李文起 張 衡

商丘市弘基建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題及對(duì)策探討

李文起 張 衡

商丘市弘基建筑勘察設(shè)計(jì)有限公司

隨著城市化進(jìn)程的加快，高層建筑物越來(lái)越多，尤其是大城市新建建筑物多為高層建筑。高層建筑的設(shè)計(jì)建設(shè)難度較高，做好其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為提升高層建筑建設(shè)效率和質(zhì)量的關(guān)鍵之舉。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，一方面要體現(xiàn)出設(shè)計(jì)的科學(xué)性和專業(yè)性，進(jìn)而使建筑物能夠滿足于公眾的實(shí)際需要，另一方面，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要體現(xiàn)出安全性，側(cè)重于滿足抗震、抗風(fēng)等基本功能性要求，確保建筑能夠符合安全建設(shè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問(wèn)題

科學(xué)技術(shù)及市場(chǎng)發(fā)展的需要促進(jìn)了建筑結(jié)構(gòu)的不斷變化，建筑工程逐漸朝著高層化發(fā)現(xiàn)發(fā)展。高層建筑具有施工技術(shù)復(fù)雜，建筑結(jié)構(gòu)承載力要求較高等特點(diǎn)，其中高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為高層建筑工程的重要組成部分，在開展建設(shè)項(xiàng)目時(shí)要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給予高度注意，要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性，以滿足人們生活的需要，此外建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需要使建筑具有一定的抗震和抗風(fēng)能力，以實(shí)現(xiàn)建筑物安全性的需要。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)的特征

高層建筑結(jié)構(gòu)與普通建筑不同，高層建筑結(jié)構(gòu)需要承載水平和垂直兩個(gè)方向較普通建筑結(jié)構(gòu)承受的荷載大。其中外界風(fēng)力產(chǎn)生水平荷載，垂直荷載主要是建筑物的高度引起的荷載。高層建筑結(jié)構(gòu)受外界地震和風(fēng)力的影響較大，同時(shí)隨著建筑的層數(shù)逐漸增多建筑物位移的速度將增快，側(cè)移速度的加快會(huì)影響住戶的舒適度和建筑的功能性。此外側(cè)移過(guò)大還會(huì)損害建筑物的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。這就要求設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)將建筑物的側(cè)移控制在合理范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)建筑物功能性和舒適度的要求。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則概述

2.1 選取合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖

在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)方要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，一旦數(shù)據(jù)采集不合理，容易導(dǎo)致最終結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，影響后期的施工建設(shè)。為能夠保證后期建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和規(guī)范性，設(shè)計(jì)方必須選取更為合理的設(shè)計(jì)方案，采取相應(yīng)有效的構(gòu)造方法，在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，要盡可能減小誤差，使計(jì)算簡(jiǎn)圖盡可能控制在規(guī)范的限定范圍之內(nèi)。

2.2 確定合適的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要以高層建筑的地質(zhì)條件為選擇依據(jù)，并綜合考慮建筑的荷載分布和結(jié)構(gòu)類型、相鄰建筑物的影響、施工技術(shù)和條件等因素，實(shí)現(xiàn)具體基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的確定。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案確定過(guò)程中要充分發(fā)揮地基潛力，必要時(shí)還需進(jìn)行地基變形監(jiān)測(cè)。

2.3 確定科學(xué)、合理的結(jié)構(gòu)方案

建筑結(jié)構(gòu)方案必須在滿足建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體系和形式的要求下，盡量降低成本費(fèi)用。結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)要求受力準(zhǔn)確、傳力便捷。結(jié)構(gòu)方案的選擇過(guò)程中要綜合考慮區(qū)域條件、自然條件、施工材料、施工技術(shù)等因素對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)方案的最優(yōu)化。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

3.1 短肢剪力墻設(shè)置問(wèn)題

短肢剪力墻不合理設(shè)置已經(jīng)成為直接影響高層建筑安全性的突出問(wèn)題，其對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的損害是非常嚴(yán)重的。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往容易出現(xiàn)增設(shè)短肢剪力墻的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)容易影響到建筑物的穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)而使建筑物整體抗震能力弱化，不利于建筑物長(zhǎng)期穩(wěn)定使用。

3.2 縱向框架的問(wèn)題

在現(xiàn)行的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中，水平地震的作用力一般按兩個(gè)主軸的方向分別計(jì)算。各個(gè)方向的抗測(cè)力構(gòu)件用于支撐各個(gè)方向的地震力。也就是說(shuō)，在對(duì)整體框架進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，縱向框架的力和橫向框架的力兩者的重要性是相同的。然而在實(shí)際高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往忽略了地震的縱向作用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷，使得梁的支座負(fù)筋，跨中縱筋和箍筋的配筋值都不足。

3.3 其他問(wèn)題

建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、牢固性、抗震性、應(yīng)力處理不足，這一系列設(shè)計(jì)的不合理，會(huì)直接降低建筑的質(zhì)量和使用壽命，影響建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的效果。針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要計(jì)算的設(shè)計(jì)部位來(lái)講，計(jì)算的準(zhǔn)確性直接影響設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性。

4 完善高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作

4.1 結(jié)構(gòu)方案選擇要合理

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作最為重要的一點(diǎn)就是要恰當(dāng)合理選取結(jié)構(gòu)方案，只有結(jié)構(gòu)方案選擇準(zhǔn)確才能確保高層建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際的結(jié)果方案選擇過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題相對(duì)還是較多的，首先應(yīng)針對(duì)具體標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)前的分析，進(jìn)而能夠避免實(shí)際選定的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案違反相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，其次對(duì)建筑施工環(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察，對(duì)基礎(chǔ)情況、項(xiàng)目規(guī)模等信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析，進(jìn)而在做好前期工作的基礎(chǔ)上選定最為優(yōu)化的一套高層建筑結(jié)構(gòu)方案。

4.2 合理使用計(jì)算簡(jiǎn)圖

計(jì)算簡(jiǎn)圖是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，計(jì)算簡(jiǎn)圖中具有建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算內(nèi)容，是影響建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，因此加強(qiáng)計(jì)算簡(jiǎn)圖的合理運(yùn)用有助于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全、合理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。由于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有極強(qiáng)的復(fù)雜性，在確定計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)存在一定的難度，計(jì)算簡(jiǎn)圖的具體確定過(guò)程總必須綜合考慮各種因素的影響，以確保后續(xù)計(jì)算工作的準(zhǔn)確性、客觀性。同時(shí)在計(jì)算過(guò)程中還要加強(qiáng)計(jì)算簡(jiǎn)圖的合理使用，以保證計(jì)算的高準(zhǔn)確性。

4.3 加強(qiáng)平面及立面的選擇

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，“三心合一”是一個(gè)重要的概念?！叭暮弦弧敝傅氖歉邔咏ㄖw的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心盡可能地在空間中交匯于一個(gè)點(diǎn)。如果不能在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中做到“三心合一”，那么整個(gè)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。扭轉(zhuǎn)問(wèn)題會(huì)在風(fēng)載等水平載荷的作用下對(duì)高層建筑的相應(yīng)結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重危害，繼而影響到整個(gè)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為了防止扭轉(zhuǎn)問(wèn)題對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)的危害，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡可能的使高層建筑整體達(dá)到“三心合一”的狀態(tài)，要選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局。因此，在選擇平面和立面形式的時(shí)候，對(duì)高層建筑的平面要選擇比較簡(jiǎn)單的形式，便于設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)的時(shí)候條理清晰、不易混淆。

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否，最終影響著建筑的整體安全性?，F(xiàn)階段，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題具有普遍性，有針對(duì)性地展開分析研究符合當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)要求，研究的實(shí)效性較為突出，研究所取得的成果具有一定的借鑒價(jià)值。

[1]王號(hào).高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)問(wèn)題及對(duì)策分析[J].低碳世界，2015，01：233-234.