摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及建設(shè)用地的面積限制，我國(guó)建筑市場(chǎng)逐漸向著高層建筑的設(shè)計(jì)方向邁進(jìn)。高層建筑相比較于低層建筑來(lái)講具有更加強(qiáng)大的功能，而且在外觀上看高層建筑更加美觀大方，因此高層建筑逐漸受到人們的青睞。但是隨著樓層高度的增加，其建筑的整體設(shè)計(jì)也變的逐漸復(fù)雜，高層建筑的設(shè)計(jì)施工受到關(guān)注。由于國(guó)家相關(guān)規(guī)定的限制，高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要符合工程情況，嚴(yán)格遵守國(guó)家規(guī)定。本文對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行綜述，并對(duì)高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)所需要注意的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。
關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)體系
與低層建筑相比較，高層建筑能夠降低建設(shè)用地面積，降低城市用地投資，這對(duì)于寸土寸金的城市來(lái)講，無(wú)疑能夠有效的減少城市建設(shè)的壓力；同時(shí)高層建筑也為企業(yè)帶去了良好的經(jīng)濟(jì)效益。自改革開放以來(lái)，隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提高，高層建筑的數(shù)量急劇增加，同時(shí)由于我國(guó)的鋼產(chǎn)量和混凝土使用量居于世界首位，也為高層建筑的建設(shè)提供了條件。本文就高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并簡(jiǎn)要介紹了高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的問(wèn)題。
一、高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
與低層或者多層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比較，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加重要，隨著樓層高度增加所需要考慮的方面也逐漸增加，建筑結(jié)構(gòu)體系的不同、建筑物的平面布置、高度、施工工藝、工程期限以及建設(shè)成本等等都有不同的要求。以下對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。
1、高層建筑的水平荷載成為設(shè)計(jì)重點(diǎn)
世界上的任何一座建筑，不管它有多高，都同時(shí)承受以重力為代表的垂直方向的荷載以及由于風(fēng)力所產(chǎn)生的水平方向的荷載，同時(shí)還要具有抵抗地震的能力。在低層建筑或者多層建筑中，由于樓高較小，通常是垂直方向的豎向荷載作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，水平方向的荷載產(chǎn)生的內(nèi)力位移較小，對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的影響也就小，一般只要滿足垂直方向的荷載要求，就能保證整個(gè)建筑的安全。而對(duì)于高層建筑來(lái)講，雖然豎向荷載仍然對(duì)建筑結(jié)構(gòu)存在著影響，但是隨著樓層高度的增加，水平方向的荷載逐漸占據(jù)重要比重。由于建筑物本身的重力以及樓面使用荷載對(duì)豎向結(jié)構(gòu)的構(gòu)件所產(chǎn)生的軸力和彎矩?cái)?shù)值，僅僅是與樓房的高度一次方成正比，而水平方向的荷載對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆作用以及由此對(duì)豎向結(jié)構(gòu)的構(gòu)建所產(chǎn)生的軸向力數(shù)值，卻和建筑物高度的二次方成正比。除此之外，水平方向的風(fēng)力產(chǎn)生的荷載以及地震的作用，作用數(shù)值隨著結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的變化所產(chǎn)生的變化幅度也較大。
2、要注意軸向變形
在低層建筑或者多層建筑中，一般對(duì)其結(jié)構(gòu)分析只考慮彎矩這一項(xiàng)的數(shù)值大小即可，而軸力項(xiàng)的大小對(duì)于建筑的整體設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響很小，可以不用考慮在內(nèi)，另外剪切項(xiàng)的數(shù)值更小可以忽略不計(jì)。但是高層建筑的情況就不同了，因?yàn)闃菍痈叨鹊脑黾�，軸力項(xiàng)數(shù)值急劇增加，同時(shí)隨著樓層高度增加而產(chǎn)生的軸向變形也變得愈加明顯，這樣一來(lái)便會(huì)明顯的改變高層建筑的內(nèi)力數(shù)值和分布。對(duì)于采用框架結(jié)構(gòu)體系和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系的高層建筑來(lái)講，結(jié)構(gòu)框架的中柱的軸壓力往往要大于結(jié)構(gòu)邊柱的軸壓力，并且結(jié)構(gòu)中柱的軸向壓縮變形和軸壓應(yīng)力也往往要大于結(jié)構(gòu)邊柱。當(dāng)建筑的高度不斷增加時(shí)，這種軸向變形的差距也會(huì)逐漸增加，所產(chǎn)生的后果就相當(dāng)于連續(xù)梁的中支座發(fā)生沉陷，導(dǎo)致降低連續(xù)梁中間支座部位的負(fù)彎矩，端支座的負(fù)彎矩和跨中正彎矩加大。
3、側(cè)移成為控制的主要指標(biāo)
不同于低層建筑和多層建筑，高層建筑設(shè)計(jì)中的重要控制指標(biāo)是結(jié)構(gòu)的側(cè)移。因?yàn)殡S著樓層建筑高度的不斷增加，在水平方向所產(chǎn)生的作用力影響之下導(dǎo)致的建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形也急速增加。除此之外，隨著高層建筑整體體量的增大，對(duì)建筑材料的要求也在不斷增加。在對(duì)高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅考慮到建筑強(qiáng)度的大小，能夠承載水平方向的風(fēng)力所帶來(lái)的負(fù)荷；同時(shí)也要滿足抗推剛度的大小，保證水平方向的作用力遂產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)側(cè)移量能夠很好的被控制在一定的范圍之內(nèi)，從而保證人們能夠正常的居住和工作。
4、對(duì)結(jié)構(gòu)延性（抗震設(shè)計(jì)）的要求更高
由于樓層高度的不斷增加，當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，高層建筑的安全系數(shù)要低于低層或者多層建筑，高層建筑的結(jié)構(gòu)變形也會(huì)更加嚴(yán)重。因此，在對(duì)高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要保證樓層的承載重量以及結(jié)構(gòu)剛度要隨著樓層高度的增加而逐漸減小，并且要保證這種變化的平衡。通過(guò)對(duì)樓層結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，保證高層建筑的結(jié)構(gòu)延性得到增加，從而提高高層建筑的變形力。同時(shí)在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要將建筑對(duì)地震的抵抗性能考慮在內(nèi)，避免出現(xiàn)不規(guī)則的設(shè)計(jì)。5、盡量減輕高層建筑的自重比在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，減少高層建筑的自重比所產(chǎn)生的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于對(duì)多層或者低層建筑自重比的減輕所產(chǎn)生的影響。減少高層建筑的自重比能夠很好的抵抗地震所產(chǎn)生的作用效能，這樣設(shè)計(jì)不僅能夠使得高層建筑水平方向的作用更容易控制還能增加一定的經(jīng)濟(jì)效益。
二、高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的問(wèn)題
高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)關(guān)系到上部建筑結(jié)構(gòu)的存在，在整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中占據(jù)重要位置。同低層建筑和多層建筑相比，高層建筑的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)除了承載上部分建筑的垂直方向作用力之外，還要能夠承受來(lái)自水平方向的位移和傾覆力。而這一切的要求都要通過(guò)增加建筑基礎(chǔ)的埋置深度來(lái)實(shí)現(xiàn)。所以，在高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上，埋深是非常重要的內(nèi)容。另外，就是建筑的地基土以及基坑回填土對(duì)于建筑基礎(chǔ)的約束。在這方面國(guó)家有嚴(yán)格的規(guī)定，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，我們一定要對(duì)基坑回填作出要求，從而滿足對(duì)建筑基礎(chǔ)的約束。
當(dāng)前高層建筑在城市建設(shè)中發(fā)展迅速，但是高層建筑的整體設(shè)計(jì)要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低層及多層建筑，在高層建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中要綜合考慮全面，認(rèn)真遵守設(shè)計(jì)規(guī)范要求，才能建造出優(yōu)質(zhì)的高層建筑。
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