮結(jié)構(gòu)的功能并取得與經(jīng)濟性的協(xié)調(diào)，更好地解決構(gòu)造處理，用概念設計來判斷計算設計的合理性。

高層建筑的主體結(jié)構(gòu)是由樓層結(jié)構(gòu)、傳遞豎載結(jié)構(gòu)、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)、基礎結(jié)構(gòu)以及豎向交通結(jié)構(gòu)等幾個主要部分構(gòu)成的。建筑物在受力后，這些構(gòu)成部分之間相互配合，協(xié)調(diào)受力，構(gòu)成一定的傳力路線，將外力(豎向荷載或水平荷載)傳給地基。因此各個構(gòu)成部分之間的受力是互相影響，互相干擾的。設計中要想使整個結(jié)構(gòu)做得比較完美，在技術(shù)上、用材上、造價上有其先進性，就需要從整體出發(fā)，多方面慎重推敲，挖掘局部潛力，為良好的綜合效果提供方便條件。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設計存在問題及措施

高層建筑結(jié)構(gòu)主要存在的問題有結(jié)構(gòu)的超高問題，短肢剪力墻的設置問題，嵌固端的設置問題和結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題。針對這些問題具體的解決對策應從以下幾方面入手：

1.建筑地基設計。對高層建筑來說，在抗震設計中，房屋的高寬比是一個需慎重考慮的問題。不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時，也是地基基礎整個工程造價的決定性因素，在這一階段，所出現(xiàn)的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。在地基基礎設計中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質(zhì)條件相當復雜地基基礎設計規(guī)范無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準。地方性的“地基基礎設計規(guī)范能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗�基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經(jīng)驗描述和規(guī)定得更為詳細和準確，所以，在進行地基基礎設計時，一定要對地方規(guī)范進行深入地學習，以避免對整個結(jié)構(gòu)設計或后期設計工作造成較大的影響。

2.高層建筑不規(guī)則性設計。當結(jié)構(gòu)的位移比和周期比超規(guī)范規(guī)定時，說明結(jié)構(gòu)的抗扭剛度相對結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度偏小，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應較大。在結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度較大，結(jié)構(gòu)的層間位移滿足要求的情況下，可減小結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，對樓層中部結(jié)構(gòu)做減法，可取消、減短、減薄剪力墻，減小連梁高度等。當結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度較小，側(cè)移較大時，可對樓層周邊結(jié)構(gòu)做加法，可增大周邊構(gòu)件的剛度。對帶裙房高層建筑，帶裙房部分樓層的位移比和周期比往往超規(guī)范規(guī)定。由于裙房高度不高，裙房樓層的絕對側(cè)移值很小，因此可不按高層建筑的側(cè)移控制條件來要求裙房，即位移比可適當放寬。

3.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設計。高層剪力墻結(jié)構(gòu)是特定的將剪力墻和框架兩種結(jié)構(gòu)相互組合，進而形成一種新的體系。那么高層建筑的豎向荷載是由剪力墻和框架共同進行承擔的，但是其水平的作用則主要就是由擁有較大的抗側(cè)剛度的剪力墻來進行承擔。這樣的結(jié)構(gòu)設計不僅僅具有剪力墻較強的抗震能力和較大的剛度，同時還具有框架結(jié)構(gòu)的使用方便和布置靈活的特點，因此能夠被廣泛的應用在高層的旅館建筑和辦公建筑當中。而高層建筑的水平力也主要是由剪力墻和框架共同進行承擔，正是因為剪力墻和框架的共同協(xié)同工作，其內(nèi)力分布和受力狀況都得到了較好的改善。

4.高層建筑突出升高結(jié)構(gòu)設計。在高層建筑中由于存在用水(生活用及消防用)及設置電梯的客觀要求，因此，位于高層建筑屋頂上的突出升高部分是難以避免的。對該部分由于有地震中的高振型影響，所受地震力相對較大，因此，設計中應設法減輕該部非承重結(jié)構(gòu)部分的重量。同時將該部分的平面位置設置于接近抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度中心處，對于結(jié)構(gòu)抗震將是相當有利的。正常規(guī)情況下，屋頂突出升高部分的設備重量有電梯機房與水箱兩部分。由于消防對水壓頭的要求，水箱常是設置在突出升高部分的中間高度處的樓板上 ，一般高層建筑中該水箱的重量是比較大的，可達40-60噸，最大為100噸以上。因而由其產(chǎn)生的地震力將是相當大的。為減少此項影響，采用懸吊水箱的做法將是有效的。懸吊水箱的自振周期是較長的。�？勺龅�3 ~ 4秒以上，此值與結(jié)構(gòu)主體的第一振型自振周期以及地面的卓越周期相比都是相差較大的，與結(jié)構(gòu)高振型的振動周期比將相差更大，因此是不會產(chǎn)生合拍共振的現(xiàn)象。值得注意的一點是。當采用懸吊水箱時，吊桿上下宜做成鉸接。同時對進水管、出水管及溢流管與水箱的接頭須采用柔性軟接頭處理。

三、建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性分析

建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性包括內(nèi)容注重經(jīng)濟性的建筑設計包含非常廣泛的內(nèi)容。傳統(tǒng)中只強調(diào)改進建筑材料保溫性、改善建筑體形系數(shù)、提高建筑材料的氣密性等一系列節(jié)能降耗措施，現(xiàn)在建筑隨著形勢的發(fā)展，人們對居住環(huán)境不僅從結(jié)構(gòu)性出發(fā)，更要在建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性角度考慮，如空間組織、技術(shù)組織、結(jié)構(gòu)設置、能源與資源利用，以及建筑循環(huán)再利用等方面全面地確立經(jīng)濟性的原則、方法。

建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性就是只以較少的成本來獲得最大的效用。其中由美國建筑師、工程師R·B·富勒提出的“少費多用”原則是較常用普通的原則。“少費多用(more withless)”原則的含義是，憑借有效的手段或方式，利用最小化的量的材料、資源來投資，目的在于獲得盡可能大的發(fā)展效益。“少費多用”原則，順應目前的發(fā)展形勢，在建筑堅持可續(xù)費發(fā)展的思路上，該原則是一條重要的、有效的、節(jié)約型的設計方式。在富勒的實踐中，“少費多用”原則最具代表性地表現(xiàn)在他對空間結(jié)構(gòu)及建材應用的創(chuàng)意中。他的短桿網(wǎng)架穹隆結(jié)構(gòu)體系(geodesic dome )被稱為人類迄今為止最輕、最高效、最為有力的空間圍合手段，在造型、尺寸、材料選用上具有很大的靈活性，且造價低廉、營造方便。

“少費多用”原則還體現(xiàn)在建筑空間組織、利用的高效化方面。原則堅持對平面面積的充分利用，還注重三維空間的挖掘。比如某市圖書館設計中提出了“ 模塊式”圖書館的創(chuàng)作思路，將圖書館劃分成不同的功能模塊，采用不同的層高、柱網(wǎng)，進行類比布局。這樣可以減少“三統(tǒng)一”標準空間所造成的浪費，充分發(fā)揮空間效益。某高效空間住宅的設計中則對廚房、廁所的上區(qū)、臥區(qū)上下等潛在空間進行了有效的利用。將每戶主、次二個開間設置為不同層高，對應于不同的功能使用要求，大大提高了住宅空間的使用效益。

四、結(jié)束語

隨著人們生活的越來越好和城市化現(xiàn)象的突出，城市建筑越來越高，而高層建筑由于其對結(jié)構(gòu)剛度等各方面要求都很高，所以其設計比一般建筑要復雜。所以在建筑設計中要特別注意建筑結(jié)構(gòu)的問題，為建筑業(yè)發(fā)展打下堅定的基礎。

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