黃玲

【摘 ?要】近些年來我國社會和城市化發(fā)展進(jìn)程逐漸加快，城市中高層建筑的建設(shè)取得了很大的發(fā)展，高層建筑的數(shù)量和質(zhì)量逐漸提高，對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面，人們的要求越來越高，而且隨著社會的發(fā)展進(jìn)步，高層建筑也會是未來建筑行業(yè)的趨勢。而對于影響建筑質(zhì)量的眾多因素來說，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是其中的重要方面。因此，本文結(jié)合筆者項目經(jīng)驗，針對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行解析，論述了結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題及解決措施，希望能夠?qū)ξ覈邔咏ㄖ慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計有所幫助。

【關(guān)鍵詞】民用高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;常見問題;解決措施

引言

隨著我國社會的不斷發(fā)展，城市化的進(jìn)程也越來越快，高層建筑行業(yè)發(fā)展速度越來越快，建筑的規(guī)模和設(shè)計改變非常大。同時，高層建筑的功能和結(jié)構(gòu)也變得很復(fù)雜，要使建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量符合要求，需要不斷提高建筑設(shè)計的要求。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該遵循的原則

1.1 確保結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)良

在對高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要確保建筑設(shè)計的可行性和經(jīng)濟(jì)性，確保設(shè)計方案合理，結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式務(wù)實可行。在同一結(jié)構(gòu)設(shè)計單元中，盡量不出現(xiàn)多種類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計體系，確保結(jié)構(gòu)體系受力的明確性，并且要針對各種可能的影響因素進(jìn)行分析，并且要就重要的方面和專業(yè)的設(shè)計人員展開溝通，確保能夠設(shè)計出合理的高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

1.2 確保計算簡圖的合理性

對于高層建筑結(jié)構(gòu)來說，計算簡圖具有重要作用，能夠直接影響著高層建筑結(jié)構(gòu)的計算公式以及結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方式等等。因此一旦選擇了不恰當(dāng)?shù)挠嬎愫唸D，會極大的影響高層建筑的結(jié)構(gòu)安全性，因此為了確保高層建筑安全投入使用就要確保計算簡圖的合理準(zhǔn)確。當(dāng)然在對計算簡圖進(jìn)行選擇的時候，難免會存在一定的誤差，為了確保高層建筑的施工質(zhì)量，就要確保誤差在可接受的規(guī)定范圍之內(nèi)。

1.3 確保合理分析計算結(jié)果

高層建筑在設(shè)計期間，主要使用計算機進(jìn)行設(shè)計。當(dāng)前，建筑領(lǐng)域的設(shè)計軟件非常多，不同的設(shè)計軟件用于同樣建筑也會存在不同，所以，在設(shè)計人員在對建筑設(shè)計軟件選擇時，要注意仔細(xì)研究每一個軟件適用的范圍和使用的條件，確保計算機輔助軟件的合理，避免因為軟件自身存在的問題而對工程建筑的設(shè)計帶來影響。除此之外，在應(yīng)用計算機進(jìn)行設(shè)計的時候要盡量避免在過程中出現(xiàn)人為操作的現(xiàn)象，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入之外要仔細(xì)審查后續(xù)的數(shù)據(jù)，確保能夠得出更加準(zhǔn)確的計算結(jié)果。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

2.1 要重視軸向變形的問題

高層建筑在施工期間，因為建筑物具有很大的豎向負(fù)荷，因此會導(dǎo)致出現(xiàn)不同的變形，還會對建筑彎矩以及連續(xù)墻結(jié)構(gòu)造成影響。一般情況下，建筑軸向變形產(chǎn)生的影響主要為：首先，會導(dǎo)致連續(xù)梁支座負(fù)彎矩數(shù)值降低，其次，建筑正彎矩值也會提高，同時，構(gòu)件剪力和側(cè)移等都會出現(xiàn)很大改變，要求觀察建筑的豎向變形，做好構(gòu)件對比，隨后計算軸向變形結(jié)果，還要預(yù)測好構(gòu)件下料長度，然后合理分配下料長度。

2.2 結(jié)構(gòu)的延性是設(shè)計的重要指標(biāo)

高層建筑和底層建筑不同，柔性較大，在地震等破壞力的作用下，要確保高層建筑最小程度的變形時設(shè)計時需要考慮的重點內(nèi)容。要保證建筑在強力沖擊影響下，還可以保持良好變形不會出現(xiàn)坍塌，在進(jìn)行建筑設(shè)計的過程中，要選擇合理方法，增加高層建筑抗沖擊性，防止受到外界力的影響。

2.3 水平荷載對于設(shè)計結(jié)構(gòu)的影響

大多數(shù)高層建筑物的豎向荷載基本是固定的，而對于水平方向的荷載來說，會受到來自于風(fēng)力或者地震等作用的影響二產(chǎn)生大范圍的浮動，因此高層建筑在豎直方向上的軸力值與自身的重量及建筑高層的一次方是成正比的，而在水平方向上，荷載引發(fā)額傾覆力矩、軸力則與建筑物的高度二次方呈現(xiàn)正比關(guān)系。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題以及解決的方法

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計問題及解決對策

3.1.1 結(jié)構(gòu)超高問題與對策

對高層建筑進(jìn)行建造施工的過程中，隨著建設(shè)高度的增加，隨之而來的對于建筑結(jié)構(gòu)帶來的影響也會逐漸增加，甚至?xí)霈F(xiàn)較大范圍的變化，在建筑材料的特性方面、力學(xué)模型的選擇上以及安全指標(biāo)等等多個方面都會產(chǎn)生較大的改變，因此設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)的時候，設(shè)計時要對各種影響因素進(jìn)行謹(jǐn)慎的設(shè)計和考慮。

3.1.2 嵌固端問題及對策

一般情況下高層建筑設(shè)計中都會設(shè)計地下室以及人防建筑，而且通常會將地下室頂板和人防建筑的頂板設(shè)置為嵌固端。在此過程中，設(shè)計時對于嵌固端的設(shè)計通常存在缺陷，從而會出現(xiàn)各種各樣的問題。比如嵌固端位置以及結(jié)構(gòu)抗震縫是否協(xié)調(diào)、嵌固端上下層級的抗震性能以及剛度問題等，這些問題在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候都要充分考慮到，任何一個方面都不能忽視，否則會帶來很大的安全隱患。

3.1.3 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題及對策

和以往的建筑設(shè)計規(guī)范相比較，高層建筑設(shè)計規(guī)范有了更多的限制條件而且新的規(guī)范也已經(jīng)做出了明確規(guī)定，就是在建筑設(shè)計中要嚴(yán)格杜絕不規(guī)范的設(shè)計方案的使用，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師要遵守相關(guān)規(guī)定，避免影響到建筑工程的順利進(jìn)行。

3.2 結(jié)構(gòu)計算和分析過程中出現(xiàn)的問題及解決對策

3.2.1 振型數(shù)量是否足夠

在新實行的建筑物設(shè)計規(guī)范中，引入了振型參數(shù)和系數(shù)的理念，而且對這些數(shù)值的限定值進(jìn)行了規(guī)定。一般情況下，結(jié)構(gòu)的層數(shù)會影響到振型的數(shù)量，在分析計算建筑結(jié)構(gòu)時，要準(zhǔn)確判斷計算結(jié)構(gòu)的參數(shù)，然后再對振型的數(shù)值進(jìn)行判斷選取。

3.2.2 選擇合適的計算軟件

目前常用的計算軟件眾多，不同的計算軟件具有不同的模型，對計算結(jié)果也會產(chǎn)生較大的影響。如果選擇的計算軟件不適合，不僅僅會浪費時間、事倍功半，還可能會帶來較大的安全隱患。因此在利用軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，設(shè)計工程師要深入了解每個設(shè)計軟件的適用范圍以及適合的建筑結(jié)構(gòu)類型，以便于做出最佳的選擇。

3.3 連梁超筋問題及對策

在剪力墻建造過程中很容易出現(xiàn)連梁超筋的現(xiàn)象。并且越是大墻肢的連梁越容易出現(xiàn)超筋現(xiàn)象。這種現(xiàn)象的原因主要是由于墻肢界面高度不同。在平面結(jié)構(gòu)中，如果墻段較長，可能出現(xiàn)連梁超筋的部位就是在中部位置左右，而在剪力墻的結(jié)構(gòu)中，最容易出現(xiàn)連梁超筋的部位在樓層高度的1/3處。

3.4 軸壓比的問題及對策

高層建筑設(shè)計過程中，在采用鋼筋混凝土的建筑結(jié)構(gòu)時，控制軸壓比主要手段就是增加柱子的截面的方式，從而能夠避免混凝土被壓碎，在施工的過程中，如果柱子變形能力不高，說明結(jié)構(gòu)延性不高，那么對于地震等災(zāi)害的抗災(zāi)能力就會較差，很容易遭到破壞。在設(shè)計的過程中要保證強柱弱梁，確保柱子的良好的延性，也可以適當(dāng)放松對于軸壓比的限值。

4 結(jié)論與建議

近年來，我國高層建筑行業(yè)取得了較大的進(jìn)步和發(fā)展，因此人們對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也隨之提高，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在施工過程中占據(jù)重要位置。高層建筑設(shè)計質(zhì)量的高低會直接影響到高層建筑的施工進(jìn)程，因此針對高層建筑的設(shè)計質(zhì)量要不斷提高要求，確保建筑行業(yè)能夠持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展。本文分析了高層建筑建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則以及設(shè)計的特點，并且分析了在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中可能會出現(xiàn)的問題及解決方法，希望能夠?qū)Υ龠M(jìn)高層建筑行業(yè)的發(fā)展提供一定的幫助，更好的促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展，獲得更好的社會效益。

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（作者單位：上海工程勘察設(shè)計有限公司）