对高层建筑设计的探讨.doc

1、对高层建筑设计的探讨摘要：随着我国社会经济的快速发展，城市化建设大大加快，城市中的土地用地越来越紧张，高层建筑成为城市中越来越重要的建筑形式。不同于传统建筑，高层建筑施工难度大，建筑和结构的设计规范也非常严格，所以高层建筑的设计一直是设计师们关注的重点。本文将对高层建筑的设计特点进行分析，并对高层建筑设计的一些重要问题进行了探讨。 关键词：高层建筑;建筑设计;结构设计;安全规范 中图分类号：TU97 文献标识码：A 引言 我国在现代化建设中，人口基数大，居住建筑供不应求是我国目前面临的主要问题。高层建筑的出现使此类情况有所好转。与此同时，高层建筑带来的一些交通障碍，光污染和较高的结构技术难题也

2、是我们不容忽视的。但无论如何，高层建筑是我们社会发展到现在阶段的必然产物，发挥着其他建筑类型所不能替代的作用。 1.高层建筑相关概念的阐述 每个国家按照各自的标准，将超过一定高度和层数标准的建筑称为高层建筑。我国高层民用建筑设计防火规范GB50045-95(2005 年版)适用于以下新建、扩建和改建高层建筑及其裙房：a.10 层及 10 层以上的居住建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅)；b.建筑高度超过 24m 的公共建筑（不包括单层主体建筑高度建筑超过 24m 的体育馆、会堂、剧院等公共建筑和高层建筑中的人民防空地下室） 。当高层建筑的建筑高度超过 250m 时，建筑设计采取的特殊防火措施

3、，应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。 2.高层建筑的特点 2.1 占地面积小 在相同的建设条件下，高层建筑相比其他形式的建筑来说，占地面积小，层数多，可以适当增加其容积率来增加居住建筑面积，来缓解住房紧张和房价过高的问题。值得注意的是：a.高层建筑的密度不宜过高，以免带来空气难以流通，低层用户采光困难；b.玻璃幕墙过多造成的光污染等问题。 2.2 住房效果好 在容纳相同居民的条件下，合理分配高层建筑密度，可以节省出更多的空闲地面。将这些闲置地面合理利用，如种花栽树，修建娱乐场所，增加健身场地，不仅可以绿化环境，净化空气，也丰富了人们的精神生活。 2.3 技术成本高 高层建筑的流线分析和

4、设计要比多层建筑复杂得多,既要保证高层建筑又高又稳定，也要方便居民出入和确保防火防灾迅速疏通等。这对高层建筑的设计和施工都提出了极大的挑战，因此建造高层建筑的成本和技术要求均比多层建筑要高。 3.对高层建筑结构设计的分析 高层建筑的结构不同于低层和多层建筑的结构,前者在结构设计的专业性方面占据更加重要的地位,它涉及到各种结构体系的选择,在建筑平面的布置、楼层的高度、机电配套的设置、施工技术的要求、施工的时间和选材选料，投资造价等方面都有着相当专业的要求, 其结构设计的分析的特点如下： 3.1 水平荷载作用突出 低层和多层建筑结构是以重力为代表的竖向荷载控制结构设计的，而高层建筑还要承受更大的来

5、自风和地震等因素的水平力。因此，高层建筑要求在此基础上，提高其抗水平荷载冲击的能力。风荷载和地震等给高层建筑带来的水平荷载都对建筑物带来巨大的水平向冲击力。建筑物对水平荷载的冲击力的承受能力，决定了其结构稳定性能。建筑物越高，水平荷载对建筑物的影响越大。 有数据表明，在一定高度的情况下，楼房自重等竖向压力引起建筑物框架中支柱弯曲的程度远小于风和地震等作用下产生的水平荷载对支柱弯曲度的影响。而且，随着建筑物高度和层数的增加，两者的影响程度进一步增加。更有甚者，水平荷载有可能使内力反向，对建筑物产生不可估量的影响。因此，高层建筑下，水平荷载作用突出，应注意研究增加建筑物抗击水平荷载冲击的能力。 3

6、.2 减少侧移是关键 侧移的罪魁祸首便是水平荷载。由于水平荷载巨大的冲击力，可能使建筑物前后左右的侧向移动。如果高层建筑结构没有足够的延展能力来抵抗，可能会使填充墙、建筑装修和电梯轨道等服务设施出现裂缝、变形，影响建筑物的使用和耐用性。当侧移程度过大时，甚至会出现楼层断裂等重大事故。因此设计高层建筑结构时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有一定的延展性，使水平荷载所产生的侧向变形限制在建筑物可以承受的范围内。由此看来，探究使用合理耐用的建筑材料，尽量减少侧向位移，是保证居民安全的关键，也是高层建筑结构设计的关键。 3.3 不可小觑的轴向变形 在高层建筑中,柱的负荷很重,柱的总高度很大,整

7、根柱在重力荷载下的轴向变形有时可以达到数百毫米，这对专业高度精确的高层建筑来说，差几毫米就可能导致大楼的稳定性急剧下降，更别说数百毫米的形变值对建筑物的影响了。这是由于建造高度越来越大，建筑物结构框架的支柱承受的压力也随之加剧，各个方向压力不均逐渐被放大，势必会导致各个位置产生的形变不同，而受压最大，形变最大的地方往往是框架中柱的轴压应力。当房屋高度到达一定程度时，若各层楼面的填充物、装饰物的总重量超过建筑物支柱设计所能承受的最大范围，此时将建筑物结构支柱整体图片无限放大，将形成一个向下弯曲的拱形。拱形中间的压力继续增加，就会使建筑物中心部分沉陷，从而使整个高层建筑垂直坍塌。 3.4 影响高层

8、建筑的不同荷载形式 施加在高层建筑上的作用,主要有竖向荷载、水平荷载以及地震、基础沉降、温度变化等作用。竖向荷载包括恒载和活载等,水平荷载包括风荷载和地震作用等。简单说来，恒载就是以楼面自重为首的各种长期作用在建筑结构上的压力； 活载指使用期间如墙面等自身重力可以变化的荷载；风荷载是由于受墙面粗糙程度影响 ，不同风力对结构产生的压力不同。只有综合考虑各个荷载，使建筑能最大程度的承受来自各方面的压力，才能保证高层建筑稳定性能。 3.5 尽量减轻建筑物自重 对于高层建筑来说，建筑物自重越轻，对建筑物的基础越有利。为了减少对建筑物基础的负担，尽量选择轻质高强的建筑材料。从社会方面，这样进一步响应了如

9、今全球都在呼吁的节能减排；从开发商方面，使用轻质高强的材料，既可以提高切割改造材料的效率，减少建造高层建筑的时间，也可以减少切割大重型材料所花费的开销，提高自身的经济效益；从居民视觉方面，减少大重型材料给人视觉上的压抑感觉，使居民居住起来轻松舒适；从安全方面，可以减少地震来袭时对居民产生的危害，这是因为使用轻质材料建造的高层建筑，整体部分重量都减少，当房屋倒塌时亦可以尽可能减少因建筑材料沉重压死的受灾人员的个案。3.6 将抗震观念融入高层建筑设计中来 这些年来，随着技术的不断发展，地震研究人员继续深入的解析，我们对地震的分析和预测能力也不断的提高。但毕竟地震产生于自然界，其产生的作用有复杂性和

10、不确定性，尽管我们以现有的技术还不能对地震有全面的了解，但是我们可以在现有的基础上，在结合一定现实意义的假想条件下进行高层建筑的抗震设计。现实经验看来，地震来临时，强烈的地震波使地基震动，由此引起建筑物整体结构晃动，进而导致建筑物结构局部由于拉伸程度达到极限发生开裂甚至破坏。此时，无论从外部环境还是内部构造分析，都有很多不确定的影响参数，运用常规的计算体系，势必与实际产生的结果相差甚远。所以，我们只能根据不同情况下的地震作用折中探究，计算出地震发生时建造材料需要承担的最大弹性形变能力。并以此数据作为参考探究寻找合适的高层建筑的材料。4.结语 经济日益增长，科技飞速发展的今天。高层建筑越来越多势不可挡，是人类社会生活发展到现阶段必然出现的产物。新型材料，高新技术的不断涌现也促进了高层建筑发展的步伐。高层建筑在新材料的开发运用上、结构设计方法、施工技术、建筑形体和建筑高度将实现新的创新和突破,但在当前的高层建筑施工,也要采取相应的措施,为今后发展奠定坚实的基础。 参考文献： 1王甲崇 ,贺坤 .浅议现代城市桥梁结构的发展现状与趋势J.黑龙江科技信息 ,2009. 2李勇,孙丽杰.高层建筑结构特点、现状及发展趋势J.黑龙江科技息,2010. 3殷九江.对提高高层建筑结构效能的基本措施探讨J.科技致富向导,2011.