摘 要 高層住宅的建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的過(guò)程不僅長(zhǎng)期、復(fù)雜而且循環(huán)往復(fù)，在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的任何遺漏、錯(cuò)誤等都可能造成整個(gè)設(shè)計(jì)變得復(fù)雜化，導(dǎo)致產(chǎn)生更多的不安全因素。因此優(yōu)化高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)越來(lái)越受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。

關(guān)鍵詞 高層住宅；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；優(yōu)化

中圖分類號(hào) TU973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)062-0143-01

現(xiàn)代建筑的發(fā)展趨勢(shì)，高層建筑占據(jù)越來(lái)越大的比例。由于人口的急劇增多，土地面積沒(méi)有增多，這就促使人類居住條件縱向發(fā)展。以目前的建筑水平，高層、超高層住宅建筑成為了未來(lái)建筑行業(yè)的發(fā)展方向。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)得到快速發(fā)展，高層住宅建筑在全國(guó)各地紛紛興起。因此，優(yōu)化高層住宅的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高建筑安全，顯得特別重要。

1 高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，是工程結(jié)構(gòu)能夠滿足約束的條件時(shí)按照預(yù)定的目標(biāo)找到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。要想結(jié)構(gòu)做到優(yōu)化，應(yīng)該選擇最適合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，能夠影響整個(gè)設(shè)計(jì)的成敗。相同的建筑的設(shè)計(jì)方案可以有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不同的方案能夠直接工程的質(zhì)量和造價(jià)。同時(shí)，結(jié)構(gòu)計(jì)算要準(zhǔn)確，應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)得到進(jìn)一步的完善，能夠減輕結(jié)構(gòu)工程師的計(jì)算分析工作，更是使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理化、經(jīng)濟(jì)化。高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足我國(guó)政策標(biāo)準(zhǔn)的前提下，再經(jīng)過(guò)精確的計(jì)算以及分析后進(jìn)行優(yōu)化，必須遵循三個(gè)原則；①建筑結(jié)構(gòu)必須能夠正常的使用以及具有安全性。②建筑結(jié)構(gòu)剛度要合理，特殊的位置要進(jìn)行局部加強(qiáng)。③結(jié)構(gòu)構(gòu)件若是能夠減小，應(yīng)該合理的進(jìn)行核減。

2 高層住宅建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

2.1 經(jīng)濟(jì)性的要求

高層住宅建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)要了解并掌握建造的地點(diǎn)、層數(shù)、立體形狀，在保證建筑具有安全、耐久、舒適的性能后，應(yīng)該采取最為經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)體系，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)過(guò)程要精打細(xì)算，嚴(yán)格按照規(guī)范的構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)，不能造成不必要的浪費(fèi)。由于地基基礎(chǔ)合理的設(shè)計(jì)方案直接影響房屋的造價(jià)，所以在設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)的時(shí)候更加應(yīng)該要盡量采用最經(jīng)濟(jì)的方案，在保證質(zhì)量的同時(shí)盡量節(jié)約成本。

2.2 舒適性的要求

高層住宅建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)要盡最大努力提供給住戶舒適性的要求，比如，戶型多樣化，室內(nèi)空間靈活化分隔，光線、溫度、聲音等環(huán)境的要求。所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候要多融入建筑及機(jī)電方面的專業(yè)知識(shí)，盡量把居住空間露出的柱、梁產(chǎn)生的壓抑感消除，使用分隔墻的材料保持室內(nèi)明凈整潔，具有良好的隔音效果，能夠給居住者營(yíng)造舒適幽雅的住宅環(huán)境。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)里還要考慮居住者存在把分隔空間進(jìn)行改變的可能性，所以，在剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該采取大開(kāi)間的布置。

2.3 安全性以及耐久性的要求

我過(guò)實(shí)現(xiàn)住宅商品化以后，已經(jīng)成為特殊的大型的消費(fèi)商品。與其他的消費(fèi)商品的最大不同是具有很強(qiáng)的耐用性且有很長(zhǎng)的使用壽命期限的特點(diǎn)。所以，高層住宅建筑結(jié)構(gòu)最基本的設(shè)計(jì)要求是具有很高的安全性以及耐久性。在選擇結(jié)構(gòu)體系和建筑材料時(shí)，要考慮是否能夠起到抗風(fēng)抗震的作用，保證在使用期限里能夠進(jìn)行維修改造。

3 高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施

3.1 折減高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的周期性

高層住宅建筑在設(shè)計(jì)框架、頂蓋等結(jié)構(gòu)時(shí)，由于填充墻體的具體存在，導(dǎo)致實(shí)際中的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出來(lái)的剛度比設(shè)計(jì)時(shí)候計(jì)算得到的剛度相差比較大，計(jì)算的周期同時(shí)也比實(shí)際的周期相差比較大。因此，結(jié)構(gòu)剪力算出來(lái)偏小的時(shí)候，會(huì)造成房屋的一些結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不安全因素，所以應(yīng)該適當(dāng)把房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算得到的進(jìn)行折減，能夠取得到顯著的效果，但是高層住宅建筑的框架結(jié)構(gòu)，不能折剪計(jì)算得到的周期。

3.2 對(duì)剪力墻的設(shè)計(jì)要加強(qiáng)

剪力墻的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是連梁設(shè)計(jì)。聯(lián)肢墻是連梁把各墻肢進(jìn)行聯(lián)結(jié)組成，增大了約束墻肢的剛度。連梁剛度被增大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)地震作用同時(shí)增大，也增大了連梁與墻肢的分配內(nèi)力，這種情況下只能把構(gòu)件配筋量增大，這樣的設(shè)計(jì)結(jié)果明顯在很大程度上浪費(fèi)了材料。所以，高層住宅建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，不應(yīng)該把具有大剛度的窗下墻當(dāng)作連梁，而是要把連梁設(shè)計(jì)分為截面和小剛度的弱連梁。當(dāng)然，滿足了結(jié)構(gòu)的剛度和變形的要求后，就要從經(jīng)濟(jì)的角度和抗力以及變形方面進(jìn)行綜合的考慮，合理進(jìn)行抗側(cè)力構(gòu)件的布置。結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的剛度隨著剪力墻的數(shù)量增多而增大，但是相應(yīng)的結(jié)構(gòu)位移隨之減小，抗側(cè)力剛度變大的同時(shí)結(jié)構(gòu)地震力也隨之增大，非常不利于結(jié)構(gòu)造價(jià)的控制。所以，剪力墻應(yīng)該遵循周邊分散、均勻等原則進(jìn)行合理的布置，對(duì)水平位移的限值進(jìn)行規(guī)范化，盡最大程度的把剪力墻的數(shù)量降到最低。

3.3 高層住宅建筑結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的優(yōu)化

高層住宅建筑結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)能夠確保在高層使用后，在合理使用的壽命期限里，應(yīng)該滿足居住者的使用要求。但是在設(shè)計(jì)上很多都沒(méi)有達(dá)到要求，其主要原因是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的使用過(guò)程缺乏合理的考慮，可能遭受條件以及使用環(huán)境的影響最終導(dǎo)致房屋結(jié)構(gòu)的損傷，造成房屋可靠度的指數(shù)降低。一般情況下，高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最理想的是能夠做到造價(jià)低廉和節(jié)約材料，然而最近幾年來(lái)，人們的生活水平得到很大的提高，對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，加上在實(shí)際的工程中，由于一些使用要求、技術(shù)指標(biāo)等成為了設(shè)計(jì)中的主要矛盾時(shí)，設(shè)計(jì)方案就無(wú)法單純的追求節(jié)省經(jīng)濟(jì)。因此，在高層住宅建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以優(yōu)化為目標(biāo)時(shí)，應(yīng)該要正確了解掌握設(shè)計(jì)中關(guān)鍵性的問(wèn)題，主次分明的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)化，使之能夠達(dá)到整體滿意的效果。

3.4 高層住宅建筑結(jié)構(gòu)抗震性設(shè)計(jì)的優(yōu)化

進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該按抗震設(shè)防進(jìn)行分類，抗震等級(jí)要依照具體的建筑高度、結(jié)構(gòu)類型以國(guó)家頒布的《抗震規(guī)范》為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。在建筑中可以不考慮地震震力的振型數(shù)據(jù)耦聯(lián)扭轉(zhuǎn)的計(jì)算；當(dāng)振型數(shù)據(jù)>3時(shí)，要以3的整數(shù)倍進(jìn)行計(jì)算，但是數(shù)據(jù)必須小于建筑物的層數(shù)；當(dāng)建筑物的層數(shù)低于2層時(shí)，振型數(shù)可以采用建筑物的層數(shù)。但是在房屋結(jié)構(gòu)不規(guī)則時(shí)，就要對(duì)扭耦聯(lián)轉(zhuǎn)進(jìn)行考慮，高層住宅建筑的振型數(shù)不能低于8，建筑結(jié)構(gòu)的層數(shù)多、剛度系數(shù)大，就應(yīng)該多要振型數(shù)，才能達(dá)到更好的抗震效果。

3.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注重細(xì)節(jié)的優(yōu)化

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅要注重整體結(jié)構(gòu)，也要注重局部構(gòu)件。澆板設(shè)計(jì)可以把異形板細(xì)分成矩形板，能夠使受力更加均勻，同時(shí)也防止發(fā)生拐角裂縫。在建筑底部的梁箍筋使用的配箍量相當(dāng)較大，因此箍筋采用冷軋帶肋的鋼筋，不僅可以減少箍筋直徑和肢數(shù)，還能節(jié)約工程造價(jià)。當(dāng)高層住宅建筑的結(jié)構(gòu)不規(guī)則縱向時(shí)，特別要仔細(xì)計(jì)算出最薄弱的位置加以優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1]李玉蘭，崔振庫(kù).高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].建設(shè)科技，2010，11:87.

[2]云傳鋒.高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)，2011，11:227.

[3]董燕，胡執(zhí)標(biāo).淺談高層建筑結(jié)構(gòu)關(guān)鍵設(shè)計(jì)問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，11:36.

[4]劉偉瓊.關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，03:270.

[5]陳光遠(yuǎn).高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需關(guān)注的幾個(gè)問(wèn)題[J].中國(guó)建設(shè)信息，2011，07:59-60.