高层建筑的基础结构设计

【摘 要】随着社会主义经济的发展,高层建筑的规模也随之不断地发展和扩大.目前,高层建筑在城市建设中所占的比例越来越大,其形式的多样化以及结构设计的复杂化,将成为工程师设计的难点.本文通过高层建筑基础结构体系,总结了一些高层建筑结构设计的特点,并对高层建筑的基础结构设计问题作进一步地分析和研究.

【关 键 词】高层建筑；结构设计；问题；研究

随着我国经济的飞速发展与商业竞争的激烈化,促使了高层建筑的出现和发展.一些新兴结构设计方案以迅猛的速度出现在城市建设中.这样使高层建筑的规模也随之发展扩大起来；高层建筑的结构体系也变得越来越多样化,其建筑类型与功能也越来越复杂.而高层建筑结构工程设计工作的重点和难点是高层建筑基础结构设计.目前,面对这样的形势,我们将高层建筑的基础结构设计放在首要位置,并对此作进一步地分析和研究.

1高层建筑基础结构设计的原则

1.1对于高层建筑基础结构设计来说,要选择一些能够符合它设计的计算简图.高层建筑的结构计算式必须在正确的计算简图基础上进行；造成结构安全的事故的原因,追根究底是由于选用的计算简图不当.因此,保证结构安全的重要条件是选择适当的计算简图.相应的构造措施是对计算简图的保证.而高层建筑实际结构的节点不可能是纯粹的铰结点或刚结点,设计的误差应在计算简图的误差范围内.

1.2高层建筑基础结构设计要选择合适的基础方案.对基础设计来说,要按照工程地质条件进行设计,对施工条件以及相邻建筑物影响等多种因素进行综合分析结合上部结构类型与荷载分布,从而选择出既经济又合理的基础方案.在设计中,要使地基的潜力能够最大限度地发挥出来,必要时对地基变形进行验算.对于基础设计来说,必须有详尽的地质勘察报告.而参考临近建筑资料与现场勘察是对一些缺少地质报告的建筑来说的.一般情况下,两种不同的类型的基础不适合在同一结构单元中使用.

1.3高层建筑基础结构设计要选择合理的结构方案.一个合理的设计必须要选择一个经济合理的结构方案,但也要选择一个切实可行的结构体系和结构形式.对于结构体系来说,要传力简捷,受力明确.不同的结构体系不能混用在同一个结构单元中；对于地震区来说,应该要求竖向规则与力求平面进行设计.所以,要对工程的设计要求、地理环境以及施工条件等情况进行综合的分析,并与建筑、电、水、暖等专业充分协商,这样才能在此基础上进行更好地结构选型,使结构的方案得以确定,如果有多余的时间可以对多个方案进行比较,选择最好地结构类型.

1.4高层建筑基础结构设计必须采用相应的构造措施.而“强剪弱弯、强压若拉原则”,结构设计要牢牢地记住.结构设计要对构件的延性性能要注意,对结构设计的薄弱部位要加强,对钢筋的锚固长度要注意.特别是对温度应力的影响力要进行考虑,这是对钢筋的执行段锚固长度来说的.

2高层建筑基础结构设计的特点

高层建筑基础结构与低层以及多层建筑的设计相比,其专业性更强.一些建筑的平面布置、楼层数目、施工技术要求以及投资的多少等会受不同结构体系的选择而影响.以下对高层建筑基础结构设计的特点展开说明.

2.1水平荷载将成为高层建筑基础结构的决定因素.在竖向构件中,水平荷载对结构产生的倾覆力矩所引起的轴力,与楼房高度的两次方成正比.而高层建筑楼面使用荷载与楼房自重在竖向构件中所引起的弯矩和轴力的数值与建筑高度的一次方成正比,高层建筑基础结构的竖向荷载大体上是定值,这是针对某一定高度楼房来说的.而高层建筑基础结构的水平荷载却不是定值的,它是随结构动力特性的不同而发生大幅度的变化.

2.2高层建筑基础结构的重要设计指标是结构延性.而高层建筑与低层建筑相比较,其在地震作用下的变形会更大一些.为了使高层建筑避免倒塌,它应具有较强的变形能力.在高层建筑构造设计上,要特别地采取一定的措施,从而能够保证其结构,并使它具有足够的延性.

2.3对高层建筑结构的轴向形变,不容忽视.通常情况下,对低层建筑结构的分析,只是考虑弯矩项,其原因是轴力项影响太小.对于剪切项来说,一般情况下都是不考虑的.而对于高层建筑结构的情况就不同了.它的层数多以及高度大,导致轴力值变得很大.另外,它沿高度积累的轴向变形非常地明显；这样地轴向变形将给高层建筑结构分布与内力数值造成很大地变化.在高层建筑结构分析中,要对轴向变形的影响应当进行考虑.但是,在结构完成之后,结构所受的竖向荷载并不是一次施加的.在施工过程中,绝大部分的结构自重都是由占竖向荷载逐层施加的,而轴向压缩变形已在施工过程中分阶段的完成.因此,在施工过程中,对轴向变形的分层施加竖向荷载这一因素的考虑,不能按一次简单的加载考虑,不然就会使一些不合理的计算结果的出现.比如说,在竖向荷载作用下,筒体的上层框架柱与邻近剪力墙出现了一些拉力等.另外,由于楼层逐渐地增加,将使结构的侧向变形随着水平荷载的作用下迅速地增大起来.

2.4侧移成为高层建筑基础结构的控制指标.高度的增加,使建筑结构的侧移迅

速地增大起来.导致高层建筑基础结构的偏心加剧,其原因是侧向位移增大而产生的；造成房屋侧塌,是由于产生的附加内力值超过了一定地数值.所以,高层建筑结构设计中最主要的因素是结构侧移.

3对高层建筑基础结构设计的相关问题进行分析和研究

3.1高层建筑基础结构设计的嵌固端设置问题.由于高层建筑一般都带有人防和地下室,所以嵌固端一般设置在人防顶板或地下室顶板等位置.在这个问题上,结构设计工程师往往忽视了如结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调、嵌固端上下层抗震等级的一致性以及嵌固端楼板的设计等由嵌固端的设置而带来的一系列需要注意的问题.如果其中任何一方面被忽略,将会对后期设计工作造成严重的影响.

3.2高层建筑基础结构设计的短肢剪力墙的设置问题.在新规范中,对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙.而在高层建筑中对短肢剪力墙的应用增加了很多的限制.所以,在高层建筑基础结构设计中,工程师要尽可能的少采用或者不采用短肢剪力墙,以免会给后期的设计工作带来不少的麻烦.

4结论

总之,高层建筑基础结构设计是一个复杂而又长期循环往复的过程,只要结构设计工程师遇到具体问题具体分析.在设计过程中,不仅应严格执行新规范中相应的构造要求,还要从当今经济现状和发展趋势出发,并结合实际情况,对结构进行合理分析,并对所制定的多种方案进行比较分析,只有这样才能从根本上消除了设计的质量问题,这样才能促使今后高层建筑快速地发展.