高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與表現(xiàn)

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與表現(xiàn)論文導(dǎo)讀：而伴隨著高層建筑在我國(guó)的迅速發(fā)展和建筑高度的不斷增加。高層建筑的建筑構(gòu)思與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也越來(lái)赳成為工程師們工作的重點(diǎn)之所在。建筑的結(jié)構(gòu)性能可以定義為建筑承受荷載以及抵抗側(cè)移的能力。結(jié)構(gòu)表現(xiàn)成為建筑創(chuàng)作中形態(tài)構(gòu)思的重要方法。 關(guān)鍵詞：高層建筑，結(jié)構(gòu)性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)建筑在誕生之初就被認(rèn)為是技術(shù)與審美融合的產(chǎn)物。這就意味著一個(gè)好的建筑，它必須經(jīng)得起適用性、經(jīng)濟(jì)性與美觀性這三重考驗(yàn)。只有正確符合結(jié)構(gòu)邏輯的建筑才能具有真實(shí)的表現(xiàn)力和實(shí)際的實(shí)踐性，單純追求藝術(shù)表現(xiàn)而忽視結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)出來(lái)的只能是雕塑作品或虛假的造型而已。而伴隨著高層建筑在我國(guó)的迅速發(fā)展和建筑高度的不斷增加，

2、其類型與功能也愈加復(fù)雜和多樣化，高層建筑的建筑構(gòu)思與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也越來(lái)赳成為工程師們工作的重點(diǎn)之所在。 1、高層建筑的結(jié)構(gòu)性 現(xiàn)代的高層建筑變得越來(lái)越纖細(xì)，產(chǎn)生更大側(cè)移的可能性比以往大體積的多層高樓要大。建筑愈高，自然界所產(chǎn)生的重力荷載、風(fēng)荷載和地震荷載的影響愈大。正因如此，抵消這些荷載的結(jié)構(gòu)作用成為高層建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。高層建筑對(duì)側(cè)向荷載的動(dòng)力反應(yīng)，可以通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以及選擇有效建筑形狀的措施加以控制。論文格式，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)。因此，高層建筑的形式在很大程度上和結(jié)構(gòu)的有效性能有關(guān)，這也就決定了建筑的經(jīng)濟(jì)性。建筑的結(jié)構(gòu)性能可以定義為建筑承受荷載以及抵抗側(cè)移的能力，同時(shí)也決定著建筑各種體量的組成。

3、 2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1)水平荷載成為決定因素。一方面，因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對(duì)某一定高度樓房來(lái)說(shuō)，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。 2)軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會(huì)對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩減小，跨中正彎矩和端支座負(fù)彎矩值增大；還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響，要求根

4、據(jù)軸向變形計(jì)算值，對(duì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整；另外對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。 3)側(cè)移成為控制指標(biāo)。論文格式，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)。與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。 4)結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。相對(duì)于較低樓房而言，高層建筑結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。 3、高層建筑結(jié)構(gòu)其他設(shè)計(jì)方法 1)選擇有效房屋形式

5、以控制側(cè)移。由于水平荷載成為決定性因素，因而控制側(cè)移成為必要 手段。過(guò)去的高層建筑形式多為矩形棱柱體，而從幾何觀點(diǎn)看，這種形式對(duì)側(cè)移是頗為敏感的。倘若采用對(duì)側(cè)向力不太敏感的房屋形式，比如外柱傾斜式、上窄下寬式、圓形或橢圓形、三角形和新月形的房屋形式，利用它的幾何形狀所具有的力學(xué)特點(diǎn)，就可使結(jié)構(gòu)更加有效，造價(jià)也更低。 2)高層建筑地下室的設(shè)置。當(dāng)今高層建筑的下面都設(shè)有地下室，這通常出于兩種考慮及需要。一種出于使用要求。比如可將大面積停車場(chǎng)或倉(cāng)庫(kù)、機(jī)房、配電間等一系列附屬用房和人防工程等設(shè)于地下，從而節(jié)約地上建筑面積。另一種，則是出自結(jié)構(gòu)的考慮和需要，因?yàn)樵O(shè)置地下室可減輕地基壓力，提高房屋層數(shù)，增

6、加房屋抗傾覆力和改善房屋抗震性能和總體剛度。因此，如何減輕作用于地基上的總荷重具有很現(xiàn)實(shí)的意義。論文格式，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)。 3)高層建筑中轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用。伴隨著建筑多層次、多功能的發(fā)展，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。 轉(zhuǎn)換層屬水平結(jié)構(gòu)，用它去改變下方樓層柱子的 排列，或過(guò)渡上下層剪力墻的不同布置，以此來(lái) 獲得特別的樓層柱網(wǎng)即創(chuàng)造大空間并將上部荷載 傳遞到下面相對(duì)少而大的柱或墻上，也是現(xiàn)代高 層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。 4)高層建筑防火設(shè)計(jì)。高層建筑因其巨大的高度和復(fù)雜的功能，一旦發(fā)生火災(zāi)便將造成巨大的危害。因而高層建筑防火問(wèn)題若不能妥善解決，高層建筑的存在和發(fā)展都將受到嚴(yán)重威脅。因此在進(jìn)行高層建筑防火設(shè)計(jì)時(shí)，要首先

7、考慮結(jié)構(gòu)防火，比如火災(zāi)的因素、火災(zāi)的控制、消防通道、救護(hù)工作以及結(jié)構(gòu)的防火方式等。其次，在明確結(jié)構(gòu)防火目的的同時(shí)，還要對(duì)防火有效時(shí)間和防火程度及范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)。論文格式，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)。最后，還要保證建筑的穩(wěn)定性，即建筑的承重結(jié)構(gòu)必須在防火墻經(jīng)火災(zāi)燒毀后仍能殘存下來(lái)。論文格式，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)。 4、高層建筑結(jié)構(gòu)表現(xiàn)涵義及內(nèi)容 結(jié)構(gòu)是影響建筑設(shè)計(jì)的重要因素，當(dāng)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)突破了傳統(tǒng)概念上的“結(jié)構(gòu)支撐”，越來(lái)越多的重視結(jié)構(gòu)形態(tài)的表現(xiàn)性。結(jié)構(gòu)表現(xiàn)成為建筑創(chuàng)作中形態(tài)構(gòu)思的重要方法，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)著重挖掘建筑結(jié)構(gòu)中的藝術(shù)因素，尋找結(jié)構(gòu)和藝術(shù)的結(jié)合，變抽象的結(jié)構(gòu)概念為生動(dòng)的建筑語(yǔ)言。結(jié)構(gòu)的表現(xiàn)不僅因滿足功能要求呈現(xiàn)出來(lái)，而

8、且通過(guò)結(jié)構(gòu)工程師和建筑師的合作，還能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者的個(gè)人美好愿望。 建筑結(jié)構(gòu)藝術(shù)體現(xiàn)是建立在對(duì)工程原理特別是結(jié)構(gòu)的原理和性能理解的基礎(chǔ)上，并包含三層含義：效能、經(jīng)濟(jì)和雅致。所謂效能就是指在充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上，又充分利用天然資源，從而使其盡可能有效的承受施加在它們上面的荷載。經(jīng)濟(jì)也是衡量一個(gè)建筑好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一，節(jié)約天然資源的要求要和節(jié)約社會(huì)資源的需要相平衡，要做到用最少的錢建造最多功能的建筑，也正是由于設(shè)計(jì)者們注重經(jīng)濟(jì)的理念，將建筑造型與結(jié)構(gòu)造型更有機(jī)的結(jié)合，才創(chuàng)造了許多偉大的結(jié)構(gòu)藝術(shù)品。另外，雅致的結(jié)構(gòu)形式更能夠打動(dòng)人心，引起人們的審美情感。雅致的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)因素有很多，比如結(jié)構(gòu)形態(tài)的節(jié)奏與韻律，

9、張力和動(dòng)感；結(jié)構(gòu)形態(tài)剛與柔的對(duì)比；結(jié)構(gòu)形態(tài)的簡(jiǎn)潔與明確，機(jī)理與變化；結(jié)構(gòu)形態(tài)的精妙平衡等等。 5、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)理念 從表象層面看，建筑表現(xiàn)為空間方面的概念和形式是表現(xiàn)總體環(huán)境的。論文格式，結(jié)構(gòu)表現(xiàn)。對(duì)于某個(gè)建筑物的最初方案設(shè)計(jì)，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點(diǎn)，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(jié)構(gòu)。但是，關(guān)于空間形式的整體設(shè)想，也要求建筑師必須考慮建筑形式中有關(guān)荷載與抗力之間關(guān)系的某些準(zhǔn)則，即結(jié)構(gòu)概念。這包括以下幾方面：一是所設(shè)想的空間形式應(yīng)當(dāng)固定在地面上；二是所設(shè)想的空間形式應(yīng)當(dāng)具有質(zhì)量并能承受豎向重力荷載；三是所設(shè)想的空間形式必須能抵抗水平風(fēng)力作用和地震作用。所以，在進(jìn)行高層建筑設(shè)

10、計(jì)時(shí)，建筑師的基本任務(wù)是：一方面要與結(jié)構(gòu)工程師及其他T程技術(shù)人員協(xié)調(diào)合作；另一方面要根據(jù)建筑功能要求、建筑立意、場(chǎng)地情況、外力特征、施工條件及效率等因素，尋找出最經(jīng)濟(jì)，合理，美觀的建筑方案。 6、結(jié)語(yǔ) 高層建筑設(shè)計(jì)中，由于水平荷載起主要控制作用，為考慮水平荷載，結(jié)構(gòu)上必須提供必要手段去應(yīng)付。因此，有些人認(rèn)為結(jié)構(gòu)在建筑形式中似乎充當(dāng)了主角地位，這種看法不夠正確。如果說(shuō)結(jié)構(gòu)是建筑設(shè)計(jì)的唯一準(zhǔn)則的話，那么，我們只能由矩形或圓形的高層建筑，建筑設(shè)計(jì)也只不過(guò)重復(fù)使用這種單調(diào)的建筑形式罷了。但前面的討論已經(jīng)給我們啟示，現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)表現(xiàn)必須相互配合，這也說(shuō)明了建筑師與結(jié)構(gòu)工程師充分合作的必要性。因此，我們可以說(shuō)建筑不僅反映了建筑師對(duì)結(jié)構(gòu)工程師的尊重，以結(jié)構(gòu)的構(gòu)成來(lái)表達(dá)建筑的完美形式；