1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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)，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(diǎn)及難點(diǎn)。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(diǎn)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(diǎn)上。如果我們沒有在結(jié)構(gòu)的設(shè)計中做到這一點(diǎn)，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。

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)要點(diǎn)

（1）在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)要考慮水平荷載的作用。尤其是對于高層建筑結(jié)構(gòu)來說，構(gòu)件在豎向荷載作用下（如恒載、活載）會產(chǎn)生軸力和彎矩，其彎矩與高度是一次方關(guān)系，但對于在水平荷載作用下，豎向構(gòu)件的軸力和彎矩則與高度是二次方關(guān)系。顯然對于高層結(jié)構(gòu)來說，水平荷載作用下其對結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的影響程度大于豎向荷載。另外，從結(jié)構(gòu)效應(yīng)角度分析，豎向荷載對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響效應(yīng)基本上是定值，但對于水平荷載，其對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的影響確實非定值，與結(jié)構(gòu)的動力特性有很多關(guān)系，不同的結(jié)構(gòu)特性所產(chǎn)生的水平荷載效應(yīng)會出現(xiàn)很大的不同，因此對于結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)對水平荷載效應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)密的計算和分析。

（2）同時對于高層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的延性問題。隨著建筑高度的增加，其對結(jié)構(gòu)的柔性產(chǎn)生較大影響，建筑高度越大，結(jié)構(gòu)越是顯得柔，越柔的結(jié)構(gòu)就會使得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的變形，越大的結(jié)構(gòu)變形就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)較快地進(jìn)入塑性階段，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)倒塌問題。因此結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)當(dāng)確保結(jié)構(gòu)具有足夠的延性，具體可通過對結(jié)構(gòu)采取一定的工藝和技術(shù)措施從各方面來有效地增加結(jié)構(gòu)的延性。另外，鑒于隨著高度增加，水平荷載會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的水平側(cè)移，因此應(yīng)當(dāng)考慮到嚴(yán)格控制建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形，應(yīng)把結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移控制的規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

2.工程實例分析

某高層住宅結(jié)構(gòu)地上建筑層數(shù)為20層，同時有一層地下室，建筑高度為75m，長寬比為3.7~7.5，高寬比為5.5~10.0之間，建筑總面積達(dá)到25萬m2。本結(jié)構(gòu)地處地勢平坦區(qū)域，地基表面的土層基本為人工填土，填土下面則為沉積土，水平和豎向兩個方面的土分別較為均勻，根據(jù)本地區(qū)的規(guī)范要求，本工程為6度抗震，場地類別為三類，基本風(fēng)壓取為0.45kN/m2。

2.1主體結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

一、高層金融建筑

隨著現(xiàn)代金融業(yè)的高速發(fā)展，普通的金融類辦公樓已經(jīng)很難滿足日益增長的需求。伴隨著金融業(yè)發(fā)展的正是現(xiàn)代高層金融建筑的飛速發(fā)展，那么比之于傳統(tǒng)的金融建筑，高層金融建筑有什么突破呢？現(xiàn)代高層金融建筑大都位于都是繁華地，是金融的集中體現(xiàn)，有時甚至是地區(qū)的標(biāo)志性建筑。建筑整體趨于體量高大、功能設(shè)計多樣化、結(jié)構(gòu)全能化、技術(shù)更加創(chuàng)新。由于層數(shù)更多，在建筑設(shè)計上要面臨諸多問題，例如，建筑的沉降、消防安全、抗震以及風(fēng)荷載等等。高層金融建筑在設(shè)計之初，就要考慮所有可能出現(xiàn)的問題。本文將以上海環(huán)球金融中心大廈為例，針對高層金融建筑的問題進(jìn)行探討和分析。該建筑位于上海浦東新區(qū)陸家嘴核心地段，總建筑面積達(dá)38.16萬平方米，樓高492米。共101層，地下3層~地下1層約有1100個停車位，地下2層~地下3層為商業(yè)設(shè)備，3層~5層為會議室，7層~77層為金融商業(yè)寫字樓，在79層~93層是超五星級的賓館，94層~101層設(shè)計為旅游觀光層，在472米高的是世界最高觀光廳——觀光天閣。與在建的上海中心大廈和金茂大廈形成“三組鼎立”的局面。結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)（SRC結(jié)構(gòu)）以及剛結(jié)構(gòu)（S結(jié)構(gòu)），巨型柱、巨型斜撐和周邊帶狀桁架所構(gòu)成的巨型結(jié)構(gòu)體系支撐著之歌巨型大廈。

二、高層金融建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、基本設(shè)計參數(shù)

根據(jù)對巖土的勘察報告中指出，該地區(qū)的土質(zhì)分析，土質(zhì)中含有大量粘土，形成于淺海相堿性水介質(zhì)環(huán)境,PH=8左右。所含礦物質(zhì)化學(xué)成份的硅鋁率K=6.0524。對該建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期為50年，要求一級的安全等級，設(shè)置7度的抗震設(shè)防烈度，規(guī)定周期為0.9s的場地特征，建筑場地的類別要求至Ⅳ類，對基本地震加速度設(shè)為0.1g，達(dá)到了類別為乙類的抗震設(shè)防類別，設(shè)計地震分組的第一組。

2、結(jié)構(gòu)體系

摘要：本文通過對高層建筑結(jié)構(gòu)的分析，進(jìn)行對于高層建筑在基礎(chǔ)設(shè)計中應(yīng)該需要注意的各方面問題，能夠和同仁一起進(jìn)行探討，以不斷發(fā)展提高在高層建筑設(shè)計上的質(zhì)量，做到共同進(jìn)步的趨勢。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；基礎(chǔ)設(shè)計；理念

高層建筑的主要特點(diǎn)就是層數(shù)很多，在高度上也是十分的長，體積大。因為建筑物非常高大，在豎向的荷載力又大又集中，并且荷載力和地震的荷載成倍的增長的，所以，要求施工人員在地基上要進(jìn)行更高的承載力，同時在控制范圍內(nèi)的傾斜度和沉降上，保證建筑物的穩(wěn)定性。這對與基礎(chǔ)建筑設(shè)計與施工上有了更高的要求。在高層建筑的基礎(chǔ)工程經(jīng)濟(jì)成本上與施工的工期，在建筑的總比例上占有一定的比例?；A(chǔ)的工程建筑設(shè)計在施工上對于建筑本身以及周邊的環(huán)境起著重要的作用。

1高層建筑設(shè)計中的基礎(chǔ)理論

高層建筑在結(jié)構(gòu)上是有一定的剛度的。它與基地以及基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)構(gòu)成了一個共同體系。但是在很長時間中，因為人們在對于高層建筑上的認(rèn)識有一定的局限性，對于在計算上的缺乏，在設(shè)計中很多時候會在建筑部分上的一些聯(lián)系人為的切割，在對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行研究考慮，要在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上中的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，在上部結(jié)構(gòu)的承載能力上進(jìn)行內(nèi)力的計算。

1.1上部結(jié)構(gòu)的剛度對基礎(chǔ)受力狀況的影響

摘要：針對當(dāng)前復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的選擇，包括結(jié)構(gòu)方案的選擇和結(jié)構(gòu)類型的選擇，并分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)，以期為復(fù)雜高層與超高層建筑的建設(shè)提供一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層建筑；超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)類型

隨著我國市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，復(fù)雜高層與超高層建筑工程的項目建設(shè)需求越來越大。然而，其建設(shè)設(shè)計過程的復(fù)雜程度也在不斷加深，尤其是結(jié)構(gòu)設(shè)計。做好結(jié)構(gòu)設(shè)計工作是保障建筑物使用安全性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。對于復(fù)雜高層建筑或者是超高層建筑，要根據(jù)它們所承受的不同強(qiáng)度來開展抗震設(shè)防烈度的設(shè)計工作。

1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的選擇

1.1結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)類型的選擇

在設(shè)計復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)的過程中，結(jié)構(gòu)方案選擇的合理性是決定其建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵。對于復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)方案的選擇，如果沒有根據(jù)實際工程情況進(jìn)行，就很容易導(dǎo)致建設(shè)后期中的調(diào)整。這就在一定程度上增加了復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計難度，從而為建筑設(shè)計單位帶來較大的修改工作量和經(jīng)濟(jì)損失。因而，復(fù)雜高層與超高層建筑的設(shè)計單位在結(jié)構(gòu)方案的選擇過程中，應(yīng)充分結(jié)合相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)知識，并將其應(yīng)用到設(shè)計當(dāng)中。對于結(jié)構(gòu)類型的選擇，設(shè)計人員不僅要將工程建設(shè)地的巖土工程地質(zhì)條件考慮在內(nèi)，還要將抗震設(shè)防烈度的要求考慮在內(nèi)。這樣才能降低工程建設(shè)企業(yè)復(fù)雜高層與超高層建筑工程的造價。由此可以看出，在選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計類型時，需要認(rèn)真考慮工程的造價和施工的合理性。