高层建筑主体结构的安全与耐久探讨

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【摘 要】世界上的任何角落都拥有地标性建筑物，这种建筑物不仅体现了广大人民群众对建筑行业的贡献和建筑技术的卓越发展，随着近代经济的发展和科技力量的不断强大，对高层建筑的发展有了很大的改变。本文主要对高层建筑主体结构设计相关问题进行了简要探讨。

【关键词】高层建筑在；主体结构；安全

引言

随着经济的飞速发展，城市的现代化进程也在不断加速。特别是与城市的现代化建设息息相关的城市建设，也呈现出前所未有的新花样和现代化特色。随着居民和商业区的不断增加，高层建筑逐年受到广大设计者的青睐。但是建筑施工并不同于一般的商品生产那么简单，它是一个对施工质量要求比较高、施工程序复杂、露天操作的项目。高层建筑相对于底层和多层建筑还存在其自身的特点：建筑的层数多、高度高，因此其工程量和技术的要求更高；为了保证高层建筑的稳固性和安全性，高层建筑的地下埋深深度相对于一般建筑要更深，一般情况下在5米甚至更深；高层建筑的施工周期一般较长，至少为两年左右，这就要更多地考虑到雨期和寒冬季节；施工的强度大，对建筑人员的要求较高。由于高层建设的种种特点，当下的施工建设还存在很多的问题和隐患。如施工的过程中缺乏严格的安全措施，施工人员的流动性大，缺乏安全意识，整个施工缺乏一定的系统性，施工过程不够严密和流畅，技术人员的技术不够完备，工程的细节方面的质量还有待提高等等

通常来说，高层建筑的主体结构是地基基拙以上的一种结构体系，它有传递工程上部荷载、承担以及接受的作用，同时，主体结构在保持其上部结构稳定性方面也有重要的作用。主体结构在整个工程建筑中是最最重要的一个环节，也是可以保证整个建筑工程的安全施工之基拙，更是整个建设工程结构的重要组成部分和可靠、稳定、安全的载体。随着社会生产力的不断提高，我国经济展现了迅猛发展的积极状态，进而加快了我国建设城市化人口的进程，于是城市人口的压力不断增大，造成了城市空间严重不足的难题。为了缓解此难题，我国超高层建筑和高层建筑开始了快速的发展。与普通的钢筋混凝土相比，主体结构在高层建筑的施工过程中因为具有施工较快、强度更高和自重较轻的特征，迅速得到一大群建筑设计师的喜爱。

1高层建筑主体结构设计的特点

高层建筑主体结构设计主要指的是对高层建筑的特性进行结构设计，需要满足的要求如下：安全性、实用性、耐久性、可行性及经济性，根据相关的设计标准，布置建筑的总体结构，进行技术分析，并不断的优化。和低层建筑以及多层建筑相比，在高层建筑主体结构设计中，结构专业的位置比较重要，结构体系不同，建筑平面设置、楼层高度、施工技术以及投资造价都会存在较大差异。在设计中，首先要分析引起结构失去平衡或者破坏的外部作用和间接作用，外部作用主要有：结构自重、活荷载、积灰荷载、雪荷载、风荷载及地震产生的水平力等；间接作用有：混凝土收缩、温度变化风荷载、焊接变形地基沉降等。高层建筑主体结构设计的特点主要表现在以下几个方面：

1）在低层以及多层房屋中，通常是竖向荷载设计，比较典型的是重力，而高层建筑主要受力是水平力（习惯称水平荷载）。在结构受力分析时，竖向荷载对建筑具有一定的影响，但主要考虑的是水平力。对于高度特定的建筑而言，竖向荷载通常是具有一定的数据，但是，风荷载以及地震作用是水平荷载，建筑造型和结构动力性发生变化，水平荷载也会发生变化，如：在高层建筑中，特别是超高层建筑中，水平荷载越来越大，起控制作用，30～50层的房屋就应设计成筒体结构体系，超过50层的建筑就应设计成多筒体组合结构体系。

2）高层建筑需要注意减轻自重。在减轻自重方面，高层建筑的意义要大于多层建筑。考虑到地基承载力，如果地基基础相同，减少房屋的自重在软土层中效益比较明显。地震的效应和建筑重量呈现正比关系，减少房屋的自重，有助于增加结构的抗震能力，减小抗震破坏。高层建筑重量增加以后，对结构产生作用的地震剪力比较大，因为重心较高，地震作用具有较大的倾覆力矩，对于竖向构件，会形成附加轴力，产生更大的附加弯矩，从而增加了抗震破坏的严重性。

3）抗震设计具有较高的要求。高层建筑在结构设计方面，必须根据相关规范要求考虑到抗震设防，确保结构具有很好的抗震性能。

2 高层建筑施工中的安全问题

高层建筑由于其自身的特点，在施工的过程中有很多不同于一般建筑施工的危险因素。高层建筑安全施工有以下显著特点：

（1）高层建筑基础开挖深度深。高层建筑地基单位面积的载荷大，因此对相当深度范围内的地基土要进行处理，例如打桩做人工地基或加做较深的地下室，在施工中作业危害因素可能从地下土体扩散到工地界限以外，造成重大的生产财产损失，如打桩时造成煤气管漏气使居民中毒，或打桩、挖土时使城市水管爆裂，或是在采用井点降水时使道路下陷、管道开裂等。另外，由于高层建筑基础开挖的基坑深，坑边物体落下打死人，操作人员落入坑下死亡以及挖坑塌土压死人等事故也屡有发生。所以高层建筑施工必须对由于深基础带来对周围与作业人员本身的危险加以防范。

（2）高层建筑作业高度高

高层建筑大量的施工作业都是在高空进行的，50米以上的高空与10多米高度的作业有质的不同。例如，某高层住宅从檐口落下一小段钢筋，一直飞落到工地外10多米处，打在正在行走的老妇人头上，致使老妇人当即死亡。高层建筑楼面预留洞坠人致死更是常有发生，平常不大注意的小石块从百米高空下落可以砸死人。另外，高空作业物料上下困难，就连最方便的自来水也要采用特殊措施才能上去。一个小小火苗容易造成火警，扑灭也较平地困难。因此大量高空作业带来的不安全因素是高层建筑施工安全技术必须充分考虑和解决的。

（3）高层建筑施工交叉作业多

高层建筑层数多，作业立体化，在一个垂直空间许多层次上都要进行工作，上下层次互相造成伤亡事故时有发生。如某高层建筑工程，上面有人想看看升降机在哪里，当头探到井道口，而下面正好把升降机开上来，一下子把人轧死。上面落物砸死下面人员的事故就更多了。高层建筑施工不可避免交叉作业.所以必须有可靠的安全措施来防范可能发生的事故。

（4）高层建筑施工工期长

高层建筑施工工期一般都在两年左右，大的项目工期可达三至四年，许多设施放置以后就要使用一年至几年，在此期间人员变动气候变化等人为的与自然的因素都能使正常的设施转入危险状态，不注意就容易发生事故。例如，高层建筑电缆磨破发生火灾，脚手架倒塌等等。所以，由于高层建筑施工工期长，各种由于时间变化带来的许多不安全因素必须认真考虑。

3 关于技术规范的作用与管理

为了更好地发挥技术规范在保证土建结构工程安全性与耐久性上的作用，这次科技论坛对技术规范的定位、管理与作用也进行了讨论并提出了一些看法。

规范、规程与各种技术条例、工法、指南等技术文件一样都是技术标准，本身不具有法律作用，只有当工程各方认同作为设计与施工的依据并在契约的基础上，才能作为法律仲裁的依据。政府部门从国家和公众的整体利益出发，需要在安全、环保等重大原则问题上对土建工程的设计施工提出必须满足的最低要求并制定相应的法规，但法规一般并不需要提供如何达到这些要求的具体技术途径和方法，后者是技术标准的任务。当然，政府也可以原则认可或批准某些重要的技术规范或其中的某些内容作为强制要求。

受计划经济体制的长期影响，我们往往将规范的具体规定和要求等同于法律条文。土建工程有着强烈的个性，需要工程技术人员针对具体特点去解决设计与施工问题，所以规范作为技术标准宜强调其指导性而不是强制性。将技术问题法制化并强制执行，不但可能束缚设计施工人员的主动创造性，而且容易成为推卸技术责任的借口，在客观上降低了对工程技术人员的业务技能要求与职责要求，不利于提高我国建筑企业和从业人员的素质。

参考文献：

[1]陈敦祥.高空特大悬挑结构承重架设计与施工[J]福建建设科技，2009，（06）.

[2]邓青松.浅谈广州大学城工程监理过程中监理的安全管理[J]广州建筑，2010，（04）