對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的探討

1、<p>　　對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的探討</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化建設(shè)大大加快，城市中的土地用地越來(lái)越緊張，高層建筑成為城市中越來(lái)越重要的建筑形式。不同于傳統(tǒng)建筑，高層建筑施工難度大，建筑和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范也非常嚴(yán)格，所以高層建筑的設(shè)計(jì)一直是設(shè)計(jì)師們關(guān)注的重點(diǎn)。本文將對(duì)高層建筑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的一些重要問(wèn)題進(jìn)行了探討。 </p><p&g

2、t;　　關(guān)鍵詞：高層建筑;建筑設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);安全規(guī)范 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　我國(guó)在現(xiàn)代化建設(shè)中，人口基數(shù)大，居住建筑供不應(yīng)求是我國(guó)目前面臨的主要問(wèn)題。高層建筑的出現(xiàn)使此類情況有所好轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，高層建筑帶來(lái)的一些交通障礙，光污染和較高的結(jié)構(gòu)技

3、術(shù)難題也是我們不容忽視的。但無(wú)論如何，高層建筑是我們社會(huì)發(fā)展到現(xiàn)在階段的必然產(chǎn)物，發(fā)揮著其他建筑類型所不能替代的作用。 </p><p>　　1.高層建筑相關(guān)概念的闡述 </p><p>　　每個(gè)國(guó)家按照各自的標(biāo)準(zhǔn)，將超過(guò)一定高度和層數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建筑稱為高層建筑。我國(guó)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95(2005年版)適用于以下新建、擴(kuò)建和改建高層建筑及其裙房：a.10層及10層以

4、上的居住建筑(包括首層設(shè)置商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的住宅)；b.建筑高度超過(guò)24m的公共建筑（不包括單層主體建筑高度建筑超過(guò)24m的體育館、會(huì)堂、劇院等公共建筑和高層建筑中的人民防空地下室）。當(dāng)高層建筑的建筑高度超過(guò)250m時(shí)，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊防火措施，應(yīng)提交國(guó)家消防主管部門(mén)組織專題研究、論證。 </p><p>　　2.高層建筑的特點(diǎn) </p><p><b>　　2.1占地面積小 &l

5、t;/b></p><p>　　在相同的建設(shè)條件下，高層建筑相比其他形式的建筑來(lái)說(shuō)，占地面積小，層數(shù)多，可以適當(dāng)增加其容積率來(lái)增加居住建筑面積，來(lái)緩解住房緊張和房?jī)r(jià)過(guò)高的問(wèn)題。值得注意的是：a.高層建筑的密度不宜過(guò)高，以免帶來(lái)空氣難以流通，低層用戶采光困難；b.玻璃幕墻過(guò)多造成的光污染等問(wèn)題。 </p><p><b>　　2.2住房效果好 </b></p

6、><p>　　在容納相同居民的條件下，合理分配高層建筑密度，可以節(jié)省出更多的空閑地面。將這些閑置地面合理利用，如種花栽樹(shù)，修建娛樂(lè)場(chǎng)所，增加健身場(chǎng)地，不僅可以綠化環(huán)境，凈化空氣，也豐富了人們的精神生活。 </p><p><b>　　2.3技術(shù)成本高 </b></p><p>　　高層建筑的流線分析和設(shè)計(jì)要比多層建筑復(fù)雜得多,既要保證高層建筑又高又

7、穩(wěn)定，也要方便居民出入和確保防火防災(zāi)迅速疏通等。這對(duì)高層建筑的設(shè)計(jì)和施工都提出了極大的挑戰(zhàn)，因此建造高層建筑的成本和技術(shù)要求均比多層建筑要高。 </p><p>　　3.對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析 </p><p>　　高層建筑的結(jié)構(gòu)不同于低層和多層建筑的結(jié)構(gòu),前者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專業(yè)性方面占據(jù)更加重要的地位,它涉及到各種結(jié)構(gòu)體系的選擇,在建筑平面的布置、樓層的高度、機(jī)電配套的設(shè)置、施工技術(shù)的要

8、求、施工的時(shí)間和選材選料，投資造價(jià)等方面都有著相當(dāng)專業(yè)的要求, 其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析的特點(diǎn)如下： </p><p>　　3.1水平荷載作用突出 </p><p>　　低層和多層建筑結(jié)構(gòu)是以重力為代表的豎向荷載控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，而高層建筑還要承受更大的來(lái)自風(fēng)和地震等因素的水平力。因此，高層建筑要求在此基礎(chǔ)上，提高其抗水平荷載沖擊的能力。風(fēng)荷載和地震等給高層建筑帶來(lái)的水平荷載都對(duì)建筑物帶來(lái)巨大的水平

9、向沖擊力。建筑物對(duì)水平荷載的沖擊力的承受能力，決定了其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能。建筑物越高，水平荷載對(duì)建筑物的影響越大。 </p><p>　　有數(shù)據(jù)表明，在一定高度的情況下，樓房自重等豎向壓力引起建筑物框架中支柱彎曲的程度遠(yuǎn)小于風(fēng)和地震等作用下產(chǎn)生的水平荷載對(duì)支柱彎曲度的影響。而且，隨著建筑物高度和層數(shù)的增加，兩者的影響程度進(jìn)一步增加。更有甚者，水平荷載有可能使內(nèi)力反向，對(duì)建筑物產(chǎn)生不可估量的影響。因此，高層建筑下，水平荷

10、載作用突出，應(yīng)注意研究增加建筑物抗擊水平荷載沖擊的能力。 </p><p>　　3.2減少側(cè)移是關(guān)鍵 </p><p>　　側(cè)移的罪魁禍?zhǔn)妆闶撬胶奢d。由于水平荷載巨大的沖擊力，可能使建筑物前后左右的側(cè)向移動(dòng)。如果高層建筑結(jié)構(gòu)沒(méi)有足夠的延展能力來(lái)抵抗，可能會(huì)使填充墻、建筑裝修和電梯軌道等服務(wù)設(shè)施出現(xiàn)裂縫、變形，影響建筑物的使用和耐用性。當(dāng)側(cè)移程度過(guò)大時(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)樓層斷裂等重大事故。因此設(shè)

11、計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅要求結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度，而且要求結(jié)構(gòu)有一定的延展性，使水平荷載所產(chǎn)生的側(cè)向變形限制在建筑物可以承受的范圍內(nèi)。由此看來(lái)，探究使用合理耐用的建筑材料，盡量減少側(cè)向位移，是保證居民安全的關(guān)鍵，也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 </p><p>　　3.3不可小覷的軸向變形 </p><p>　　在高層建筑中,柱的負(fù)荷很重,柱的總高度很大,整根柱在重力荷載下的軸向變形有時(shí)可以達(dá)到數(shù)

12、百毫米，這對(duì)專業(yè)高度精確的高層建筑來(lái)說(shuō)，差幾毫米就可能導(dǎo)致大樓的穩(wěn)定性急劇下降，更別說(shuō)數(shù)百毫米的形變值對(duì)建筑物的影響了。這是由于建造高度越來(lái)越大，建筑物結(jié)構(gòu)框架的支柱承受的壓力也隨之加劇，各個(gè)方向壓力不均逐漸被放大，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致各個(gè)位置產(chǎn)生的形變不同，而受壓最大，形變最大的地方往往是框架中柱的軸壓應(yīng)力。當(dāng)房屋高度到達(dá)一定程度時(shí)，若各層樓面的填充物、裝飾物的總重量超過(guò)建筑物支柱設(shè)計(jì)所能承受的最大范圍，此時(shí)將建筑物結(jié)構(gòu)支柱整體圖片無(wú)限放大，將

13、形成一個(gè)向下彎曲的拱形。拱形中間的壓力繼續(xù)增加，就會(huì)使建筑物中心部分沉陷，從而使整個(gè)高層建筑垂直坍塌。 </p><p>　　3.4影響高層建筑的不同荷載形式 </p><p>　　施加在高層建筑上的作用,主要有豎向荷載、水平荷載以及地震、基礎(chǔ)沉降、溫度變化等作用。豎向荷載包括恒載和活載等,水平荷載包括風(fēng)荷載和地震作用等。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，恒載就是以樓面自重為首的各種長(zhǎng)期作用在建筑結(jié)構(gòu)上的壓力；

14、</p><p>　　活載指使用期間如墻面等自身重力可以變化的荷載；風(fēng)荷載是由于受墻面粗糙程度影響 ，不同風(fēng)力對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的壓力不同。只有綜合考慮各個(gè)荷載，使建筑能最大程度的承受來(lái)自各方面的壓力，才能保證高層建筑穩(wěn)定性能。 </p><p>　　3.5盡量減輕建筑物自重 </p><p>　　對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，建筑物自重越輕，對(duì)建筑物的基礎(chǔ)越有利。為了減少對(duì)建筑物基礎(chǔ)

15、的負(fù)擔(dān)，盡量選擇輕質(zhì)高強(qiáng)的建筑材料。從社會(huì)方面，這樣進(jìn)一步響應(yīng)了如今全球都在呼吁的節(jié)能減排；從開(kāi)發(fā)商方面，使用輕質(zhì)高強(qiáng)的材料，既可以提高切割改造材料的效率，減少建造高層建筑的時(shí)間，也可以減少切割大重型材料所花費(fèi)的開(kāi)銷，提高自身的經(jīng)濟(jì)效益；從居民視覺(jué)方面，減少大重型材料給人視覺(jué)上的壓抑感覺(jué)，使居民居住起來(lái)輕松舒適；從安全方面，可以減少地震來(lái)襲時(shí)對(duì)居民產(chǎn)生的危害，這是因?yàn)槭褂幂p質(zhì)材料建造的高層建筑，整體部分重量都減少，當(dāng)房屋倒塌時(shí)亦可以盡可

16、能減少因建筑材料沉重壓死的受災(zāi)人員的個(gè)案。 </p><p>　　3.6將抗震觀念融入高層建筑設(shè)計(jì)中來(lái) </p><p>　　這些年來(lái)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，地震研究人員繼續(xù)深入的解析，我們對(duì)地震的分析和預(yù)測(cè)能力也不斷的提高。但畢竟地震產(chǎn)生于自然界，其產(chǎn)生的作用有復(fù)雜性和不確定性，盡管我們以現(xiàn)有的技術(shù)還不能對(duì)地震有全面的了解，但是我們可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，在結(jié)合一定現(xiàn)實(shí)意義的假想條件下進(jìn)行高層

17、建筑的抗震設(shè)計(jì)?，F(xiàn)實(shí)經(jīng)驗(yàn)看來(lái)，地震來(lái)臨時(shí)，強(qiáng)烈的地震波使地基震動(dòng)，由此引起建筑物整體結(jié)構(gòu)晃動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)局部由于拉伸程度達(dá)到極限發(fā)生開(kāi)裂甚至破壞。此時(shí)，無(wú)論從外部環(huán)境還是內(nèi)部構(gòu)造分析，都有很多不確定的影響參數(shù)，運(yùn)用常規(guī)的計(jì)算體系，勢(shì)必與實(shí)際產(chǎn)生的結(jié)果相差甚遠(yuǎn)。所以，我們只能根據(jù)不同情況下的地震作用折中探究，計(jì)算出地震發(fā)生時(shí)建造材料需要承擔(dān)的最大彈性形變能力。并以此數(shù)據(jù)作為參考探究尋找合適的高層建筑的材料。 </p>

18、<p><b>　　4.結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　經(jīng)濟(jì)日益增長(zhǎng)，科技飛速發(fā)展的今天。高層建筑越來(lái)越多勢(shì)不可擋，是人類社會(huì)生活發(fā)展到現(xiàn)階段必然出現(xiàn)的產(chǎn)物。新型材料，高新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)也促進(jìn)了高層建筑發(fā)展的步伐。高層建筑在新材料的開(kāi)發(fā)運(yùn)用上、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、施工技術(shù)、建筑形體和建筑高度將實(shí)現(xiàn)新的創(chuàng)新和突破,但在當(dāng)前的高層建筑施工,也要采取相應(yīng)的措施,為今后發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

19、 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]王甲崇 ,賀坤 .淺議現(xiàn)代城市橋梁結(jié)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].黑龍江科技信息 ,2009. </p><p>　　[2]李勇,孫麗杰.高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].黑龍江科技息,2010. </p><p>　　[3]殷九江.對(duì)提高