陳茹 冒圣明

摘要：近年來，城市人口的數(shù)量正在不斷增加，城市建筑用地緊缺問題日益突出，因此高層建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)在當前城市建設(shè)中得到了非常廣泛的應用。本文主要分析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段存在的問題，并結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)在特征尋找行之有效的解決策略，從而進一步促進高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的不斷優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;問題;解決措施

高層建筑能夠有效緩解當前社會城市建筑用地緊缺的問題，從而為人們提供更多的生活和娛樂場所。但是在開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作實踐中，仍然有一些現(xiàn)實存在的問題，影響了高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和實用性。因此相關(guān)部門必須對當前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段存在的問題以及具體的優(yōu)化措施有一個清晰全面的認識，從而為高層建筑各項性能的有效提升奠定堅實的基礎(chǔ)。

一、建筑不規(guī)則問題以及優(yōu)化措施

為了切實優(yōu)化高層建筑的安全性、合理性、經(jīng)濟型以及使用性，高層建筑應盡可能滿足簡單規(guī)則、門窗上下沖齊以及豎向受力構(gòu)件上下連續(xù)布置等基本要求。但是在當前建筑行業(yè)的發(fā)展過程中，高層建筑正在呈現(xiàn)出多樣化和個性化的發(fā)展趨勢，其建筑平面的復雜程度正在不斷加大。與此同時，為了切實滿足效防要求以及建筑使用要求，工作人員在開展高層建筑設(shè)計工作的具體實踐中，其建筑平面會出現(xiàn)不同程度的凹凸或者不規(guī)則現(xiàn)象。當該建筑遭受地震災害的侵襲時，凹口位置以及其他薄弱部位的應力就會相對集中，因此更容易出現(xiàn)開裂以及倒塌現(xiàn)象。針對這種情況，設(shè)計人員在高層建筑設(shè)計的過程中，應盡可能避免凹凸和不規(guī)則的設(shè)計。如果必須出現(xiàn)凹凸和不規(guī)則設(shè)計時，應切實優(yōu)化樓板雙層雙向的配筋，并加大樓板雙層雙向配筋的整體面積，同時增加適宜范圍內(nèi)的樓板厚度，在凹口的位置設(shè)置有效的配筋拉梁，從而進一步提高高層建筑的抗震性能[1]。除此之外，當前高層建筑的外立面造型也更加豐富多樣。在這種情況下，高層建筑結(jié)構(gòu)中可能會存在疊合錯洞墻的不良現(xiàn)象。對于疊合錯洞墻而言，它的應力計算、應力分布以及整體構(gòu)造均具有較大的復雜性，并且其傳力途徑也較為混亂，這在很大程度上影響了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計計算結(jié)構(gòu)的準確性和可靠性。針對這種現(xiàn)象，設(shè)計人員應根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)在特點和使用需求，將疊合錯洞墻轉(zhuǎn)換為大洞口剪力墻，切實提高洞口的規(guī)則程度，并利用加氣混凝土砌塊對門窗洞口的多余部分進行有效填充，從而進一步明確墻肢和連梁的傳力路徑，同時設(shè)計人員還可以通過彈性平面有限元的手段開展設(shè)計工作和校核工作，從而進一步優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性和安全性。

二、基礎(chǔ)設(shè)計不合理問題以及優(yōu)化措施

在正常情況下，高層建筑會采用具有良好整體性的基礎(chǔ)形式，該基礎(chǔ)形式主要包括樁基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)以及處理地基家筏板基礎(chǔ)?？茖W合理的基礎(chǔ)設(shè)計，不僅能夠切實提高上部結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，同時還能進一步優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)的傳力途徑。工作人員在開展高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計的具體實踐中，要對地基的整體情況進行全面勘察，并綜合考慮經(jīng)濟性和可行性等各種因素的影響。在當前社會的發(fā)展過程中，建筑用地較為緊缺，因此在開發(fā)高層建筑的具體實踐中，一些抗震性能一般或者不利于抗震的土地仍然被用于高層建筑開發(fā)建設(shè)，軟土、液化土、濕陷性黃土、地下水位較高以及塌陷區(qū)等不良地基的應用比例不斷加大，這在很大程度上影響了高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，對高層建筑結(jié)構(gòu)的后續(xù)施工以及正常使用均有非常不利的影響[2]。因此工作人員在開展高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計的過程中，要對地質(zhì)勘察報告進行全面分析，并結(jié)合自身的施工經(jīng)驗以及當?shù)氐脑牧瞎?，切實?yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計的科學性、合理性、安全性以及經(jīng)濟性，有效避免基礎(chǔ)設(shè)計不合理造成的各種不良現(xiàn)象。與此同時，工作人員在設(shè)計過程中也要切實考慮高層建筑的抗震性能，并根據(jù)液化土層的實際情況采取行之有效的措施。

三、上部結(jié)構(gòu)模型不合理問題以及優(yōu)化措施

在開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作實踐中，上部結(jié)構(gòu)模型扮演著非常重要的角色，該模型的準確性直接影響著高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)的準確性。高層建筑具有一定的系統(tǒng)性和復雜性，如果設(shè)計人員對高層建筑的工藝流程缺乏全面的了解，或者設(shè)計人員在工作過程中出現(xiàn)一些人為失誤，那么就會導致上部結(jié)構(gòu)模型的科學性和合理性，這在很大程度上影響了高層建筑的安全性和穩(wěn)定性。與此同時，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件操作的過程中，如果設(shè)計人員對模型參數(shù)缺乏清晰的認識，那么其模型參數(shù)可能就會出現(xiàn)輸入錯誤的不良現(xiàn)象。在科學技術(shù)快速發(fā)展的現(xiàn)代社會，設(shè)計人員在開展同一高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，可能會使用到多個軟件系統(tǒng)，這些軟件系統(tǒng)的參數(shù)規(guī)定可能會存在差異，這對設(shè)計人員的專業(yè)水平和綜合素養(yǎng)提出了更高層次的要求。比如YJK和PKPM兩種軟件在嵌固端參數(shù)填寫上就存在著較大的差異，當嵌固端都在基礎(chǔ)頂面上，YJK嵌固端躲在層號填寫為0，PKPM嵌固端所在層號填寫為1，其嵌固部位的選擇存在著不合理現(xiàn)象[3]。在這種情況下，設(shè)計人員要將地下室的頂板設(shè)置為結(jié)構(gòu)嵌固端，并且其約束邊緣的構(gòu)件也沒有必要延伸到基礎(chǔ)頂面上。在此過程中，設(shè)計人員要根據(jù)高層建筑上部結(jié)構(gòu)模型的實際情況，準確判斷地下室頂板是否可以被設(shè)置為結(jié)構(gòu)嵌固端。

四、安全隱患問題以及優(yōu)化措施

高層建筑往往會帶有地下車庫，但是由于各種因素的影響，近年來高層建筑地下車庫垮塌事故頻繁發(fā)生，這對人民群眾的生命財產(chǎn)安全造成了巨大的威脅。在開展高層建筑結(jié)構(gòu)施工的具體實踐中，部分使用人員卻大良好的安全意識，將大量的建筑砂土堆積在地下室頂板上，加之部分地區(qū)在開展高層建筑施工的過程中會遭遇雨季，導致地下室頂板的實際荷載遠遠超過設(shè)計荷載，這在一定程度上增加了高層建筑施工的安全隱患。因此設(shè)計人員在開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作實踐中，一定要對地下室頂板的堆載荷載進行明確規(guī)定，將嚴禁超載進行特別注明，充分考慮綠化消防車施工荷載并設(shè)置一定的賦予空間，在施工圖紙上將綠化消防查進行明確標注，同時在技術(shù)交底的過程中對這些安全隱患進行再次強調(diào)[4]。除此之外，部分甲方單位為了降低高層建筑的施工成本，將地下室的層高進行壓縮，因此該高層建筑地下室的上部并沒有主樓部分，目前這種無梁樓蓋的結(jié)構(gòu)形式深受甲方單位的喜歡和青睞。但是對于這種高層建筑結(jié)構(gòu)而言，它的冗余度相對較低，大量的堆土對導致較大的面外變形，并且該高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能相對較差，當嵌固端位于地下頂板的位置時，水平方向的地震波會在很大和層度上增加面外變形，從而使其遭受非常嚴重的破壞，進而造成地下車庫垮塌的不良現(xiàn)象。針對這種情況，工作人員在開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體實踐中，要在主樓的適宜范圍內(nèi)應用梁板式結(jié)構(gòu)。當采用無梁樓蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員應全面落實各項驗算工作，并根據(jù)實際情況做好強化措施。當高層建筑施工現(xiàn)場地下水位相對較高時，設(shè)計人員需要根據(jù)實際情況進行必要的抗浮設(shè)計，并合理抗拔樁、抗浮錨桿以及加大配重等方式。與此同時，設(shè)計人員要對停止降水的時間進行明確標注。比如設(shè)計人員在進行抗浮計算的過程中，要切實考慮地下室頂板覆土的影響，并在設(shè)計中明確標磚必須在地下室頂板覆土施工后應立即停止降水操作，同時設(shè)計人員還要在交底過程中對其進行再次強調(diào)，從而有效減少施工人員工作疏忽造成的安全隱患[5]。

五、平面系統(tǒng)圖內(nèi)容不全面問題以及優(yōu)化措施

在開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體實踐中，平面系統(tǒng)內(nèi)容不全面主要表現(xiàn)在以下幾個方面：其一，部分立管未能有效設(shè)置編號，而是用建筑軸線號來代替編號。其二，部分供暖平臺圖未能標注水平干管的管徑以及定位尺寸。其三，部分通風空調(diào)平面圖未能標準設(shè)備編號和定位尺寸。其四，部分公共建筑設(shè)計未能完成廚房通風以及供暖工作。針對這種情況，設(shè)計人員必須結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)的使用需求，切實提高自身的專業(yè)水平和職業(yè)素養(yǎng)，不斷完善平面系統(tǒng)圖的相關(guān)內(nèi)容，從而進一步優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計，為后續(xù)施工的高效開展提供良好的先決條件。

結(jié)語：

目前，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段存在的問題主要包括建筑不規(guī)則問題、基礎(chǔ)設(shè)計不合理問題、上部結(jié)構(gòu)模型不合理問題、安全隱患問題以及平面系統(tǒng)圖內(nèi)容不全面問題等多個方面，這些問題在很大程度上影響了高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，并且還可能會降低高層建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟效益和社會效益。因此設(shè)計人員在開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，一定要對這些問題進行深入分析，并根據(jù)分析結(jié)果尋找行之有效的解決措施，從而將高層建筑結(jié)構(gòu)的隱患問題扼殺在萌芽狀態(tài)。

參考文獻：

[1]朱粟郁.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題及優(yōu)化措施分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2020（22）：22-23.

[2]岳鈺杰.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段存在的問題分析及對策[J].居舍，2020（23）：121-122.

[3]朱昀.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中不規(guī)則問題與抗震措施分析[J].住宅與房地產(chǎn)，2020（05）：70.

[4]朱興福.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施分析[J].門窗，2019（11）：112.

[5]熊航.當前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題及其優(yōu)化措施分析[J].四川水泥，2017（10）：93.