關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)選型設(shè)計的初步探討

周曉旭

摘 要：高層建筑和普通建筑工程相比具有一定的特殊性，其選型一方面會影響到高層建筑自身的結(jié)構(gòu)安全性，同時更會給人們的日常使用以及外觀的美感帶來一定的影響。這就需要我們對建筑概念設(shè)計中的結(jié)構(gòu)選型問題給予足夠的重視。本文針對高層建筑而機(jī)構(gòu)選型設(shè)計問題進(jìn)行了初步探討，首先分析了設(shè)計中的問題和注意事項，之后分析了一些影響因素，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑；概念設(shè)計；結(jié)構(gòu)選型

現(xiàn)在我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力顯著提升，同時建筑施工技術(shù)水平也得到了很大的進(jìn)步，同時也由于城市內(nèi)土地資源緊張的外因推動，我國高層建筑的數(shù)量越來越多，但是和普通建筑工程相比，高層建筑具有更多樣的功能和更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以及更高昂的造價。這就需要我們從安全經(jīng)濟(jì)等多個角度來開展設(shè)計工作，同時結(jié)構(gòu)選型也可以在很大程度上決定工程的安全可靠性。這就需要我們建立一套完善可行的研究體系，對各種條件和制約因素加以考慮。本文針對其選型設(shè)計要素進(jìn)行了分析。

1 建筑結(jié)構(gòu)選型應(yīng)當(dāng)重視的問題

1.1 抗震

現(xiàn)階段建筑工程主要承受兩個方面的外力，分別是風(fēng)荷載以及地震，對于非抗震地區(qū)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，并不需要過多考慮地震力，僅需要考慮風(fēng)荷載，在這種情況下，建筑選型要以抗風(fēng)能力為主。建筑的體型可以直接決定風(fēng)塔系數(shù)，所以在風(fēng)力荷載較大的地區(qū)，可以選擇較小風(fēng)壓的建筑形態(tài)來解決這個問題。對于抗震區(qū)的建筑設(shè)計來說，應(yīng)當(dāng)重視抗震作用，所以建筑結(jié)構(gòu)選型和場地挑選中，需要避開地質(zhì)不穩(wěn)定區(qū)域，這樣才能從根本上降低地震所造成的損失。設(shè)計主體結(jié)構(gòu)時，也要考慮到地震作用力的傳輸，進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)剛度強(qiáng)度。

對于高層建筑選型來說，首先需要明確抗震體系，之后確定一個明確的計算見圖，而力的傳輸路徑也要保證合理性。例如結(jié)構(gòu)中可以設(shè)置多道放線來對抗地震力，確保在部分結(jié)構(gòu)受到破壞時也能很好地起到應(yīng)有的抗震作用。在地震力的影響下， 如果出現(xiàn)了應(yīng)力和塑性集中的情況，必然會影響其自身的安全性，所以這就 需要我們在建筑強(qiáng)度剛度上進(jìn)行均勻分布，避免局部結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)突變。

1.2 高度和建筑體型

高層建筑需要結(jié)合自身結(jié)構(gòu)類型來確定一個合理的高度，即便給建筑高度提出了一個具體的范圍，也仍然可以選擇多種結(jié)構(gòu)類型，所以在這種情況下，就應(yīng)當(dāng)提高對結(jié)構(gòu)性能的重視程度?，F(xiàn)在建筑工程結(jié)構(gòu)越來越多樣，舉例來說，下部分商場、中間部分辦公樓、上部分住宅樓的情況是非常常見的，但是這三個部分的應(yīng)用要求各有不同，舉例來說，商場建筑需要較大的空間，需要采用柱網(wǎng)框架結(jié)構(gòu)，而寫字樓需要面積平均的房間，而住宅則需要更多的墻體，在這種群情況下，則要用要剪力墻結(jié)構(gòu)，在這種情況下，想保證整體結(jié)構(gòu)的安全性成為了設(shè)計工作中的挑戰(zhàn)。結(jié)合這種需要可以采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，同時在中間設(shè)置轉(zhuǎn)換層，保證各部分使用需求都可以得到滿足。

1.3 材料和施工

現(xiàn)在建筑技術(shù)還在不斷進(jìn)步，同時也有很多新材料投入使用，這也敦促著建筑設(shè)計的改變，其也給建筑結(jié)構(gòu)的選型帶來了很大的作用?，F(xiàn)在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，也催生了很多新型建筑施工技術(shù)，材料質(zhì)量越來越輕，強(qiáng)度越來越大。高層建筑結(jié)構(gòu)選型方面，要挑選科學(xué)合理性的材料，促使建筑材料與建筑結(jié)構(gòu)形式的有效結(jié)合，從而使得各方面性能充分地發(fā)揮出來。

高層建筑結(jié)構(gòu)造型.上需兼顧到具體的施工環(huán)節(jié)譬如：挑選鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物，建筑結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件截面面積會得到--定程度的縮減，從而使得建筑空間得到顯著性的擴(kuò)大，同時縮短施工工期。唯有如此，建筑物才能夠預(yù)先投人使用，從而產(chǎn)生巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。由此可見，高層建筑結(jié)構(gòu)選型方面要站在長遠(yuǎn)發(fā)展的角度來思考問題，在考慮工程開發(fā)中資金的首次投入之后，同時要兼顧接下來的施工成本及施工進(jìn)度，最終挑選最為適合的建筑結(jié)構(gòu)類型。

1.4 經(jīng)濟(jì)性問題

挑選最佳的建筑結(jié)構(gòu)選型可滿足建筑性能及正常投入使用，在這一基礎(chǔ)，上，促使工程造價減少到最低的程度，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性建筑。

從高層建筑結(jié)構(gòu)選型直至每一個建筑構(gòu)件的布置，對工程造價都有著直接性的影響。譬如：高層住宅建筑，剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中進(jìn)行了框架柱的布置，這會在一定程度上使得建筑結(jié)構(gòu)類型轉(zhuǎn)變?yōu)榭蚣芗袅Y(jié)構(gòu)，以此可促使建筑物的抗震等級大大增高并且工程造價也會相應(yīng)的升高。在此狀況下，可在建筑結(jié)構(gòu)局部增加墻體，遵循抗震規(guī)范、高層混凝土技術(shù)規(guī)程的具體要求，促使框架部分承受的地震傾覆力矩不可高出結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的10% ，同時將剪力墻結(jié)構(gòu)作為進(jìn)行抗震等級查詢的主要依據(jù)，以此不但能夠很好地確保建筑的基本使用性能，同時可促使建筑結(jié)構(gòu)中的含鋼量大大縮減及工程造價的降低。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項

2.1 建筑高度

很多人會認(rèn)為，建筑結(jié)構(gòu)高度越高，其可利用空間就會越大，占地面積也會相應(yīng)的縮小。可是，并不能無限性的進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)高度的設(shè)置，以防建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性過低而出現(xiàn)倒塌的現(xiàn)象。為此，必須要嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定進(jìn)行建筑高度的科學(xué)合理性設(shè)置。伴隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑物高度不斷增高，其中，一部分影響性因素產(chǎn)生了根本性的變化，譬如：某些參數(shù)早已超出了相關(guān)規(guī)定范圍，為此，針對設(shè)計的一些超高建筑物，一定要保持謹(jǐn)慎的科學(xué)態(tài)度來看到建筑高度的相關(guān)問題。

2.2 建筑材料

在某些地震頻發(fā)的區(qū)域，建筑工程技術(shù)工作-定要注重所選用的建筑材料及建筑結(jié)構(gòu)選型問題，這樣才能夠保證建筑物整體上的穩(wěn)定及安全使用。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生變化的情況下，一定要進(jìn)行加強(qiáng)層、轉(zhuǎn)換層的正確設(shè)置，并且需重新選擇適合的建筑結(jié)構(gòu)模式，將建筑結(jié)構(gòu)自身剛度減少到最低程度。高層建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，盡可能地使用鋼結(jié)構(gòu)、鋼管混凝士結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，縮減斷面尺寸，從而促使建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能得到良好地改善。

3 總結(jié)

現(xiàn)在除了具體的施工技術(shù)之外，很多國內(nèi)外專家學(xué)者也開始重視建筑結(jié)構(gòu)選型方面的問題，然而現(xiàn)階段的理論研究和具體的應(yīng)用方法還仍然不夠完善。結(jié)構(gòu)選型在過去并不被人們所重視，也是一個非常復(fù)雜的問題，綜合性和不確定性非常強(qiáng)，與此同時建筑工程的結(jié)構(gòu)也越來越多元化。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)選型主要應(yīng)當(dāng)考慮建筑需求以及特點(diǎn)，需要我們不斷完善建筑結(jié)構(gòu)的建設(shè)理論，這樣才能推動建筑行業(yè)在新時代的發(fā)展。本文針對上述問題進(jìn)行了簡要分析，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

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