高層建筑結構設計合理性控制

1、<p>　　高層建筑結構設計合理性控制</p><p>　　摘要：隨著我國高層建筑的不斷發(fā)展，高層建筑的結構設計的要求也越來越高，高層建筑的結構設計是一項綜合性的技術工作，對于建筑的設計有著非常重要的作用和意義。在高層建筑結構設計中，結構工程師要遵循結構設計的原則，重視結構計算的準確性和結構方案的合理性，做出符合具體實際情況的結構設計。筆者結合自己的工作經歷，對高層建筑結構設計合理性控制進行了分析，供相

2、關人員參考。 </p><p>　　關鍵詞：高層建筑 結構設計 合理性 </p><p>　　一、 高層建筑簡述 </p><p>　　所謂高層建筑指的是：超過一定高度和層數的多層建筑。中國《民用建筑設計通則》（GB 50352―2005）規(guī)定10層及10層以上的住宅建筑和超過24米高的其他民用建筑為高層建筑。1972年國際高層建筑會議將高層建筑分為4類：第一類為9

3、～16層（最高50米），第二類為17～25層（最高75米），第三類為26～40層（最高100米），第四類為40層以上（高于100米）。高層建筑可節(jié)約城市用地，縮短公用設施和市政管網的開發(fā)周期，從而減少市政投資，加快城市建設。 </p><p>　　二、高層建筑結構設計的特點 </p><p>　　1、需要承受較大的水平荷載作用 </p><p>　　每一個建筑都需要

4、承受著很大的垂直荷載與水平荷載，以及地震對建筑物造成的影響。在低層和多層建筑結構中，一般重力荷載就是其主要的控制因素，相對于影響來說，水平的荷載較小，側向位移小。在高層建筑結構中，雖然垂直的荷載對于結構來說有著很大一部分影響，但是主要起著決定作用的還是水平的荷載。并且會隨建筑層數及高度的不斷增加，水平的荷載作用產生的內力和位移迅速增大。 </p><p>　　2、軸向變形的特點 </p><p

5、>　　一般對于多層的建筑來說，會對彎矩充分考慮，因為軸力對于底層建筑的影響非常小，一般不去考慮剪切項的內容。但是對于高層的建筑來說，就是極為重要的一個控制點。 由于高層建筑的層數非常多，高度有很大，軸的力度數值也很高，而且沿高度所積累的一些軸向變形非常明顯，軸向的變形會使得高層建筑結構內力的數值以及分布出現很大變化。對于一些連續(xù)性彎矩來說，在利用框--墻結構和框架墻結構的高層建筑中，一般中柱所承受的軸壓普遍都會比邊柱的大。一旦房屋

6、屬于高層建筑的時候，這種軸向變形的差別的數值就會很高，并使得連續(xù)梁之間的支座彎矩的數值變小，而跨中的正彎矩的數值逐漸增大。 </p><p><b>　　3、側移的特點 </b></p><p>　　與低層建筑不同，結構側移已成為高層建筑結構設計中的關鍵因素，隨著樓層的增加，水平荷載作用下結構的側向變形迅速增大。高層建筑結構設計時，不僅要求結構具有足夠的強度，能夠可靠

7、地承受水平荷載作用產生的內力；還要求具有足夠的抗側剛度，使結構在水平荷載下產生的側移限制在規(guī)范規(guī)定的范圍之內，以保證有良好的居住和工作條件。 </p><p>　　4、結構的延性特點 </p><p>　　對于高層的建筑結構來說，在地震的作用下，結構會產生更大的變形。為了使得建筑經過塑性的變形之后，還具有較強的形變能力，有效避免建筑出現倒塌的現象，尤其要在設計的時候應用合理的措施，確保建筑

8、良好的延性。 </p><p>　　三、高層建筑結構設計原則 </p><p>　　1、高層建筑結構設計的原則，首先一點就是要選擇出合理的結構計算簡圖，因為如果所選擇的計算簡圖不合理的話，那就有可能因為安全問題而出現事故。所以，選擇合理的計算簡圖是高層建筑結構設計的前提。除此之外，因為在建筑的結構節(jié)點除了餃節(jié)點和鋼節(jié)點外還有其他的節(jié)點，所以應選擇與計算簡圖相適應的構造方法，將兩者間的誤差控

9、制在一定的范圍內，這樣才能保證高層建筑在安全上不會出問題。 </p><p>　　2、高層建筑結構設計原則的第二點就是要選用合適的基礎設計，即根據高層建筑所處位置的地質條件來選擇基礎設計。這一點的要求是要對高層建筑的結構類型、施工情況、荷載分布等問題進行綜合性的分析，然后以此為依據選擇出最合理的基礎設計方案?；A設計方案的選擇是以該處的地質勘查報告為依據的，它要求能夠在最大限度上發(fā)揮地基的潛力，相關的地基變形檢驗

10、是必不可少的。 </p><p>　　3、高層建筑結構設計原則第三點就是要對結構方案進行合理的選擇，這一點要求結構設計方案要在滿足結構的體系與形式的同時，還要滿足高層建筑的經濟性要求。這需要對地理條件、施工條件、建材、供水、供暖以及供電等等問題進行綜合的分析，使各個方面都協調在一起，最終確定出最合理的結構設計方案。 </p><p>　　4、高層建筑結構設計原則第四點是要準確的分析計算結果

11、。隨著科學技術的不斷發(fā)展，在建筑結構的設計中已經廣泛的使用計算機技術來進行各種合算，而使用的計算軟件不同，所得到的結果也就有可能會不同，所以相關的設計人員在進行軟件的選用時，應該全面的了解軟件的各種相關信息，最終選擇出最為合適的軟件。因為計算機的內部程序可能與實際的建筑結構并不相同，所以在使用計算機來進行計算時，就會發(fā)生因軟件上的漏洞或是人工輸入錯誤而出現計算結果不準的情況。這就要求設計人員在通過計算機得到了相關的結果之后，對這一結果進

12、行反復核對，最終得出正確的結果。 </p><p>　　四、高層建筑合理性的指標控制 </p><p>　　1、注意高層建筑周邊環(huán)境對其建設結構的影響 </p><p>　　對一座城市街區(qū)產生重要的影響就是高層建筑?？梢詮母邔咏ㄖ闯鲆粋€城市規(guī)模和人口數量，同時對于城市街區(qū)的集中化、街上的行人、街景本身都具有明顯的重要性。這就是所謂的高層建筑與環(huán)境關系，它必須成為在

13、一定位置上的有效的城市結構設計方面的主題。建筑的底部必須與街區(qū)的城市結構聯系，并與城市的水平尺度比例相當。其設計應該對周圍建筑的場地范圍予以密切注意。臨近街道的高層建筑部分的尺度確定，主要考慮到街道行人的舒適度，高層建筑主體因為尺度過大，易向后退，使底層的裙房置于沿街部分，減少了高層建筑對街道的壓迫感，但如果退后尺度不當，高層建筑就變得與街道分離了，并可能變得與其環(huán)境失去聯系，為了保持街道空間及視覺的連續(xù)性，高層建筑臨街面應與沿街的其他

14、建筑相一致，宜有所呼應，但每個建筑都必須擁有各自的特點，這樣除了豐富空間外，還可以緩解人的視覺疲勞。 　　2、加強高層建筑結構整體協調性 </p><p>　　高層建筑的發(fā)展可以由規(guī)劃者通過地方規(guī)劃來加以控制。一座高層建筑必須首先與整體尺度協調。整體尺度（建筑本身及造型方面）指高層建筑各構成部分，如：裙房、主體和頂部等主要體塊之間的相互關系以及給人的感覺。一個十分均衡勻稱的建筑體，就是要通過理解和運用有數學關系

15、的比例系統并征對實際被感受到的各種條件要求加以調節(jié)，營造出一種自然而然的愉悅、和諧的比例感受的效果。如果一座建筑的各部分比例合理且相協調，同時能夠滿足正常人的心里要求，那么它就很容易被人們接受，也可稱之為成功的建筑。 </p><p>　　3、合理控制剪力墻配筋 </p><p>　　一般而言，剪力墻的水平鋼筋設置在外側，豎向鋼筋設置在內側，配筋通常滿足計算及構造即可。在不同區(qū)域設置不同的

16、鋼筋，加強區(qū)中10@200雙層雙向，非加強區(qū)中8@200雙層雙向即可。地下部分墻體配筋一般由水壓力，土壓力產生的側壓力控制，而由于簡化計算經常由豎向筋控制，因此為增大墻體有效計算高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內側，豎向鋼筋放在外側。地下部分墻體鋼筋保護層按《地下工程防水技術規(guī)范》相關的技術規(guī)定：迎水面保護層應大干50mm，且在保護層內按《混凝土結構設計規(guī)范》要求增設雙向鋼筋網片，在這種情況下，很多設計人員在進行外墻裂縫驗算時有效截面

17、高度仍按保護層50mm計算，筆者認為太過保守，當采取了雙向鋼筋網片后，計算保護層厚度可按3 0m m來取值，這對節(jié)省墻體配筋效果較為明顯。 </p><p>　　剪力墻往往作為多道防線的第一道，為提高剪力墻延性，設計中應嚴格按照《高層建筑混凝結構技術規(guī)程》中的相關規(guī)定設置邊緣構件。 邊緣構件配筋應設當加大，在薄弱部位、重要部位、短肢墻更應提高配筋量，增強其延性。 </p><p>　　4、

18、合理控制梁、板配筋 </p><p>　　梁配筋中鋼筋在滿足強度的前提下應復核裂縫、撓度是否滿足規(guī)范要求，通常上部結構中，梁負彎矩調幅系數取0.9，即可滿足規(guī)范0.3mm裂縫要求。出于可靠，梁底筋可設當放大，放大15%較為適當。板配筋中除滿足計算要求外，還應考慮溫度收縮的影響，在端跨、大跨、屋面、地下室頂板/底板處板配筋應適當加密；同時應考慮施工澆搗砼的影響，負鋼筋直徑可適當加大。 </p><

19、;p>　　5、合理選擇建筑結構的材料和形式 </p><p>　　根據高層建筑結構的材料將高層建筑的結構體系分為鋼筋混凝土結構體系，鋼結構體系，鋼-混凝土混合結構體系以及鋼-混凝土組合結構系。根據結構形式可以將高層建筑結構分為框架結構體系，剪力墻結構體系，框架-剪力墻結構體系。利用柱，梁等結構體系作為高層建筑豎向承重的結構，并且承受水平荷載，這種結構側向位移大，框架結構內力大，適于50m高度以下的建筑；通過

20、高層建筑的墻體當做抵抗側力和豎向承重的結構體系，就是剪力墻結構體系。這種剪力墻結構的剛度大，整體性能好，不易受水平力作用發(fā)生變形，適應于高層建筑，但是由于剪力墻的間距小，使得平面的布置不靈活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墻組合的而構成的結構形式就是架-剪力墻結構體系，這種結構形式不但具有實用性強，布局靈活的優(yōu)點，同時承水平負載的能力更高，在高層建筑中被廣泛使用。 </p><p><b>

21、　　結束語 </b></p><p>　　影響一座城市環(huán)境的平衡就是高層建筑的建設，關注高層建筑物對環(huán)境質量的影響、對城市及周圍的影響已經成為當今社會發(fā)展的首要問題如何把握高層建筑結構設計的要點，因勢因地設計出符合實際需求的，結構合理的高層建筑是我們需要不斷加強研究和投入的地方。高層建筑結構的合理性不僅是考驗建筑物本身的質量關鍵，更是關系到人民生命財產安全的重要因素，在今后的設計中要不斷提高及改進。

22、</p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]趙西安.現代高層建筑結構設計[M].北京：科學出版社，2009. </p><p>　　[2]田龍.淺談高層建筑的結構設計[J].價值工程，2011.1. </p><p>　　[3]于險峰.高層建筑結構設計特點及其體系[J].建筑技術，200