高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題及對(duì)策探討

陳波

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司 重慶市渝中區(qū) 400000）

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題及對(duì)策探討

陳波

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司 重慶市渝中區(qū) 400000）

高層建筑是當(dāng)前建筑業(yè)中的一個(gè)重要建設(shè)項(xiàng)目，與一般建筑不同，高層建筑樓層高、施工復(fù)雜、影響因素眾多，尤其是進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)受到建筑功能要求、結(jié)構(gòu)受力合理性、結(jié)構(gòu)施工方便性、結(jié)構(gòu)美學(xué)性以及經(jīng)濟(jì)因素的影響?；诖?，本文重點(diǎn)針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題展開(kāi)具體論述，希望能夠促進(jìn)我國(guó)高層建筑的健康發(fā)展。

高層建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；問(wèn)題；對(duì)策

1 引言

高層建筑的應(yīng)用能夠提高土地的利用率，緩解城市土地稀缺壓力，但是建筑越高對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求就越嚴(yán)格。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠使建筑使用的價(jià)值得到提升，滿足居民對(duì)于住房的功能性與舒適度的要求。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則

2.1 選擇合理結(jié)構(gòu)方案

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，首先要保證建筑結(jié)構(gòu)的合理性，其次保證其經(jīng)濟(jì)性，使得結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)形式切實(shí)可行、傳力簡(jiǎn)捷、受力明確。在同一個(gè)結(jié)構(gòu)單元中不適合使用不同的結(jié)構(gòu)體系，在地震區(qū)要力求豎向與平面的規(guī)則?？傊?，要對(duì)工程中的設(shè)計(jì)要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)以及施工條件等方面進(jìn)行全方位的分析。水、暖、電等方面要充分協(xié)商好，在這些基礎(chǔ)上開(kāi)始結(jié)構(gòu)選型，確定好結(jié)構(gòu)方案，對(duì)各種方案進(jìn)行比較，選擇好的方案使用。

2.2 選擇合適基礎(chǔ)方案

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要制定合適的基礎(chǔ)方案，首先要綜合分析工程的地質(zhì)條件、與其相鄰建筑物的影響、施工條件、上部的結(jié)構(gòu)類型以及荷載分布，其次要求保證基礎(chǔ)方案的經(jīng)濟(jì)性。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要使地基的潛力得到最大程度的發(fā)揮，需對(duì)地基進(jìn)行變形演算。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，地質(zhì)勘察的報(bào)告要詳盡，而缺少報(bào)告的應(yīng)該要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)查看，并參考附近建筑的資料。一般情況下，兩種不同的類型不適合在同一結(jié)構(gòu)的單元中使用。

2.3 進(jìn)行正確分析計(jì)算

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)在我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，然而因?yàn)檐浖N類繁多，不同的軟件計(jì)算所得的數(shù)據(jù)也存在一些差異，所以設(shè)計(jì)師要全面了解程序的適用條件與范圍。在用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)槌绦蚺c結(jié)構(gòu)實(shí)際的情況不相符合，或者是因?yàn)檐浖谋旧泶嬖谌毕?，又或者是因?yàn)槿斯さ妮斎脲e(cuò)誤因而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果也出錯(cuò)，所以拿到計(jì)算機(jī)計(jì)算的結(jié)果時(shí)，工程師必須要慎重校對(duì)，認(rèn)真地分析，做出正確合理的判斷。

2.4 采用正確構(gòu)造措施

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還需要采用正確的構(gòu)造措施，以強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)壓弱拉為主要原則。在這個(gè)過(guò)程中要注意構(gòu)件延性、考慮溫度、加強(qiáng)薄弱的部位、注意鋼筋錨固長(zhǎng)度。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

3.1 短肢剪力墻設(shè)置存在問(wèn)題

在當(dāng)前的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題是比較多的，并且很多問(wèn)題的存在甚至?xí)?duì)于高層建筑產(chǎn)生致命的影響。其中，短肢剪力墻的不合理設(shè)置就是極為典型的一種，這種不合理性主要表現(xiàn)在當(dāng)前的很多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員往往很容易出現(xiàn)增設(shè)短肢剪力墻的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)必然會(huì)影響到高層建筑的穩(wěn)定性和安全性，尤其是會(huì)直接造成整個(gè)高層建筑短肢剪力墻抗震能力的降低，進(jìn)而不利于后期高層建筑長(zhǎng)期安全使用。

3.2 嵌固端設(shè)置存在問(wèn)題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，嵌固端也是極為重要的一個(gè)組成部分，對(duì)于嵌固端的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前存在的主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：①對(duì)于嵌固端位置的選擇存在著較大的問(wèn)題，很多高層建筑把嵌固端設(shè)置在地下室或者是人防的頂板，這種設(shè)計(jì)模式存在較大的安全問(wèn)題；②嵌固端上下層剛度比例設(shè)計(jì)不合理，對(duì)于嵌固端的合理設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，上下層的剛度比例是一個(gè)極為關(guān)鍵的指標(biāo)，對(duì)于這一指標(biāo)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前很多嵌固端設(shè)計(jì)中存在計(jì)算失誤或者是設(shè)計(jì)問(wèn)題；③對(duì)于嵌固端的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前還存在的一個(gè)突出問(wèn)題就是其和抗震縫隙的處理存在一定的矛盾和沖突，平衡性不足，進(jìn)而影響了整個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.3 超高問(wèn)題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，超高也是一項(xiàng)十分突出的問(wèn)題。所謂的超高問(wèn)題主要就是指很多高層建筑建設(shè)單位無(wú)視相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，過(guò)度增加高層建筑的高度，因?yàn)楦邔咏ㄖ叨鹊脑黾釉诤艽蟪潭壬夏軌蛱嵘浣?jīng)濟(jì)利潤(rùn)，但是從另外一方面看，這種超高問(wèn)題對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的影響卻是極為不利的，尤其是對(duì)于高層建筑的穩(wěn)定性和抗震能力會(huì)產(chǎn)生較大的干擾，一旦遭遇地震或者強(qiáng)風(fēng)等自然災(zāi)害很容易發(fā)生一定的危險(xiǎn)，導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂或者是倒塌等現(xiàn)象，最終威脅人們的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

3.4 其它設(shè)計(jì)問(wèn)題

除了上述幾種問(wèn)題以外，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還存在著許多其他設(shè)計(jì)問(wèn)題，主要表現(xiàn)在其對(duì)于結(jié)構(gòu)的抗震性、牢固性以及相應(yīng)應(yīng)力的處理上，這些方面的問(wèn)題也必然會(huì)影響到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果，最終導(dǎo)致其整體的高層建筑建設(shè)受損；此外，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要計(jì)算的一些設(shè)計(jì)位置來(lái)說(shuō)，其計(jì)算的準(zhǔn)確性也會(huì)影響到其設(shè)計(jì)的水平，而這種計(jì)算準(zhǔn)確性問(wèn)題的影響因素又是多方面的，比如資料的健全與否，計(jì)算公式的選擇恰當(dāng)與否，計(jì)算過(guò)程的失誤等都會(huì)導(dǎo)致其計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而影響其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果。

4 高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采取的對(duì)策

4.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)方案的選擇

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，首先要根據(jù)工程的實(shí)際情況，做好勘探工作，了解工程項(xiàng)目所在地區(qū)的地質(zhì)、地貌、水文、氣候等要素，在科學(xué)的指導(dǎo)下選擇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案；設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)建筑項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)類型、荷載情況進(jìn)行全方位的了解，以便能對(duì)工程項(xiàng)目的施工條件、施工影響因素進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，使基礎(chǔ)方案達(dá)到最優(yōu)化。

4.2 計(jì)算簡(jiǎn)圖、工具的選擇

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，做好簡(jiǎn)圖的計(jì)算十分重要，其是后期施工的重要依據(jù)。因此，保障計(jì)算簡(jiǎn)圖的精準(zhǔn)性，對(duì)于建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性具有直接影響?，F(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，極大的推動(dòng)了建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)工程項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過(guò)各參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全化、科學(xué)化、先進(jìn)化和節(jié)約化，如仿真模擬軟件、CAD制圖技術(shù)等均得到了廣泛的應(yīng)用。高層建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷提高自身的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平，提高工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和安全性。

4.3 設(shè)計(jì)方案的選擇

在高層建筑工程中，施工活動(dòng)開(kāi)展前，首先要對(duì)工程設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行科學(xué)判定，在對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)從工程的經(jīng)濟(jì)性角度、實(shí)用性角度、科學(xué)性及安全性等多個(gè)因素進(jìn)行綜合評(píng)定，以確保工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案能夠按照既定計(jì)劃加以實(shí)施。

4.4 提高設(shè)計(jì)技術(shù)

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，存在著許多客觀或主觀的影響因素，對(duì)工程的質(zhì)量造成影響，此外不可避免的存在一些技術(shù)問(wèn)題，影響了建筑物的安全性。為避免由于建筑物設(shè)計(jì)問(wèn)題而帶來(lái)的重大安全事故，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)采取有效的控制措施，以杜絕重大災(zāi)害的發(fā)生。如針對(duì)短肢剪力墻設(shè)置不合理問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，均勻分布短肢剪力墻，并對(duì)墻體的厚度及光滑度進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。墻體控制在0.2～0.3m較為合適并保證墻體表面的光滑度；墻體過(guò)薄、過(guò)厚或墻體凹凸不平，都對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成極大的影響；同時(shí)，還可將部分剪力墻與較長(zhǎng)的墻體進(jìn)行結(jié)合，以提高整個(gè)建筑工程的安全性。

4.5 設(shè)計(jì)者職業(yè)素養(yǎng)的提升

要想保證高層建筑中各類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題得以合理的解決，最終需要設(shè)計(jì)人員的參與，因此一定要做好設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)工作，提升設(shè)計(jì)者的職業(yè)素養(yǎng)。設(shè)計(jì)者應(yīng)不斷加強(qiáng)專業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)的學(xué)習(xí)，同時(shí)還要重視建筑領(lǐng)域各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)知識(shí)的學(xué)習(xí)、以及建筑領(lǐng)域先進(jìn)設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)技術(shù)、相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)，以保障高層建筑設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和安全性。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其合理性及高效性直接關(guān)系到高層建筑整體的施工質(zhì)量和安全性。因此，為了避免安全事故的發(fā)生，在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該全面加強(qiáng)消防結(jié)構(gòu)、抗震結(jié)構(gòu)以及抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作效率，確保高層建筑的施工質(zhì)量，消除隱患。

[1]陳克軍.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)與問(wèn)題及對(duì)策探討[J].低碳世界，2015（2）：164～165.

[2]關(guān)青林.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題及對(duì)策研究[J].門窗，2014（11）：112～113.

[3]楊勇，徐 洲.高層建筑結(jié)構(gòu)承重柱設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題探討[J].城鄉(xiāng)建設(shè)，2011：78～79.

[4]羅慶剛.高層建筑框架結(jié)構(gòu)施工存在的問(wèn)題和相關(guān)對(duì)策探討[J].建材與裝飾，2014：147～148.

TU973.2

A

1673-0038（2015）49-0115-02

收稿日期：2015-11-2

陳波（1982-），男，工程師，研究生，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。