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1、高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響因素探究摘要：隨著城市人口居民的不斷增多，城市人口用地的逐漸減少，高層建筑物的興起和推廣成為了解決這一問題的有效措施。在提高城市空間利用率的同時，高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也是人們越來越關(guān)注的問題。本文具體分析了在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的常見問題，并闡述了影響高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素，在優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時，推動高層建筑物設(shè)計技術(shù)的不斷發(fā)展。 關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；影響因素高層建筑指的是超過一定層數(shù)或高度的建筑，隨著城市生產(chǎn)和消費達到一定的水平之后，人們開始深入對高層建筑的研究，各國對高層建筑的定義有所不同，高層建筑可以帶來明顯的社會經(jīng)濟效益，提高土地面積的2、使用效率。但是要注重高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保證高層建筑的穩(wěn)定性和安全性是高層建筑發(fā)展的原則和目標(biāo)。下文對高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行了具體的分析。1.在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的常見問題1.1高層建筑的地基與基礎(chǔ)設(shè)計問題地基與基礎(chǔ)設(shè)計一直是結(jié)構(gòu)工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設(shè)計過程的好與壞將直接影響后期設(shè)計工作的進行，同時，也是整個工程造價的決定性因素。因此，在這一階段，所出現(xiàn)的問題有可能更加嚴(yán)重甚至造成無法估量的損失。高層建筑的基礎(chǔ)應(yīng)選用整體性好，滿足地基承載力和建筑物容許變形的要求，并能調(diào)節(jié)不均勻沉降的基礎(chǔ)形式。高層建筑宜設(shè)置地下室以減小地基的附加應(yīng)力和沉降量，有利于滿足天然地基的承載力3、和上部結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。在地基基礎(chǔ)設(shè)計中要注意地方性規(guī)范的重要性，由于我國占地面積較廣，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，因此，作為建立在國家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)⒔o地方的地基基礎(chǔ)類型和設(shè)計處理方法等一些成熟的經(jīng)驗描述和規(guī)定的更為詳細和準(zhǔn)確。在進行相關(guān)工作時，一定要靈活的結(jié)合實際。1.2高層建筑的高度比超限問題根據(jù)我國的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中的有關(guān)規(guī)定，按照經(jīng)濟和使用原則，對常見的建筑結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度進行了相關(guān)限制。但是在實際的建筑工作中，很多混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑在高度設(shè)計上已經(jīng)超過了這一限制，建筑的高寬比很大，混凝土高規(guī)對高層建筑的高寬比提出一個“不宜”超過的限值。應(yīng)當(dāng)注意到，該限值是一個綜合4、限值，是基于結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟性要求的一個宏觀要求。也就是說，在某些條件下可以突破。一般來說，在“剛重比”滿足要求的條件下，如果其它層間位移、剪重比等整體指標(biāo)滿足高規(guī)要求的條件下，高寬比不再作為必須滿足的指標(biāo)。但是應(yīng)當(dāng)注意到，由于高寬比較大，必然可能造成結(jié)構(gòu)在其橫向增加較多的抗側(cè)力構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)在兩個方向的抗側(cè)力剛度不協(xié)調(diào)，從而造成結(jié)構(gòu)造價增加，應(yīng)依靠可行的對策避免這種不利影響，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。2.高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響因素2.1受力性和扭轉(zhuǎn)方面的分析通常在高層建筑設(shè)計的最初階段，設(shè)計人員考慮較多的就是建筑物的空間組成特點，而并非是確定高層建筑的具體結(jié)構(gòu)。高層建筑的地面對其5、空間形式的水平方向及豎向的穩(wěn)定有著十分重要的影響。由于高層建筑一般都是由重而大的結(jié)構(gòu)構(gòu)件所構(gòu)成，所以，建筑物的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)把其自身的重量傳送到地面上。建筑物結(jié)構(gòu)的荷載通常是向下對底面產(chǎn)生作用的，而高層建筑設(shè)計的基本要求之一就是弄清地基承載力和向下作用力二者之間的關(guān)系。因此，在設(shè)計建筑物的方案時，就應(yīng)當(dāng)對主要承載腔以及承重柱的分布數(shù)量進行總體上的設(shè)想。高層建筑的三心包括結(jié)構(gòu)重心、剛度中心及幾何形心，在設(shè)計建筑物結(jié)構(gòu)時，必須保證三心合一，也就是將三心最大限度的匯合為一點。高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)方面的問題指的是在設(shè)計結(jié)構(gòu)時，并沒有真正的確保三心合一，進而在水平荷載的不良作用之下發(fā)生結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)。為了能夠有6、效的防止高層建筑由于水平荷載的作用所導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)破壞，那么在設(shè)計結(jié)構(gòu)時就應(yīng)當(dāng)合理的選擇平面布局與結(jié)構(gòu)形式，從根本上保證三心合一。2.2振動周期和側(cè)移方面的分析高層建筑結(jié)構(gòu)的振動周期主要包括兩個方面：將自振周期和場地特征周期盡可能的錯開以及對結(jié)構(gòu)自振周期進行合理的控制。通常其自振周期應(yīng)當(dāng)保持的范圍為：筒中筒、剪力墻結(jié)構(gòu)的自振周期在0.04N至0.10N之間；框剪結(jié)構(gòu)的自振周期在0.08N到0.12N之間；框架結(jié)構(gòu)的自振周期為0.1N到0.15N之間，其中N是結(jié)構(gòu)層數(shù)。高層建筑結(jié)構(gòu)的第二及第三周期應(yīng)當(dāng)保持的范圍為：第二周期在三分之一到五分之一的自振周期之間；第三周期在五分之一到七分之一自振周期之間。7、當(dāng)高層建筑所在地發(fā)生地震的時候，若高層建筑的場地特征周期接近與高層高層建筑的自身周期，那么很容易導(dǎo)致場地與建筑物的共振。所以，在設(shè)計建筑方案結(jié)構(gòu)時應(yīng)當(dāng)預(yù)先對特征周期進行估算，通過合理的選擇結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)類別，合理的對結(jié)構(gòu)層數(shù)進行調(diào)整，擴大特征周期和自振周期二者間的差別，防止產(chǎn)生共振問題。除了上述諸多問題外，在設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)時，還必須重視單位面積重度、剪重比以及位移限制等問題。應(yīng)當(dāng)保證這些數(shù)值和指標(biāo)的合理性和正確性，從結(jié)構(gòu)的豎向、結(jié)構(gòu)體系的選擇及平面布置等各個方面進行深入的思考，將層間位移和頂點位移并重對待，尤其要注意角點位移的大小與合理性，注意剪重比和單位面積厚度的實際值與高層建筑結(jié)構(gòu)的實際8、情況相契合。3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化3.1優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的建筑是時代發(fā)展的產(chǎn)物，是提供人類生產(chǎn)和生活需求的必備場所，所以優(yōu)化結(jié)構(gòu)的目的就是在現(xiàn)有技術(shù)上，用最經(jīng)濟、最優(yōu)化的手段來獲得預(yù)訂條件下滿足設(shè)計所預(yù)期的各種功能的要求。首先是保證建筑物的結(jié)構(gòu)耐久性和安全性，結(jié)構(gòu)耐久性和安全性是住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化設(shè)計最基本的要求。選擇的結(jié)構(gòu)體系和材料必須有利于抗風(fēng)、抗震、抗洪以及方便使用壽命期間的改造維修，在偶然事件發(fā)生仍能保持其結(jié)構(gòu)的整體性和耐用性。其次，必須滿足用戶的使用性要求，即進行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計時應(yīng)以更好地滿足人們對建筑使用性和舒適性的要求為目的，充分考慮結(jié)構(gòu)中各類與之相關(guān)的問題。最后要滿足工程建9、設(shè)的經(jīng)濟性，在對建筑物的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時應(yīng)根據(jù)建筑的建造條件，采用經(jīng)濟又合理的優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系，起到節(jié)約成本的功效。3.2建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案只有提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方案的經(jīng)濟性、合理性，同時滿足建筑的結(jié)構(gòu)體系要求，才能確保整體設(shè)計的順利實現(xiàn)。對于結(jié)構(gòu)體系來說，要求明確受力過程，保障傳力的簡潔性，對于同等的結(jié)構(gòu)單元來說，結(jié)構(gòu)體系也應(yīng)相同；如果高層建筑位于地震區(qū)域內(nèi)，那么就需要充分考慮平面規(guī)則與豎向規(guī)則。以高層建筑的地質(zhì)條件為出發(fā)點，有針對性地選擇基礎(chǔ)設(shè)計形式，對建筑的上部結(jié)構(gòu)類型、荷載分布進行綜合分析，合理選擇施工條件，減少對周邊建筑物產(chǎn)生的影響，通過考慮各方面的實際因素，最終確定施工組織方案?？偨Y(jié)：高層建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對于未來的工程建設(shè)具有重要的影響作用，本文主要分析了在高層建筑結(jié)構(gòu)中存在的問題，通過這些問題的解決不斷優(yōu)化高層建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，努力保證高層建筑物的安全性和穩(wěn)定性，促進高層建筑工程行業(yè)的整體發(fā)展。參考文獻：1劉青松.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)的問題及解決方法研究J.江西建材，2014，24：29.2楊小冬.高層建筑工程中施工技術(shù)要點分析J.江西建材，2014，24：82.3李建海，王珍吾.淺析高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計J.品牌（下半月），2014，12：156.