趙香果

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在有些方面值得商榷。通過工程界無數(shù)人員的長(zhǎng)期摸索和不懈努力，建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法已經(jīng)逐漸走向了成熟，尤其是在將概率論成功引入之后，建筑工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)也取得了質(zhì)的變化和突破性的進(jìn)展。文章對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行探討，供同行參考。本文介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并簡(jiǎn)要闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)及幾種體系相對(duì)應(yīng)的分析方法，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

引言

現(xiàn)代建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的效率與質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格，出現(xiàn)了高度越來越高、層數(shù)越來越多、結(jié)構(gòu)體系越來越復(fù)雜的新特點(diǎn)。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)各方面的因素與條件進(jìn)行綜合考慮，應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理論、模式與方法，對(duì)設(shè)計(jì)方案不斷完善，從而提供給工程項(xiàng)目建設(shè)必須的技術(shù)文件，好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不但要兼具經(jīng)濟(jì)性、可行性和合理性等特征而且要具有相當(dāng)?shù)囊?guī)范標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)準(zhǔn)繩的要求，專業(yè)的設(shè)計(jì)人員必須加強(qiáng)理論知識(shí)的研究與專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，這樣才能全面提升和有效促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義及依據(jù)

1概念設(shè)計(jì)的意義

高層建筑能做到結(jié)構(gòu)功能與外部條件一致，充分展現(xiàn)先進(jìn)的設(shè)計(jì).發(fā)揮結(jié)構(gòu)的功能并取得與經(jīng)濟(jì)性的協(xié)調(diào)，更好地解決構(gòu)造處理，用概念設(shè)計(jì)來判斷計(jì)算設(shè)計(jì)的合理性。

2概念設(shè)計(jì)的依據(jù)

高層建筑結(jié)構(gòu)總體系與各分體系的工作原理和力學(xué)性質(zhì)，設(shè)計(jì)和構(gòu)造處理原則，計(jì)算程序的力學(xué)模型和功能，吸取或不斷積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系

1結(jié)構(gòu)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(dòng)，新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)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(qiáng)制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案”。因此，結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意，以避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。

2結(jié)構(gòu)的超高問題

在抗震規(guī)范與高規(guī)中，對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制，尤其是新規(guī)范中針對(duì)以前的超高問題，除了將原來的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度的建筑外，增加了B級(jí)高度的建筑，因此，必須對(duì)結(jié)構(gòu)的該項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意，一旦結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑甚或超過了B級(jí)高度，其設(shè)計(jì)方法和處理措施將有較大的變化。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題，導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未予通過，必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開專家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況，對(duì)工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。

3嵌固端的設(shè)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(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個(gè)問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往忽視了自嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)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(gè)方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作的大量修改或埋下安全隱患。

4短肢剪力墻的設(shè)置問題

在新規(guī)范中，對(duì)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制，因此，在高層建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)中地基是建設(shè)施工的基礎(chǔ)。建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中要對(duì)建筑地基進(jìn)行全面了解，要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)和建筑環(huán)境進(jìn)行全面分析，確保將環(huán)境和施工有效結(jié)合在一起，提高設(shè)計(jì)的可實(shí)行性。我國(guó)的建筑環(huán)境差異較大，地質(zhì)情況各不相同，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中設(shè)計(jì)人員要對(duì)地質(zhì)狀況進(jìn)行深入研究，確保施工順利進(jìn)行。設(shè)計(jì)人員要首先對(duì)地質(zhì)水位進(jìn)行勘探，對(duì)地質(zhì)數(shù)據(jù)、上層結(jié)構(gòu)類型、使用功能、施工條件進(jìn)行綜合考慮。其次要對(duì)周圍建筑環(huán)境安全進(jìn)行研究，觀察建筑物沉降或傾斜狀況。最后要對(duì)建筑物設(shè)置位置及標(biāo)高進(jìn)行了解，對(duì)建筑施工科學(xué)性進(jìn)行分析，確保施工順利進(jìn)行。

2水平荷載問題

施工的過程中影響建筑質(zhì)量的因素主要有：垂直荷載、風(fēng)力產(chǎn)生的水平荷載、地震抵抗力等。水平荷載對(duì)建筑質(zhì)量起決定性作用。水平荷載是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制因素，其在樓房自重及樓面自重等方面具有非常好的結(jié)構(gòu)控制效果，可以對(duì)樓房結(jié)構(gòu)進(jìn)行傾覆，加強(qiáng)建筑豎構(gòu)件的作用力。設(shè)計(jì)人員要對(duì)水平荷載的大小和方向進(jìn)行分析，對(duì)水平荷載可能導(dǎo)致的高層建筑結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行預(yù)防和控制，加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化效果，減少水平荷載造成的建筑結(jié)構(gòu)問題。

3結(jié)構(gòu)側(cè)移問題

側(cè)移問題是當(dāng)前高層建筑設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵影響因素。在高層建筑結(jié)構(gòu)中，水平荷載作用可以導(dǎo)致高層結(jié)構(gòu)向側(cè)面變形，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)側(cè)移。因此，設(shè)計(jì)人員要對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行有效控制，加強(qiáng)對(duì)風(fēng)荷載作用力產(chǎn)生的內(nèi)力抵抗效果，要對(duì)內(nèi)側(cè)的剛度進(jìn)行強(qiáng)化，確保在水平荷載下產(chǎn)生的側(cè)移在一定的范圍內(nèi)，降低可能出現(xiàn)的側(cè)移問題，提高高層建筑的使用安全性。設(shè)計(jì)人員要對(duì)高層建筑的側(cè)移進(jìn)行定時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)超出側(cè)移范圍的高層建筑及時(shí)進(jìn)行處理，降低可能出現(xiàn)的建筑質(zhì)量問題和安全問題。

4結(jié)構(gòu)延性問題

高層建筑結(jié)構(gòu)具有較好柔和性，在地震作用下可以形成更大的形變。為了提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震作用，設(shè)計(jì)人員要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)塑性形變進(jìn)行強(qiáng)化，保證高層建筑在進(jìn)行塑性形變的過程中仍具有較強(qiáng)的抵抗變形能力。要在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理強(qiáng)度強(qiáng)化，對(duì)高層建筑邊角、高層建筑底座等部分進(jìn)行合理處理，保證高層建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的延性，加強(qiáng)高層建筑的安全性和穩(wěn)定性。

5結(jié)構(gòu)選型問題

高層建筑結(jié)構(gòu)施工工藝在一定程度上不僅會(huì)影響到建筑施工材料的消耗，還在很大程度上影響到工期和質(zhì)量。因此在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)選型的過程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行全面控制，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)工藝進(jìn)行合理選取。

在進(jìn)行選型的過程中，設(shè)計(jì)人員要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)平面及立面進(jìn)行控制，保證將建筑結(jié)構(gòu)的幾何中心、剛度中心、結(jié)構(gòu)中心有效匯于一點(diǎn)，提高單獨(dú)結(jié)構(gòu)的控制效果。要注意將建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析進(jìn)行完善，保證建筑施工的受力效益和受力特性，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)選型概念階段進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證建筑施工的經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計(jì)人員要對(duì)選型環(huán)境、工藝、施工效果等因素進(jìn)行全面考慮，提高建筑結(jié)構(gòu)的綜合效益，降低可能出現(xiàn)的工程資源消耗和工程資源浪費(fèi)現(xiàn)象。

6抗震及連梁?jiǎn)栴}

在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的過程中，高層建筑一般不采取單純框架結(jié)構(gòu)體系，常選取框架一剪力墻、剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)等完成對(duì)自身結(jié)構(gòu)的加固和抗震。這種方法可以有效提高對(duì)地震的抵抗效果，加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。除此之外，高層建筑在進(jìn)行內(nèi)力和位移計(jì)算的過程中還常使用彈性剛度。彈性剛度可以有效對(duì)連梁超筋或截面控制超過剪壓比的連梁剛度進(jìn)行控制，提高連梁的效果。

在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)人員可以對(duì)連梁的剛度進(jìn)行降低，對(duì)剛度系數(shù)進(jìn)行折減。當(dāng)折減后建筑結(jié)構(gòu)仍不能滿足設(shè)計(jì)的需要和要求，設(shè)計(jì)人員可以適當(dāng)對(duì)連梁進(jìn)行內(nèi)調(diào)幅，但是在實(shí)際調(diào)幅過程中要保證調(diào)幅力度低于20%。

結(jié)語

鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)汁是一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過程，任何在這個(gè)過程中的遺漏或錯(cuò)誤都有可能使整個(gè)設(shè)計(jì)過程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果存在不安全因素。所以把每個(gè)重要問題都考慮全面了，才能保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全。

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