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摘要：隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑已經(jīng)步入人們的生產(chǎn)與生活中，其安全性與穩(wěn)定性一直是人們所關(guān)注的問題。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選型直接影響建筑的穩(wěn)定性，因此一直為人們所關(guān)注。對(duì)高層建筑特征進(jìn)行介紹，重點(diǎn)論述了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)選型進(jìn)行了深入探討。

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

當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，房地產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展如火如荼。建筑行業(yè)已經(jīng)成為中國當(dāng)前經(jīng)濟(jì)增長的主要支撐點(diǎn)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，高層建筑已經(jīng)越來越多的步入人們的生產(chǎn)與生活中，高層建筑的穩(wěn)定性直接影響的建筑適應(yīng)的安全性，因此，一直受到人們的重視。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選型直接關(guān)系到高層建筑的穩(wěn)定性，歷來是研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。

1高層建筑結(jié)構(gòu)特征

作為人類社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物，高層建筑在城市化進(jìn)程中的作用越來越重要。一般高度的建筑物結(jié)構(gòu)都會(huì)對(duì)外界的水平負(fù)荷與垂直負(fù)荷進(jìn)行承受，要求較高的抗震標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，建筑物結(jié)構(gòu)抗震性能不夠，結(jié)構(gòu)物不合理的平面布局，都會(huì)使得剛度中心與質(zhì)量中心存在較大偏差。沿著豎向剛度結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而破壞建筑結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)過大扭矩造成建筑薄弱底層房屋的倒塌。特別是對(duì)于高層建筑，要求的抗震性能非常高。鋼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)，由于鋼結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能、較輕的自重、較高的剛度與強(qiáng)度，因此在高層建筑施工中的應(yīng)用越來越普遍。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中水平荷載控制分析

高層建筑相對(duì)于底層建筑而言，其整體結(jié)構(gòu)對(duì)水平載荷具有較大的承載量，因此，高層建筑整體穩(wěn)定性直接受高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中水平荷載水平控制的影響。建筑承受的傾覆力矩、建筑的偏心軸向力等都與高層建筑的水平荷載具有直接的關(guān)系，其關(guān)系為二次方倍數(shù)關(guān)系。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)水平荷載需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，從而使得由于過大的水平荷載造成的連鎖性穩(wěn)定性問題得到有效控制。

2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震性能控制分析

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的內(nèi)容就是高層建筑的抗震性能。高層建筑的抗震性能直接關(guān)系到建筑的安全使用與人員的安全。影響高層建筑抗震性的因素比較多。進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要考慮高層建筑在正常使用時(shí)水平荷載與豎向荷載，并且需要基于高層建筑結(jié)構(gòu)選型，使得高層建筑在一定地震水平中的穩(wěn)定性得到保障，確保高層建筑的“小震不壞，大震不倒”的抗震要求得到滿足。

2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中軸向變形控制分析

高層建筑在使用過程中，對(duì)于穩(wěn)定性有直接影響的一個(gè)因素就是側(cè)移問題。高層建筑產(chǎn)生側(cè)移的主要原因在于，高層建筑整體上層與下層存在不同的水平荷載，當(dāng)整體的剛度水平趨近于一致時(shí)，造成了結(jié)構(gòu)側(cè)向形變移動(dòng)。高層建筑發(fā)生側(cè)移的水平和建筑的高度的四次方存在正比例的關(guān)系，因此，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須要充分重視對(duì)側(cè)移水平的控制。

2.4結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的自重控制分析

高層建筑的體量和向基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)傳遞荷載隨著高層建筑高度的增加而增加。當(dāng)高層建筑整體自重水平比地基承受能力高時(shí)，就會(huì)造成高層建筑發(fā)生下沉、抗震性能不足、傾覆等問題。對(duì)于軟土地基等不良地質(zhì)條件下，由于高層建筑自重造成的問題更加嚴(yán)重。所以，高層建筑在設(shè)計(jì)過程中，必須與工程地質(zhì)的實(shí)際條件相結(jié)合，基于優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)使得高層建筑自重降低，從而確保高層建筑的自重不會(huì)超過基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)極限承載的能力，使得高層建筑的整體穩(wěn)定性得到保障。

3高層建筑結(jié)構(gòu)選型分析

3.1高層建筑上部結(jié)構(gòu)選型

（1）框架結(jié)構(gòu)。

梁、樓板與柱等構(gòu)件構(gòu)成了高層建筑框架結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是延展性好，建筑空間大，結(jié)構(gòu)的自重比較輕等。高層建筑框架結(jié)構(gòu)中填充墻有很多選擇。其中輕質(zhì)隔墻結(jié)構(gòu)是最為普遍的結(jié)構(gòu)，其有著良好的經(jīng)濟(jì)性和軸向穩(wěn)定性。在7度設(shè)防條件下的50m高度范圍適用高層結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)。

（2）框架——剪力墻結(jié)構(gòu)。

高層建筑的框架——剪力墻結(jié)構(gòu)把建筑內(nèi)部的電梯間進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為筒體結(jié)構(gòu)，從而對(duì)水平荷載造成的建筑整體穩(wěn)定性影響進(jìn)行抵抗。高層建筑整體豎向荷載主要通過框架柱承擔(dān)，其剛度和抗震性比較好。在7度設(shè)防條件下的120m高度范圍適用高層建筑框架——剪力墻結(jié)構(gòu)。

（3）剪力墻結(jié)構(gòu)。

具有良好的整體性，并且較大的側(cè)向剛度，水平力的作用下側(cè)移量比較下，對(duì)房間內(nèi)部的布置有利。在合適的位置進(jìn)行構(gòu)洞的開結(jié)，從而構(gòu)成若干個(gè)斷肢剪力墻，對(duì)于整體的剛度進(jìn)行調(diào)整。另外，為了降低工程造價(jià)以及使得高層建筑結(jié)構(gòu)的自重降低，可以采用輕質(zhì)填充墻。在7度設(shè)防條件下的120m高度范圍比較適用剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.2高層建筑下部結(jié)構(gòu)選型

（1）交叉梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

交叉梁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的下部是通過相互交叉條形梁構(gòu)成的，在框剪力結(jié)構(gòu)體系并且層數(shù)比較少的高層建筑中比較適用。

（2）柱下獨(dú)立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

該結(jié)構(gòu)其承載的荷載比較低，并且就施工建設(shè)過程中要求較高的地質(zhì)條件，在框架結(jié)構(gòu)并且層數(shù)比較少的高層建筑中應(yīng)用比較多。

（3）片筏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

整體上片筏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)具有較低的剛性，要求在相對(duì)理想地質(zhì)土體上提供輔助的荷載，對(duì)于沉降、裂縫與形變等問題要給予充分充實(shí)，一般在層數(shù)比較少的高層建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用比較多。

（4）復(fù)合基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

針對(duì)地質(zhì)土體結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的加固工作在基坑施工環(huán)節(jié)中實(shí)施。復(fù)合基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用主要是層數(shù)比較多的高層建筑，也被應(yīng)用在土質(zhì)相對(duì)比較弱的建筑中。CFG樁復(fù)合地基是高粘結(jié)強(qiáng)度復(fù)合地基的典型。在高層建筑地基建設(shè)中的應(yīng)用比較普遍。

4結(jié)束語

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)融合結(jié)構(gòu)分析、數(shù)學(xué)優(yōu)化與計(jì)算機(jī)技術(shù)等，作為綜合性技術(shù)工作其實(shí)用性非常強(qiáng)。隨著高層建筑的不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)體系越來越復(fù)雜，建筑平面功能越來越高，因此，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選型方面的要求也不斷提高。基于高層建筑穩(wěn)定與安全的基礎(chǔ)上，對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)與合理選型，從而不斷推動(dòng)高層建筑設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展。

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作者：劉超 單位：靈璧縣規(guī)劃設(shè)計(jì)室