葉進銀

摘 要：高層建筑結(jié)構(gòu)類型的復雜化對高層建筑結(jié)構(gòu)設計造成了一定的影響，設計者需兼顧建筑的抗震性能、實用性等，所以設計方案不免出現(xiàn)遺漏、錯誤等情況，現(xiàn)針對高層混凝土建筑從結(jié)構(gòu)選型、地基設計、混凝土收縮徐變等方面，對可能出現(xiàn)的問題進行分析，并提出相關解決對策，以期為廣大從業(yè)者提供可靠借鑒。

關鍵詞：鋼筋混凝土;結(jié)構(gòu)設計;高層建筑

當前，我國高層建筑高度不斷增加，建筑的結(jié)構(gòu)、類型越發(fā)復雜，結(jié)構(gòu)體系呈多樣化的發(fā)展趨勢，高層建筑結(jié)構(gòu)設計逐步成為了建筑設計工作者所關注的重點問題。筆者通過查閱大量文獻，同時分析既往工作經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)在高層建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，常出現(xiàn)一些從業(yè)者容易忽視的問題，為給廣大從業(yè)者提供有價值的參考，推動我國建筑設計行業(yè)朝著標準化、規(guī)范化的方向持續(xù)發(fā)展，下文就這些問題進行論述。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)選型常見問題以及對策

（一）結(jié)構(gòu)選型相關問題

歷年來，我國所施行的高層建筑結(jié)構(gòu)設計規(guī)范在結(jié)構(gòu)選型方面的變動相對較大，應對建筑行業(yè)規(guī)范化、標準化發(fā)展需求，歷年來修訂的規(guī)范，有關嵌固端上下層剛度、平面規(guī)則性信息的設計內(nèi)容不斷增加^[1]。同時，因近幾年不規(guī)則的建筑物不斷增多，在現(xiàn)行的規(guī)范中還嚴格指出，高層建筑不應采用嚴重不規(guī)范的結(jié)構(gòu)體系。因此，鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計務必要重視結(jié)構(gòu)選型，在充分了解現(xiàn)行規(guī)范的基礎上，保證設計方案符合限制條件要求，避免在后期出現(xiàn)改動。

（二）結(jié)構(gòu)高度相關問題

目前，現(xiàn)行的《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010（2016版）中，針對建筑高度設計新增了諸多內(nèi)容，尤其是針對“建筑超高”的問題，增加了許多相關性條款，尤其是A級高度、B級高度的分類限制，將建筑高度的設計限制在了一定的范疇內(nèi)，而不同的高度等級，其結(jié)構(gòu)設計限制、設計方法均有著一定的差異。許多從業(yè)者在初期設計中，常因未準確區(qū)分建筑高度級別或者結(jié)構(gòu)類型，導致忽視了該問題，最終致使施工圖紙無法正常通過審核，后期再次進行專家會議或者重新設計，對工期、設計成本、造價均有一定的影響^[2]。因此，需嚴格注意結(jié)構(gòu)高度的層級劃分，根據(jù)現(xiàn)行的設計規(guī)范、結(jié)構(gòu)抗震要求，選擇恰當?shù)奶幚矸椒?、設計方法，以減少圖紙后期修改工作量，且將設計時間、設計成本控制在合理的范疇內(nèi)。

（三）嵌固端設置問題

嵌固端設計合理性決定了建筑結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，對于建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、抗震能力、構(gòu)件內(nèi)力、結(jié)構(gòu)側(cè)移等均有一定的影響。通常來說，在設計過程中，嵌固位置的正確選擇是高層建筑設計中的“重要假設”，目前多數(shù)建筑都有地下構(gòu)筑部分，根據(jù)地下構(gòu)筑部分的布置情況以及地下室的剛度變化，嵌固端的設置埋深也有一定的變化，甚至有可能設置在其他樓層部位。然而，在實際設計的過程中，諸多從業(yè)者常忽視嵌固端剛度比限制要求、嵌固端樓板設計要求、嵌固端抗震等級協(xié)調(diào)要求、嵌固端結(jié)構(gòu)整體計算要求等，而這些問題的忽視，就會造成大量的設計質(zhì)量隱患，最終導致設計方案大幅度修改^[3]。

二、地基設計常見問題以及對策

近年來，地基設計合理性建筑結(jié)構(gòu)設計工程師關注的重點內(nèi)容，地基設計的合理性決定了后期設計方案的合理性，同時關系著整個工程的建設成本，所以地基設計出現(xiàn)的問題相對來說更加嚴重，且有可能會造成嚴重損失。我國不同地域的地質(zhì)情況差異較大，地質(zhì)條件變化復雜，針對地基設計，我國各地出臺了諸多地方性規(guī)范，設計過程中從業(yè)者一定要在透徹分析規(guī)范、規(guī)定的基礎上開展工作。

三、混凝土徐變、收縮問題以及對策

混凝土是高層建筑建設所用主要材料，因混凝土本身的物化特征，在混凝土凝固成形階段，會出現(xiàn)收縮、徐變等反應，具體表現(xiàn)為：一是會導致混凝土的拉應力增大，混凝土結(jié)構(gòu)的承載力因此受影響，且在塑性狀態(tài)過渡過程中，混凝土結(jié)構(gòu)所受載荷會逐步傳遞給鋼筋部分;二是收縮、徐變導致的變形具有一定的“非線性特征”，且這種現(xiàn)象在受拉截面、壓彎截面中較為常見;三是如筒體、柱子等豎向構(gòu)件，常因收縮、徐變作用產(chǎn)生不同程度的縮短變形，從而導致整個結(jié)構(gòu)內(nèi)部應力發(fā)生變化;四是混凝土結(jié)構(gòu)設計若是涉及到不同結(jié)構(gòu)共同作用，如預制構(gòu)件組合，那么齡期較長的混凝土構(gòu)件，就會承載更多的載荷;五是混凝土結(jié)構(gòu)的面積、體積、配筋率、材料和混凝土的收縮徐變反應有一定關系，在相同的應力條件下，收縮徐變導致的應力會隨著配筋率的提升或者結(jié)構(gòu)面積體積的增加而增加^[4]。

針對上述收縮徐變導致的變化，可采取以下對策應對：一是設計過程中充分考慮到結(jié)構(gòu)應力狀態(tài)、配筋率、結(jié)構(gòu)種類、混凝土結(jié)構(gòu)材料，然后再確定豎向結(jié)構(gòu)的具體類型;二是可在充分參考《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010（2016版）的基礎上，適當采取減小非彈性縮短的預防性措施;三是在充分考慮混凝土齡期、載荷變化的基礎上，調(diào)整結(jié)構(gòu)應力傳遞;四是確定非彈性縮短、彈性縮短施加在混凝土構(gòu)件上的作用，并按照混凝土結(jié)構(gòu)的設計強度、承載能力校核結(jié)構(gòu)。另外，在實際設計過程中，可參考表1對設計方法進行調(diào)整。

四、結(jié)束語

綜上所述，鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計是一項相對復雜的工作，設計質(zhì)量、設計合理性會受到多個方面因素所影響，為避免設計過程中忽略影響質(zhì)量、成本的重要問題，應在充分參考現(xiàn)行規(guī)范的基礎上，采取合理的措施方法來保證建筑結(jié)構(gòu)設計合理性，以為工程建設順利開展奠定基礎。

參考文獻：

[1]景銘?? ， 戴君武?? ， 劉永彬? . 高層剪力墻結(jié)構(gòu)消能連梁設計案例分析及幾個問題的討論[J]. 地震工程與工程振動， 2017.

[2]肖從真， 劉鵬， 徐自國， et al. 鋼筋混凝土框架核心筒高層建筑結(jié)構(gòu)中美規(guī)范設計對比[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學報， 2019， 40（02）：74-80.

[3]付斌， 劉建江， 黃剛， et al. 某超高層建筑續(xù)建結(jié)構(gòu)方案可行性論證[J]. 建筑結(jié)構(gòu)， 2018， 48（24）：75-78.

[4]佚名. 鋼筋混凝土框架剪力墻+支撐結(jié)構(gòu)在公共建筑中的優(yōu)化設計[J]. 結(jié)構(gòu)工程師， 2018， 34（4）：18-24.