高层结构的总体和结构平面布置形式及方法探讨

摘　要：高层建筑结构的布置形式影响到建筑结构的使用空间以及使用的功能，同时也对建筑结构的稳定性有着直接的影响。文章主要是探讨高层结构的布置形式，以及布置的方法。

关键词：
　　一般来说，高层建筑在初步设计阶段时，必须要综合考虑使用要求、结构合理、建筑美观、施工方便等因素。由于高层建筑承受的竖向荷载很大，而且还要承受控制作用水平力，所以，结构布置的合理性对高层结构的经济性及施工合理性影响较大。正是因为这样，高层建筑结构的设计就必须要十分注意概念设计，同时要重视结构选型与建筑平面、立面布置的规律性，然后再选择最佳结构体系，以便能够进一步加强构造措施，确保建筑结构的整体性，保证整个结构具有必要的承载力、刚度和变形能力。
　　高层建筑结构的总体布置是一个较为复杂的体系，涉及多个方面，对建筑的各个方面都有较大的影响，需要设计人员在设计的过程中，考虑总体布置形式的选择、原则的遵循等等各个方面。
　　1.高层结构的总体布置原则及形式
　　要探讨高层建筑的总体布置，就需要讨论结构布置的总体原则。
　　 1.1选择有利的场地，避开不利的场地
　　在设计高层建筑的基础时，必须要综合分析考虑建筑场地的地质状况、施工条件、使用要求、上部结构的类型，以便能够确保建筑物不会出现因为发生过量沉降或倾斜，保证建筑物的正常使用。此外，还需要注意与相邻建筑的相互影响，掌握邻近地下构筑物及各项地下设施的位置和标高，这样才能保证施工安全。
　　因此，在高层建筑的结构设计中，首先必须要选择有利的场地，以便能够有效的避开对抗震不利的地段；如果工程的实际条件无法避开不利的地段，那就需要进一步采取可靠措施，以便能够保证建筑物在地震时，不会产生地基失稳而被破坏，或者产生过量下沉或倾斜的情况。
　　1.2选择合理的基础形式
　　在一般情况下，多层房屋惯用的基础形式、设计方法等，是不能简单的搬用于高层建筑的，而需要清晰掌握高层建筑的地基基础工作特性，在此基础上才能更好的选择和设计与高层建筑特性相适应的基础。在高层建筑的基础形式选择上，需要选择整体性好、能满足地基的承载力和建筑物容许变形要求，同时能够有效调节不均匀沉降的形式。最常用的形式是筏形基础，当然，如果工程有需要的话，在特定情况下可采用箱形基础。如果当地荷载较小、地质条件好，那在保证满足地基承载力和变形要求的同时，也可以考虑采用交叉梁基础或其他基础形式；如果地基变形，或承载力不能满足设计要求时，就可以考虑采用桩基础，或者复合地基。
　　通常情况下，高层框架结构一般都是采用筏板基础、条形基础或柱下独立承台基础；高层剪力墙结构大都会采用墙下布桩并设置承台梁或采用桩筏基础；高层框—剪结构大多选择筏板基础或者柱下独立承台基础、剪力墙部位采用条形承台基础；高层筒体结构一般采用桩筏基础。高层建筑的基础必须要有一定的埋置深度。设计人员在确定埋置深度时，首先需要考虑建筑物的高度、地基、体型、抗震设防烈度等因素。如果基础的埋深采用天然地基，或者是复合地基时，一般参照房屋高度的1／15；采用桩基时，可取房屋高度的1／18。
　　同时，在高层建筑基础的混凝土的选择上，需要保证其强度等级高于C30。如果工程有有防水要求，那混凝土抗渗等级，即必须要按照地下水最大水头与防水混凝土厚度的比值采用。如果必要，那也可设置架空排水层。稳定扎实的基础是高层建筑正常使用和稳定与安全的根本保证。大多数高层建筑荷载大和自重重、层数多、总高度高、所以需要的基础底面积大、基础埋置深度较深。因此，高层建筑的基础，一方面要求基础和地基能提供足够承载能力，以承担上部建筑的重力，另一方面要求高层建筑的基础，能够承受在风荷载和地震荷载等水平荷载引起的倾覆力矩，保证高层建筑具有足够的稳定性和刚度，使沉降和倾斜控制在允许的范围内。假如在设计时考虑不周，或者在局部问题上处理不当，那就可能难以纠正过大沉降、倾斜和不均匀沉降的问题，这将会造成结构局部损坏，进而会影响使用功能和美观，严重的会直接导致整个建筑倾斜、滑移或破坏，或者更为严重的后果。
　　总之，高层建筑基础工程设计与施工的情况十分复杂，而且难度相当大，对技术也有着较高的要求，对设计和施工人员的要求更严格，责任更重大，况且高层建筑基础所占的工程量大、消耗的材料也很多，对建筑物施工工期有决定性的影响。通常情况下，9～16层民用高层住宅的地基，可能会占据全部工期的1／3左右，其造价也占总造价的1／3左右。这就意味着，设计人员在进行基础设计时，需要考虑多方因素选择合理的设计方案。
　　1.3合理设置结构变形缝
　　在结构总体布置中，通常会选择用变形缝将房屋分成若干个独立的结构单元，以消除或减少沉降、温度收缩和体形复杂对房屋结构的不利影响。在高层建筑布置时，通常情况应该尽可能的采取调整平面形状与尺寸和结构布置，加强构造措施，设置后浇带等方法，尽可能的不设缝、少设缝。如果工程的建筑物平面形状复杂，而且不能调整其平面形状和结构布置，使之转换成较规则的结构时，就需要合理的设置变形缝。当然，在设缝时，一定要按照相关的规定保证有足够的缝宽。
　　2.结构平面布置
　　在设计中，在高层建筑的一个独立结构单元内，需要尽可能的减少开间、进深尺寸和构件类型的规格。保证结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀，这样才能减少扭转的影响。也不应该采用严重不规则的平面布置。其平面布置宜符合下列要求。
　　2.1平面形式
　　（1）平面应该尽可能的简单、对称、规则，尽可能的减少偏心现象；合理控制平面长度，如果建筑平面的长宽比较大，就可能会在地震时，由于两端地震波输入不同，进而极易发生不规则的震动，进而造成较大的震害。
　　（2）如果平面带有较长翼缘的L形、T形、V形、Y形或十字形，那在地震时，可能会因为翼缘过长，而引起差异位移而加大震害。所以，突出部分长度L不能过大。
　　（3）尽量避免采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。在中央部位形成狭窄部分，在地震中容易产生震害，特别是在凹角部位因为应力集中容易使楼板开裂甚至破坏。
　　（4）高层建筑应该尽可能的选用风作用效应较小的平面形状。对抗风有利的 平面形状为凸出平面，如正多边形、圆形、椭圆、鼓形等平面。对抗风不利的平面是有较多凹凸的复杂形状的平面，如Y形、H形、C形、弧形等平面。
　　2.2楼板的要求
　　如果建筑的高度超过50m，框架—剪力墙结构、筒体结构及复杂高层建筑，就需要采用现浇楼盖结构，剪力墙结构和框架结构就需要考虑选择现浇楼盖结构。如果建筑的高度不超过50m，其框架结构或剪力墙结构，需要选择装配式楼盖时，就应该根据实际情况采取措施加强楼板的整体性，进而保证楼盖结构能够更有效的传递水平力。
　　如果楼板平面有较大的凹入、比较狭长导致楼板有较大削弱时，就应该在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响。此时需要保证楼面凹入和总开洞的尺寸控制在楼面宽度的一半这样；而且保证楼板开洞总面积在楼面面积的30％以内；在扣除凹入或开洞后，楼板在任一方向的最小净宽度都不能少于5m，且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。楼板开大洞削弱后，宜采取构造措施予以加强。
　　3.结语
　　高层结构的总体和结构平面布置形式对整个高层建筑的结构有着重要的影响，对建筑结构的稳定性和安全性有直接的影响。为此，设计人员在设计的过程中，需要根据工程的特点，结合设计原则，保证设计方案的科学合理。
参考文献
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