论高层建筑设计存在的问题

1、论高层建筑设计存在的问题    摘 要：近年来，我国的建筑数量增多，尤其是近些年高层建筑已经成为建筑的发展趋势，高层建筑设计要求水平也越来越高。但是在高层建筑设计中，也存在一定的问题。本文依次阐述了高层建筑设计中所出现的特点、结构体系，并提出了设计中问题的解决办法。 关键词：高层建筑；设计问题；解决 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 中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号： 随着高层建筑技术的迅速发展，高层建筑已经成为城市空间中不可缺少的元素，成为城市的一道亮丽风景，然而高层建筑与城市空间的融合依然存在一些缺陷，引起了对高层建筑的再思考，从对城市空间的影响到高层建筑自身在设计中要思考的结构和节能等方面的问题，使我们更加的关注高层建筑在城市中所扮演的角色。 1 高层建筑设计的概况 高层建筑形式在古代就已有了，早在公元前五百多年的古巴比伦曾经建造了现在号称世界七大奇迹之一的“空

4、中花园”，根据记载，其形式非常之华观，放置在任何空间之中都可以说是一道绝美的风景。近代随着科学技术的发展，尤其是钢铁、电梯的出现以及后来钢筋混凝土的应用，为高层建筑发展创造了前所未有的机遇，高层建筑也成为城市空间中一道独特的风景，其中以美国的高层建筑发展最为活跃，如1885年的芝加哥家庭保险大楼被公认为第一幢摩天建筑，而纽约的曼哈顿区更是高楼云集；近年来我国的高层建筑也发展迅速，如上海的金茂大厦88层，高420.5米。随着结构理论和技术的发展，高层建筑结构形式趋于多样化，高层建筑的表现形式也多种多样，但随之所带来的弊端也越来越多的表现出来，在成为城市风景的同时如何恰当的融入城市空间成为高层建筑

5、设计的一个重要任务，也是使高层建筑设计趋于完善所追求的一种理念。 2 高层建筑结构设计 2.1 决定因素之水平荷载问题。一方面来说,楼房自重和楼面使用荷载会在竖构件中造成轴力和弯矩的数值,仅与楼房高成一次方成正比;而水平荷载对结构所出的倾覆力矩,以及连续产生的在竖构件中出现的轴力,则会跟楼房高度的两次方成正比;另外,对达到一定高度楼房来说,竖向荷载一般都是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震,它们的数值却是随结构动力特性的不同而出现幅度的变化。 2.2 不容轻视的轴向变形。一直以来，在高层建筑中,竖向荷载数值都比较大。能够在柱中造成较大的轴向变形,进而会对连续梁弯矩产生一定影响,使得连续梁中间支

6、座处的负弯矩值降低, 跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增加;还会对预制构件的下料长度造成影响,得根据轴向变形计算值,从而对下料长度做出调整;还会出现的是对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,我们就能得出偏于不安全的结果。 2.3 侧移作为控制指标。跟一些低矮楼房不同的是结构侧移逐渐成为高楼结构设计中的关键因子。随着楼房高度的增加,造成水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,如此结构在水平荷载作用下的侧移就需要被控制在某一限度之内。 2.4 重要设计指标是结构延性。与较低楼房相对比来说,高楼结构更加柔和一些,会在地震作用下的变形更剧烈。为了使结构在进入塑性变形阶段后还能有强悍的变形能力,减少倒

7、塌的机会,那么就需要在构造上做一些恰当的措施, 从而来保证结构会具备足够的延展性。 3 高层房屋的结构体系 3.1 框架结构。组成框架的是横梁和柱通过结点。框架中的横梁或柱,要在能够承受住垂直荷载的同时也承受水平荷载。然而在一些多层或高层房屋中,往往是按照房屋的平面布置及垂直的高度空间,也有的是单跨多层框架,但是占大多数的还是多层多跨框架;框架的方式可以是等跨的或不等跨的。层高自然也能是相同的,或者不相同的;个别特色还有错层的。那么随着房屋层数的增多和总高度的上升,水平力对结构构件的截面尺寸和配筋量的控制作用自然也就愈大,这在框架结构中就显得尤为突出,所以我们可以看到在非地震区,框架结构最多会

8、被用到 15 层左右，一般情况下应控制在 10 层上下。 3.2 剪力墙结构。剪力墙结构房屋的概念指的是将房屋的内、外墙都做成实体的钢筋混凝土结构,因为这样，它既可以承受垂直荷载、也能抵挡住水平力。因为剪力墙一直是一整片高大的墙体、侧面又有刚性楼盖的协助支撑,所以会在其身平面内出现一个很大的侧向刚度,这不仅属于刚性结构,也自然能承受较大的水平荷载。在水平荷载作用下,剪力墙呈现为一个底部固定、顶端自由的竖向悬臂梁,而其多是会因墙肢的拉、压而产生“弯曲型”变形。剪力墙结构房屋会被实体的剪力墙切割成各个单独的空间,那么自然建筑布置和使用都受到一定的限制,故这个形式的房屋的使用范围多是仅需小开间的住宅

9、、公寓、旅馆等居住性建筑，鲜少被工业建筑所采用。在高层建筑中,我们会采用框架剪力墙体系, 使用剪力墙体系的好处是可以使建筑平面布置灵活生动,达到所要求的结构在强度上和抗侧移刚度方面的各种要求,所以如今框架剪力墙体系被广泛应用在高层建筑中。 3.3 筒体结构。单筒体结构是一项利用空间受力体系的筒体结构来对水平荷载进行抵抗,建筑平面上的电梯间、楼梯间或管道井等组成的核心筒来会被用来抵抗水平荷载,建筑物四周的外墙被作为外筒以形成抵抗水平荷载的结构。层数较多的高层建筑多会广泛使用筒体体系。使用筒体体系的建筑,其平面一般是正规的正方形或者类似正方形。 4 高层房屋基础选择问题 高层建筑的基础部分这是十分

10、重要的组成部分,如果在基础选型上不恰当、导致基础不稳,这势必将会影响上部结构的使用,甚至可能造成上部结构的开裂、倾斜、严重的出现破坏和倒塌;由此,我们必须慎重的来对待基础的选型。在对地基进行基础设计前,都要经过一个充分的调查研究,获得必要和正确的设计资料:如要查清地基土质的好坏、承载能力的大小、土层分布是否均匀、地下水位的高低、会否侵蚀、是否软弱土层、软弱土层厚度和位置、有无暗塘和池塘以及有无溶洞、古井、古墓、垃圾坑等。其次还要明确的是建筑物的使用要求、荷载大小、荷载分布均匀程度、振动设备情况、建筑物地基变形值等情况。多层与高层建筑通常可以使用的基础类型还是比较丰富,几乎能够应用到所有的基础形

11、式。采用十字形基础时所需的基础底面面积如果出现的情况是已接近或超过了房屋的底层面积,那么就需采用片筏基础。 5高层建筑中的设计作用 高层建筑的分布地段多是城市中商业发达地段，而这些地段本身交通荷载就较大，高层建筑更增加了街道的交通压力，所以要尽可能的控制其层数和高度，并且在规划设计中对这些街道进行扩展，提高其通行能力。如今国内外抗震设计的发展趋势，也就是高层建筑结构抗震分析和设计的重头戏，是按照对结构在不同超越概率水平的地震作用下会出现的性能或变形来进行要求设计，结构弹塑性分析如今已势必成为抗震设计的重要组成部分，不过由于结构弹塑性分析的复杂性，在对待计算和如何设定具体要求的问题上，各国的做法

12、也各有千秋，抗震设计一般要求建筑在平、立面布置上下工夫。宜规正、对称，建筑的质量和刚度分布也要均匀，要充分考虑会出现的不利影响。不过有的平面设计往往出现严重的不对称：出现一边进深大，一边进深小的状况。高层建筑还会对城市各构成要素造成重大的影响，高层建筑的位置、高度的设置，也要充分地考虑到所设计的城市尺度、传统文化，因一些不当的尺度会对城市带来不良的影响，更换了城市传统的历史文化，也就打破了原来城市各构成要素之间有机协调的关系组成。 6结束语： 高层建筑如今走过百年历史,在其诞生之日起就成为城市的焦点, 不断的在其形式和风格上发展变化革新,我国的高层建筑相对发达国家来说虽然起步较晚,仍然取得了很大的成就,像北京、上海、深圳等城市的高层建筑发展进程可以说代表了中国高层建筑的现代史, 如