高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的探討

張高偉

【摘 ?要】在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的當(dāng)下，高層民用建筑數(shù)量也在逐漸增多。與此同時(shí)伴隨著的高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題也浮出水面。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涵蓋許多內(nèi)容不可一言以蓋之，不同的施工情況意味著設(shè)計(jì)也需要做出不同的調(diào)整。在目前的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要時(shí)刻保持科學(xué)性、安全性以及合理性等，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行深度分析。本文對(duì)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行探討的同時(shí)也會(huì)思考修整的舉措。

【關(guān)鍵詞】高層民用;建筑結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)

引言

隨著高層建筑工程數(shù)量的增加，高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中所占的比重也越來(lái)越高。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，平面布置、立體布置、造假方案、材料選擇、內(nèi)部管道設(shè)置等都對(duì)整體設(shè)計(jì)有很大影響。不同施工方案下技術(shù)使用也千差萬(wàn)別。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮到結(jié)構(gòu)方案、計(jì)算簡(jiǎn)圖等問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員需要綜合多方意見(jiàn)進(jìn)行調(diào)整，從而維持整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1.高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則和特點(diǎn)

1.1經(jīng)濟(jì)適用性和安全性原則

在對(duì)高層民用建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要緊緊抓牢其經(jīng)濟(jì)適用性和安全性原則，需要在建筑的結(jié)構(gòu)形式與結(jié)構(gòu)體系中進(jìn)行分析，并遵守同種結(jié)構(gòu)選擇同種類(lèi)型體系的原則，確保在建筑結(jié)構(gòu)中存在的應(yīng)力平衡且合理。一般來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和影響因素進(jìn)行分析和評(píng)判，結(jié)合相關(guān)的工程專(zhuān)家和施工管理控制人員進(jìn)行討論，確保得到的施工方案能夠滿足工程需求，避免成本的浪費(fèi)以及事故的發(fā)生。

1.2圖紙?jiān)O(shè)計(jì)和精確計(jì)算原則

為了確保工程能夠更好的施工，需要針對(duì)工程設(shè)計(jì)和施工圖紙，將工程中可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題和影響因素進(jìn)行標(biāo)注。另外，為了保證施工的順利，需要在圖紙中進(jìn)行精確的計(jì)算，因?yàn)槿绻麍D紙計(jì)算不精確就會(huì)導(dǎo)致高層建筑出現(xiàn)安全問(wèn)題，對(duì)住戶造成了威脅。在計(jì)算中可以利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，并進(jìn)行反復(fù)驗(yàn)算和分析。

1.3預(yù)防原則

為了避免在地震等自然災(zāi)害中導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，需要設(shè)計(jì)出較為柔和的建筑結(jié)構(gòu)，達(dá)到減震和抗震的效果，且需要做好在強(qiáng)烈沖擊下造成的危害，所以高層民用建筑的設(shè)計(jì)需要考慮到良好的變形能力，防止其出現(xiàn)坍塌的現(xiàn)象，保證高層民用建筑結(jié)構(gòu)抗沖擊的延續(xù)性

2.高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮多方問(wèn)題，目前的技術(shù)環(huán)境下存在各種問(wèn)題。其中包括以下幾點(diǎn)。

2.1高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型不當(dāng)

在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，存在很多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。規(guī)范化的設(shè)計(jì)需要對(duì)結(jié)構(gòu)高度和嵌固端設(shè)置等進(jìn)行要求。高層民用高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型不當(dāng)具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 ：首先是結(jié)構(gòu)過(guò)高的問(wèn)題，在建筑抗震因素中，結(jié)構(gòu)高度是影響最大的因素。不同的高度下，機(jī)構(gòu)會(huì)存在很大區(qū)別。目前我國(guó)高層居民建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)高度存在限制，但是結(jié)構(gòu)超高的問(wèn)題經(jīng)常存在，例如，將原有的限制高度設(shè)定為 A 級(jí)高度，或是增加為B 級(jí)高度的建筑。此類(lèi)問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響抗震性能，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須對(duì)這種因素進(jìn)行嚴(yán)格限制。當(dāng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)出現(xiàn)變更后，無(wú)論是結(jié)構(gòu)抗震性能還是構(gòu)件強(qiáng)度都會(huì)受到影響，從而對(duì)工程工期和工程造價(jià)產(chǎn)生影響[1]。其次，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，嵌固端位置設(shè)計(jì)不當(dāng)也會(huì)造成影響。高層民用建筑都帶有二層或是以上的人防地下室，嵌固端就可能會(huì)設(shè)置在地下一層或是地下二層的地下室頂板上，很多設(shè)計(jì)人員總是忽視這部分的設(shè)計(jì)，從而造成建筑結(jié)構(gòu)安全存在嚴(yán)重隱患。

2.2高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的計(jì)算問(wèn)題

作為整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，準(zhǔn)確的計(jì)算分析直接關(guān)系到整體的結(jié)構(gòu)。保證工程的整體質(zhì)量從計(jì)算數(shù)據(jù)開(kāi)始，一絲一毫的數(shù)據(jù)偏差都有可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)安全隱患。在建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算分析階段，常見(jiàn)的問(wèn)題主要體現(xiàn)為：軟件選擇不合適。當(dāng)前階段，高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常用的計(jì)算軟件主要包括 YJK、PKPM、ETABS、3D3S等主流軟件[2]。不同的軟件有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，也適用于不同的分析環(huán)境。想要更高的準(zhǔn)確度，就必須對(duì)各軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，從不同的軟件中選擇最合理的計(jì)算結(jié)果。

3.民用高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題的對(duì)策

為應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題，需要在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行修正，以防出現(xiàn)安全問(wèn)題。

3.1合理布置墻體結(jié)構(gòu)

在布置空間結(jié)構(gòu)過(guò)程中，未達(dá)到減震效果需要使用多種材料。剪力墻性能是抗震的重要指標(biāo)，只有形成良好的空間結(jié)構(gòu)，才能夠達(dá)到更好的減震效果。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件、使用材料以及房屋高度等選擇合適方案。設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該盡可能避免單向設(shè)計(jì)的剪力墻，因?yàn)檫@種剪力墻的受力位置會(huì)導(dǎo)致在地震發(fā)生的時(shí)候安全性大大降低。合理的設(shè)計(jì)應(yīng)該是讓兩個(gè)受力方向的剪力墻的剛度設(shè)計(jì)相近，從而保持了空間性能的良好[3]。這樣的設(shè)計(jì)不但能防止剪力墻因?yàn)楫?dāng)面的受力而損壞，同時(shí)還提高了結(jié)構(gòu)力度，減少了空間浪費(fèi)。雙面剪力墻的結(jié)構(gòu)承載力和抗壓力比較大，在設(shè)計(jì)過(guò)程中他們可以有效提升結(jié)構(gòu)的空間使用效果，減少因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)重量帶來(lái)的負(fù)荷。合理的墻面結(jié)構(gòu)需要在設(shè)計(jì)圖紙上就明確到減震效果和抗震效果，這樣的設(shè)計(jì)才能提高高層建筑的安全性。

3.2解決建筑中心的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題

高層局面建筑除了在縱向方面需要承受更多壓力之外，水平負(fù)荷也會(huì)影響他的結(jié)構(gòu)安全性。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選擇的時(shí)候，應(yīng)該選擇合理的布局和形式，在水平方向計(jì)算好受力位置、受力點(diǎn)以及水平壓力等，盡量減少因?yàn)樗截?fù)荷而出現(xiàn)的水平扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。建筑中心需要維持多年的穩(wěn)定性，水平方向一旦會(huì)出現(xiàn)偏移，勢(shì)必會(huì)對(duì)縱向結(jié)構(gòu)形成壓力，甚至威脅到整棟建筑的安全。在扭轉(zhuǎn)中心的設(shè)計(jì)中，高層建筑的質(zhì)量分布是一個(gè)重要因素。為了使樓層能夠沿水平面分布均勻，必須要減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)震動(dòng)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)數(shù)字進(jìn)行更加精準(zhǔn)的把控，減少因?yàn)樗脚まD(zhuǎn)而產(chǎn)生的震動(dòng)現(xiàn)象。

3.3提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力

在抗震方面，高層建筑與低層建筑存在很大區(qū)別，因此在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不但要考慮到結(jié)構(gòu)安全性，更要考慮到震動(dòng)發(fā)生時(shí)不同樓層的穩(wěn)定性。對(duì)于底層建筑來(lái)說(shuō)，基本樓層只要滿足減震效果即可，但是高層建筑需要對(duì)減震和抗震區(qū)域做好明確區(qū)別，保證在合理的強(qiáng)度和剛度之下維持良好抗震性。這種設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時(shí)候，合理的抗震和減震可以讓建筑物受到最小的上海，從而減少地震產(chǎn)生的此生災(zāi)害，以此保護(hù)底層和高層居民的生命安全[4]。常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方案是使用一定的塑形材料，這些塑性材料可以吸收地震時(shí)產(chǎn)生的能量，起到有效的減震效果，減少地震對(duì)建筑物的破壞。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，近些年來(lái)，我國(guó)城市高層民用建筑獲得了迅速的發(fā)展，在建筑設(shè)計(jì)中需要考慮到建筑物的減震性能、剪力墻的壓力、建筑中心的扭轉(zhuǎn)，在保障建筑質(zhì)量的安全性上，需要時(shí)時(shí)刻刻關(guān)注建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在保證安全性的基礎(chǔ)上對(duì)材料、設(shè)計(jì)等進(jìn)行更高基準(zhǔn)的完善。目前我國(guó)高層局面建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則和理念更加明確，往后也會(huì)在建筑設(shè)計(jì)上采用高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求，這樣才能有最佳的建筑結(jié)構(gòu)體系，從而真正推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]崔廣良. 框架剪力墻施工技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2017（5）.

[2]楊宇熹， 杜明洋， 趙威. 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及布局[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新， 2017（2）：264-264.

[3]李明. 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題淺析[J]. 商業(yè)故事， 2016（2）.

[4]鄭劍. 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略[J]. 建材與裝飾， 2016（36）.