王小平

摘要：高層建筑類型和功能的復雜化也使高層建筑結(jié)構設計變得更加復雜，進而在設計過程中難免出現(xiàn)一些遺漏和錯誤。文章就結(jié)構設計中結(jié)構選型、地基與基礎設計、結(jié)構計算與分析幾方面總結(jié)了在結(jié)構設計過程中應注意的問題。

關鍵詞：鋼筋混凝土；高層建筑；結(jié)構設計；結(jié)構選型；基礎設計

中圖分類號：TU973文獻標識碼：A文章編號：1009-2374(2009)13-0173-02

隨著高層建筑在我國的迅速發(fā)展，建筑高度的不斷增加，建筑類型與功能的愈來愈復雜，結(jié)構體系的更加多樣化，高層建筑結(jié)構設計也越來越成為結(jié)構工程師設計工作的主要重點和難點之所在。

經(jīng)過筆者多年來的設計實踐，發(fā)現(xiàn)在高層建筑結(jié)構設計過程中經(jīng)常出現(xiàn)一些遺漏或錯誤。為了避免在鋼筋混凝土高層結(jié)構設計過程中少犯或不犯這些錯誤，現(xiàn)將這些常常出現(xiàn)的問題總結(jié)如下：

一、結(jié)構選型

對于高層結(jié)構而言，在工程設計的結(jié)構選型階段，結(jié)構工程師應該注意以下幾點：

(一)結(jié)構的規(guī)則性問題

新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動，新規(guī)范在這方面增添了相當多的限制條件，例如：平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新規(guī)范采用強制性條文明確規(guī)定“建筑不應采用嚴重不規(guī)則的設計方案?！币虼?，結(jié)構工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。

(二)結(jié)構的超高問題

在抗震規(guī)范與高規(guī)中，對結(jié)構的總高度都有嚴格的限制，尤其是新規(guī)范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑，因此，必須對結(jié)構的該項控制因素嚴格注意，一旦結(jié)構為B級高度建筑甚或超過了B級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。在實際工程設計中，出現(xiàn)過由于結(jié)構類型的變更而忽略該問題，導致施工圖審查時未予通過，必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規(guī)劃的影響相當巨大。

(三)嵌固端的設置問題

由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結(jié)構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結(jié)構整體計算時嵌固端的設置、結(jié)構抗震縫設置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。

(四)短肢剪力墻的設置問題

在新規(guī)范中，對墻肢截面高厚比為5～8的墻定義為短肢剪力墻，且根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和實際經(jīng)驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用增加了相當多的限制，因此，在高層建筑設計中，結(jié)構工程師應盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。

二、地基與基礎設計

地基與基礎設計一直是結(jié)構工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時，也是因為地基基礎也是整個工程造價的決定性因素，因此，在這一階段，所出現(xiàn)的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。

在地基基礎設計中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質(zhì)條件相當復雜，作為國家標準，僅僅一本《地基基礎設計規(guī)范》無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準。地方性的“地基基礎設計規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A類型和設計處理方法等一些成熟的經(jīng)驗描述和規(guī)定得更為詳細和準確，所以，在進行地基基礎設計時，一定要對地方規(guī)范進行深入地學習，以避免對整個結(jié)構設計或后期設計工作造成較大的影響。

三、結(jié)構計算與分析

在結(jié)構計算與分析階段，如何準確，高效地對工程進行內(nèi)力分析并按照規(guī)范要求進行設計和處理，是決定工程設計質(zhì)量好壞的關鍵。由于新規(guī)范的推出對結(jié)構整體計算和分析部分相當多的內(nèi)容進行了調(diào)整和改進，因此，結(jié)構工程師也應該對這一階段比較常見的問題有一個清晰的認識。

(一)結(jié)構整體計算的軟件選擇

目前比較通用的計算軟件有：SATWE,TAT．TBSA~ETABS、sAP等，但是，由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異，因此導致了各軟件的計算結(jié)果有或大或小的不同。所以，在進行工程整體結(jié)構計算和分析時必須依據(jù)結(jié)構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件，并從不同軟件相差較大的計算結(jié)果中，判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的，哪個又是意義不大的，這將是結(jié)構工程師在設計工作中首要的工作。否則，如果選擇了不合適的計算軟件，不但會浪費大量的時間和精力，而且有可能使結(jié)構有不安全的隱患存在。

(二)是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響

該部分內(nèi)容實際上在新老規(guī)范中都有提及，只是，在新規(guī)范中根據(jù)大量工程的實測周期明確提出了各種結(jié)構體系下高層建筑結(jié)構計算自振周期折減系數(shù)。

(三)振型數(shù)目是否足夠

在新規(guī)范中增加一個振型參與系數(shù)的概念，并明確提出了該參數(shù)的限值。由于在舊規(guī)范設計中并未提出振型參與系數(shù)的概念，或即使有該概念，該參數(shù)的限值也未必一定符合新規(guī)范的要求，因此，在計算分析階段必須對計算結(jié)果中該參數(shù)的結(jié)果進行判斷，并決定是否要調(diào)整振型數(shù)目的取值。

(四)多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算

一段時間以來，大底盤，多塔樓的高層建筑類型大量涌現(xiàn)，而在計算分析該類型高層建筑時，是將結(jié)構作為一個整體并按多塔類型進行計算，還是將結(jié)構人為地分開進行計算，是結(jié)構工程師必須注意的問題。如果多塔間剛度相差較大，就有可能出現(xiàn)即使振型參與系數(shù)滿足要求，但是對某一座塔樓的地震力計算誤差仍然有可能較大，從而便結(jié)構出現(xiàn)不安全的隱患。

(五)非結(jié)構構件的計算與設計

在高層建筑中，往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構構件。對這部分內(nèi)容，尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時，由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大，因此，必須嚴格按照新規(guī)范中增加的非結(jié)構構件的計算處理措施進行設計。

四、結(jié)語

總之，鋼筋混凝土高層結(jié)構設計是一個長期、復雜甚至循環(huán)往復的過程，任何在這過程中的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結(jié)果存在不安全因素。以上也只是筆者在設計過程中對問題的一些淺薄的認識。

參考文獻

[1]劉順校高層建筑設計[M]天津科技出版社