潘海楠

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口數(shù)量的不斷增多，高層建筑得到了很大的進(jìn)步。伴隨著建筑高度的增加，建筑難度也越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)體系呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。所以，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了建筑企業(yè)的重要工作，文章重點(diǎn)闡述了在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，供大家參考。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；概念設(shè)計(jì)

1 概念設(shè)計(jì)

當(dāng)前，在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中我們通常會(huì)使用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，這是保證結(jié)構(gòu)具有一定優(yōu)良抗震性的方法。選擇最佳的抗震結(jié)構(gòu)方案，采取抗扭剛度的措施，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行延性分析，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)薄弱部分采取相應(yīng)的措施，提高建筑結(jié)構(gòu)的使用年限。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該避免靜定結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計(jì)，把整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)能夠結(jié)合起來(lái)貫穿結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)。作為工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的重要性，并能夠根據(jù)工程建設(shè)的需要選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，遵守設(shè)計(jì)規(guī)定，避免進(jìn)入設(shè)計(jì)誤區(qū)。下面我們就對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探討。

1.1 結(jié)構(gòu)體系的選擇，應(yīng)該重視布局的科學(xué)性和規(guī)范性，選擇抗震性和抗風(fēng)性能好的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)應(yīng)該有具體的計(jì)算簡(jiǎn)圖，通過(guò)分析了解傳遞地震的途徑，最好是保證結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)主軸有相近似的動(dòng)力特性。

1.2 一般的建筑工程都只是采用小震級(jí)的設(shè)計(jì)，而使用概念設(shè)計(jì)就可以保證建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到“中震可修，大震不倒”的作用，但是如果在工程設(shè)計(jì)中，沒(méi)有進(jìn)行驗(yàn)算和證實(shí)，能夠真的實(shí)現(xiàn)這種作用嗎，我們還不知道。對(duì)于那些重要建筑以及超限建筑，設(shè)計(jì)人員都會(huì)提出具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)，例如，設(shè)計(jì)必須全方位考慮建筑的抗震性、要求設(shè)計(jì)單位能夠?qū)崿F(xiàn)具體的設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)而保證工程的順利進(jìn)行。

1.3 我們不僅要考慮到建筑的質(zhì)量，還要使建筑物有自己的個(gè)性，避免出現(xiàn)千篇一律的情況。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)理念應(yīng)該考慮建筑物自身性能，從具體目標(biāo)向宏觀目標(biāo)過(guò)渡，施工單位也應(yīng)該參考業(yè)主的要求，選擇滿足建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計(jì)，業(yè)主也可以提出更高的抗震要求，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況盡量滿足，保證建筑在地震時(shí)不受到影響，而不僅僅是不倒就可以。

1.4 從物理結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，水平方向上的地震是雙向的，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置的時(shí)候，應(yīng)該保證結(jié)構(gòu)具有能夠抵抗來(lái)自各個(gè)方向的地震力，特別是兩個(gè)主軸方向上應(yīng)該具有足夠的抗震能力；在選擇結(jié)構(gòu)剛度的時(shí)候，不僅要考慮場(chǎng)地特征方面，還應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題，如果產(chǎn)生過(guò)大的變形，則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)遭到破壞，所以，結(jié)構(gòu)不僅要滿足一定的剛度和抗震性外，還應(yīng)該具有足夠的抗扭轉(zhuǎn)剛度的能力，這樣才能夠保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1.5 在一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，應(yīng)避免應(yīng)力集中的凹角和狹長(zhǎng)的縮頸部位；避免在凹角和端部設(shè)置樓、電梯間；減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向體型盡量避免外挑，內(nèi)收也不宜過(guò)多、過(guò)急，結(jié)構(gòu)剛度、承載力沿房屋高度方向不宜均勻、連續(xù)分布、避免造成結(jié)構(gòu)的軟弱或薄弱的部位。應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載力。根據(jù)具體情況，結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)采取加強(qiáng)連接的方法。

2 結(jié)構(gòu)選型問(wèn)題

2.1 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問(wèn)題

通過(guò)對(duì)新舊規(guī)范中該部分內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)了在新規(guī)范中有了很大變動(dòng)，添加了很多的限制條件，這就進(jìn)一步增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，而且在新規(guī)定當(dāng)中還強(qiáng)制性的規(guī)定了在建筑中不應(yīng)該使用不規(guī)范的設(shè)計(jì)方案，所以建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該在新規(guī)定的技術(shù)上通過(guò)對(duì)這些限制條件的了解，避免在今后的設(shè)計(jì)中發(fā)生沖突，影響工程進(jìn)度。

2.2 結(jié)構(gòu)的超高問(wèn)題

我國(guó)的抗震規(guī)范以及高層建筑規(guī)范中，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的總體高度有著嚴(yán)格的控制，特別是新規(guī)范中對(duì)以前的超高問(wèn)題有了明確的規(guī)定，不僅把原來(lái)的限制高度改為了A級(jí)高度，而且還新增設(shè)了B級(jí)高度，所以我們?cè)谶M(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格的按照新規(guī)定中這方面的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，注意該設(shè)計(jì)內(nèi)容的控制因素，如果結(jié)構(gòu)高度超過(guò)了B級(jí)高度的規(guī)定，那么相應(yīng)的具體施工技術(shù)和方法都會(huì)有所改變。在具體的工程設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)過(guò)結(jié)構(gòu)類型變更而被忽略的情況，這就導(dǎo)致施工審核沒(méi)有通過(guò)，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。

2.3 嵌固端的設(shè)置問(wèn)題

由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個(gè)問(wèn)題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來(lái)的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等問(wèn)題，而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作的大量修改或埋下安全隱患。

3 地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問(wèn)題

地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一直是結(jié)構(gòu)工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設(shè)計(jì)過(guò)程的好與壞將直接影響后期設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，同時(shí)，也是因?yàn)榈鼗A(chǔ)也是整個(gè)工程造價(jià)的決定性因素，因此，在這一階段，所出現(xiàn)的問(wèn)題也有可能更加嚴(yán)重甚至造成無(wú)法估量的損失。在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中要注意地方性規(guī)范的重要性問(wèn)題。由于我國(guó)占地面積較廣，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，僅僅一本《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》無(wú)法對(duì)全國(guó)各地的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)。地方性的“地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類型和設(shè)計(jì)處理方法等一些成熟的經(jīng)驗(yàn)描述和規(guī)定得更為詳細(xì)和準(zhǔn)確，所以，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)地方規(guī)范進(jìn)行深入地學(xué)習(xí)，以避免對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后期設(shè)計(jì)工作造成較大的影響。

4 結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析問(wèn)題

4.1 結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的軟件選擇。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟件在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有了廣泛應(yīng)用。但是當(dāng)前來(lái)看，有很多軟件只能在相應(yīng)的計(jì)算模式中應(yīng)用，所以就會(huì)產(chǎn)生計(jì)算結(jié)構(gòu)各不相同的情況。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析的時(shí)候，不僅要考慮結(jié)構(gòu)類型，還要考慮計(jì)算機(jī)各類軟件的特點(diǎn)，選擇最為合理的計(jì)算方式，并比對(duì)計(jì)算結(jié)果，通過(guò)技術(shù)手段判斷哪個(gè)結(jié)果更為合理一些，這些是設(shè)計(jì)人員應(yīng)該做的工作。否則，就會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力，甚至?xí)霈F(xiàn)不安全因素。

4.2 是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對(duì)自振周期的影響。振型數(shù)目是否足夠。在新規(guī)范中增加一個(gè)振型參與系數(shù)的概念，并明確提出了該參數(shù)的限值。由于在舊規(guī)范設(shè)計(jì)中，并未提出振型參與系數(shù)的概念，或即使有該概念，該參數(shù)的限值也未必一定符合新規(guī)范的要求，因此，在計(jì)算分析階段必須對(duì)計(jì)算結(jié)果中該參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行判斷，并決定是否要調(diào)整振型數(shù)目的取值。多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開(kāi)計(jì)算。

4.3 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算與設(shè)計(jì)。在高層建筑當(dāng)中往往為了美觀而設(shè)置一些非結(jié)構(gòu)構(gòu)建，其并非是主體承重結(jié)構(gòu)，針對(duì)這部分構(gòu)件來(lái)說(shuō)，特別是建筑物頂端的裝飾構(gòu)件，在設(shè)計(jì)時(shí)為了能夠避免地震作用對(duì)該部分的損害，我們應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)這部分的重視，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定中的計(jì)算處理措施進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，保證這部分工程的質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，而是是長(zhǎng)期的循環(huán)往復(fù)的過(guò)程。在具體的施工中，如果出現(xiàn)一些問(wèn)題沒(méi)有解決就會(huì)到整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程產(chǎn)生影響，所以我們必須認(rèn)真負(fù)責(zé)的對(duì)待工程中的任何一道工序。

參考文獻(xiàn)

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