1、論高層建筑設計存在的問題    摘 要：近年來，我國的建筑數量增多，尤其是近些年高層建筑已經成為建筑的發展趨勢，高層建筑設計要求水平也越來越高。但是在高層建筑設計中，也存在一定的問題。本文依次闡述了高層建筑設計中所出現的特點、結構體系，并提出了設計中問題的解決辦法。 關鍵詞：高層建筑；設計問題；解決 Abstract: In recent years, the increase in the number of buildings in China, especially the development trend of high-rise buildi

2、ngs in recent years has become the building, high-level architectural design requirements of the increasingly high level. However, in high-rise building design, there are some problems. In turn described the characteristics of high-rise building design, structure and system, and proposed solutions t

3、o design problems.Key words: high-rise buildings; design problems; solve 中圖分類號：TU97文獻標識碼：A 文章編號： 隨著高層建筑技術的迅速發展，高層建筑已經成為城市空間中不可缺少的元素，成為城市的一道亮麗風景，然而高層建筑與城市空間的融合依然存在一些缺陷，引起了對高層建筑的再思考，從對城市空間的影響到高層建筑自身在設計中要思考的結構和節能等方面的問題，使我們更加的關注高層建筑在城市中所扮演的角色。 1 高層建筑設計的概況 高層建筑形式在古代就已有了，早在公元前五百多年的古巴比倫曾經建造了現在號稱世界七大奇跡之一的“空

4、中花園”，根據記載，其形式非常之華觀，放置在任何空間之中都可以說是一道絕美的風景。近代隨著科學技術的發展，尤其是鋼鐵、電梯的出現以及后來鋼筋混凝土的應用，為高層建筑發展創造了前所未有的機遇，高層建筑也成為城市空間中一道獨特的風景，其中以美國的高層建筑發展最為活躍，如1885年的芝加哥家庭保險大樓被公認為第一幢摩天建筑，而紐約的曼哈頓區更是高樓云集；近年來我國的高層建筑也發展迅速，如上海的金茂大廈88層，高420.5米。隨著結構理論和技術的發展，高層建筑結構形式趨于多樣化，高層建筑的表現形式也多種多樣，但隨之所帶來的弊端也越來越多的表現出來，在成為城市風景的同時如何恰當的融入城市空間成為高層建筑

5、設計的一個重要任務，也是使高層建筑設計趨于完善所追求的一種理念。 2 高層建筑結構設計 2.1 決定因素之水平荷載問題。一方面來說,樓房自重和樓面使用荷載會在豎構件中造成軸力和彎矩的數值,僅與樓房高成一次方成正比;而水平荷載對結構所出的傾覆力矩,以及連續產生的在豎構件中出現的軸力,則會跟樓房高度的兩次方成正比;另外,對達到一定高度樓房來說,豎向荷載一般都是定值,而作為水平荷載的風荷載和地震,它們的數值卻是隨結構動力特性的不同而出現幅度的變化。 2.2 不容輕視的軸向變形。一直以來，在高層建筑中,豎向荷載數值都比較大。能夠在柱中造成較大的軸向變形,進而會對連續梁彎矩產生一定影響,使得連續梁中間支

6、座處的負彎矩值降低, 跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增加;還會對預制構件的下料長度造成影響,得根據軸向變形計算值,從而對下料長度做出調整;還會出現的是對構件剪力和側移產生影響,與考慮構件豎向變形比較,我們就能得出偏于不安全的結果。 2.3 側移作為控制指標。跟一些低矮樓房不同的是結構側移逐漸成為高樓結構設計中的關鍵因子。隨著樓房高度的增加,造成水平荷載下結構的側移變形迅速增大,如此結構在水平荷載作用下的側移就需要被控制在某一限度之內。 2.4 重要設計指標是結構延性。與較低樓房相對比來說,高樓結構更加柔和一些,會在地震作用下的變形更劇烈。為了使結構在進入塑性變形階段后還能有強悍的變形能力,減少倒

7、塌的機會,那么就需要在構造上做一些恰當的措施, 從而來保證結構會具備足夠的延展性。 3 高層房屋的結構體系 3.1 框架結構。組成框架的是橫梁和柱通過結點。框架中的橫梁或柱,要在能夠承受住垂直荷載的同時也承受水平荷載。然而在一些多層或高層房屋中,往往是按照房屋的平面布置及垂直的高度空間,也有的是單跨多層框架,但是占大多數的還是多層多跨框架;框架的方式可以是等跨的或不等跨的。層高自然也能是相同的,或者不相同的;個別特色還有錯層的。那么隨著房屋層數的增多和總高度的上升,水平力對結構構件的截面尺寸和配筋量的控制作用自然也就愈大,這在框架結構中就顯得尤為突出,所以我們可以看到在非地震區,框架結構最多會

8、被用到 15 層左右，一般情況下應控制在 10 層上下。 3.2 剪力墻結構。剪力墻結構房屋的概念指的是將房屋的內、外墻都做成實體的鋼筋混凝土結構,因為這樣，它既可以承受垂直荷載、也能抵擋住水平力。因為剪力墻一直是一整片高大的墻體、側面又有剛性樓蓋的協助支撐,所以會在其身平面內出現一個很大的側向剛度,這不僅屬于剛性結構,也自然能承受較大的水平荷載。在水平荷載作用下,剪力墻呈現為一個底部固定、頂端自由的豎向懸臂梁,而其多是會因墻肢的拉、壓而產生“彎曲型”變形。剪力墻結構房屋會被實體的剪力墻切割成各個單獨的空間,那么自然建筑布置和使用都受到一定的限制,故這個形式的房屋的使用范圍多是僅需小開間的住宅

9、、公寓、旅館等居住性建筑，鮮少被工業建筑所采用。在高層建筑中,我們會采用框架剪力墻體系, 使用剪力墻體系的好處是可以使建筑平面布置靈活生動,達到所要求的結構在強度上和抗側移剛度方面的各種要求,所以如今框架剪力墻體系被廣泛應用在高層建筑中。 3.3 筒體結構。單筒體結構是一項利用空間受力體系的筒體結構來對水平荷載進行抵抗,建筑平面上的電梯間、樓梯間或管道井等組成的核心筒來會被用來抵抗水平荷載,建筑物四周的外墻被作為外筒以形成抵抗水平荷載的結構。層數較多的高層建筑多會廣泛使用筒體體系。使用筒體體系的建筑,其平面一般是正規的正方形或者類似正方形。 4 高層房屋基礎選擇問題 高層建筑的基礎部分這是十分

10、重要的組成部分,如果在基礎選型上不恰當、導致基礎不穩,這勢必將會影響上部結構的使用,甚至可能造成上部結構的開裂、傾斜、嚴重的出現破壞和倒塌;由此,我們必須慎重的來對待基礎的選型。在對地基進行基礎設計前,都要經過一個充分的調查研究,獲得必要和正確的設計資料:如要查清地基土質的好壞、承載能力的大小、土層分布是否均勻、地下水位的高低、會否侵蝕、是否軟弱土層、軟弱土層厚度和位置、有無暗塘和池塘以及有無溶洞、古井、古墓、垃圾坑等。其次還要明確的是建筑物的使用要求、荷載大小、荷載分布均勻程度、振動設備情況、建筑物地基變形值等情況。多層與高層建筑通常可以使用的基礎類型還是比較豐富,幾乎能夠應用到所有的基礎形

11、式。采用十字形基礎時所需的基礎底面面積如果出現的情況是已接近或超過了房屋的底層面積,那么就需采用片筏基礎。 5高層建筑中的設計作用 高層建筑的分布地段多是城市中商業發達地段，而這些地段本身交通荷載就較大，高層建筑更增加了街道的交通壓力，所以要盡可能的控制其層數和高度，并且在規劃設計中對這些街道進行擴展，提高其通行能力。如今國內外抗震設計的發展趨勢，也就是高層建筑結構抗震分析和設計的重頭戲，是按照對結構在不同超越概率水平的地震作用下會出現的性能或變形來進行要求設計，結構彈塑性分析如今已勢必成為抗震設計的重要組成部分，不過由于結構彈塑性分析的復雜性，在對待計算和如何設定具體要求的問題上，各國的做法

12、也各有千秋，抗震設計一般要求建筑在平、立面布置上下工夫。宜規正、對稱，建筑的質量和剛度分布也要均勻，要充分考慮會出現的不利影響。不過有的平面設計往往出現嚴重的不對稱：出現一邊進深大，一邊進深小的狀況。高層建筑還會對城市各構成要素造成重大的影響，高層建筑的位置、高度的設置，也要充分地考慮到所設計的城市尺度、傳統文化，因一些不當的尺度會對城市帶來不良的影響，更換了城市傳統的歷史文化，也就打破了原來城市各構成要素之間有機協調的關系組成。 6結束語： 高層建筑如今走過百年歷史,在其誕生之日起就成為城市的焦點, 不斷的在其形式和風格上發展變化革新,我國的高層建筑相對發達國家來說雖然起步較晚,仍然取得了很大的成就,像北京、上海、深圳等城市的高層建筑發展進程可以說代表了中國高層建筑的現代史, 如