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1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀分析

在目前的高層設(shè)計之中，我們往往會選用鋼筋混凝土和鋼材這兩種材料。鋼筋混凝土材料來源廣，造價低，具有良好的耐火性、耐久性、可塑性以及較高的承載能力，對其進(jìn)行合理的設(shè)計之后，還可以得到不錯的抗震能力；但是它的自重較大，構(gòu)件的斷面也比較大。而鋼材不僅自重輕，斷面小，韌性好，強(qiáng)度大，易于加工，施工比較方便，而且還具有很好的抗震性；但是鋼材的造價高，耐火性也不好，如果使用大量的防火涂料，還會額外增加造價和工期。目前的世界上，發(fā)達(dá)國家中的高層建筑大多數(shù)是鋼結(jié)構(gòu)的，而我國也有一些采用鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑。但考慮到鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土兩者之間能夠取長補短，因此，我們認(rèn)為高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用鋼筋混凝土和鋼的組合結(jié)構(gòu)才是更加合理的。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的主要存在問題

我們進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要注意的要點涉及到了許多方面：必須考慮當(dāng)遇到地震或者是超大強(qiáng)風(fēng)時，高層建筑會因此產(chǎn)生的水平側(cè)向力；為了保障高層建筑的穩(wěn)定性，必須嚴(yán)格控制好其高和寬的比例問題；盡量使高層建筑的體型、剛度及其立面的質(zhì)量等各方面保持對稱，減少建筑結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)；全面考慮由于溫度、風(fēng)力以及基礎(chǔ)沉降等方面可能對建筑物產(chǎn)生的影響，合理設(shè)置變形縫，妥善處理好變形節(jié)點處的構(gòu)造；特別考慮當(dāng)遇到基礎(chǔ)比較深、重量比較大等比較特殊的地質(zhì)條件時，怎樣才能安全可靠的保證其設(shè)計和施工的問題。根據(jù)上述的主要設(shè)計要點，可以總結(jié)出，我們在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程之中遇到的主要問題為抗震和抗風(fēng)結(jié)構(gòu)、消防設(shè)計以及扭轉(zhuǎn)問題。

（1）抗震結(jié)構(gòu)：一直以來，抗震結(jié)構(gòu)都是我們進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時的重點及難點。但由于高層建筑的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計人員靈活性不夠，計算的抗震結(jié)果不夠精確，無法設(shè)計出完善的抗震結(jié)構(gòu)，從而使得高層建筑很容易受到地震的強(qiáng)烈破壞。

（2）抗風(fēng)結(jié)構(gòu)：高層建筑高度太高，很容易使風(fēng)在建筑表層的流動性以及空氣的動力效應(yīng)發(fā)生改變，從而使高層建筑的較軟部位產(chǎn)生震動，嚴(yán)重影響了高層建筑的裝飾和支撐等結(jié)構(gòu)，因此，為了降低高層建筑受到的破壞，我們必須要進(jìn)行高層建筑物的抗風(fēng)設(shè)計。

（3）消防設(shè)計：我國建筑規(guī)范中明確規(guī)定，高層建筑必須要有科學(xué)的消防設(shè)計。但消防設(shè)計中遇到的難點比較多，例如，在高層建筑中，使用的材料具有較高的易燃性、排煙比較難、居住人口較多、不易疏散等。

（4）扭轉(zhuǎn)問題：在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計之中，我們要求三心合一，也就是說，建筑結(jié)構(gòu)的三心（即結(jié)構(gòu)中心、幾何形心和剛度中心）盡量交在一點上。如果我們沒有在結(jié)構(gòu)的設(shè)計中做到這一點，那么建筑物就很可能出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題，使得建筑結(jié)構(gòu)遭受到水平力從而發(fā)生破壞。

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的應(yīng)對措施

3.1不斷完善抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案

解決高層建筑抗震的難題，完善抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，首先需要我們對高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)置，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和連續(xù)性；再增設(shè)高性能的剪力墻，使其在地震時能更好地吸收結(jié)構(gòu)的內(nèi)力；然后加大樁基礎(chǔ)的埋置深度，提高基礎(chǔ)的抗震能力；還可以對高層建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，使其對稱，另外，再對其進(jìn)行一體化的設(shè)計，加大結(jié)構(gòu)的整體連續(xù)性，進(jìn)而提高高層建筑的抗震能力。

3.2不斷完善抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案

對高層建筑抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化，首先要保證其基礎(chǔ)的牢固性，然后利用增設(shè)耗能結(jié)構(gòu)來減小風(fēng)力對建筑的不利影響，另外還得減小高層建筑由于風(fēng)力疊加及水平荷載而產(chǎn)生的影響，最后還需要加大高層建筑的抗風(fēng)能力和結(jié)構(gòu)承載力，從而進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力。

3.3不斷加強(qiáng)、改善高層結(jié)構(gòu)的消防設(shè)計

在對高層建筑物進(jìn)行消防設(shè)計時，我們必須嚴(yán)格控制防火結(jié)構(gòu)之間的距離。為了能夠更好的防火，我們可以適當(dāng)加大耐火材料的使用，減少易燃材料的用量。除此之外，還要把疏散系統(tǒng)設(shè)置好，讓其呈垂直狀態(tài)，保證疏散的效率，而且在設(shè)計消防結(jié)構(gòu)的時候，我們還可以增設(shè)避難層、耐火區(qū)等，用來提高其消防能力。與此同時，我們還可以在高層建筑中設(shè)立獨特的隔離結(jié)構(gòu)，用來控制火力的蔓延。

3.4合理的進(jìn)行平面布局

為避免出現(xiàn)三心未合一引起的扭轉(zhuǎn)問題，在進(jìn)行高層設(shè)計時，對高層建筑應(yīng)該較多的選用比較規(guī)則的圖形，例如矩形、正方形、正多邊形、圓形等分布比較均衡、簡單的平面圖形。避免十字形、T型、L型等比較復(fù)雜的平面圖形的使用。在特殊情況下，我們應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)有的有關(guān)規(guī)范對其進(jìn)行合理的設(shè)計，盡可能的讓結(jié)構(gòu)保持對稱，避免出現(xiàn)某一結(jié)構(gòu)過分突出的情況。

4結(jié)語

在最近的幾年中，我國高層建筑有了十分迅速的發(fā)展，但是如果從高層建筑的質(zhì)量上來看，結(jié)果就并不是那么理想了。所以，在今后的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員不僅要加強(qiáng)對結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)確性的重視，還得了解結(jié)構(gòu)方案的實際情況，不斷積累工作的經(jīng)驗，從而做出科學(xué)合理的方案選擇，使得高層建筑更加舒適、安全。

作者：蔣棟單位：杭州華正建筑設(shè)計院有限公司