尚春林　蔡曉燕　武剛　安占義　曹鵬杰　李睿奇

（陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)研究院　陜西省　西安市　710048）

高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略探討

尚春林蔡曉燕武剛安占義曹鵬杰李睿奇

（陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)研究院陜西省西安市710048）

高層建筑在現(xiàn)代城市的建筑中得到了廣泛的運(yùn)用，也發(fā)揮了重要的作用，但是在其發(fā)展運(yùn)用的過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題。本文簡(jiǎn)明的介紹了高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，對(duì)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并基于此提出了針對(duì)性的解決措施。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問(wèn)題分析；策略探討

引言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，城市土地不足的問(wèn)題日益突出，高層建筑就成了社會(huì)發(fā)展的一種必然選擇。高層建筑提高了土地利用率，也給建筑行業(yè)注入了新的活力，但其建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度是前所未有的，因此其對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員也提出了更高的要求。高層建筑對(duì)于建筑的抗風(fēng)性能、抗震性能等要求都非常嚴(yán)格，如果這些問(wèn)題不能得到有效的解決，其必然會(huì)影響到高層建筑的質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致重大質(zhì)量事故的產(chǎn)生，這對(duì)高層建筑乃至整個(gè)建筑行業(yè)的發(fā)展都是相當(dāng)不利的。

1　高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)簡(jiǎn)介

所謂的高層建筑就是所有超過(guò)一定高度和層數(shù)建筑的統(tǒng)稱，而這個(gè)對(duì)于這高度和層數(shù)各國(guó)都沒(méi)有相當(dāng)絕對(duì)和嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。在美國(guó)一般將24.6m或者是7層以上的建筑視為高層建筑，而日本一般都是將31m或者是8層以上的建筑視為高層建筑，所以世界各國(guó)對(duì)于高層建筑的定義都是不完全相同的。自從2005年起，我國(guó)就將超過(guò)10層或者高度超過(guò)24m的公共建筑和綜合性建筑定義為高層建筑。高層建筑具有提高土地利用率、縮短公共設(shè)施和市政管網(wǎng)開(kāi)發(fā)周期、減少城市建筑投資等特點(diǎn)，可以帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益，也具有很多地層建筑無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。但是隨著建筑的高度不斷增加，其對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的要求也在不斷提高，高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在的問(wèn)題也日益突出，這些都是在今后的發(fā)展過(guò)程急需解決的問(wèn)題。

2　高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題分析

2.1地基設(shè)計(jì)問(wèn)題

地基是建筑的根基，俗話說(shuō)的好“根基不牢地動(dòng)山搖”，只有打好了地基建筑施工的后續(xù)工作才有意義。與傳統(tǒng)的地層建筑相比，高層建筑對(duì)于建筑的地基提出了更好的要求，高層建筑地基的承載量是地層建筑地層承載量的幾十倍甚至是上百倍，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中如果不對(duì)地基設(shè)計(jì)給予足夠的重視，那么地基的質(zhì)量將無(wú)法得到足夠的保障，建筑的質(zhì)量也必定會(huì)受到影響。在當(dāng)前的高層建筑地基設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一般都是采用預(yù)應(yīng)力管樁作為高層建筑的地基設(shè)計(jì)，并且取得了相當(dāng)不錯(cuò)的效果，這是今后高層建筑地基設(shè)計(jì)的一個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)。

2.2超高問(wèn)題

高度較高雖然是高層建筑的一個(gè)主要特點(diǎn)，但是高層建筑也不是高度越高就越好。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初始階段就應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求確定一個(gè)明確的高度限制，以確保在該高度范圍內(nèi)建筑的類(lèi)型不會(huì)受到高度的影響，并且把可能影響施工成本和施工周期的各種因素控制在最小的一個(gè)范圍內(nèi)。

2.3結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析問(wèn)題

高層建筑的結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，這也增加了建筑結(jié)構(gòu)受力分析和計(jì)算的難度。在建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析階段，準(zhǔn)確、高效的對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，有利于發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)審計(jì)中存在的問(wèn)題，并且有利于及時(shí)的采取應(yīng)對(duì)措施，這也是決定建筑質(zhì)量的關(guān)鍵工作。目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中經(jīng)常會(huì)用到SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等專業(yè)軟件，這些軟件減少了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的計(jì)算量，也提高了設(shè)計(jì)工作的準(zhǔn)確性和工作效率，能夠有效避免人工計(jì)算出現(xiàn)的各種問(wèn)題，為高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做出了巨大的貢獻(xiàn)。

2.4抗風(fēng)性問(wèn)題

在傳統(tǒng)建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑的抗風(fēng)性問(wèn)題基本上可以忽略不計(jì)，但是高層建筑不可以。高層建筑的層數(shù)多、高度高，其承風(fēng)面大，并且容易改變風(fēng)的方向，因而會(huì)使搞成結(jié)構(gòu)的柔性部分產(chǎn)生靜力形式或者動(dòng)力形式的震動(dòng)，這些震動(dòng)會(huì)給建筑的質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響，因此在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的受力分析階段必須考慮風(fēng)對(duì)其的影響，避免風(fēng)給建筑的結(jié)構(gòu)帶來(lái)破壞。由于風(fēng)是一個(gè)看不見(jiàn)摸不著的東西，并且其具有極大的不穩(wěn)定性，這大大的加大了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度。在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要查閱相關(guān)的資料，了解建筑施工地的氣候情況，必要時(shí)還要在施工地進(jìn)行風(fēng)載實(shí)驗(yàn)，以后獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，這能是建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有更強(qiáng)的目的性，能夠針對(duì)受風(fēng)載帶來(lái)的各種問(wèn)題，及時(shí)采取合理的應(yīng)對(duì)措施。

2.5抗震性問(wèn)題

如今各種自然災(zāi)害頻發(fā)，地震這些年發(fā)生的頻率也明顯升高了，地震帶來(lái)的破壞是巨大的，特別是對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，如果建筑的抗震性能達(dá)不到要求，那么一旦發(fā)生地震其必定會(huì)帶來(lái)巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，因此在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中一定要對(duì)其抗震性能基于足夠的重視。抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一直是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，我國(guó)在這方面的起步較晚，還缺乏相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)方法，在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中往往容易忽視這方面的工作。應(yīng)該來(lái)說(shuō)日本的建筑的抗震性能是最好的，在今后的發(fā)展過(guò)程中應(yīng)該積極的學(xué)習(xí)他們的成功經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)技術(shù)，以改善我國(guó)高層建筑的抗震性能。

2.6消防設(shè)計(jì)問(wèn)題

消防設(shè)計(jì)是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最容易忽視的問(wèn)題，因?yàn)橄老到y(tǒng)在建筑的日常工作中并不顯眼，但這并不代表著其沒(méi)有用。高層建筑由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、居住人員較大、建筑材料的易燃性高，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)人員疏散是一項(xiàng)難度巨大的工作。在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注重消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要合理設(shè)計(jì)消防管道的分布，要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使各種消防逃生通道的分布更加合理。高層建筑消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度較大，其成本也較高，這是很多設(shè)計(jì)人員和開(kāi)發(fā)商明知消防系統(tǒng)具有重要作用仍然對(duì)對(duì)其不重視的主要原因。

3　高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題應(yīng)對(duì)策略探討

3.1提高設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員專業(yè)水平低下，是很多中小型城市建設(shè)過(guò)程中遇到的最主要的難度，也是很多問(wèn)題產(chǎn)生的根本原因。設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平不足，使得其很難兼顧到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的各種問(wèn)題，從而導(dǎo)致高層建筑的結(jié)構(gòu)存在很大的缺陷。提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平，需要企業(yè)長(zhǎng)久的投入，需求定期的對(duì)建筑設(shè)計(jì)人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核，及時(shí)淘汰專業(yè)技術(shù)不合格的技術(shù)人員。另外企業(yè)還應(yīng)該鼓勵(lì)設(shè)計(jì)人員更多的去參與建筑的施工過(guò)程，這更有利于他們發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的各種不足，有利于促進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)水平的快速提高。

3.2加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的監(jiān)督管理

加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的監(jiān)督管理，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的各種問(wèn)題，有利于問(wèn)題的及時(shí)解決。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的一部分問(wèn)題都是由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的疏忽大意造成的，如果沒(méi)有對(duì)設(shè)計(jì)工作的監(jiān)督管理那么這些問(wèn)題很難被發(fā)現(xiàn)，其必定會(huì)影響到后續(xù)的施工過(guò)程，對(duì)建筑都的質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。此外，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程監(jiān)督管理，還能使設(shè)計(jì)人員更加清楚的意識(shí)到自己身上的責(zé)任，能夠保證各項(xiàng)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都得到嚴(yán)格的執(zhí)行。

3.3完善相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和守則

雖然高層建筑在我國(guó)已有一段發(fā)展時(shí)間，但是目前建筑行業(yè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的考核系統(tǒng)還是相當(dāng)不完善的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考核體系的不完善主要體現(xiàn)在缺乏相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)注和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，這增加了設(shè)計(jì)工作的難度，也不利于形成規(guī)范性的設(shè)計(jì)作業(yè)，在今后的發(fā)展過(guò)程中急需對(duì)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和守則進(jìn)行完善。

4　結(jié)語(yǔ)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)建筑的質(zhì)量和成本產(chǎn)生著巨大的影響，在今后的發(fā)展過(guò)程一定要盡快解決當(dāng)前高層建筑中存在的問(wèn)題，只有如此才能帶動(dòng)高層建筑的快速發(fā)展，使其為社會(huì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

[1]柳郁.對(duì)小高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若干問(wèn)題的探討[J].建筑知識(shí)：學(xué)術(shù)刊，2013（B01）：57～58.

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TU318

A

1673-0038（2015）12-0029-02

2015-3-9

尚春林（1985-），男，助理工程師，碩士研究生，主要從事結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)工作。