簡析高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計路徑

藺廣金中德（福建）幕墻股份有限公司（363612）

0 引言

因為人們對現(xiàn)代高層建筑功能要求的提高及一些其它因素，無形中增加了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的工作難度。在高層民用住宅設(shè)計過程中，需要參考國家發(fā)布的與高層建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)相關(guān)的文件，針對建筑高度，明確建筑要求，并從經(jīng)濟(jì)、安全、適用等方面出發(fā)進(jìn)行建筑設(shè)計，這樣才能根據(jù)規(guī)定要求設(shè)計出安全、穩(wěn)固的建筑。

1 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

高層民用建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計的時候需要遵循一些原則[1]，這樣可以保證民用建筑安全、穩(wěn)固。首先在進(jìn)行民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要考慮建筑中單位面積承受的載荷范圍，并以此為依據(jù)將建筑結(jié)構(gòu)的斷面尺寸確定下來；其次，對于建筑結(jié)構(gòu)中類似門窗與墻體之間的連接部位，需要確定其連接部位的安全系數(shù)；在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還需要注意結(jié)構(gòu)的外觀，建筑結(jié)構(gòu)需要在安全、穩(wěn)固的基礎(chǔ)上保證結(jié)構(gòu)外觀能夠達(dá)到現(xiàn)代人的審美要求；最后，需要考慮結(jié)構(gòu)體型組合及立面等方面，對于結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)頭、收頭、交接部位的接頭進(jìn)行設(shè)計的時候，需考慮建筑結(jié)構(gòu)的整體性，這樣才能使結(jié)構(gòu)中的各個部位能夠協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。設(shè)計人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要有成本意識，要從工程的角度思考材料采購、維修、管理等環(huán)節(jié)的工作內(nèi)容，在這個基礎(chǔ)上對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，才能保證設(shè)計方案與實際相符，具有可操作性。

2 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計選型的思考

2.1 根據(jù)建筑的整體、實用和經(jīng)濟(jì)性選型

進(jìn)行建筑選型設(shè)計的過程中，需要從整體、實用及經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，思考建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)選型有箱型基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，需要根據(jù)建筑類型、載荷及地基可以承受的范圍作為設(shè)計結(jié)構(gòu)的重要參考因素，設(shè)計的方案必須要滿足以上提到的這些方面。與此同時，設(shè)計人員還需要考慮整體結(jié)構(gòu)的變形范圍，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，使設(shè)計方案可以在滿足國家對建筑安全方面要求的基礎(chǔ)上，還可以做到經(jīng)濟(jì)、美觀。層數(shù)及地基的承載能力是高層建筑設(shè)計工作中必須重點注意的參數(shù)，如果不重視這方面的參數(shù)，可能會使施工單位因設(shè)計方案缺陷而損失大量的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2.2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在進(jìn)行高層建筑設(shè)計工作時，根據(jù)高層建筑的特點，最好采用規(guī)則的平面布置與立面對稱結(jié)構(gòu)。應(yīng)該從安全角度對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，采用平面設(shè)計及對稱立面結(jié)構(gòu)可以提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這樣可以保證建筑在低級地震的影響中依然穩(wěn)固佇立。受市場因素的影響，很多設(shè)計人員的設(shè)計方向偏重外觀的華麗，反而影響到民用住宅的安全系數(shù)。要盡量避免出現(xiàn)建筑大面積扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，這樣會使質(zhì)心與剛度中心偏離平衡位置。設(shè)計人員應(yīng)該考慮到高層住宅居民的安全，采用簡單、對稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計重用目標(biāo)的思考

設(shè)計人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要考慮到結(jié)構(gòu)中梁、板、墻之間的空間關(guān)系，設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計重用階段，需要充分利用建筑環(huán)境中現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)力學(xué)關(guān)系，在這個基礎(chǔ)上進(jìn)一步對結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，這樣能在很大程度上提高設(shè)計的效果。建筑工作中重復(fù)設(shè)計出現(xiàn)的次數(shù)非常頻繁，所以對設(shè)計重用已經(jīng)有了規(guī)范的流程。建筑環(huán)節(jié)中的重用目標(biāo)表現(xiàn)為，設(shè)計師進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時會將結(jié)構(gòu)布局相同的樓層歸并為同類，并將其命名為標(biāo)準(zhǔn)層。為了可以增強(qiáng)設(shè)計效果，設(shè)計人員一般會對標(biāo)準(zhǔn)層另行設(shè)計，進(jìn)行相關(guān)工作的時候，其圖紙與其它結(jié)構(gòu)的圖紙是分開的，這樣設(shè)置對建筑作業(yè)有非常大的意義。建筑設(shè)計過程中，變更及修改的出現(xiàn)非常頻繁，但是在作業(yè)中一旦出現(xiàn)設(shè)計重用，就會影響工程效率，為了不影響工程進(jìn)度，設(shè)計人員使用重用部分對重復(fù)部分進(jìn)行替換，所以建筑中的標(biāo)準(zhǔn)層可以在修改重用部分的過程中直接與其進(jìn)行替換，這樣就能在很大程度上提高設(shè)計環(huán)節(jié)的工作效率。

4 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全的幾點思考

4.1 根據(jù)國家安全設(shè)計規(guī)范制定建筑物的設(shè)計安全

為了保障建筑行業(yè)可以持續(xù)發(fā)展，國家不斷完善相關(guān)的法律法規(guī)。從最新的文件中，不難發(fā)現(xiàn)建筑行業(yè)的各項條例變得越來越具體，在健全的安全規(guī)范下，建筑工作人員進(jìn)行建筑作業(yè)時，與之前相比也變得越來越專業(yè)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計安全工作的好壞可以直接反應(yīng)一個國家在建筑設(shè)計水平。所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計需要遵循國家的安全規(guī)范。除此之外，還需要顧慮到我國相關(guān)的法律法規(guī)，必須要保證不觸及到法律的界限，將安全防范意識貫穿于工程項目的始終。對于國家下發(fā)的相關(guān)文件，施工方一定要認(rèn)真對待，并落實到施工中，比如建筑結(jié)構(gòu)施工時使用的鋼材，必須要滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。對于鋼材，在不考慮震害的前提下，規(guī)范中規(guī)定的最小含鋼量是1%，需要根據(jù)實際項目對鋼材進(jìn)行選擇。對于高層民用建筑而言，使用的鋼材含量應(yīng)該在1%以上，這樣才能滿足國家對建筑安全方面的要求，使建筑質(zhì)量達(dá)到國家的規(guī)定。

4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計要轉(zhuǎn)變設(shè)計思想，提高安全度

建筑工程的質(zhì)量與居民的生命、財產(chǎn)安全直接掛鉤，所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員責(zé)任重大。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員必須要研究國家安全規(guī)范文件，結(jié)合實際情況對建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，最大程度上保證結(jié)構(gòu)設(shè)計方案具有實踐性，這是建筑安全的重要保證。

4.3 建筑結(jié)構(gòu)采用可靠度理論進(jìn)行設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)該不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)理論，這樣能在很大程度上保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性。可靠度理論可以幫助設(shè)計人員優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)方案，提高建筑的可靠性，通過失效概率對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估，在使用的過程中需要將作用應(yīng)力與建筑抗力分開討論。這種方法非常有效，并且已經(jīng)得到我國很多建筑單位的好評，這套理論在發(fā)達(dá)國家被建筑行業(yè)廣泛地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)中。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑技術(shù)人員在使用可靠度理論的同時，還在不斷結(jié)合實際情況對其進(jìn)行完善，從而使這套理論隨著社會的發(fā)展依然能夠展現(xiàn)出良好的實用效果。圖1為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在可靠度理論的指導(dǎo)下設(shè)計的建筑。

圖1 在可靠度理論指導(dǎo)下設(shè)計的建筑

5 結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作與建筑工程的安全性和穩(wěn)定性有著非常緊密的聯(lián)系，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要堅持設(shè)計原則，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，并且還需要參閱國家的安全規(guī)范文件，保證設(shè)計方案合乎規(guī)范要求。