摘要：隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑事業(yè)的逐漸發(fā)展壯大，可使用的建筑用地在逐漸減少，此時高層建筑也得到了快速的發(fā)展。由于建筑復雜程度的逐漸增加，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也大大提高，設(shè)計任務變得更加復雜繁重，這也對高層建筑設(shè)計人員的專業(yè)素質(zhì)提出了更高的要求。作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須要注重結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計。本文就高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾個常見問題展開簡單分析。

　　關(guān)鍵詞　高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;常見問題;分析研究

　　Abstract: With the rapid development of social and economic, the gradual development of the construction business is to grow and gradually reduce the use of building land, the high-rise buildings has also been rapid development. As the designer of building structures, we must focus on the conceptual design of the structure. This paper provides several common issues in the high-level design of building structures, a simple analysis.

　　Key words high-rise buildings; structural design; Frequently Asked Questions; analysis

　　中圖分類號：TU3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104(2012)

　　1.抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題分析

　　隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，建筑業(yè)的發(fā)展壯大，高層建筑逐年增多。從建筑外觀來說，高層和多層建筑間的主要差別表現(xiàn)在了層數(shù)與高度上的差距，而從結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原理來看，兩者也幾乎是一致的，不存在實質(zhì)性差別，設(shè)計重點都是抵抗豎向與側(cè)向荷載的作用。在高層建筑設(shè)計的實際過程中，應該清楚建筑越高，結(jié)構(gòu)越復雜，抵抗的外荷載難度與要求隨之越高，同等條件下使用的結(jié)構(gòu)材料也更多，尤其是用來抵抗側(cè)向荷載作用，所以抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計成為復雜高層建筑設(shè)計上最主要的問題，對眾多理論研究與實踐經(jīng)驗的總結(jié)，需要注意如下幾個問題：

　　1.1　側(cè)向荷載問題

　　在高層建筑的設(shè)計上，在對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移和高度間相互的關(guān)系綜合考慮之后看出，豎向荷載與高度間存在著正比例的關(guān)系，而側(cè)向荷載隨著高度的不斷上升，位移與彎矩就不再是線性變化了，而會呈現(xiàn)出指數(shù)曲線上升的形態(tài)。從這點考慮，高層建筑的層數(shù)越多，那么側(cè)向荷載控制的好壞就更為重要了。眾多的實際工程也證明，設(shè)計時更應該考慮側(cè)向荷載作用下結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，優(yōu)化的好于壞對結(jié)構(gòu)截面的大小及材料用量有著重大影響。

　　1.2　側(cè)向位移問題

　　通過高層建筑和多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的比較，高層建筑更加注重結(jié)構(gòu)的側(cè)移問題，因此結(jié)構(gòu)側(cè)移是高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中很關(guān)鍵的一個控制因素。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)側(cè)移造成的危害是很嚴重的，是導致填充墻一級建筑裝飾出現(xiàn)開裂、損壞現(xiàn)象的主導因素，從建筑使用人員的立場出發(fā)，建筑內(nèi)的使用人員在建筑物出現(xiàn)明顯的側(cè)移時，會感到不適或驚慌;從建筑的結(jié)構(gòu)出發(fā)，側(cè)移會為高層建筑的構(gòu)件帶來相當大的附加內(nèi)力，尤其是針對豎向建筑構(gòu)件，如果側(cè)移增大將會導致偏心彎矩的急劇增大，使偏心加劇，同時造成建筑主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫，從而最終導致結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，隨著偏心彎矩的增大，一旦結(jié)構(gòu)構(gòu)件上附加的內(nèi)力值達到構(gòu)件所能承受的極限值之后，就會導致整個建筑物出現(xiàn)側(cè)塌現(xiàn)象。理論研究與實踐經(jīng)驗均表明，高層建筑層數(shù)越多，在側(cè)向荷載的作用下，側(cè)移變形的增加就會越快。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計時，一定要將結(jié)構(gòu)在側(cè)向荷載作用下的側(cè)移的問題考慮在內(nèi)，一定要將側(cè)移控制在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。

　　1.3　構(gòu)件設(shè)計中的抗震性問題

　　汶川地震時，大量建筑物的倒塌告訴我們，地震對于建筑物而言是毀滅性的，但也并非不能避免。提高建筑物的抗震性能是可以在一定程度上避免地震災難的，因為高層建筑越高，地震作用力對其帶來的危害就越大，所以高層建筑都有一定的抗震要求。因此，針對有抗震要求的高層建筑如何合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)來抵抗地震力應當引起足夠重視，尤其在地震多發(fā)區(qū)，更應該嚴格按照規(guī)范規(guī)定進行地震作用的計算。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，既要使結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度，還應使結(jié)構(gòu)具有足夠的延性，才能有效的防止地震時出現(xiàn)倒塌事故，同時在設(shè)計高層建筑構(gòu)件時，一定要采取合理措施來確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性，只有這樣當建筑結(jié)構(gòu)進入到塑性變形階段時，才可以展現(xiàn)出較強的變形能力。

　　2.軸向變形問題

　　隨著建筑的高度上升，在側(cè)向荷載作用下位移與彎矩會呈現(xiàn)指數(shù)曲線的上升形態(tài)，所以將側(cè)向荷載的控制作為構(gòu)件設(shè)計控制的主要因素。但是除此之外，我們還應該認識到，軸向力和高度間存在著正比關(guān)系，當高層建筑的高度越高，其豎向的荷載數(shù)值也會越大，會導致較大程度上軸向的變形。理論與實驗研究均表明，軸向變形的問題還會對預制構(gòu)件下料的長度構(gòu)成重大的負面影響，因此在預制構(gòu)件設(shè)計時，應該根據(jù)軸向變形值來調(diào)整下料的長度。另外，從實驗研究看出，軸向變形對高層建筑的結(jié)構(gòu)影響并不是孤立的，它還會對構(gòu)件剪力與側(cè)移造成一定的影響。所以在高層建筑設(shè)計時，還應將豎向變形問題加以考慮，以避免結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的計算結(jié)果存在安全隱患。

　　3. 功能性、安全性以及經(jīng)濟性統(tǒng)一問題

　　近些年來雖然中國經(jīng)濟取得了快速的發(fā)展，但是中國目前依舊是發(fā)展中國家，所以還是要將建設(shè)出節(jié)約型的社會作為基本原則，杜絕浪費，倡導節(jié)約，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計也應該從建筑的功能性、安全性及經(jīng)濟性等幾方面因素綜合考慮。實踐證明，現(xiàn)行的規(guī)范安全性是合理的，規(guī)范規(guī)程作為重要研究及工程經(jīng)驗的總結(jié)，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應當嚴格的遵守，不可擅自逾越。不過考慮到目前客觀形勢的變化，隨著國家經(jīng)濟實力的不斷增強、住宅制度的改革現(xiàn)狀、人們對住宅要求的提高等，在有特別要求的建筑，在投入適當?shù)那闆r下，可適度提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠度水平。

　　4 結(jié)束語

　　高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程是一個長期、全面、復雜、謹慎的過程，這個過程中出現(xiàn)的任何遺漏或者是錯誤, 都可能會導致整個結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程變復雜，甚至使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)果出現(xiàn)安全隱患。所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的每個環(huán)節(jié)中, 都應該認真仔細，通過合理的計算分析，經(jīng)過不斷優(yōu)化設(shè)計，提交出一個科學合理、安全適用、經(jīng)濟耐用的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

　　參考文獻：

　　[1] GB 50011-2010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社, 2010.

　　[2] JGJ 3-2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社, 2010.

　　[3] 林同炎，S·D·斯多臺斯伯利;高立人等譯.結(jié)構(gòu)概念和體系[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社, 1999.