高层建筑结构设计中的常见问题分析.doc

1、高层建筑结构设计中的常见问题分析【摘 要】高层建筑结构设计工作是一项意义极为重大的工作，它也是决定高层建筑的安全性与耐久性的一项重要而又关键的因素。本文简要地分析了我国高层建筑结构设计中的常见问题及其应对策略。 【关键词】高层建筑；结构设计；使用寿命；耐久性；抗震 中图分类号：TU97 文献标识码： A 文章编号： 1 引言 随着近年来我国经济建设的步伐越来越快，各类大中型的建筑工程也如雨后春笋般不断涌现，而其中的高层建筑所占的比重也越来越大，其地位也变得越来越重要，这就对高层建筑的结构设计提出了更高的要求。对于高层建筑而言，其结构设计质量优劣的判断依据，主要就是对其工程整体及局部结构的刚度、

2、强度、耐久性与稳定性等因素来进行分析而得出的。 值得一提的是，高层建筑在其施工和使用阶段的各个环节当中，不仅要遭受自然环境以及人为因素所带来的有毒化学物质的侵蚀，而且又要承担雪荷载、风荷载、地震荷载、疲劳荷载甚至是超载、人祸等意外因素的不利影响，与此同时还要抵抗高层建筑结构自身的老化和材料退化所带来的缓慢但却不可逆转的破坏。由此可见，高层建筑结构设计工作是一项意义极为重大的工作，它也是决定高层建筑的安全性与耐久性的一项重要而又关键的因素。由此可见，我们应当进一步丰富高层建筑的相关设计理念，提高整个高层建筑结构体系以及单一构件的相关技术措施。本文简要地分析了我国高层建筑结构设计中的常见问题及其应

3、对策略。 2 高层建筑结构设计中的常见问题及其应对策略 2.1 从设计理念上加深对高层建筑使用寿命的理解 我国在高层建筑的设计理念上，将逐步从最初的单纯设计满足载荷强度的设计原则转变到既满足载荷强度需求又满足使用寿命需要的设计思路，这也符合国际上高层建筑工程建设对使用寿命的要求。加强高层建筑使用寿命的理解，应首先要研究确定结构重要性的方法。例如，一般我国设计的高层建筑若不是特别重要的建筑则只需设计五十年使用寿命，而特别重要的建筑在其结构设计时则需考虑一百年甚至一百五十年。但这些使用寿命确定方面明显过于简单而缺乏足够的可靠性，需经过大量模拟实验证明。在确定使用寿命之后，高层建筑工程建设的规划、设

4、计、施工、运行(包括养护、维修、管理)也需要综合考虑，以便建设的高层建筑使用寿命在预想之中。 2.2 进一步关注高层建筑结构的耐久性问题 高层建筑在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受雪荷载、风荷载、地震荷载、疲劳荷载甚至是超载、人祸等意外因素的作用，同时高层建筑所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。大量的病害实例也证明，除了施工和材料方面的原因，影响结构耐久性的决定性因素是来自构造上(也即设计上)的缺陷。 2.3 不能忽视环境对于高层建筑结构及构件的影响 在高层建筑的结构耐久性设计过程中，尤其应当重视环境因素对钢筋以及混凝土所造成

5、的腐蚀反应。其中，对于海边的高层建筑而言，由此要注意周围环境的氯离子侵蚀情况，这种类型的环境因素对于高层建筑结构耐久性所造成的腐蚀后果是非常严重并且不容忽视的。另外，还应当注意在屋面工程当中设计一定的排水坡度并设置相应配套的排水管道，且设计合理的防水层，以此来避免屋面产生渗漏的现象，从而缓解环境因素对于高层建筑结构的腐蚀破坏。 2.4 更深入地研究高层建筑结构在疲劳荷载作用下的反应及对策 由于在高层建筑结构所主要承担的作用中，风荷载等作用都属于动荷载作用，这种类型的作用力会对高层建筑结构的内部造成循环往复并不断变化的应力，这不但容易使结构产生振动，而且还会造成结构产生疲劳损伤，并且这种疲劳损伤

6、还会不断地进行积累。又由于高层建筑中所选择的材料通常都无法做到绝对的均匀与连续，并且其不可避免地还会存在着一些细微的缺陷或不足，在之前所说的循环往复并不断变化的应力作用下，这些细微的缺陷或不足就很容易逐步扩展并最终合并成为不容忽视的损伤，如果任其继续自然发展的化，最后就会威胁到整个结构的安全性。而对于疲劳荷载作用的研究，也不仅仅是针对高层建筑的整体结构，实践证明，高层建筑产生整体结构失效的初始原因，往往只是某些建筑结构关键部位上的构件因为没能抵抗住疲劳荷载作用而产生的局部失效造成的。 2.5 格外重视高层建筑结构设计中的抗震措施设计 近年来国内国外地震频发，给人类社会带来了极大的灾难。尤其是我

7、国的地震通常具有发生频繁、震害强烈、范围广泛等特点。因此对于高层建筑这一类的建筑工程而言，遭受地震破坏的可能性就要比其他工程大得多。而我国的工程人员以及人民群众对于高层建筑的抗震措施设计也有了更科学的认识，在高层建筑结构设计中，有关抗震措施的设计思想也逐步被人们所重视。 其中，首先要解决的就是如何将高层建筑中的各类钢筋混凝土构件设计成为抗震性能优越的延性构件，从而能够依靠它们在大震时的屈服过程来使得地震施加在高层建筑结构上的能量得到最大限度的损耗和散失，并最终确保高层建筑结构在经历了地震之后仍然能够保持令人满意的使用功能。而作为整个高层建筑结构的几个关键环节，基础结构与主体结构的抗震措施设计，

8、对于避免高层建筑结构遭到地震作用的毁灭性打击，将起到不可替代的重要作用。在有选择余地情况下，高层建筑应选择在基本烈度较低及河岸稳定和地基良好的地段。并应尽可能避免选择在软弱黏性土层、可液化土层和地层严重不均匀的地段，特别是断层地段。如必须设置在可液化或松软土层的河岸地段时，高层建筑的基础结构应采用桩基等深基础。整个高层建筑的结构形式要选择抗震性能好、整体性强的结构体系。在高烈度地震区尽可能采用整体规则性好的建筑结构，结构的布置要力求几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规则，避免突然变化。支座与伸缩缝等连接件是高层建筑整体抗震性能上的一个薄弱环节，因此应尽量减少伸缩缝的用量。选用伸缩缝时，应使其变形

9、能力满足预计地震产生的位移，并使伸缩缝支承面有足够的宽度，同时采取有效措施来进行消能作用。 3 结语 综上所述，高层建筑在安全性与耐久性方面的设计欠缺已经成为结构设计人员必须正视并且急需解决的一个大问题，这不仅需要我们立足于国内大量的高层建筑实例所积累起来的经验与教训，还需要我们能够积极而又谦虚地对国际上的成功经验和与惯例做法进行良好的借鉴，从而最终将我国的高层建筑结构设计提升到一个新的台阶。因此，当前的高层建筑在其结构设计过程中，不但要对其工程造价进行层层把关，而且也要对整个高层建筑结构的工作性能和使用功能格外重视，同时还要密切关注在其使用过程中的维修与日常维护的费用以及对应于其使用寿命的相

10、应的经济效益。另外，对于高层建筑结构设计而言，归根结底，还是应当进一步丰富高层建筑的相关设计理念，提高整个高层建筑结构体系以及单一构件的相关技术措施，并对超载、疲劳荷载等理论基础较为浅薄的情况进行更深入的研究。 另外，我国是世界上一个著名的地震多发国家，我们必须对以往的地震震害进行认真、全面的分析，并从曾经的灾难中吸取宝贵的经验与教训，以此来不断促进高层建筑结构设计、尤其是其抗震措施设计的理论发展与实践进步，从而保证在今后的地震中能够尽可能地降低人民生命财产的损失。 参考文献 1肖峻，高层建筑结构分析与设计J，中化建设，2008 2范小平，高层建筑结构概念设计中相关的几个问题应用分析J福建建材，2008 3李国胜，多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例，中国建筑工业出版社，