淺談高層民用建筑設(shè)計(jì)

程葉

摘要：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否，直接關(guān)系到建筑使用功能的發(fā)揮，并且還與建筑安全性、耐久性有著密切的關(guān)聯(lián)。然而受到一些因素的影響，使得高層建筑結(jié)構(gòu)中常常會出現(xiàn)各種問題，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量下降。基于此點(diǎn)，本文從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題分析入手，提出解決高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的有效對策。

關(guān)鍵詞：民用建筑;高層;設(shè)計(jì)

引言

隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，近年來，建筑的設(shè)計(jì)開始逐漸趨于功能多元化發(fā)展。同時(shí)，基于我國基本國情，高層建筑的建設(shè)力度大幅度增加，促使我國各城市中的可規(guī)劃空間越來越多，有效推進(jìn)了我國的城市規(guī)劃進(jìn)程。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，可對其整體安全性以及功能起到?jīng)Q定性影響，確保相關(guān)各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的質(zhì)量有助于促進(jìn)高層建筑更好的發(fā)展。

1高層建筑結(jié)構(gòu)體系介紹

1.1框架剪力墻結(jié)構(gòu)介紹

框架剪力墻由兩方面結(jié)構(gòu)體系組成，分別是框架和剪力墻。然而這種結(jié)構(gòu)體系最明顯的承力特征是：框架受到的是豎直方向的荷載，相應(yīng)的剪力墻承受的則是沿水平方向的荷載。因此在實(shí)際應(yīng)用中，剪力墻應(yīng)該平均放置在建筑物的四周以及豎直方向受力比較大和水平方向形態(tài)變化較大的地方。除此之外，由于這個(gè)結(jié)構(gòu)是以框架結(jié)構(gòu)作為主體系，以剪力墻結(jié)構(gòu)作為輔佐體系，因此這個(gè)結(jié)構(gòu)的體系較多的用于25層的大樓建筑。

1.2剪力墻結(jié)構(gòu)介紹

剪力墻結(jié)構(gòu)中的框架結(jié)構(gòu)里的梁柱可以使用鋼筋混凝土類型的土墻板來替換，這樣可以承受由于各種的荷載所引起的作用力，對于控制結(jié)構(gòu)水平方向的作用力也有顯著提高，承擔(dān)豎直方向和水平方向作用力的結(jié)構(gòu)也可以用鋼筋混凝土墻板來代替。由于剪力墻是受到水平方向和豎直方向作用力的一起作用，所以通常用的是平面布置形式，還有剪力墻應(yīng)該雙向或多向布置。因?yàn)檫@個(gè)結(jié)構(gòu)都是由剪力墻構(gòu)成，所以它的剛度是比框架剪力墻結(jié)構(gòu)好的，并且這個(gè)結(jié)構(gòu)高度應(yīng)該小于或者等于6，再加上應(yīng)該考慮抵抗地震的因素。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

第一，舒適性。以提升用戶的使用效果為目的，是建筑的設(shè)計(jì)宗旨。以高層住宅建筑來講，用戶的使用效果即為舒適性，所以在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)，理應(yīng)通過合理規(guī)劃室內(nèi)空間，積極完善及改良設(shè)計(jì)方案等方式，促使建筑用戶可以體驗(yàn)到更高的舒適性。第二，經(jīng)濟(jì)性。時(shí)代不斷進(jìn)步，高層建筑的發(fā)展越來越好，數(shù)量越來越多，在對高層建筑結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)的過程中，需要注重對建筑的平面體形以及建設(shè)區(qū)域等多種因素進(jìn)行充分考量，有助于促使建筑的耐久性及安全性提升。同時(shí)，需要重視選擇合理性以及經(jīng)濟(jì)性均較高的結(jié)構(gòu)機(jī)制，有利于提升建筑的經(jīng)濟(jì)性。

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

3.1高度超出限值

我國現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中，對高層建筑進(jìn)行了明確定義，即層數(shù)≥10，高度>27m的建筑為高層建筑。而當(dāng)建筑的高度超過100m時(shí)，則為超高層建筑。在此需要指出的一點(diǎn)是，高層建筑與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在一定的差別，所以當(dāng)高層建筑的高度超出限值時(shí)，必須按照超高層建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。但是，一些超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)卻按照高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，以達(dá)到降低建筑工程成本的目的，獲取更多的經(jīng)濟(jì)利益。在這種情況下，降低了建筑物的抗震能力和穩(wěn)定性，尤其在遇到地震等自然災(zāi)害時(shí)，易出現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)破壞，危及建筑安全。

3.2地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題

高層建筑結(jié)構(gòu)的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)常見以下問題：天然地基設(shè)計(jì)不合理，地基斜面坡度過大，影響混凝土振搗質(zhì)量和地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)未根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況選擇合適的基礎(chǔ)類型，造成高層建筑物出現(xiàn)不均勻沉降;地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)沒有考慮到水對地基基礎(chǔ)的影響，未能針對地下水位過高問題制定合理的防水設(shè)計(jì)方案，降低了地基基礎(chǔ)穩(wěn)定性和耐久性;建筑物地下室設(shè)計(jì)中沒有合理設(shè)計(jì)底板配筋，易導(dǎo)致建筑物不均勻沉降，造成建筑物失穩(wěn)。

3.3對高層建筑材料與結(jié)構(gòu)的選用

從我國現(xiàn)階段的建筑著手進(jìn)行分析，一般的建筑使用的都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，對于一般高度的民用建筑，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)很容易的滿足抗震和使用需要，但是建筑高度過高的話，鋼筋混凝土就不能夠滿足高層建筑所需要的抗震強(qiáng)度。在現(xiàn)有的高層建筑當(dāng)中特別是建筑高度150米以上的高層建筑在施工的過程中為了保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，施工人員經(jīng)常會采取三層的支撐框鋼架構(gòu)的方法來進(jìn)行施工作業(yè)。隨著社會科技的發(fā)展進(jìn)步，人們對于鋼鐵的處理能力是大大的提升，鋼鐵制品的形態(tài)種類也越來越多，世界的鋼鐵產(chǎn)量也在不斷上升。因?yàn)檫@些原因，在我國現(xiàn)階段的高層建筑的設(shè)計(jì)與施工當(dāng)中，鋼結(jié)構(gòu)的使用率也是越來越高。在高層建筑中加入了鋼結(jié)構(gòu)這也使得我國的高層建筑的抗震性越來越好。

4高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍的問題與對策

4.1超高的對策

為了杜絕這種現(xiàn)象，新高規(guī)推出了一系列非常嚴(yán)格的措施，不止將高度定成了A級，并且還增添了B級的高度，于是我們可以看到在高層民用建筑的處理方法以及策略都有了很大程度的改進(jìn)。但是如果想根本解決這個(gè)難題，那我們就應(yīng)該在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的圖紙的審核上加大難度，對這些高度的難題充分的重視起來，一旦發(fā)現(xiàn)超高的情況立即采取封鎖施工地，最后再對于那些沒有審核通過的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，堅(jiān)決實(shí)行回爐重造的手段，一定要堅(jiān)決防患因?yàn)槌叨纬傻陌踩珕栴}。

4.2高層結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題

在高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的眾多規(guī)則之中，基本上都有關(guān)于對高層民用建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性的制約，由此可見其地位的重要性。而若要根本性的解決建筑結(jié)構(gòu)的固定端上下層面的剛度比等方面的問題，以及高層民用建筑選擇設(shè)計(jì)圖紙不規(guī)范等方面的難題，避免在之后的施工中由于設(shè)計(jì)的問題出現(xiàn)停工的情況，就必須要在制作圖紙之初認(rèn)真研究可行的結(jié)構(gòu)規(guī)則性等各方面的事宜。

4.3合理設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)

在高層建筑結(jié)構(gòu)的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要全面掌握場地的地質(zhì)情況，綜合分析地質(zhì)條件，對地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。一般情況下，可采用天然地基獨(dú)立基礎(chǔ)+防水板+抗浮錨桿的形式進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，并合理設(shè)計(jì)拉梁結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確計(jì)算基礎(chǔ)配筋量，避免出現(xiàn)建筑失穩(wěn)現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)有地下室的高層建筑時(shí)，要采用褥墊處理方案設(shè)計(jì)不同持力層，防止因地下室底板出現(xiàn)大面積裂縫而影響地基基礎(chǔ)的安全性。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還要根據(jù)地下水位的變化繪制包絡(luò)圖，針對地下水位過高的問題制定防水設(shè)計(jì)方案，確保防水設(shè)計(jì)方案符合地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

結(jié)束語

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的復(fù)雜性，為確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須對其中存在的問題進(jìn)行分析，并采取有效的方法和措施加以解決處理，只有這樣，才能使設(shè)計(jì)出來的結(jié)構(gòu)滿足安全性、耐久性的需要，也才能延長高層建筑的使用壽命。

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（作者單位：深圳華森建筑與工程設(shè)計(jì)顧問有限公司南京分公司）