探究高层房屋建筑结构设计的相关问题

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　　【摘 要】高层房屋的建筑结构设计比较复杂，因此我们要因地制宜的实行全过程的管理和控制。以使整个高层房屋建筑结构设计安全可靠、经济合理，工程建设顺利进行。
　　【关键词】高层房屋；建筑结构；设计特点
　　1 高层房屋建筑结构的设计特点
　　高层房屋的建筑结构设计与我国传统的低层和多层房屋的建筑结构设计是不同的。高层房屋不仅在建筑设计方面要求有艺术感的立面效果和流畅合理的平面布置，在结构设计方面也要具备较强的抗震性能和抗风能力。从而就需要了解高层房屋在结构设计时的特点，做好充分的考虑和周密的计算，并做好相应的控制。
　　1.1 控制指标的侧移
　　建筑高度的增加会导致水平的荷载作用之下的结构侧向产生更大的变形，结构侧移和建筑的高度四次方是成正比的，因此结构强度满足要求的同时，还要考虑足够抗侧移的刚度，保证结构于水平的荷载作用下所产生的侧移是在规范限定范围内。当侧移过大的时候，位于建筑物里的人会产生心理不适； 建筑物里的电梯轨道、建筑装饰以及填充墙等设施易产生裂缝、变形、损害状况； 且侧移过大会导致建筑结构出现开裂甚至损害状况，最终危及结构使用的期限。因此要确保建筑物的正常使用功能，就必须做好控制建筑结构侧移的工作。
　　1.2 水平力
　　影响高层房屋的建筑结构设计主要因素的是水平力，和控制多层或底层房屋结构的荷载产生的力是不同的。在高层建筑里，水平荷载对房屋的结构设计有十分重要的影响，其中常见的为风荷载，以及地震所产生的水平荷载，这就对高层建筑要求较高的刚度。
　　1.3 轴向变形不容忽视
　　在外力的作用下所有的建筑结构都会产生剪切变形、弯曲变形、和轴向变形这三种位移。由于一般的结构构件其轴力与剪力产生的影响比较小，因此在低层的房屋建筑结构中经常忽视轴向变形与剪切变形。然而高层房屋建筑结构的轴向变形由于轴力大和建筑层数比较多对高层房屋的结构内力存在较大的影响，再加上建筑高度的升高会给轴向变形带来显著的变化。因此高层房屋的建筑结构设计对剪力墙、柱的截面考虑就要非常慎重。
　　1.4 较高抗震设计
　　高层房屋建筑结构设计必须考虑建筑结构的抗震性能，以便发生小地震的时候建筑物可以不遭损害、发生中地震时能通过维修来恢复原貌，发生大地震的时候不出现倒塌现象，确保人们的财产以及人身安全。这就需要通过一系列的抗震构造措施来加强高层房屋的抗震性能。
　　2 建筑结构设计的管理原则
　　2.1 选择合适的计算简图
　　由于在建立结构计算模型时必须作必要的简化，以计算简图作为基础而进行计算，计算简图的选择不合适会造成结构安全事故，因此为了保证结构的安全就必须选择合适的计算简图，并且还需要配合相应的构造措施。尽管实际的结构节点不能是纯粹的刚接点或者铰接点，然而我们也要分析判断，将误差设计在合理的范围内。
　　2.2 选择合适的结构方案
　　选择合适的结构方案即选择可行的结构体系和结构形式。结构体系需要满足传力简捷，受力明确的条件。同一结构单元不能混合使用不一样的结构体系，地震区要尽可能的符合竖向和平面规则。同时要综合分析工程的材料供应、设计要求、施工条件、地理环境等情况，和其他专业进行充分的协商，然后进行结构的选型，以确定好结构方案。在有必要的情况下需要进行多方案的比较，建立模型分析比对，选择最合理的结构方案。
　　2.3 选择恰当的基础方案
　　要根据上部结构的类型、工程地质条件、施工条件、使用功能、相邻建筑物影响、载荷分布等因素来选择恰当的基础方案。在设计的时候要尽可能的发挥地基潜力，在必要的时候要做好地基变形的验算。并配合详细的地质报告来做基础设计，以及进行现场的查看或者对临近的建筑资料进行参考。
　　2.4 做好计算结果的分析
　　目前结构设计多为软件计算，且种类比较多，不同的软件易和不同的计算方法都会导致不同的结果。设计前应全面了解程序的适用条件和范围，熟悉设计规范，让计算机作为辅助设计。设计过程中容易出现错误，如人工输入错误； 软件本身有缺陷； 结构的实际情况和程序的不符等，都会导致计算结果不准确，所以设计师计算完成后，应对电算结果认真分析审核，做出准确的判断。
　　3 高层建筑结构相关问题的分析
　　3.1 短肢剪力墙设置问题
　　新规范把墙肢的截面高厚比为5 ～ 8 剪力墙称呼为短肢剪力墙，并且对在高层建筑中使用短肢剪力墙的增加了限制。其破坏形式与普通剪力墙有区别，所以在设计高层建筑时，要尽量减少短肢剪力墙的使用。
　　3.2 嵌固端设置问题
　　高层建筑通常有二层或者二层以上的人防或者地下室，嵌固端可能设在人防或者地下室顶板等位置，因此，结构设计的工程师经常会忽视由嵌固端设置所带来的嵌固端的上下层刚度比限制； 嵌固端上下层的抗震等级一致性； 嵌固端楼板设计等需要注意的问题，给后期的设计工作埋下隐患。
　　4 建筑结构设计管理案例的分析
　　4.1 工程案例中的高层建筑简介
　　河南某高层建筑设防烈度为7度0.10g，其地下有3 层，地上有28 层，总建筑面积约是6万平方米。地下3 层是车库和设备用房； 1 ～ 3 层是商场； 4 ～ 5 层是办公区； 第6 层是空中花园及用作设备转换； 7 ～ 28 层是用作居住。其中，第7 层的楼盖是该高层建筑结构的转换层。高层建筑总高度为90.4m。此外，这个高层建筑的工程主体是钢筋混凝土的框支剪力墙，其墙体的厚度是200mm 到400mm； 梁截面的面积是190mm × 400mm 到240mm × 600mm； 柱截面的面积是700mm × 1100mm 和800mm ×1100mm； 板的厚度是： 天面120mm、转换层180mm、裙楼110mm、住宅100mm； 转换层的框支梁是400mm × 1300mm 到500mm × 1500mm。预期的抗震等级是：框支框架是特一级，底部加强部位剪力墙是一级；8 ，非底部加强部位剪力墙是二级。 　　5 房屋建筑结构设计中的常见问题及解决措施
　　（1）桩间距过小，无法满足桩最小中心距的有关要求。尤其是试桩、锚桩间的间距设计人员往往没有注意，没有深入地计算并验证桩间距，造成试桩之间间距存在误差。
　　（2）桩身钢筋笼长度在设计过程中没有符合有关设计要求，通常存在钢筋笼长度不足等问题，使得桩身钢筋笼笼长不能有效地贯穿软弱土层的层底，造成桩身的土灌注桩被挤兑。这是建筑工程结构设计中比较常见的问题之一，应在设计过程中按照有关建筑结构设计规范标准，使配筋长度达到钢筋笼的长度要求。
　　（3）建筑结构的承重墙应根据不同的砌块的特性来设计墙体的结构构造。如建筑屋面的承重墙可采用多孔砖砌筑承重墙，而地基或者地下室部分则不能采用多孔砖砌筑墙体。
　　（4）在建筑结构设计过程中要按照房体结构的受力、拉应力及构件强度的特点合理设计房屋的宽度及高度，严格控制好高度和宽度的比限值。但在建筑结构设计过程中有些设计人员却未严格按照房屋宽度及高度的比限值规程设计，甚至部分建筑的高度和宽度比远远超出规范的比限值，建筑房屋的安全稳定性得不到保障。所以在建筑结构设计过程中，设计人员要严格按照建筑房屋的高度和宽度比规程进行设计，尤其是对于高层或者超高层建筑更应尤为注意建筑的高度和宽度的比限值，结合建筑结构体系的实际特性及场地类型合理设计建筑结构。
　　6 结束语
　　随着国家经济的发展，各行各业对于建筑房屋的需求和人们对建筑的观念改变，使得我国的建筑行业突飞猛进地发展起来。然而高层房屋建筑结构设计方面存在诸多问题，造成设计过程中安全性和经济性不能有效的把握。我们必须重视这些问题，并探寻恰当的解决方法，以促进我国高层房屋建设工作的稳定发展。
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