高層建筑結構設計的質量安全思考

摘 要：質量安全是當前人們對建筑物的最基本要求，安全意識的不斷增強也為建筑結構的設計提出了新要求，尤其是高層建筑結構設計的質量安全更是受到人們的廣泛關注。文章主要基于高層建筑結構設計的基本內涵，結合我國目前的實際情況，并且綜合考慮高層建筑結構設計的基本原則，分析如何才能提高高層建筑結構設計的質量安全。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；質量安全

中圖分類號：TU311.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）20-0153-02

建筑質量的高低直接影響了居民居住的舒適度和滿意度，隨著經濟發展居民對建筑質量的要求也逐漸提高。加之我國城市化進程的加快，城市建筑群越來越多，城市的空間資源有限，因此就不得不使建筑物向上發展，以容納不斷增加的城市人口，由此許多高層建筑拔地而起，成為當下建筑的主要發展方向。我國的建筑業在經歷了漫長的發展階段后，在技術上和施工水平上都有所突破。雖然在長期的發展中高層建筑結構設計的水平均也有所提高，但是房屋的質量還存在諸多問題亟待解決。尤其是在高層建筑的結構設計中更需要著重考慮房屋的質量安全。

1 我國高層建筑質量的安全現狀

改革開放以來，建筑業迅速崛起，城市建設的蓬勃發展也為高層建筑建設創造了契機，高層建筑的數量不斷上升，但在數量急增的情況下質量卻沒有提高，甚至出現了下降的趨勢，片面強調縮短建筑施工工期，以最低的成本盡快的完成更多的工程，最終導致建筑質量的下降。建筑的質量包括多方面內容，從施工前期到施工進行中以及后期維護都是檢測建筑質量的重要環節。首先從施工前期來看，在地基的選擇上，建筑地基的選擇是保證后期建筑質量的關鍵，當前房屋開發過程中許多開發商為盡可能擴大個人利益，地基選擇不考慮與周圍環境的協調性，并且在開發過程中存在技術漏洞，造成地基挖掘的失誤，最終影響建筑質量。另外在施工過程中存在偷工減料的問題，一味強調速度而忽視了質量。再者是施工后期的維護和保養，許多建筑修建好以后直接投入使用，尤其是需要維護的高層建筑，在這一環節上的工作不充分，無法保證后期建筑的質量。

隨著我國經濟的飛速發展，人們的價值觀和生活態度也在不斷變化，對高層建筑的安全需求越來越大。從我國發生的幾次地震來看，許多房屋建筑質量不合格，抗震能力不符合國家要求，也正是因為建筑質量不合格間接導致了當時巨大的人員傷亡。高層建筑的質量與高層建筑結構的設計息息相關，發展高層建筑結構設計的計算理論，加強計算機的應用，提高對新型環保材料的研究，使得建筑結構設計更加安全、適用、可靠、經濟。打破傳統設計理念的墨守成規，充分發揮現代設計師的創新能力，在保證安全的前提下進行創新，以滿足人們日漸提高的高層建筑要求。

2 高層建筑結構設計的原則

高層建筑在我國城市建筑中所占比例正在不斷增大，建筑結構方面的變化也越來越多，新時代的特征在設計中不斷涌現。質量安全與時代創新理念的結合是當下高層建筑結構設計的難點和重點。高層建筑結構在設計中也必須牢牢把握設計的基本原則，使得結果更加合理、規范，具體說來其設計原則包括以下幾個方面：

①計算簡圖的適當性。高層建筑結構設計中的關鍵一環便是設計計算，計算簡圖的選用不當往往會影響后期結構的安全，引發結構安全事故。因此選用適當的結構簡圖是保障結構安全性的重要條件，盡可能的減少計算簡圖的誤差。

②基礎方案的適合性。高層建筑結構的基礎設計是設計中的基礎部分，是根據工程的地址條件和地基環境來選擇的。在基礎設計方案中要充分考慮相鄰建筑物的施工條件和環境因素。在設計過程中充分考慮地基承載力，考慮地基土質的土體性質，最大限度地基的潛力。基礎設計方案應該將地基情況和地址勘測報告做的盡量詳盡一些，參考建筑基地實際情況，使得基礎方案更加適合。

③結構方案的合理性。結構方案是后期建筑的行動體系，結構體系應該明確、簡潔，在清晰的結構中考慮建筑物的整體架構。在結構方案設計中要注意綜合考慮和分析工程的設計要求、材料供應、地理環境、施工條件等，并且協調水、電等的構成。結構方案的選擇要注意其合理性，即與實際工程要求和施工環境相統一。

3 高層建筑結構設計的質量安全面臨的問題

①結構的超高問題。高層建筑首先最大的特點便在于其高，建筑物本身具有很高的高度，但是正因為這些高度，使得建筑結構的設計顯得愈發困難。在抗震規范中對建筑的高度有著嚴格的限制，尤其是在新定范圍中對建筑物的超高問題做出了非常明確的限制。另外當前建筑的實際施工過程中常常會出現結構類型改動的情況，而計劃是按原來的結構設計進行的，因此使得實際情況和原定計劃之間存在較大的誤差。結構超高不符合規范為后期的高層建筑安全問題埋下了隱患。

②嵌固端的設置問題。高層建筑一般都設置在建筑物中的地下室頂板或者人防頂板等位置。地下室和人防在高層建筑中都處于比較重要的地位，而在實際設計中設計師往往會忽視嵌固端的設計。比如嵌固端樓板的適應性問題，嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、結構整體設計計算的位置等，嵌固端的設置在高層建筑結構設計中處于非常重要的位置，忽略其中任何一方面都可能影響建筑后期的正常使用。

除此之外，高層建筑結構設計還面臨著新舊規范的適應問題，在長期的發展中，針對高層建筑結構設計提出了不同的規范，新舊規范在具體細則上出現了較大的變動，新規范對高層建筑添加了更多的限制條件，對安全性問題的要求更高。因此當前更加強調高層建筑結構設計的規范性問題。

4 如何提高高層建筑結構設計的質量安全

①強化基礎結構設計，提高地基承載力。因為高層建筑的建筑壓力較大，對地基的要求也更高，打好堅實的基礎是提高建筑物安全性的重要方面。高層建筑的基礎設計中要要注意強調地基深埋工作，深埋程度尅從室外地坪計算到基礎地面。在地基的選擇上，當前的高層建筑主要采用的還是天然地基，天然地基可以用過深埋地基的方式增加地基的穩固性，更重要的是要提高地基承載力，可以通過對地基進行修正，滿足地基承載力的要求。高層建筑地下室外墻一般是采用的是鋼筋鹼墻，地基外側具有較強的層間剛度，這就從地基的側向剛度上提高了地基的整體穩定。設置地下室一定程度上增加了地基結構的整體穩定性。有利于協調整體結構加強基礎結構的建設。

②剪力墻開洞。在我國的高層建筑結構設計中明確提出了：“較長的剪力墻宜開設洞口，將其分成長度較為均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱連梁連接，每個獨立墻段的總高度與其截面高度之比不應小于2，墻肢截面高度不宜大于8m”的要求。此規定針對了剪力墻的破損問題。主要目的便在于提高剪力墻的延性，避免脆性破壞。在結構設計過程中應該盡可能的在剪力墻上開大洞，形成弱連；梁，提高剪力墻的支持力度。另外，針對設計中出現的框架結構梁柱偏心距較大的問題時，應該將梁寬加大或者設置梁水平腋、在梁柱接點處形成較強的剛玉，提高梁柱的支撐力度。

③梁高度選用恰當。懸挑梁在高層建筑中發揮著重要的支撐作用，當前的結構設計中設計師常選用比較小的梁高，造成梁截面受壓區的應力過高。主要原因是在設計過程中設計師忽略了梁撓度的計算，隨著較小梁高造成的梁截面受壓區發生非線性徐變梁撓度逐漸增大，挑梁的變形導致梁板的裂縫，隨著挑梁變形的佳句，裂縫也會逐漸加寬，從而使得建筑物的穩定性得不到保證，高層建筑結構的安全性便受到了挑戰。因此在梁高度的選擇上要充分考慮梁撓度的計算，在結構計算中減少計算誤差，增加挑梁的支持力度。懸挑結構對非水平地震作用非常敏感，因此，要增強挑梁的承載力，選擇恰當懸挑梁的高度，防止出現梁板裂縫，保證高層建筑的支撐力度，從而保持建筑物的安全。

5 結 語

綜上所述，隨著經濟發展，我國的高層建筑數量必然會繼續上升，但從建筑質量安全的角度來講還需要引起重視。在高層建筑結構設計中要牢牢把握新時代的發展趨勢以及結構設計的新規范，做出合理的方案選擇，提高實際建筑的安全性能。工程設計人員要不斷革新自我的設計意識和理念，用認真負責的態度進行建筑結構設計，結合自身工作經驗，明確高層建筑結構設計的需求，設計出安全、出色，具有優秀品質的高層建筑。

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