王磊

摘要：對(duì)于高層建筑而言，其結(jié)構(gòu)是高層建筑的一個(gè)至關(guān)重要的組成部分，且直接關(guān)系到高層建筑的正常使用；并對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)合理性設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)，起著決定性的意義。本文針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析和討論，希望通過(guò)閱讀本文后，能對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平提升有所幫助。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)；抗震設(shè)計(jì)；要點(diǎn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU973.31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3024（2016）09-127-02

前言

由于高層建筑自身的特殊性，導(dǎo)致其一旦出現(xiàn)安全問(wèn)題便會(huì)造成極為嚴(yán)重的后果。高層建筑的結(jié)構(gòu)部分，更是非常重要的安全保障。尤其是對(duì)相應(yīng)的連接的設(shè)計(jì)，更是需要警惕的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。故應(yīng)加強(qiáng)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析，爭(zhēng)取在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，能夠更大程度的發(fā)揮出結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，最終確保高層建筑的正常使用。

1.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本原則

“小震不壞、中震可修、大震不倒”作為結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的三個(gè)基準(zhǔn)要求，其具體含義是：“小震不壞”要求建筑結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下均滿(mǎn)足承載力極限狀態(tài)和建筑結(jié)構(gòu)的彈性變形不超過(guò)規(guī)定值；即：能保障人們的生產(chǎn)、生活等各項(xiàng)社會(huì)活動(dòng)的正常進(jìn)行?！爸姓鹂尚蕖币蠼ㄖY(jié)構(gòu)具有一定的變形能力，不會(huì)發(fā)生不能修復(fù)的脆性破壞，結(jié)構(gòu)的延性滿(mǎn)足規(guī)范的抗震措施和抗震構(gòu)造措施；即：保障人的生命安全和減小經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，“小震不壞”是由其自身抗震承載力決定，“大震不倒”主要依靠結(jié)構(gòu)的延性來(lái)保護(hù)。所以足夠的延性需求是結(jié)構(gòu)構(gòu)件所必須具備的。結(jié)構(gòu)除了必要的延性，也應(yīng)該有足夠的承載力、剛度和穩(wěn)定性。關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)遵循“強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱連接”的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.高層建筑機(jī)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中存在的不足

2.1由于建筑的外觀造型，導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與抗震設(shè)計(jì)間存在矛盾

隨著人民生活水平的提高，建筑的外觀造型也提出了更多的審美要求。因此，近年來(lái)，各種各樣的高層建筑物形狀多變不規(guī)則。對(duì)于這些不規(guī)則高層建筑，具有豐富的美學(xué)外觀設(shè)計(jì)的同時(shí)，也對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了難題。再加上我們國(guó)家的設(shè)計(jì)師在創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面存在一定的缺陷，因此導(dǎo)致不規(guī)則高層建筑表面不均勻，實(shí)際長(zhǎng)度不符合設(shè)計(jì)等問(wèn)題的出現(xiàn)。在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不規(guī)則的結(jié)構(gòu)使得它很難找到設(shè)計(jì)和施工均衡點(diǎn)，這些問(wèn)題的存在，對(duì)整個(gè)高層建筑的安全帶來(lái)了很多潛在的問(wèn)題。

2.2受力體系對(duì)整體設(shè)計(jì)產(chǎn)生不利影響

在項(xiàng)目的過(guò)程中進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)，由于高層建筑的承重結(jié)構(gòu)工程不同，可以產(chǎn)生不同的壓力系統(tǒng)。然而，在這種情況下，如果在高層建筑的設(shè)計(jì)充分考慮其承重結(jié)構(gòu)和壓力系統(tǒng)，便會(huì)出現(xiàn)高層建筑物的受力體系建設(shè)和高層建筑物的抗震性功能出現(xiàn)矛盾的現(xiàn)象。當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)的受力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)繁雜化，在一定程度上，降低高層建筑的抗震性能，會(huì)影響整體的穩(wěn)定性。

2.3資料不充分導(dǎo)致抗震設(shè)計(jì)出現(xiàn)缺陷

高層建筑工程材料準(zhǔn)備不足，主要反映在對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)和附近區(qū)域的地質(zhì)資料掌握不夠，導(dǎo)致抗震設(shè)計(jì)缺陷。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的要求下，建筑承包商中的一部分為了提高經(jīng)濟(jì)效益，如存在縮短施工周期導(dǎo)致準(zhǔn)備不充分等問(wèn)題。例如，在項(xiàng)目開(kāi)始之前，沒(méi)有安排相關(guān)人員到施工現(xiàn)場(chǎng)、附近等區(qū)域環(huán)境條件和地質(zhì)條件的全面調(diào)查和分析，最后因急于開(kāi)始建設(shè)，對(duì)高層建筑的工程質(zhì)量埋下了安全隱患。

3.高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

高層建筑因?yàn)槠渥陨淼囊恍┨厥庑詫?dǎo)致其設(shè)計(jì)的難度較高，并且這種難度主要體現(xiàn)在其設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要注意的問(wèn)題較多，需要更好的協(xié)調(diào)各方面的問(wèn)題。如何妥善處理這些問(wèn)題的存在，可以在很大程度上保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性，但對(duì)于這樣一個(gè)復(fù)雜的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，如果要想保持做好相應(yīng)的工作，首先必須掌握的一些關(guān)鍵內(nèi)容。這些要點(diǎn)的設(shè)計(jì)，能夠保證其整體結(jié)構(gòu)的有效性。具體來(lái)說(shuō)，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要注意要點(diǎn)如下：

3.1加強(qiáng)對(duì)荷載的設(shè)計(jì)

高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，相應(yīng)的負(fù)載是一定需要關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，因?yàn)樨?fù)載的大小直接關(guān)系到高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問(wèn)題，因此，適當(dāng)、合理的處理負(fù)載成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)荷載的設(shè)計(jì)，它主要涉及兩個(gè)方面水平荷載和豎向荷載的內(nèi)容，對(duì)于豎向荷載來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵是應(yīng)該適當(dāng)?shù)臎Q定高層建筑的高度，避免多余的高度問(wèn)題，一旦它的高度超出了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，將不可避免地導(dǎo)致垂直荷載的增加，不利于高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，而對(duì)于水平載荷的設(shè)計(jì)，其中最主要的設(shè)計(jì)目的是為了控制其傾覆力矩的出現(xiàn)，保障高層建筑的穩(wěn)定性，一旦其傾覆力矩出現(xiàn)了問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)的損傷。

3.2加強(qiáng)對(duì)延展性的設(shè)計(jì)

在高層建筑結(jié)構(gòu)中，延展性是一個(gè)非常重要的性能指標(biāo)，特別是與高層建筑的抗震性能有直接聯(lián)系，一旦高層建筑結(jié)構(gòu)的延展性不能滿(mǎn)足應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)水平，將很容易導(dǎo)致其發(fā)生震蕩，更嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)崩塌的危險(xiǎn)，這一點(diǎn)對(duì)于地震災(zāi)害來(lái)說(shuō)最為實(shí)用，確保高層建筑結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的延展性，并能保證其面對(duì)大量外部因素，具有足夠的抗變形和抗裂能力，最終保證高層建筑的穩(wěn)定性和安全性。

3.3加強(qiáng)對(duì)軸向變形的設(shè)計(jì)

針對(duì)當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)其在使用的過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題分析可以發(fā)現(xiàn)，軸向變形是一種常見(jiàn)的問(wèn)題。主要是指結(jié)構(gòu)的高層建筑在某些機(jī)械載荷條件下的軸向變形的問(wèn)題，出現(xiàn)該類(lèi)問(wèn)題，顯而易見(jiàn)對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)存在影響，特別是會(huì)影響高層建筑的主體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。我們進(jìn)一步分析可以發(fā)現(xiàn)，軸向變形問(wèn)題在很大程度上，與高層建筑的垂直壓力有密切關(guān)系，尤其是對(duì)一些高度較大的高層建筑，軸向變形的問(wèn)題更加嚴(yán)重。因此，必須加強(qiáng)預(yù)防高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軸向變形問(wèn)題。

3.4注重設(shè)計(jì)整體性

高層建筑結(jié)構(gòu)，僅從結(jié)構(gòu)幾何空間而言，它的完整性是極其重要的，并且和高層建筑結(jié)構(gòu)的完整性有著極強(qiáng)的直接關(guān)聯(lián)價(jià)值，也是確保整體穩(wěn)定和牢固性需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)。完整性的實(shí)現(xiàn)，剪力墻是一個(gè)重要的部分，設(shè)置合理的相應(yīng)的剪力墻結(jié)構(gòu)，具有完整的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以在很大程度上確保高層建筑具有很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

3.5注重設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，關(guān)鍵點(diǎn)也應(yīng)該得到細(xì)化，從而更好的把握結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)。特別是對(duì)一些關(guān)鍵問(wèn)題，必須提煉成高層建筑結(jié)構(gòu)中的每個(gè)元素，才可以真正實(shí)現(xiàn)其最終的設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)值。比如針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中所需的梁、板、柱、墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的適當(dāng)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，就能夠在很大程度上提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，絕對(duì)不能忽視這些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

3.6提升設(shè)計(jì)工作人員的專(zhuān)業(yè)水平

基于地震的角度，提高高層建筑抗震設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能，對(duì)于設(shè)計(jì)人員，來(lái)說(shuō)是非常重要的。但是，相對(duì)于許多國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)高層建筑工程的抗震設(shè)計(jì)水平仍然存在一定程度的缺陷，如高層建筑的設(shè)計(jì)不科學(xué)等等。由于這些缺陷在抗震設(shè)計(jì)工作中的存在，導(dǎo)致了增加高層建筑的結(jié)構(gòu)的重量，同時(shí)也增加了建筑材料的用量，造成資源的浪費(fèi)。為了提高高層建筑的抗震性能，一方面，設(shè)計(jì)師應(yīng)堅(jiān)持科學(xué)的地震理論為指導(dǎo)，剛度和承載力是高層建筑抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)重要目標(biāo)，另一方面，設(shè)計(jì)師應(yīng)該確保高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)盡可能簡(jiǎn)單，并確保建筑結(jié)構(gòu)的傳輸方式方便，從而確保高層建筑的整體結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)子結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)，最終提高高層建筑的抗震穩(wěn)定性。此外，有關(guān)單位也應(yīng)該注意設(shè)計(jì)師的培訓(xùn)。例如，組織設(shè)計(jì)人員和專(zhuān)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，定期增加設(shè)計(jì)人員的業(yè)務(wù)知識(shí)，并組織一些訪問(wèn)，訪問(wèn)和其他學(xué)習(xí)活動(dòng)，增加知識(shí)供應(yīng)的設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)人員告知最新的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)行業(yè)規(guī)范，然后更好的進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)工作。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，做好對(duì)高層建筑的抗震設(shè)計(jì)十分重要。進(jìn)行高層建筑工程抗震設(shè)計(jì)的工作人員也應(yīng)該不斷提升自身的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平，總結(jié)抗震設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格按照高層建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范和要求進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，以確保設(shè)計(jì)質(zhì)量合格，進(jìn)而保證高層建筑工程在投入使用后的安全性，使其高品質(zhì)地為人民服務(wù)。