民用高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題及解決措施應(yīng)用研究

黃玲

【摘 ?要】近些年來我國社會(huì)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(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面，人們的要求越來越高，而且隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，高層建筑也會(huì)是未來建筑行業(yè)的趨勢。而對(duì)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(jì)是其中的重要方面。因此，本文結(jié)合筆者項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行解析，論述了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)有所幫助。

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

引言

隨著我國社會(huì)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(jì)改變非常大。同時(shí)，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(jì)的要求。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(duì)高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要確保建筑設(shè)計(jì)的可行性和經(jīng)濟(jì)性，確保設(shè)計(jì)方案合理，結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式務(wù)實(shí)可行。在同一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單元中，盡量不出現(xiàn)多種類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系，確保結(jié)構(gòu)體系受力的明確性，并且要針對(duì)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(jì)人員展開溝通，確保能夠設(shè)計(jì)出合理的高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

1.2 確保計(jì)算簡圖的合理性

對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)來說，計(jì)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(jì)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?jì)算簡圖，會(huì)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(jì)算簡圖的合理準(zhǔn)確。當(dāng)然在對(duì)計(jì)算簡圖進(jìn)行選擇的時(shí)候，難免會(huì)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(jì)算結(jié)果

高層建筑在設(shè)計(jì)期間，主要使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。當(dāng)前，建筑領(lǐng)域的設(shè)計(jì)軟件非常多，不同的設(shè)計(jì)軟件用于同樣建筑也會(huì)存在不同，所以，在設(shè)計(jì)人員在對(duì)建筑設(shè)計(jì)軟件選擇時(shí)，要注意仔細(xì)研究每一個(gè)軟件適用的范圍和使用的條件，確保計(jì)算機(jī)輔助軟件的合理，避免因?yàn)檐浖陨泶嬖诘膯栴}而對(duì)工程建筑的設(shè)計(jì)帶來影響。除此之外，在應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡量避免在過程中出現(xiàn)人為操作的現(xiàn)象，在對(duì)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(jì)算結(jié)果。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

2.1 要重視軸向變形的問題

高層建筑在施工期間，因?yàn)榻ㄖ锞哂泻艽蟮呢Q向負(fù)荷，因此會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不同的變形，還會(huì)對(duì)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(huì)導(dǎo)致連續(xù)梁支座負(fù)彎矩?cái)?shù)值降低，其次，建筑正彎矩值也會(huì)提高，同時(shí)，構(gòu)件剪力和側(cè)移等都會(huì)出現(xiàn)很大改變，要求觀察建筑的豎向變形，做好構(gòu)件對(duì)比，隨后計(jì)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(jì)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(shí)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的重點(diǎn)內(nèi)容。要保證建筑在強(qiáng)力沖擊影響下，還可以保持良好變形不會(huì)出現(xiàn)坍塌，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)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(duì)于設(shè)計(jì)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(duì)于水平方向的荷載來說，會(huì)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(dòng)，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(jì)中常見的問題以及解決的方法

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及解決對(duì)策

3.1.1 結(jié)構(gòu)超高問題與對(duì)策

對(duì)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(duì)于建筑結(jié)構(gòu)帶來的影響也會(huì)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(gè)方面都會(huì)產(chǎn)生較大的改變，因此設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)的時(shí)候，設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)各種影響因素進(jìn)行謹(jǐn)慎的設(shè)計(jì)和考慮。

3.1.2 嵌固端問題及對(duì)策

一般情況下高層建筑設(shè)計(jì)中都會(huì)設(shè)計(jì)地下室以及人防建筑，而且通常會(huì)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(jì)時(shí)對(duì)于嵌固端的設(shè)計(jì)通常存在缺陷，從而會(huì)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(jí)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(jì)的時(shí)候都要充分考慮到，任何一個(gè)方面都不能忽視，否則會(huì)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(duì)策

和以往的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范相比較，高層建筑設(shè)計(jì)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(jì)中要嚴(yán)格杜絕不規(guī)范的設(shè)計(jì)方案的使用，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)算和分析過程中出現(xiàn)的問題及解決對(duì)策

3.2.1 振型數(shù)量是否足夠

在新實(shí)行的建筑物設(shè)計(jì)規(guī)范中，引入了振型參數(shù)和系數(shù)的理念，而且對(duì)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(huì)影響到振型的數(shù)量，在分析計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，要準(zhǔn)確判斷計(jì)算結(jié)構(gòu)的參數(shù)，然后再對(duì)振型的數(shù)值進(jìn)行判斷選取。

3.2.2 選擇合適的計(jì)算軟件

目前常用的計(jì)算軟件眾多，不同的計(jì)算軟件具有不同的模型，對(duì)計(jì)算結(jié)果也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。如果選擇的計(jì)算軟件不適合，不僅僅會(huì)浪費(fèi)時(shí)間、事倍功半，還可能會(huì)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(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)工程師要深入了解每個(gè)設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)策

高層建筑設(shè)計(jì)過程中，在采用鋼筋混凝土的建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，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(duì)于地震等災(zāi)害的抗災(zāi)能力就會(huì)較差，很容易遭到破壞。在設(shè)計(jì)的過程中要保證強(qiáng)柱弱梁，確保柱子的良好的延性，也可以適當(dāng)放松對(duì)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(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也隨之提高，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在施工過程中占據(jù)重要位置。高層建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低會(huì)直接影響到高層建筑的施工進(jìn)程，因此針對(duì)高層建筑的設(shè)計(jì)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(jì)的原則以及設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，并且分析了在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中可能會(huì)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(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 方澤鵬.分析高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和常見的問題[J].建筑設(shè)計(jì)管理，2014（8）：58-59，100.

[2] 陳曦.高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[J].科技導(dǎo)向，2013（8）：361.

[3] 何瑋瑋.高層建筑設(shè)計(jì)規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)探究[J].城市建設(shè)理論研究）電子版），2013，33（19）：67-68.

[4] 蔣晟.淺探高層建筑設(shè)計(jì)和城市空間合理化[J].城市建設(shè)理論研究（電子刊），2013，13（9）：129-130.

[5] 岳世宏，陳淑賢.超高層建筑利弊分析[J].承德石油高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2014，14（03）：154-155.

[6]黃雄輝.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算相關(guān)問題分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009，23（16）：85-86.

（作者單位：上海工程勘察設(shè)計(jì)有限公司）