高層建筑施工論文

高層建筑施工論文摘要：隨著社會的快速發(fā)展，高層建筑已經(jīng)成為一種主要趨勢，在現(xiàn)代城市建設中發(fā)揮著非常重要的作用。各國對高層建筑的計算有著不同的規(guī)定，針對高層建筑，本文簡要介紹了我國高層建筑的結(jié)構(gòu)設計以及高層建筑產(chǎn)生和發(fā)展的歷史，闡述了我國高層建筑發(fā)展的特點，指出了中國高層建筑的發(fā)展前景。關鍵詞：高層建筑、發(fā)展、結(jié)構(gòu)、展望高層建筑的出現(xiàn)是我國城市化發(fā)展必然需求，隨著城市規(guī)模的不斷擴大，城市功能越來越復雜，高層建筑在城市建設中的份額迅速增長。高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，如何合理運用結(jié)構(gòu)概念，準確理解規(guī)范，把控設計的關鍵節(jié)點，做到安全可靠、經(jīng)濟合理是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的手段和目標。一、高層建筑結(jié)構(gòu)定義及優(yōu)化設計房屋的高度是指建筑物室外地面到屋面或屋面板的高度，不包括電梯房、水箱、框架等高度。在我國，高層建筑的邊界規(guī)則并不完全統(tǒng)一。根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)范》，高層建筑是指10層以上、28m以上的鋼筋混凝土民用建筑。根據(jù)《高層民用建筑設計》（GB500451995），高層建筑是指10層以上的住宅建筑（包括一樓有商業(yè)服務點的住宅）和24m以上的公共建筑。根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)材料，高層建筑可分為三種類型：鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、重量輕、抗震性能好、施工速度快等優(yōu)點。但由于國內(nèi)鋼材供應量大、造價高、施工精度高、防火性能差、舒適性差等原因，鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應用受到限制?；炷两Y(jié)構(gòu)具有可塑性強、鋼材消耗量小、材料使用方便、施工簡單、造價低、維護成本低等優(yōu)點。隨著各種高效抗震墻組合結(jié)構(gòu)的應用，混凝土和鋼筋的強度等級不斷提高，促進了混凝土結(jié)構(gòu)在超高層建筑施工中的快速響應?；炷两Y(jié)構(gòu)的缺點是自重、延性差、施工速度慢、構(gòu)件占地面積大、占地面積大。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是指由鋼混凝土組合構(gòu)件和鋼筋混凝土構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)類型。由于鋼-混凝土組合構(gòu)件形式多樣，可形成混合結(jié)構(gòu)體系。該結(jié)構(gòu)能有效發(fā)揮鋼構(gòu)件的作用。鋼-混凝土組合構(gòu)件和鋼筋混凝土構(gòu)件是它們各自的特點。與鋼結(jié)構(gòu)相比，混合結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)整體側(cè)剛度明顯提高，鋼用量減少，成本低，耐火性能好。與混凝土結(jié)構(gòu)相比，混合結(jié)構(gòu)具有占地面積小、占地面積小、施工速度快等優(yōu)點。1高層建筑結(jié)構(gòu)設計高層和多層建筑在結(jié)構(gòu)設計上不存在本質(zhì)區(qū)別，因二者只有層數(shù)和高度上的區(qū)別，都需要承受對水平和豎向荷載，理論與計算方法基本相同。對于高層建筑來說，水平與豎向荷載非常大，需要使用更多的輕質(zhì)高強材料來承擔水平和豎向荷載，將建筑材料自重產(chǎn)生不利影響降到最低。因高層建筑樓層較高，如何進行抗側(cè)力設計同時兼顧豎向承載力成為區(qū)別于多層建筑結(jié)構(gòu)設計的主要特征。1.1水平荷載設計隨著高度的增加，除軸力基本與高度呈正比外，彎矩、位移都呈指數(shù)增加，水平荷載與豎向荷載相比成為結(jié)構(gòu)設計的主導因素。因此盡量采用輕質(zhì)高強材料減小水平及豎向荷載，合理選用及布置抗側(cè)力構(gòu)件抵抗水平力作用，才能優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，既降低工程成本又確保安全。1.2抗震設計地震作用對于高層建筑結(jié)構(gòu)的影響非常大，地震區(qū)烈度越高，建筑物樓層越高，地震力對結(jié)構(gòu)的作用就越大。所以在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中，地震區(qū)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計，相對于其他荷載組合，是結(jié)構(gòu)師的主要工作。非地震區(qū)可不考慮地震作用但應考慮其他水平荷載作用。1.3側(cè)移指標側(cè)移是高層建筑結(jié)構(gòu)變形的主要方面。隨著高度的不斷增加，建筑結(jié)構(gòu)的水平荷載逐漸增大，產(chǎn)生的側(cè)移變形越來越大。側(cè)移限值是結(jié)構(gòu)設計中的控制指標，要合理控制側(cè)移符合相關規(guī)范要求。1.4軸向變形由于高層建筑層數(shù)較多故豎向荷載較大，使得豎向承重構(gòu)件軸向壓縮變形增加，會影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剪力及側(cè)移。例如多跨連續(xù)梁端支座彎矩增大，跨中彎矩及中間支座彎矩減小，剪力也會相應變化。軸向壓縮變形引起的不利影響在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計時均應考慮。1.5結(jié)構(gòu)延性設計同多層建筑相比，高層建筑的高寬比更大，剛度更小，在地震作用下側(cè)向變形更顯著，周期比、位移比、剪重比、剛重比均應符合相關規(guī)范要求，確保建筑物具有足夠合理的剛度。剛度大則地震作用大，為了更好地消耗地震力需要采取合理的抗震構(gòu)造措施，使結(jié)構(gòu)進入塑性變形階段仍具有一定的變形能力，而不至倒塌。即確保結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計時具有足夠的延性。2高層建筑結(jié)構(gòu)體系分類2.1按結(jié)構(gòu)材料劃分2.1.1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是鋼筋和混凝土的合體，融合了鋼筋與混凝土各自的優(yōu)勢，材料充足、成本低廉，還具有很好的耐火性和耐久性，后期維護成本低，被廣泛應用在現(xiàn)今高層建筑工中，用量最大。2.1.2鋼結(jié)構(gòu)體系鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是強度高、抗震性能好、構(gòu)件截面小、工廠化程度高、施工方便、建設周期短，適用于大跨度輕載的建筑物。但其劣勢也比較明顯，材料成本高，防銹、火性能較差，后期維護成本高。近幾年隨著我國高強鋼產(chǎn)量的增加，鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑中使用越來越多。2.1.3鋼-鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)鋼-鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)是將鋼構(gòu)件與鋼筋混凝土構(gòu)件組合起來使用，發(fā)揮各自優(yōu)勢。通過兩者的相互作用，實現(xiàn)大跨度大空間的設計效果。鋼-鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)，需要結(jié)構(gòu)構(gòu)件大跨度小構(gòu)件截面時采用鋼結(jié)構(gòu)，需要抗側(cè)移承及承受豎向重載時，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。一般情況下，該結(jié)構(gòu)被應用在30~80層左右的高層建筑中。2.1.4鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)主要有型鋼混凝土結(jié)構(gòu)和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)兩種。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是在混凝土中添加型鋼勁性配筋；鋼管混凝土結(jié)構(gòu)則是在鋼管內(nèi)注入混凝土。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢為截面小承載能力強、抗裂性以及抗震性較好，在施工過程中不需要設置支撐或模板，節(jié)省了施工時間。與鋼結(jié)構(gòu)相比且具有良好的耐火性能。2.2按結(jié)構(gòu)形式劃分2.2.1框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)是通過梁、柱組成的結(jié)構(gòu)體系來承受豎向及水平荷載，框架結(jié)構(gòu)布置靈活多樣，能夠較好的滿足建筑功能要求。一般應用于多層或者高度在50m以下的高層建筑中。在設計時，宜布置均勻傳力簡單明了。框架結(jié)構(gòu)常規(guī)以主次梁將樓屋面豎向荷載傳導給柱為主。框架柱與框梁連接處形成剛節(jié)點共同抵抗水平力。框架結(jié)構(gòu)平面布置適用性強，但抗側(cè)剛度較差，樓層較高時不宜選用。2.2.2剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)是將建筑承重墻作為豎向受荷和抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系。剪力墻的間距設置一般為3~8m，所以通常情況下應用在空間要求較小的高層建筑中，如住宅，賓館等。剪力墻結(jié)構(gòu)的主要材料大多為鋼筋混凝土，包括現(xiàn)澆筑剪力墻、預制墻板剪力墻和兩者混合剪力墻結(jié)構(gòu)這三種形式。其中現(xiàn)澆筑剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性好、抗側(cè)剛度強、豎向承載力大，抗震性能最優(yōu)。2.2.3框架剪力墻結(jié)構(gòu)框架剪力墻結(jié)構(gòu)是框架和剪力墻發(fā)揮各自優(yōu)勢結(jié)合在一起而形成的結(jié)構(gòu)，既平面布置靈活又抗側(cè)力好，在高層公共建筑中應用較多。在水平荷載作用下框架是剪切變形，剪力墻是彎曲變形，框架和剪力墻共同發(fā)揮作用，來提升結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)剛度，樓屋蓋是兩者協(xié)同工作的媒介，水平力通過樓屋蓋在兩者之間傳遞轉(zhuǎn)移，故樓屋蓋受力較大，往往會產(chǎn)生應力集中。尤其是剪力墻設置不均勻且數(shù)量較少時應力集中非常明顯。剪力墻應在兩個主軸方向均勻設置，使結(jié)構(gòu)的動力特性在兩個方向接近。剪力墻與框架承受地震傾覆力矩的比值應符合相關規(guī)范的要求。比值不同則選取的計算方法和采取的技術措施都不同。框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻墻體應設有端柱或翼緣，端柱或翼緣縱筋及箍筋應加強；墻體總高與總長度之比宜控制在8~10，使其以彎曲變形為主。重力荷載代表值作用下的軸壓比不宜過大，應與框架柱軸壓比匹配，減少豎向荷載作用下的二次應力影響。2.3高層建筑結(jié)構(gòu)體系的新變化高層建筑結(jié)構(gòu)體系的新變化具體可概括為以下幾點：2.3.1輕型化高層建筑設計中，選用的材料逐漸向著輕質(zhì)、高強度方向發(fā)展，有效降低建筑物自重。2.3.2巨型化隨著建筑高度的提升及建筑功能的日趨復雜化，對建筑超大空間的需求促使巨型化結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)。如巨型框架結(jié)構(gòu)。2.3.3柱網(wǎng)堯開間擴大化在現(xiàn)今發(fā)展中，高層建筑的柱網(wǎng)和開間尺寸正在不斷擴大。2.3.4轉(zhuǎn)換層的設置近年來高層建筑較為注重功能的多樣化，所以在結(jié)構(gòu)選型中，會結(jié)合建筑功能要求選擇合適的結(jié)構(gòu)體系以及柱網(wǎng)尺寸，再通過轉(zhuǎn)換層強行將它們聯(lián)系在一起，形成一棟完整的建筑。2.3.5加強層的設置加強層能夠使外住參與到整體抗彎中來，使內(nèi)筒與外柱更好的協(xié)同工作，減小結(jié)構(gòu)側(cè)移，提升整體結(jié)構(gòu)的抗彎剛度。在這些新變化的影響下，設計人員要強化概念設計，不斷吸收新的設計理念，善于借鑒成熟經(jīng)驗應用于工程實踐當中。新的結(jié)構(gòu)體系缺少規(guī)范依據(jù)，在做結(jié)構(gòu)選型時一定要充分實驗，反復論證，提升設計的安全性。3高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇高層建筑結(jié)構(gòu)體系種類較為繁多，進行結(jié)構(gòu)體系選擇時肯定要對比經(jīng)濟性、安全性。既能夠提高承載力，造價還增加不多，結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化就顯得尤為重要了。例如增加建筑物的寬度，增加寬度可以直接增大抗傾覆力臂，提高結(jié)構(gòu)剛度，進而減少變形問題的產(chǎn)生。在其他條件不變的情況下，側(cè)移將會按照寬度增加的三次方逐漸減小。結(jié)構(gòu)設計過程中，應細化到每個構(gòu)件的承載力同時注確保構(gòu)件之間的連接方式最合理，充分利用材料性能，提升整個結(jié)構(gòu)體系的承載力。例如采用現(xiàn)澆樓屋蓋來增加結(jié)構(gòu)體系的整體性，使各種抗側(cè)力構(gòu)件共同工作成為一個整體。4結(jié)構(gòu)構(gòu)件的優(yōu)化4.1混凝土梁超筋情況軟件對混凝土梁計算顯示超筋信息的情況分為四種：梁彎矩設計值大于梁的極限承載彎矩；一級抗震等級受壓區(qū)高度與有效高度比值大于0.25，2~4級抗震等級，受壓區(qū)高度與有效高度比值大于0.35；抗規(guī)要求，梁端縱向受拉鋼筋的最大配筋率大于2.5%?；炷亮盒苯孛婕袅υO計值大于抗截面剪要求時。4.2剪力墻超筋情況（1）剪力墻暗柱超筋。通常情況下，軟件設定剪力墻暗柱的最大配筋率不得超過4%左右。一旦暗柱配筋情況超出規(guī)定的標準范圍，則會出現(xiàn)超筋提示。（2）剪力墻水平筋超筋。說明剪力墻的抗剪承載力不足，需要對其進行截面調(diào)整。（3）連梁超筋。連梁超筋表明其抗剪承載力不足，規(guī)范允許對連梁剛度折減，折減后的剪力墻連梁在都會出現(xiàn)塑性變形，即開裂。連梁設計過程中，應保證配筋滿足彈性變形要求的承載力。4.3柱的軸壓比計算柱的軸壓比計算，需要對地震和非地震作用下的荷載組合分別考慮。軟件在考慮地震作用影響時，采用地震作用組合下柱軸力設計值計算軸壓比；轉(zhuǎn)件在不考慮地震作用影響時，采用非地震作用組合下柱軸力設計值計算軸壓比。4.4剪力墻軸壓比計算剪力墻軸壓比的計算應滿足相關規(guī)范限值，保證剪力墻地震力作用下的延性。4.5構(gòu)件截面優(yōu)化設計經(jīng)過初步計算得出構(gòu)件截面尺寸后，還應對構(gòu)件進行截面優(yōu)化，在保證構(gòu)件截面和形狀合理性的基礎上，減少材料浪費。另外，在優(yōu)化設計中，還要對結(jié)構(gòu)周期、位移、地震力等因素在截面減小后的變化情況予以分析，以此來確保截面優(yōu)化設計的合理性，提升高層建筑結(jié)構(gòu)的設計水平。二、高層建筑結(jié)構(gòu)難點分析1結(jié)合當前高層建筑結(jié)構(gòu)設計的重要性針對高層建筑結(jié)構(gòu)設計來說，如何更好的實現(xiàn)和完善高層建筑的設計階段，為了完善其中的關聯(lián)性，就要以完善設計的條件。一般來說，在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，設計師需要根據(jù)建筑物的使用要求、擬建場地的地理特征以及施工技術來確定建筑結(jié)構(gòu)的設計要點。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設計的實際過程具有相關性和基礎性的特征。在掌握技術實施要點的時候，設計者必須結(jié)合工程的具體結(jié)構(gòu)設計條件。同時，在高層建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，設計者還需要保證設計創(chuàng)新，結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)的建筑案，必須保證高層建筑結(jié)構(gòu)設計的美學和可靠性的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。2結(jié)合當前高層建筑結(jié)構(gòu)設計的不足來進行分析2.1堅持以基礎設計為主2.1.1通過理論來進行分析和探究對高層建筑的整體結(jié)構(gòu)設計來說，為了完善高層建筑的設計標準，就要按照國家的高層建筑為依據(jù)，規(guī)范設計理念，同時在此階段還要以最佳的工作狀態(tài)來實現(xiàn)保證，因此在此階段需要堅持以安全性和穩(wěn)定性來強化[1]。因此在進行高層建筑設計上，如何更好的保證高層建筑的標準，在此階段需要結(jié)合參考標準，完善高層建筑的基礎的安全設計。作為建筑結(jié)構(gòu)安全設計的主要參考標準，必須進行基礎的安全設計。為此，設計者必須把高層建筑結(jié)構(gòu)基礎設計作為一個比較完善的系統(tǒng)計劃，進行科學、經(jīng)濟、合理的基礎設計，把握高層建筑結(jié)構(gòu)基礎設計的難點，通過各種方案的對比最終確定正確的建筑結(jié)構(gòu)基礎設計方案。2.1.2案例分析例如，為了滿足實際需要，建筑單位委托設計單位在擬建場地上進行建筑設計。首先，對擬建場地的地質(zhì)勘察是一個必要的前提條件，只有在勘察清楚了擬建筑場地的地質(zhì)信息，特別清楚了擬建場地的地下水位高度及其常年水位變化、巖層特性及其分布的深度和寬度，以及有無其它不良地質(zhì)特性等信息，才能決定擬建建筑物方案的可行性，才能進行高層建筑的基礎設計。其次，對建筑方案的仔細分析，收集擬建場地的地域特性和有豐富的工程經(jīng)驗的巖土工程師的合作，會大大的提高對擬建場地地質(zhì)情況的正確認識，從而對地基基礎設計中突出的難點設計作出正確的解決辦法。總的來說，抓住這種基礎的方法可以有效地避免在高層建筑結(jié)構(gòu)地基基礎設計中做出錯誤的判斷，從而大大提高高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎設計的合理性。2.2結(jié)合高層結(jié)構(gòu)設計來完善穩(wěn)定性2.2.1理論探究針對城市高層建筑結(jié)構(gòu)設計的穩(wěn)定性來說，需要控制好結(jié)構(gòu)設計和整體的協(xié)調(diào)性，一般來說，高層結(jié)構(gòu)設計的穩(wěn)定性與高層建筑的施工體系也有一定的關系。因此，高層建筑的結(jié)構(gòu)設計必須合理控制高層建筑的施工體系，保證高層建筑施工時的協(xié)調(diào)運輸模式。通常來說，我們所說高層建筑結(jié)構(gòu)的主要設計部分是結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件的計算分析，屬于高層建筑結(jié)構(gòu)設計中穩(wěn)定因素的主要部分。同時，高層建筑框架的輔助部分也是不能忽視的部分，在此階段結(jié)合高層建筑的承載力和控制力來實現(xiàn)平衡設計，保證高層建筑結(jié)構(gòu)設計具有良好的抗震性和抗震能力。2.2.2案例分析例如，建筑結(jié)構(gòu)設計師在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計時，堅持以程序來完善設計的高層建筑進行結(jié)構(gòu)計算分析，在滿足相關規(guī)范的計算后，繪制出設計圖紙。在此基礎上，堅持以設計圖一般會分為主體結(jié)構(gòu)設計和附屬結(jié)構(gòu)設計。主體結(jié)構(gòu)設計部分，主要是對高層建筑結(jié)構(gòu)的主體受力部分進行計算分析，確定合理的受力構(gòu)件的大小和布置。例如，主要的剪力墻、柱子、梁等的布置方式和截面大小及配筋計算。輔助部分一般由幕墻結(jié)構(gòu)、輕鋼結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。為了滿足高層建筑的需求，就要堅持以高層建筑來控制穩(wěn)定性和承載力，在此階段上還要不斷的掌握和了解其帶來的保證。3如何更好的實現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)設計的具體方法3.1做好高層建筑結(jié)構(gòu)不良地基處理設計從高層建筑結(jié)構(gòu)設計的整體觀點來看，在此基礎上需要完善設計的需求，滿足不良的處理，使得在整體的設計上保證重要的過程和內(nèi)容。認真認識高層建筑基礎設計中不良地基處理的主要要求和技術要點，形成更規(guī)范的控制，更準確地控制地質(zhì)和基礎。為了完善和提高地基的穩(wěn)定性，就要保證在此的安全性能，堅持以高層建筑結(jié)構(gòu)設計的方案來實現(xiàn)技術和工作及其組織[2]，同時還要嚴格實現(xiàn)高層建筑設計的標準，在此階段需要強化及基本原則，把握好各項基礎設計中最中心的參數(shù)和規(guī)則。同時在此基礎上，還要保證設計的質(zhì)量，對于高層建筑結(jié)構(gòu)設計上來說，不斷的強化基礎設計和應用程序，全面掌握了高層建筑的基本要點，形成了高層建筑基礎的處理的多樣化設計方案。以在安全可靠的基礎上保證經(jīng)濟合理的原則，確定了高層建筑不良地盤處理的最終設計方案。3.2做好高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設計為了完善高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，就要堅持以科學的設計和計劃。高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性計算分析了高層建筑主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和局部系統(tǒng)的關系，提高了高層建筑的協(xié)調(diào)性和連續(xù)性，避免了高層建筑框架設計中的結(jié)構(gòu)性失穩(wěn)和承載力不足。高層建筑結(jié)構(gòu)在進入主體結(jié)構(gòu)部分設計時，強調(diào)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，通過合理的概念設計和科學的計算，形成系統(tǒng)、科學的主體和其他結(jié)構(gòu)的連接關系，提高高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在高層建筑框架的附屬部分設計中，需要分析和利用剪力墻、框架結(jié)構(gòu)和梁柱結(jié)構(gòu)的細節(jié)，設計和計算高層建筑結(jié)構(gòu)的應力和有負荷條件的平衡和穩(wěn)定。在優(yōu)化和強化高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，結(jié)合不同的剪力墻和墻柱穩(wěn)定位置和使用，使得各梁柱上的高度保持一致，在此階段上，堅持以提高高層建筑的連續(xù)性和穩(wěn)定性來完善，使得高層建筑結(jié)構(gòu)的功能上穩(wěn)定化。3.3做好高層建筑材料應用結(jié)構(gòu)設計材料的應用和設計是高層建筑結(jié)構(gòu)設計的關鍵。在材料的應用設計中，根據(jù)由基礎工程、主體結(jié)構(gòu)和相關層所連接的重要部位，確定了鋼筋和混凝土的受力范圍，在確定部件和主題構(gòu)造上，堅持以參數(shù)和類型來實現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)的額設計和材料，考慮高層建筑結(jié)構(gòu)的特征，從結(jié)構(gòu)功能的角度來看材料應用設計的合理性，不斷的走科學性和優(yōu)化方案，使得在此操作上完善設計方案。在材料的應用和設計過程中，必須建立基礎技術和參數(shù)系統(tǒng)，堅持以高層建筑材料和配送的工作，以完善優(yōu)化和應用結(jié)構(gòu)，使得在建筑材料商和施工上更加穩(wěn)定。三、BIM在高層建筑設計中的應用超高層建筑具有體型大、功能多和結(jié)構(gòu)形式復雜的特點，對設計精細化程度要求高，BIM技術在超高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用，使整個項目作業(yè)更加系統(tǒng)化，提高了數(shù)據(jù)處理效率及精準度，進而有效節(jié)約了智慧城市的建設成本。1BIM在超高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的重要性1.1促進建筑設計方式的創(chuàng)新隨著計算機技術和智慧城市的發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)設計從平面角度轉(zhuǎn)型到空間角度。BIM技術的應用改變了設計者和建筑建造者的思想。設計超高層建筑時，不僅要考慮時間和空間因素，還應科學合理地調(diào)整計算機對建筑外部空間和內(nèi)部空間的設計。BIM技術具有三維角度的數(shù)據(jù)邏輯性，可以有效幫助設計企業(yè)正確表明設計內(nèi)涵，經(jīng)過模型的構(gòu)建直接得到設計產(chǎn)品部分的可計算屬性。BIM技術模型的直觀表達可以提高工作人員的工作效率，減少審圖人員的審圖時間。1.2在思維模式上的轉(zhuǎn)型建筑設計師結(jié)合BIM技術對設計結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)新，需要在二維設計和三維設計應用的基礎上，轉(zhuǎn)變建筑設計師和企業(yè)的思維。BIM技術強調(diào)建筑的回歸性，可以有效提高建筑設計師對建筑模式的形態(tài)、空間和時間的探索可行性，以及各種信息數(shù)據(jù)數(shù)字化的實用性。1.3優(yōu)化建筑設計的總體結(jié)構(gòu)在工程建造過程中采用BIM技術，可以有效提高施工質(zhì)量水平，并準確傳輸數(shù)字信息。在BIM技術應用過程中，工作人員可以根據(jù)BIM三維模型和成本維度等信息，實現(xiàn)動態(tài)實施監(jiān)控，可以在任意時間獲取工作信息，并且實現(xiàn)階段之間的造價對比，進而實現(xiàn)精準管理。2BIM系統(tǒng)在超高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用2.1BIM模型與相應流程的建立建筑施工過程中，應制定科學合理的BIM工作流程，進而保證工作的順利開展。通常情況下，將建筑設計和施工進行有效的配合，建立溝通平臺，可以解決超高層建設管理中出現(xiàn)的問題。深化設計高層建筑建設中的結(jié)構(gòu)和裝飾，進一步優(yōu)化工程綜合圖，在施工過程中，結(jié)合工程建設的設計圖，將施工過程中各部分進行疊加和綜合，從而實現(xiàn)三維的可視化。此外，在高層建筑建設過程中，應重視各專業(yè)的交叉問題。BIM檢測系統(tǒng)在檢測后會得出相應的檢測報告，方便工作人員對相關問題進行針對性地分析與完善，避免在施工中出現(xiàn)失誤造成返工。可見，BIM技術在很大程度上提高了建筑工程施工的進度，節(jié)省了成本的投入。2.2提高設計及建筑構(gòu)件的合理性在高層建筑施工過程中，應結(jié)合BIM技術提高建筑工程質(zhì)量，同時應用BIM技術，對建設設計進行模擬和標準判定，進行統(tǒng)一化管理，并處理在施工中遇到的問題。加強BIM技術在建筑構(gòu)件方面的應用，準確衡量構(gòu)件的尺寸和定位，完善建筑結(jié)構(gòu)的整體框架，同時還應注意各專業(yè)的深化設計。2.3通過綜合圖實現(xiàn)可視化施工高層建筑現(xiàn)場施工時需要大量的信息資料和結(jié)構(gòu)圖。因此，BIM技術的模型建立非常重要。對各專業(yè)進行可視化，需要利用BIM技術建立三維模型，使實際施工情況與虛擬施工情況更貼合，從而提高建筑施工質(zhì)量。在建筑施工階段，工作人員在采購和安裝施工項目的相關設備及建筑構(gòu)件時應做好相關記錄，保證信息的完整性和有效性，為正常施工提供參考依據(jù)。在選擇施工方案時，可通過三維模型對施工方案進行完善和修改，盡可能地保證施工質(zhì)量和安全。此外，利用BIM模型的可視化可以為高層建筑施工現(xiàn)場制定科學的管理制度，實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃。2.4檢查設計合理性，模擬施工進度超高層建筑主要通過BIM系統(tǒng)進行人工干預，要想具有良好的模擬特性，應綜合人工的專業(yè)經(jīng)驗，在初步檢查的過程中，優(yōu)化施工圖設計，及時發(fā)現(xiàn)設計圖中存在的問題，進行有效解決并做好相關記錄。后續(xù)施工時，應結(jié)合施工設計圖，不能盲目施工，避免出現(xiàn)返工現(xiàn)象。通常來說，可以通過三維建筑模型將各項施工專業(yè)展現(xiàn)出來，并導入Navisworks軟件中，之后模擬各項工序的施工進度，保證各項施工進度的合理性和協(xié)調(diào)性。2.5提高建筑結(jié)構(gòu)的設計質(zhì)量在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計工作中，設計人員主要采用CAD進行設計繪圖，但這種方式不能給用戶提供準確且詳細的信息。在建筑結(jié)構(gòu)設計初始階段使用BIM技術，可以展示建筑結(jié)構(gòu)模式，使用戶準確地認識和理解建筑結(jié)構(gòu)。多數(shù)建筑工程施工的結(jié)構(gòu)設計工作都可以通過BIM技術完成，BIM技術不僅可以展現(xiàn)建筑動態(tài)結(jié)構(gòu)，還可以更直觀地顯示建筑結(jié)構(gòu)的各項參數(shù)，并為設計單位提供優(yōu)先選擇的方案。我國建筑工程主要采用鋼結(jié)構(gòu)，在鋼結(jié)構(gòu)建模過程中，工作人員應處理好結(jié)構(gòu)的連接，并加強布置。鋼結(jié)構(gòu)涉及多種連接形式，主要包括梁柱連接和梁梁連接等形式。在設計鋼結(jié)構(gòu)時，通常需要結(jié)合梁的實際高度，把各個連接件進行專項設計并將其參數(shù)化。在施工過程中，BIM技術可以起到參數(shù)共享的作用，從而有效控制螺旋的數(shù)量和間距，設計人員只需調(diào)整系統(tǒng)中的參數(shù)，就可以形成新的連接部件。設計人員需要繪制加強件和連接件的大樣圖，進而提高這2部分的設計質(zhì)量，施工人員則需要參考相應的位置設計，并根據(jù)實際情況確定加強件和連接件的位置，從而保證鋼結(jié)構(gòu)的設計質(zhì)量。2.6合同管理工作的相關應用在建筑項目招標時采用BIM技術具有很大的優(yōu)越性，在此過程中，應提取精確的工程量，并在施工時針對性地設計施工組織工程，進而準確地進行投標報價。在分包方的選擇與合同管理中采用BIM技術，并將合同信息輸入BIM中。在施工過程中出現(xiàn)變更時，相關人員應及時調(diào)整工程價款。四、從防火角度談高層建筑設計----以廣西南寧為例1超高層建筑火災隱患特點1.1火勢蔓延快超高層建筑中水平荷載大，起著控制作用。因此，筒體結(jié)構(gòu)通常會成為抵抗水平荷載的最優(yōu)選擇。排氣道、電纜井、樓梯間等豎向井道，容易因為防火分隔不當或設計不合理，超高層建筑作為開窗洞的筒體，形成“煙囪效應”，火災災情會短時間迅速擴大，煙氣在豎井內(nèi)的垂直擴散速度繼續(xù)急劇提高。1.2疏散困難高層建筑同時具備層數(shù)多，垂直距離高和人員集中的特點。這就導致了疏散具備相當?shù)碾y度。因為普通電梯在發(fā)生火災時自動停止使用，強制停在一樓，因此火災時主要是通過樓梯來進行人員逃生和安全疏散。1.3撲救難度大超高層建筑的火災時，撲救所需的水量較大，但是因樓層眾多和水壓問題，供水容易發(fā)生不足。同時，因為該類建筑比之于普通建筑的熱輻射更強、煙霧濃、火勢向上蔓延的速度更快，消防救援人員難以控制火場；消防隊伍救援和滅火設施高度有限，目前室內(nèi)消防給水設施還是撲救超高層建筑火災的主要設施[3]。2012年南寧金湖廣場某超高層建筑22樓發(fā)生火災，就是主要采用安保人員使用室內(nèi)配備的滅火器和消火栓水帶滅火，配合消防救援人員動用78m云梯消防車的內(nèi)外夾攻，成功消滅火災。1.4火險隱患多超高層建筑分為民用建筑和公共建筑，通常功能多元化，如果是圖書館、寫字樓、酒店等公共建筑，因功能特點或者裝修需要，室內(nèi)裝修可燃物及可燃物品數(shù)量可觀，不光導致火災擴展速度加快，同時燃燒產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)也迅速傳播。2超高層建筑防火設計2.1總平面布置總平面布置是超高層建筑設計中的第一要素。合理的總平面布置，不但有利于火災撲救，而且對人員疏散及消防救援有極大幫助。根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》(GB50016-2014)規(guī)定，建筑高度大于100m的民用建筑的樓板耐火極限不能低于2.00h。同時，還要合理確定超高層建筑的防火間距、消防車道等重要因素。高層民用建筑與高層民用建筑之間的防火間距為13m，與裙房和其他民用建筑之間的防火間距根據(jù)耐火等級分別為9、11、14m。超高層民用建筑需要設置環(huán)形消防車道。如果現(xiàn)場條件不允許的情況下，需要沿超高層民用建筑的兩個長邊設置消防車道，如果超高層民用建筑的沿街長邊超過150m或者總長度超過220m，需要在適中位置設置穿過建筑的消防車道。例如，龍光世紀項目位于南寧新城區(qū)，為一棟82層(400m)的超高層酒店辦公大樓和一棟54層(180m)超高層公寓式辦公大樓。該項目環(huán)形消防車道距離外墻5～10m，寬度為6m，其中1#塔樓消防登高面分段設計，位于西邊與北邊轉(zhuǎn)角處，并設置消防登高操作場地，以利于大型消防車進行火災撲救。南寧市消防支隊根據(jù)結(jié)合實際情況，針對高層建筑消防撲救場地設計做出了具體規(guī)定，起到了很好的防控作用。2.2避難層設計根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定，建筑高度超過100m的公共建筑，應設避難層(間)。首個避難層高度距離滅火救援地面的高度不應超過50m，每兩個避難層(間)之間的高度不應超過50m。避難層是火災發(fā)生時建筑內(nèi)人員臨時避難的樓層。避難層要考慮建筑面積、使用功能、建筑內(nèi)部人員數(shù)量、人流速度及火災可能發(fā)生的情形，設置足夠數(shù)量的避難層；防煙樓梯應設在避難層分隔、同層錯位或者上下層斷開的位置，使火災逃生人員必須經(jīng)過避難層才能上下；避難層的凈面積按照每平方5人和大樓的日常人流量來計算；兼做設備層的避難層，設備和管道需要集中布置；避難層需設置消防電梯出口和消防電話。避難層分為全敞開式、半敞開式、封閉式3種類型。南寧地處溫暖的南方，設置敞開式或半敞開式避難層，可以采取自然通風排煙，起到擋煙的作用。云星錢隆首府作為超高層住宅小區(qū)，在18層設置了半敞開式避難層，嚴格遵守消防規(guī)范，明確避難層用途，不挪作他用。同時，天花、地板、樓梯等都具有很強的耐火性能。2.3標準層防火疏散設計超高層標準層一般平面面積較大，部分區(qū)域可能采光及通風較差。標準層的平面組合模式多達18種以上，不論何種平面模式，標準層的防火分區(qū)盡量將每層劃分為1個分區(qū)，但如果是一類超高層辦公樓，每個防火分區(qū)不超過1000㎡。如設置自動滅火系統(tǒng)的防火分區(qū)，防火分區(qū)可擴大一倍，最好不要超過2000㎡。南寧綠地中心的塔樓作為最高達199.5m的超高層寫字樓，標準層構(gòu)造采用方形，單層建筑面積達1990㎡，核心筒面積約465㎡，按照規(guī)范，防火分區(qū)配置消防電梯1部，均勻設置四部疏散電梯，并在走道中間設置防火卷簾，實現(xiàn)了辦公空間的實用布置，同時又滿足了防火分區(qū)及防火疏散要求。2.4屋頂停機坪設計按照規(guī)范，超高層建筑可在屋頂設置直升機停機坪，以滿足消防救援需求。高度達100m以上，標準層建筑面積達到2000㎡以上的超高層公共建筑適宜設置直升機停機坪?；馂陌l(fā)生時，在特別危急，沒有其他逃生途徑的時候，在樓頂?shù)娜藛T可以通過直升機逃生到安全區(qū)域。具體要求有：(1)停機坪應遠離生設備機房、電梯機房、水箱間、共用天線等突出物；(2)建筑通向停機坪的出口要達到2個以上，出口寬度要大于或等于0.9m；(3)在停機坪的適當位置消火栓；(4)停機坪四周圍設置航空障礙燈。本項目的屋頂停機坪采用鋼桁架結(jié)構(gòu)，頂板為直徑為24m的航空鋁合金甲板，屋頂設置兩部疏散樓梯與停機坪連接。五、低碳理念下的高層建筑設計理念現(xiàn)代高層建筑主體結(jié)構(gòu)多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，消耗了大量的水泥，石子等自然資源，在鋼筋混凝土拆除的過程中這些材料不可回收且難處理，也給環(huán)境造成不小的壓力。低碳環(huán)保理念下的高層建筑結(jié)構(gòu)設計是對建筑結(jié)構(gòu)設計方案的經(jīng)濟性、實用性、環(huán)保性、舒適性進行分析的一個非常重要的環(huán)節(jié)，一定程度上影響了工程造價，降低了對周圍環(huán)境的破壞，通過新技術、新產(chǎn)品、新工藝實現(xiàn)了節(jié)能減排，可有效促進經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步。1低碳環(huán)保理念的特征低碳環(huán)保理念是當今社會常提到的一個名詞，具有鮮明的特點：①低碳環(huán)保理念以降低環(huán)境污染，減少對環(huán)境的破壞為目的；②低碳環(huán)保理念重視對技術的創(chuàng)新，通過新技術、新產(chǎn)品、新方法來實現(xiàn)節(jié)能減排；③低碳環(huán)保理念的應用，可以有效的促進社會的發(fā)展，經(jīng)濟的進步，為人類文明的發(fā)展起到重要作用。低碳環(huán)保理念在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用也一樣，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)節(jié)約資源能源：以低碳環(huán)保理念為設計指導，對于新材料、新產(chǎn)品、新技術的應用會更加重視，如高層鋼結(jié)構(gòu)及裝配整體式高層混凝土結(jié)構(gòu)等，從而有效的降低資源能源的消耗，降低對環(huán)境污染的壓力。(2)營造新的環(huán)境：在建筑結(jié)構(gòu)施工的過程中，由于新材料、新技術、新工藝等的應用，性能優(yōu)越，一定程度能夠更有效率的開展工作，方便施工。如高層鋼結(jié)構(gòu)及裝配整體式高層混凝土結(jié)構(gòu)，大部分的施工作業(yè)在工廠進行，工地現(xiàn)場只是進行拼裝作業(yè)，大大縮短了工程建設周期。(3)提高生活品質(zhì)：低碳環(huán)保理念下的新型建筑結(jié)構(gòu)設計產(chǎn)品，開發(fā)新型技術，如在室外鋪裝過程中利用水體循環(huán)和蒸發(fā)等原理，減少熱島效應，加強雨水應用，降低城市耗水量，有利于人們生活環(huán)境的進一步改善，從而使我們生活空間更加舒適。2低碳環(huán)保理念下的高層建筑結(jié)構(gòu)設計注意事項。2.1選取合適的材料高層建筑要想有好的結(jié)構(gòu)，或者說，高層建筑的設計者要想設計出美觀舒適安全的高層建筑，就必須要選取合適的建筑材料。所謂的合適，是指在低碳環(huán)保下，注重材料的強度和彈塑性。如果建筑材料強度和彈塑性達不到要求，這樣高層建筑就起不到防震作用，也可能會瞬間傾塌。其次優(yōu)化外墻技術，外墻是維護結(jié)構(gòu)的主體部分，其耗能較大，占整個建筑能耗的25%左右，高層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)及剪力墻結(jié)構(gòu)，采用的均為質(zhì)地較輕，保溫隔熱較好的材料，但是材料的性質(zhì)影響了外墻的壽命，傳統(tǒng)的外保溫材料結(jié)構(gòu)復雜，且抗震效果不好，因此在選擇外墻材料時不僅要有保溫效果，更要抗震性能強，結(jié)構(gòu)性好的材料，能夠承受住外部裝置的荷載以及有震動的鑿刨裝修等。因此，在選取材料的時候一定要注意，確保材料的使用性能滿足要求，而且要注重材料的低碳環(huán)保性能。2.2選擇合適的建筑形體建筑形體在高層建筑中也占據(jù)十分重要的位置，建筑形體越大耗能越多，應盡量選擇體形系數(shù)較小的平面形狀，因為它能夠利用其小巧光滑的外形減少建筑物整體及局部的風壓體型系數(shù)，結(jié)構(gòu)體系的布置能夠更加合理，更加節(jié)約。2.3選取合適的結(jié)構(gòu)體系在低碳理念下，選擇合適的結(jié)構(gòu)體系如鋼結(jié)構(gòu)裝配式體系和鋼筋混凝土裝配式體系等，隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)被運用到各種大型的建筑結(jié)構(gòu)體系中來，但鋼結(jié)構(gòu)在住宅中的應用很少，沒有被廣泛推廣開，該結(jié)構(gòu)體系重量較輕，具有較好的抗震性能，且能重復利用，在低碳環(huán)保理念下應被大量推廣，還能夠給整個高層建筑增添美感，更加符合大眾的口味和審美。鋼筋混凝土裝配式體系，在節(jié)能減排的背景下近幾年讓大家有了新的認識，裝配式結(jié)構(gòu)體系具有抗震性能好，承重體系和非承重（圍護體系）體系有較好的銜接，結(jié)構(gòu)質(zhì)量能夠很好地控制，能夠減少對環(huán)境的污染，施工速度較快等特點。2.4充分利用自然資源充分利用建筑空間自然通風原理，建筑結(jié)構(gòu)設計最大限度的利用自然通風，這就要求結(jié)構(gòu)體系設計能夠配合好建筑本身盡量實現(xiàn)這個要求，同時做好優(yōu)化建筑位置及朝向設計，充分利用自然資源，降低使用采暖設備和空調(diào)系統(tǒng)。因此，對于高層建筑結(jié)構(gòu)設計者來說結(jié)構(gòu)細節(jié)會決定著這個高層建筑的低碳性和可持續(xù)性以及舒適性。特別是低碳環(huán)保理念的應用，更應該注重細節(jié)，對于新技術、新產(chǎn)品、新工藝的應用，能夠使我們的結(jié)構(gòu)體系更加人性化。3低碳環(huán)保理念下的高層建筑設計原則及要點3.1高層建筑結(jié)構(gòu)設計的經(jīng)濟性和合理性高層建筑設計出來的初衷就是為了進行土地資源的節(jié)約和空間資源的節(jié)省，讓人民生活舒適的情況下還能做到節(jié)省能源。建筑結(jié)構(gòu)設計是為建筑架起骨架，在建筑方案確定的前提下，結(jié)構(gòu)方案應在安全的前提下，采用合理的，經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)形式，并達到節(jié)能減排的效果。通過對設計方案的努力改正和檢查，降低施工的花費，積極配合施工工作，確保低碳環(huán)保理念能夠在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中發(fā)揮應用的作用，通過經(jīng)濟、環(huán)保、科學的設計方案，使高層建筑結(jié)構(gòu)設計更加合理。3.2合理利用概念設計對于結(jié)構(gòu)工程設計師來說，高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設計貫穿著整個設計過程中，是整個結(jié)構(gòu)分析和設計的靈魂，根據(jù)地震災害和工程經(jīng)驗等形成的基本設計原則和設計思想，進行建筑結(jié)構(gòu)的總體布置并確定細部構(gòu)造的過程。所以高層建筑結(jié)構(gòu)的概念設計是要將整個高層建筑結(jié)構(gòu)設計貫穿于整個建筑設計，建筑方案制定的過程中應當盡量選用規(guī)則的平面布置；在場地選擇中應當有所避開對抗震不利的地方；建筑結(jié)構(gòu)體系和材料的選擇還應當綜合考慮結(jié)構(gòu)的承重性及延性，確保結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，并以概念判斷計算結(jié)果的合理性并進行必要的調(diào)整。3.3做好高層建筑結(jié)構(gòu)延性設計高層建筑結(jié)構(gòu)的延性能夠?qū)拐鹌鸬經(jīng)Q定性作用。所謂的高層建筑的結(jié)構(gòu)延性包括材料延性，構(gòu)件延性和結(jié)構(gòu)延性，也就是高層建筑結(jié)構(gòu)的材料，構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的變形能力。如高層鋼結(jié)構(gòu)，鋼材本身具有較好的塑性性能，且質(zhì)量較輕，水平地震作用和豎向地震作用相比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)較小，且鋼結(jié)構(gòu)具有很強的韌性，在地震過程中能夠吸收較多的地震能量，是一種很好地結(jié)構(gòu)延性體系，即使在大震下也會使得高層建筑屹立不倒而危及人身安全，但是由于造價的原因至今沒有在高層住宅上廣為應用。現(xiàn)如今，人們對于高層建筑要求越來越高，致使很多高層建筑設計師把高層建筑設計得越來越復雜，如果高層建筑結(jié)構(gòu)的延性不好，就不能保證高層建筑結(jié)構(gòu)的變形能力，導致高層建筑在地震過程中出現(xiàn)破壞和倒塌。3.4確保高層建筑結(jié)構(gòu)軸向變形的合理性隨著高層建筑高度的不斷增加。在這種趨勢下，由于建筑材料的多元化，高層建筑結(jié)構(gòu)軸向變形問題就顯得十分突出。因此在如今的超高層建筑中，豎向的荷載大幅度的增加，就會使得高層建筑結(jié)構(gòu)中的中墻柱體在自身徐變發(fā)生的過程中隨著荷載的不斷增加而發(fā)生軸向變形，直接影響到高層建筑的穩(wěn)定性，因此在結(jié)構(gòu)設計和后期施工過程中，應采取有效的措施保證中墻柱的軸向變形控制在合理的范圍。六、平面不規(guī)則高層建筑設計要求分析若能加強平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計分析，就可以為后續(xù)的結(jié)構(gòu)施工作業(yè)開展提供技術支持，實現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)的有效布置，豐富平面不規(guī)則高層建筑的設計形式。因此，需要根據(jù)與時俱進的發(fā)展要求，給予平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計更多的關注，積極開展這方面的設計工作，并加強對設計方案的過程把控，逐步實現(xiàn)對建筑結(jié)構(gòu)方面的科學設計。在此基礎上，有利于優(yōu)化平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)的使用功能，增強結(jié)構(gòu)設計效果。1影響平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計效果的因素探討為了實現(xiàn)對平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)的有效設計，則需要了解設計效果方面的影響因素[4]。具體包括：（1）設計理念的影響?；谄矫娌灰?guī)則高層建筑的結(jié)構(gòu)設計，若設計理念更新不及時，且對創(chuàng)新理念運用不充分，就會影響這類建筑結(jié)構(gòu)設計效果，制約設計水平的提升；（2）設計方式的影響。在對平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)進行設計時，若所需的設計方式缺乏適用性，與這類建筑的實際情況不相符，將會對平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計效果造成不同程度的影響；（3）設計人員綜合素質(zhì)、材料、環(huán)境因素等方面的影響。平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計工作開展中，若設計人員的綜合素質(zhì)有待提高、材料選用不當、環(huán)境因素的影響考慮不充分，可能會降低這類建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量，并且設計效果方面缺乏保障，會加大平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計問題的發(fā)生率。2平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計要點分析在對平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)進行設計時，需要通過對結(jié)構(gòu)功能特性、科學設計要求等方面考慮，明確這類高層建筑結(jié)構(gòu)設計要點。具體包括以下方面。2.1平面質(zhì)量偏心影響處理方面的設計高層建筑荷載大、高度高，應用過程中會因平面質(zhì)量偏心的影響而對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生潛在威脅，且這種影響的產(chǎn)生與高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計不夠合理有著密切聯(lián)系。因此，在平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，為了保持良好的結(jié)構(gòu)狀況，則需要注重平面質(zhì)量偏心影響的處理，落實好相應的結(jié)構(gòu)設計工作予以應對。具體表現(xiàn)為：（1）提高邊榀結(jié)構(gòu)布置形式及剛度，提高邊榀的利用效率，控制好相應的設計工作進行過程，從而減少平面質(zhì)量偏心對高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震性能的影響；（2）設計人員應通過對平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)性能可靠性要求的考慮，注重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的合理選用及布置，并且在專業(yè)理論知識、豐富實踐經(jīng)驗等要素的支持下，完成好這類高層建筑結(jié)構(gòu)設計工作，實現(xiàn)對平面質(zhì)量偏心影響的高效處理，為平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)安全使用提供支持。2.2平面剛度偏心影響處理方面的設計建筑的平面剛度包括平面內(nèi)和平面外剛度兩種，平面內(nèi)剛度與荷載作用方向一致，平面外剛度與荷載作用方向垂直。實踐中若平面不規(guī)則高層建筑應用中的結(jié)構(gòu)與設計模型之間存在差異，且構(gòu)件荷載不均勻等，就會引發(fā)平面剛度偏心問題，從而對高層建筑平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影響，需要落實好相應的處理工作予以應對。具體表現(xiàn)為：（1）通過對信息技術、專業(yè)理論知識的配合使用，不斷優(yōu)化平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計方式，減少剛度偏心量，給予這類高層建筑結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化相應的保障；（2）基于高層建筑平面剛度偏心影響處理方面的設計，也需要設計人員強化這類建筑平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方面的意識，有效開展與之相關的設計工作，從而減少平面剛度偏心對平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)的影響，逐步實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設計目標。2.3其他方面的設計要點（1）減少平面強度偏心影響方面的設計。平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設置過程中，若選用的混凝土、選用的鋼筋以及鋼構(gòu)件等構(gòu)件的實際強度與設計強度存在一定的差異，就會引發(fā)平面強度偏心問題，影響著平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)性能。實踐中為了減少這類影響，改善平面不規(guī)則高層建筑應用中的結(jié)構(gòu)狀況，則需要設計人員能夠?qū)Y(jié)構(gòu)構(gòu)件強度有著充分認識，并對選用過程加以控制，有效應對高層建筑平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)形成中所需構(gòu)件的實際強度與設計強度差異性問題，進而減少平面強度偏心所產(chǎn)生的影響，高效地完成平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計工作。（2）重視平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計中抗扭性能的提高，并通過對凹凸位置樓板厚度與配筋率的有效控制，合理控制平面外圈框架梁及豎向構(gòu)件的剛度，作到豎向構(gòu)件的合理布置，滿足這類高層建筑結(jié)構(gòu)科學設計要求，促使最終得到的設計方案有著良好的應用價值。同時，為了降低高層建筑平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)薄弱層應用問題發(fā)生率，就需要通過對剪力墻的合理布置、抗側(cè)剛度的加強、基于中震不屈服分析的計算等方面綜合考慮，提高結(jié)構(gòu)薄弱層方面的設計剛度及強度，避免在高層建筑實踐中處于不安全的應用狀態(tài)。（3）在完成平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計工作的過程中，也需要通過對減弱核心筒連梁、墻柱軸壓比的控制、凹凸位置處設置斜向鋼筋等方面的考慮，對這類高層建筑結(jié)構(gòu)進行合理設計，促使設計方案的應用效果更加明顯，保持平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)應用過程良好的功能特性。3提升平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計水平的相關措施[5](1)在了解當前形勢變化的基礎上，為了提升平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計水平，則需要將創(chuàng)新理念融入設計過程中，并且在綜合素質(zhì)良好的設計人員支持下，實現(xiàn)對高層建筑結(jié)構(gòu)的合理設計。同時，應根據(jù)實際情況，選用質(zhì)量可靠的材料，細化平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計內(nèi)容，從而為結(jié)構(gòu)設計水平的提升打下基礎。(2)加強信息技術使用，充分發(fā)揮在平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用優(yōu)勢，提供豐富的信息資源，促使設計質(zhì)量更加可靠，并提升這類結(jié)構(gòu)設計中的信息化水平，有效應對高層建筑平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)設計問題，促使整體設計水平的逐漸提升。（3）在專業(yè)培訓活動的支持下，全面提高平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計人員的綜合素質(zhì)，發(fā)揮出他們的專業(yè)優(yōu)勢，給予這類高層建筑結(jié)構(gòu)設計水平提升相應的支持。同時，需要重視抗震技術的合理選用，了解環(huán)境因素方面的影響，使得平面不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)設計工作開展更具針對性，最終達到設計水平不斷提升的目的。七、高層建筑的現(xiàn)狀及發(fā)展1高層建筑結(jié)構(gòu)特點及體系建筑結(jié)構(gòu)必須承受水平和垂直載荷。低層建筑結(jié)構(gòu)通常要抵抗豎向荷載，水平荷載（如風荷載）或效應（如地震效應）對低層建筑的影響較小。由于低層建筑產(chǎn)生的內(nèi)力和位移相對較小，一般可以忽略不計。因此，豎向荷載往往是低層建筑結(jié)構(gòu)中設計的控制因素，材料消耗、成本和結(jié)構(gòu)方案的確定主要由豎向荷載控制。但在高層建筑結(jié)構(gòu)中，水平荷載對結(jié)構(gòu)的影響較大，橫向位移已成為結(jié)構(gòu)設計的主要控制目標之一。建筑高度導致完全不同的應力條件，水平荷載和垂直荷載共同作用，兩者都是設計中需要考慮因素。高層建筑構(gòu)件也會受到多種變形的影響。在一般情況下，通常只考慮構(gòu)件彎曲變形的影響，由于構(gòu)件軸向和剪切變形的影響比較小，可以忽略不計。在高層建筑中，變形的原因是地基不均勻沉降，主要表現(xiàn)在墻體開裂。由于結(jié)構(gòu)特性的限制，橫向阻力系統(tǒng)的選擇和組成是高層建筑結(jié)構(gòu)設計的首要考慮和決策重點。高層建筑的選型在結(jié)構(gòu)抗震概念設計中起著極其重要的作用，結(jié)構(gòu)選擇主要包括以下內(nèi)容：合適的基礎以及豎向和水平承重結(jié)構(gòu)。影響高層建筑結(jié)構(gòu)選擇的主要因素是環(huán)境、功能要求、結(jié)構(gòu)材料、施工水平和結(jié)構(gòu)設計理論的發(fā)展。建筑位置的環(huán)境條件是選擇基礎結(jié)構(gòu)、豎向和水平承重結(jié)構(gòu)的基本依據(jù)。地震設防烈度的設防標準難以確定的原因是地質(zhì)條件的復雜性、地震運動的隨機性和結(jié)構(gòu)損傷規(guī)律的不確定性，這樣結(jié)構(gòu)選型也就不容易。為了解決上述問題，提出三個設防水準和兩階段設計，并考慮到建筑的重要性。2高層建筑施工特點2.1工程量大，施工工期長高層建筑的工程量比普通建筑要大得多，在施工的過程中要耗費大量的人力和物力，還要考慮工程的安全保障問題，因此工程設計更加復雜，施工的工期也較長。2.2埋置深度大高層建筑的埋置深度有特殊的要求，按照國家相關規(guī)定，高層建筑的埋置深度要達到大于自身高度的1/15,樁基埋置深度一般要大于高層建筑自身高度的1/18。并且，高層建筑至少有一層地下室，這些是保證穩(wěn)定性的基礎。2.3高空作業(yè)多高層建筑需要較多的高空作業(yè)，需要施工人員進行難度較高，風險較大的物品運送，對施工提出了更高的安全要求。3我國高層建筑的產(chǎn)生與發(fā)展歷程自古以來，人類就有越來越高的愿望和需求。從心理需求的角度來看，人工創(chuàng)造可以表達一種崇拜感，人們需要人工創(chuàng)造的物體來表達他們對人類的崇敬，超越普通的水平，比如對神和強大的統(tǒng)治者的崇敬。高人工創(chuàng)造可以象征權(quán)力，表現(xiàn)為金錢、權(quán)力和地位。從物質(zhì)需要的角度來看，高度就是高度。從高處看，視野可以非常開闊和遙遠，讓人感覺神清氣爽。從東漢到清末，中國建造了數(shù)以萬計的木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)和木石結(jié)構(gòu)的混合塔，現(xiàn)存約25000座。毫不夸張地說，中華民族有著建造高樓大廈的悠久歷史。新中國成立后，我國高層建筑的發(fā)展主要分為三個階段。第一階段：從新中國成立到60年代末，這個階段的建筑主要在20層以下，建筑結(jié)構(gòu)主要以框架的形式。第二階段：70~80年代，北京飯店于1974年在北京建成，20層，874m，1976年在廣州建成33層的白云飯店。20世紀80年代，中國高層建筑開始蓬勃發(fā)展。從1980~1983年的三年中，所有的高層建筑都在1949年之后竣工。第三階段：從20世紀90年代初開始，中國的高層建筑進入了發(fā)展的跳躍階段。4高層建筑結(jié)構(gòu)設計的不足4.1高度設計不恰當就高層建筑結(jié)構(gòu)的科學設計而言，高度設計是十分核心的內(nèi)容，是直接影響高層建筑使用效果的關鍵，要進行有效高度設計，一定要聯(lián)系當?shù)氐牡刭|(zhì)情況與有關的高層建筑使用要求展開重點研究，保證其高度科學合理。過高設計高層建筑高度也許會導致部分超高問題出現(xiàn)，從而干擾高層建筑的安全性與穩(wěn)定性特點，而過低設計高層建筑高度，有可能導致高層建筑的使用效果降低。4.2負荷設計不合理在高層建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，應當重視一定的負荷設計，就高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的負荷設計來說，一定要確保高層建筑結(jié)構(gòu)總體平衡性效果，保證其可以發(fā)揮相對理想的應用價值效益，防止發(fā)生任何不確定因素。在進行負荷設計的時候，比較常見的問題即考慮問題不夠全面，沒有對具體的高層建筑負荷設計工作展開全面的研究，特別針對不同部分的作用力，無法展開仔細精確的核算，最終直接影響到負荷系統(tǒng)的總體穩(wěn)定性效果。4.3材料設計不科學就高層建筑結(jié)構(gòu)的詳細設計而言，其相關的結(jié)構(gòu)之類通常包括框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)和筒中筒結(jié)構(gòu)等，要充分發(fā)揮以上結(jié)構(gòu)的功能就要求重視施工材料方面的嚴格把關，保證施工材料設計的科學性與可靠性，而現(xiàn)階段的高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，在此類施工材料設計部分尚存的缺陷問題依舊相對較多，例如針對鋼筋混凝土材料的選用不合理，就一定會影響到總體結(jié)構(gòu)的利用效益，特別是針對配筋率以及有關的施工材料使用數(shù)量，這同樣也是導致之后各種故障問題出現(xiàn)的主要原因。4.4抗震性能設計較弱就高層建筑的安全有效運用而言，抗震性能也是要求重點考慮的一個關鍵要點內(nèi)容，此類抗震性能的設計也就要求在實際的高層建筑結(jié)構(gòu)設計過程中進行嚴格管理，保證它可以在后續(xù)建筑物使用是具有理想的穩(wěn)定性效益。然而在現(xiàn)階段實際的高層建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，抗震性能的設計較弱還是相對頻繁的一類問題，設計者針對抗震等級的掌握不確定，亦或是有關的抗震性能設計時發(fā)生明顯的偏差問題，都將干擾并約束最后的使用穩(wěn)定性效果，這些都要求引起充分的注意。5高層建筑結(jié)構(gòu)設計不足的完善對策5.1重視采用結(jié)構(gòu)方案的科學性結(jié)構(gòu)方案選用的科學與否直接影響高層建筑工程的建筑質(zhì)量。合理科學的建筑結(jié)構(gòu)設計可以成功實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)水平設計的效果目標。所以，在建筑結(jié)構(gòu)設計的時候應當高度重視結(jié)構(gòu)方案的選用。在選用結(jié)構(gòu)方案的時候：①要針對結(jié)構(gòu)方案的有關標準與要求認真分析，