李培祥

摘 要 隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，綜合國力也在不斷提升，高層建筑業(yè)越來越發(fā)達(dá)，不論是密度還是高度都在不斷增加，類型更加多樣，功能更加完善，結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜。所以，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題越來越引起人們的重視，這也是設(shè)計工作中亟待解決的問題。由于當(dāng)前我國主要采用鋼筋混凝土作為建筑的主要結(jié)構(gòu)，所以解決鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計難點(diǎn)有重要的意義。本文通過分析當(dāng)前高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題，提出了幾點(diǎn)看法。

關(guān)鍵詞 高層 結(jié)構(gòu)設(shè)計

一、我國高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中存在的問題

（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏系統(tǒng)化

當(dāng)前，我國高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計呈現(xiàn)出明顯的單一化、割裂化狀態(tài)，缺乏對各個設(shè)計環(huán)節(jié)系統(tǒng)化和綜合化的統(tǒng)籌考慮。例如，在高層建筑設(shè)計過程中沒有考慮到水平方向上的強(qiáng)風(fēng)和對于中高強(qiáng)度地震的防御與負(fù)荷能力等設(shè)計環(huán)節(jié)，或者只是單一地考慮到某一方面，而沒有將幾個環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮，設(shè)計環(huán)節(jié)缺乏系統(tǒng)化，使得高層建筑在應(yīng)對突如其來的自然災(zāi)害時顯得捉襟見肘，為高層建筑的安全性埋下了隱患。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中非合理性地人為拔高建筑高度

從建筑設(shè)計理論上講，建筑的高度與抗震性能是呈反比的，也就是說，建筑物的高度越高，其抗震、減震效果就越差。我國幅員遼闊，地質(zhì)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多樣化和復(fù)雜化的面貌，特別是西南地區(qū)處于板塊交界處，地震多發(fā)，對于建筑物的抗震性能要求很高。然而，事實上，許多建筑開發(fā)商為了謀取高額利潤，置建筑物安全性能于不顧，違背建筑設(shè)計客觀規(guī)律，一味拔高建筑物高度，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)過高、超高，很大程度上削弱了建筑物抗震效果，造成安全隱患。

二、結(jié)構(gòu)選型過程中所注意的問題

（一）高層建筑的結(jié)構(gòu)不僅應(yīng)該滿足其功能要求，更應(yīng)該合理減少設(shè)計的隨意性

由于高層建筑本身體量巨大，對于其結(jié)構(gòu)要求也比較多。首先，要保證結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，只有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定了建筑物才能穩(wěn)定。其次，要滿足其功能要求，要做到實用。此外，高層建筑物的體量巨大，結(jié)構(gòu)方面應(yīng)該注重整體化，高層建筑物的結(jié)構(gòu)一般較為簡單，設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)，并不刻意追求設(shè)計理念的隨意性，些許的改變有可能會影響整個建筑的安全系數(shù)。

（二）在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要注意控制建筑物的高度，要嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行

高層建筑對于設(shè)計和建造方面都有十分苛刻的要求：首先，隨著建筑高度不斷增加，對施工技術(shù)工藝的要求增加，設(shè)計成本也會不斷增加，建成之后的運(yùn)營和日常維護(hù)的費(fèi)用也會增加。其次，建筑高度增加，對于自身承擔(dān)各種荷載的能力也是一種考驗，存在較高的安全隱患。此外，對環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約也有消極作用，過高的建筑會對城市自然環(huán)境造成不利影響，產(chǎn)生一系列連鎖反應(yīng)，還會使建筑材料資源不能得到充分利用，能源消耗也會增加，與當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略背道而馳。所以，在項目工程審核過程中要特別注意建筑物過高的問題。

（三）做好框架——剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化，在保證功能的前提下盡量簡化結(jié)構(gòu)

好的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計可以把建筑的結(jié)構(gòu)延性和結(jié)構(gòu)剛度完美地表現(xiàn)出來，要根據(jù)規(guī)范將延性和剛度進(jìn)行協(xié)調(diào)，尤其是要做好短肢剪力墻的設(shè)置，在高層建筑中，短肢剪力墻由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能作用較小，使用率也比較低。所以，在設(shè)計過程中，為了減少后續(xù)工作修改和結(jié)構(gòu)維修的麻煩，一般盡量少采用或者不采用短肢剪力墻。

（四）增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能和強(qiáng)度

地震是對高層建筑的威脅之一，結(jié)構(gòu)的抗震能力是建筑質(zhì)量的綜合反映。由于地震波分為橫波和縱波，所以作用力是多個方向的，建筑的結(jié)構(gòu)也應(yīng)該滿足抵抗各個方向地震作用力的要求。主要是通過增強(qiáng)水平和豎直方向的抗剪力能力來實現(xiàn)。在選擇結(jié)構(gòu)材料時，除了要有足夠的強(qiáng)度，還應(yīng)該注意減少形變，要有較強(qiáng)的抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，保證結(jié)構(gòu)在地震情況下的穩(wěn)定。

（五）保證結(jié)構(gòu)各部分的緊密聯(lián)系，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性

高層建筑體量龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單純一個整體結(jié)構(gòu)不一定能支撐整座建筑，可能需要多個部分連接起來，所以保證各部分的連接緊密性十分必要。高層建筑的整體性能及基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固連接是結(jié)構(gòu)整體性的重要保障。樓蓋的存在為建筑提供了抗力和面內(nèi)剛度，所以做好樓蓋的整體性也是重要工作之一。

三、基礎(chǔ)和地基的設(shè)計中所注意的問題

基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點(diǎn)之一，基礎(chǔ)是否穩(wěn)固直接決定著建筑的質(zhì)量，一旦出了問題所造成的后果是無法估量的。在地基基礎(chǔ)的設(shè)計過程中要遵守規(guī)范，特別是地方性的規(guī)范，因為我國地質(zhì)條件復(fù)雜，關(guān)于這方面規(guī)范統(tǒng)一的參考資料較少，而地方性的資料恰恰可以填補(bǔ)這方面的空白。所以，在設(shè)計基礎(chǔ)地基的時候，除了要有良好的施工水平，還要對地方規(guī)范進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)研究，防止工程出現(xiàn)大的差錯。

四、結(jié)構(gòu)分析計算所應(yīng)注意的問題

（一）結(jié)構(gòu)整體計算方法的確認(rèn)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)計算上，電子計算機(jī)技術(shù)發(fā)揮著越來越重要的作用。人們也開發(fā)出了許多計算軟件，在數(shù)據(jù)計算上大大地節(jié)約了時間和精力。但是由于各種軟件的功能各有側(cè)重，并不完全相同，所以在選擇過程中要進(jìn)行多方面的考慮，選擇最合適的方法，確保鋼筋混凝土高層建筑整體結(jié)構(gòu)分析計算的合理性。如果選擇不合適，不僅會造成時間精力的大量浪費(fèi)，而且還有可能對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固造成影響，為結(jié)構(gòu)的不安全因素埋下隱患。

（二）建筑物抗震等級的要求

地震是對高層建筑的較大威脅之一，高層建筑要根據(jù)當(dāng)?shù)亍督ㄖ拐鹪O(shè)計規(guī)范》來確定抗震強(qiáng)度，適宜的抗震強(qiáng)度不僅可以保證建筑的安全性能，而且還能充分利用建筑資源，既不會達(dá)不到要求，也不會造成浪費(fèi)?？拐鹪O(shè)計要遵循“小震不壞，中震可修，大震不倒”的原則。對于高層建筑的地下室部分，地下一層以下部分的抗震等級一般選擇三級或者更低的等級。地下一層的抗震等級與上部結(jié)構(gòu)相同。一般高層建筑的裙樓的抗震等級都得不低于主樓的抗震等級。此外，應(yīng)該注意地震對多塔高層建筑的影響，要考慮到各部分之間的干擾因素，對干擾因素是作為一個整體計算還是分開計算是計算過程中所需要注意的問題，采取合適的計算方法不僅可以節(jié)省時間，還能提高安全系數(shù)，減少安全隱患。

（三）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計計算

所謂非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，是指在高層建筑中為了實現(xiàn)美化功能而不在主體承重骨架體系之內(nèi)的部分。對于這部分的設(shè)計，由于高層建筑受到風(fēng)力和地震的荷載很大，所以在計算過程中要慎重，要綜合考慮多方面的因素。尤其是對于高層建筑屋頂結(jié)構(gòu)部件的計算，必須嚴(yán)格遵守規(guī)范中的各項要求，保證建筑的安全性。

五、結(jié)語

鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，各個環(huán)節(jié)都十分重要，任何一點(diǎn)疏忽或者錯誤都有可能導(dǎo)致整個設(shè)計過程的復(fù)雜化，對建筑的安全性能也會產(chǎn)生很大的威脅。為了減少設(shè)計過程中問題的出現(xiàn)，應(yīng)該對問題產(chǎn)生原因進(jìn)行詳細(xì)的分析和探討。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該對我國當(dāng)前鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有一個詳細(xì)的了解。在設(shè)計過程中，要不斷地進(jìn)行方法和水平的改進(jìn)，做好經(jīng)驗的總結(jié)，顧及每個技術(shù)環(huán)節(jié)。

（作者單位為山東安盛建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司）

參考文獻(xiàn)

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