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一、高層建筑的設計特點
我國的高層建筑的設計特點大部分都集中的體現在側移、結構延性、軸向變形和水平荷載等方面。而在一些豎零件中,由于樓房的自重問題以及樓面的使用荷載,而最終產生的彎矩數值還有軸力僅僅和樓房高度的成正比,另外由于豎向荷載較水平荷載具有的不確定性而具有確定性,所以,水平荷載往往在高層建筑中起到決定性的作用。而由于在水平荷載的作用下的結構側移變形會伴隨著這個高層建筑的樓層高度的增加而漸漸增大,所以,結構側移都是整個高層建筑設計的關鍵因素和控制指標。除此之外,結構延性也可以作為高層建筑設計的重要指標。為了保證真個高層建筑擁有足夠的結構延性,就需要使其結構在進入塑性變形的階段時仍然具有較強的變形能力而不會使自身出現倒塌的現象,須在其結構的處理上采取相應的措施。此外,在整個高層建筑的設計中同樣不能忽視高層建筑的軸向變形因素的影響。
二、高層建筑的構體系
2.1框架與剪力墻
當施工中單醫德框架體系的強度及剛度無法滿足施工的實際要求時,就需要在建筑平面的某些適當位置設立相應的增加較大的剪力墻來替代一部分框架,這就形成了框架-剪力墻體系。在受到水平方向力的影響時,框架和剪力墻都需要通過有足夠大的剛度的樓板以及連梁組成的協同工作的結構體系。
2.2剪力墻體系
當承受力的主體結構主體部分全部都是由平面剪力墻構件組成的時候,就形成了剪力墻體系。在這種體系當中,一堵剪力墻就能夠承受全部的垂直荷載及水平力。而剪力墻體系屬于剛性結構的一種,其位移的曲線一般都呈現為彎曲型。而剪力墻體系自身的強度和剛度都很高,并且具有一定的延展性,抗震、抗倒塌等性能比較優越,是一種較為優秀的結構體系,能建的高度大于框架-剪力墻的混合體系。
三、高層建筑結構的相關問題分析
3.1結構超高的問題
在國家新出臺的抗震規范和新規范中,對于建筑結構的總體高度有著一定的限制,尤其是新規范當中針對建筑物超高的問題,除此之外將以前高層建筑的高度限制設定為A級高度以外還新設立了B級高度,同時相應的處理措施以及設計方案也都有極大的改變。在工程師進行實際的工程設計工作時,可能出現的由于結構類型改變的問題從而忽略此類問題出現后將導致施工圖紙再進行審查工作時未能通過,需要進行重新的設計和召開相應的專家會議來進行確切論證的情況,對工程的工期、造價等等整體規劃都將造成很大的影響。
3.2短肢剪力墻設置問題
在新的施工規范中可以看到,對于短肢剪力墻的定義就是墻肢截面的高厚比為5~8的墻體,而且根據相應的實驗數據以及工程師自身的經驗,對于短肢剪力墻在高層建筑中的應用能力較低,同時也有比較高的限制,所以,在高層建筑的設計施工中,結構工程師應當盡可能的減少采用或不用短肢剪力墻,以避免產生關于設計方面的不必要的麻煩。
3.3嵌固端設置問題
我國目前的高層建筑大部分都自帶地下室和人防,正因為如此,這樣就有可能會將嵌固端設置在地下室的頂板上,當然也有可能會設置在人防頂板等等特殊位置,因此,就在這個問題的處理上,結構設計工程師經常會忽視了由嵌固端的設置位置不當帶來的一些需要注意的問題,比如:嵌固端樓板本身的設計、嵌固端上下層剛度比的上限等等問題,而建筑工程必須要嚴謹,任何一個細小的問題都有可能在未來造成嚴重的后果。
3.4結構規則性問題
在當前新舊規范在這方面的規則出現了極大的差異,新的規范在這方面新增加了許多的限制條件,而且,新的規范增加了強制性的條文規定“即建筑不能采用嚴重不符合規范的設計方案。”因此,結構設計工程師自工作室就必須要注意對待新規范當中的的某些限制條件,以防止出現在施工后期設計圖紙設計階段的工作改動。
四、總結
近幾十年來以來,高層建筑的建設方面發展極為迅速。但單一的從設計的質量方面分析,結果卻并不理想。因為在高層建筑的結構設計工作中,結構設計工程師不能夠僅僅單一的重視結構計算工作的準確性的同時,而忽略整個結構方案在實際的施工的實際情況,而是應該設計出更加合理的結構方案以便選擇。高層建筑結構設計工程師應該根據工程的實際情況來進行具體的分析,并利用自身所掌握的知識以及經驗對實際建筑設計中遇到了各種問題進行適當的處理。
作者:許繼文姜明單位:河南智博建筑設計有限公司