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高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問題及對策的建筑工程論文
摘 要：高層建筑在當(dāng)前城市發(fā)展過程中快速發(fā)展起來，其不僅有效的緩解了當(dāng)前城市土地緊張的問題，而且還為人們提供了高品質(zhì)的辦公和住宅場所。在當(dāng)前高層建筑建設(shè)過程中，需要做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，利用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手段來確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，使高層建筑設(shè)計(jì)能夠更好的滿足大眾的需求，而且風(fēng)格更具多樣化，使高層建筑結(jié)構(gòu)更具穩(wěn)固性。
關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)特點(diǎn)；常見問題；解決措施
隨著社會(huì)的發(fā)展與科技的不斷進(jìn)步，人們對于建筑的要求不僅僅在建筑的功能性上，同時(shí)也體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的藝術(shù)性上。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也因此得到了長足的發(fā)展。作為城市發(fā)展的一個(gè)重要標(biāo)志，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)師們通過現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)尋找更為合理的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但是隨著建筑高度的不斷增加，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度也大大增加。建筑技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)效益等問題都對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大的影響。
1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
1.1 側(cè)移成為控制指標(biāo)
高層建筑由于高度較大，這就對其穩(wěn)固性和安全性有了更高的要求。在高層建筑設(shè)計(jì)過程中，建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移問題需要重要關(guān)注。為了能夠避免高層建筑結(jié)構(gòu)變形的發(fā)生，則需要對位移的限制進(jìn)行嚴(yán)格要求。特別是頂點(diǎn)位移限制與數(shù)值大小及振動(dòng)頻率息息相關(guān)，一旦層間相對位移較大時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形發(fā)生，使建筑物受到不同程度的損壞。在高層建筑高度不斷增加的情況下，建筑物水平荷載能力也會(huì)發(fā)生不同的變化，建筑物側(cè)移幅度會(huì)不斷增加，不僅會(huì)導(dǎo)致側(cè)移附加內(nèi)力加大，而且還會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)主體裂縫發(fā)生，從而帶來嚴(yán)重的后果。這就需要在高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，需要控制好結(jié)構(gòu)水平區(qū)域的側(cè)移幅度，將其控制在一定范圍內(nèi)，確保高層建筑物的安全性。
1.2 高度預(yù)防軸向變形
當(dāng)前高層建筑多以框架結(jié)構(gòu)為主，在這種結(jié)構(gòu)形式中，框架的中柱軸壓力會(huì)大于邊柱軸的壓力，這也導(dǎo)致中柱軸變形的幾率增加。特別是當(dāng)建筑物高度較大時(shí)，這種中柱軸變形數(shù)值會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于邊柱軸的變形數(shù)值，因此容易出現(xiàn)連續(xù)梁中間下沉及下陷的情況發(fā)生，從而導(dǎo)致跨中正彎矩值和支座兩端負(fù)彎矩值增大，給預(yù)制構(gòu)件的下料（主要是鋼筋）帶來較大的影響。由于高層建筑軸向變形的存在，會(huì)給構(gòu)件的剪力和側(cè)移力帶來較大的影響，嚴(yán)重危及高層建筑的安全性。
1.3 抗震性要求越來越高
在地震作用下，高層建筑的安全性低于低層建筑，其變形會(huì)更加嚴(yán)重。這就需要在高層建筑設(shè)計(jì)過程中，需要確保承載力和剛度要自下而上的減小，確保其變化的均勻性。通過合理的對樓體結(jié)構(gòu)中塑性集中變形進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保樓層建筑延性能夠增強(qiáng)，從而更好的提升建筑物的變形能力。另外，還需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮好地基土質(zhì)及水文情況，例如地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)在地震作用力下進(jìn)行計(jì)算，使結(jié)構(gòu)抗震性能得到更好的提高。
2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題分析
2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型
2.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不規(guī)則問題。在當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對于結(jié)構(gòu)的規(guī)劃性有了硬性的要求和限制，而且在新規(guī)范中對于嚴(yán)重不符合規(guī)范的設(shè)計(jì)方案嚴(yán)禁進(jìn)行使用。這就需要在設(shè)計(jì)過程中，在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型時(shí)，需要選擇相對較為規(guī)則的結(jié)構(gòu)，這樣可以為后期施工圖設(shè)計(jì)階段及各項(xiàng)工作的順利開展奠定良好的基礎(chǔ)。
2.1.2 建筑結(jié)構(gòu)的高度問題。當(dāng)前高層建筑超高的現(xiàn)象較為普遍。由于在地震力作用下超高的建筑物發(fā)生變形的幾率較大，這就需要我們要謹(jǐn)慎對待建筑的高度問題。在建筑物高度增加的情況下，會(huì)對結(jié)構(gòu)帶來較大的制約影響，特別是一些參數(shù)如果超出了原來的指標(biāo)范圍，這必然會(huì)對建筑物結(jié)構(gòu)的安全性和延性帶來較大的影響，所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對于高度的確定需要嚴(yán)格按照國家的相關(guān)規(guī)范要求來進(jìn)行，避免出現(xiàn)超高限的情況發(fā)生。
2.1.3 嵌固端的設(shè)置問題。當(dāng)前高層建筑為了能夠最大限度的確�？臻g的使用率，通常都會(huì)向地下部分延伸，通過建筑一至兩層的地下室和人防使空間使用率達(dá)到最大值。在建筑有地下室的高層建筑中，嵌固端會(huì)對整體結(jié)構(gòu)某些部件內(nèi)力分配的準(zhǔn)確性帶來較大的影響。通常在地下室的頂板或是人防的頂板位置處來進(jìn)行嵌固端的設(shè)置。這就需要在設(shè)置嵌固端時(shí)準(zhǔn)確進(jìn)行分析和計(jì)算，設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意不管建筑結(jié)構(gòu)怎么變化，只要概念清晰，就能夠在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算之前，較準(zhǔn)確的確定嵌固端的位置。
2.2 高層建筑的扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)問題
高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性需要確保其幾何形心、剛度中心和結(jié)構(gòu)重心要達(dá)合一的標(biāo)準(zhǔn)要求。否則在水平荷載作用下建筑物不可避免的會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)，從而導(dǎo)致建筑物受到不同程度的破壞。這是我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要重要關(guān)注的問題，通過合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，確保建筑物結(jié)構(gòu)達(dá)到三心合一，避免高層建筑扭轉(zhuǎn)問題的發(fā)生。
2.3 高層建筑的地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題
在高層建筑設(shè)計(jì)過程中，地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)作為其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要在設(shè)計(jì)過程中給予充分的重視。在高層建筑設(shè)計(jì)工作中，地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的好壞不僅關(guān)系到后期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能否順利進(jìn)行，而且對工程造價(jià)及建筑質(zhì)量都會(huì)帶來決定性的影響。所以需要在地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)注意設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性，避免為工程質(zhì)量留下安全隱患。
3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題的解決措施
我國地域較為遼闊，各個(gè)地區(qū)地質(zhì)情況存在較大的差異，這就使國家標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)規(guī)范在具體實(shí)施過程中需要與地方的地方性設(shè)計(jì)規(guī)范有效進(jìn)行結(jié)合，確保高層建筑的設(shè)計(jì)能夠與當(dāng)?shù)氐木唧w情況相適宜，從而提高施工設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。特別是在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上，更需要對地方性建筑規(guī)范進(jìn)行深入的了解，有效的避免可能會(huì)對施工帶來不利影響的因素，確保施工設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。常用的高層建筑計(jì)算的計(jì)算機(jī)軟件有SATWE＼TAT＼TBSA等。在開始計(jì)算前，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)規(guī)范要求和工程的實(shí)際情況對結(jié)構(gòu)參數(shù)和特殊構(gòu)件進(jìn)行正確的設(shè)置。不同的結(jié)構(gòu)形式在計(jì)算模型上會(huì)存在著一定的差異，因此導(dǎo)致各軟件的計(jì)算結(jié)果也會(huì)有所不同。這個(gè)時(shí)候就需要工程師根據(jù)軟件的特點(diǎn)來選擇合適的軟件，避免給工程留下安全隱患。
4 結(jié)語
綜上所述，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)范要求進(jìn)行，而且要加強(qiáng)實(shí)地考察，多方面的對結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，編制多個(gè)設(shè)計(jì)方案，通過對各個(gè)方案的比較來選擇最適宜的設(shè)計(jì)方案，及時(shí)對設(shè)計(jì)過程中存在的問題進(jìn)行解決，確保整體設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，使建筑物的質(zhì)量能夠得到有效的保障。
參考文獻(xiàn)
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