現(xiàn)代高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析

王冠男

摘要：隨著我國建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，近年來，我國城市建筑物如雨后春筍般地建設(shè)起來，其中絕大多數(shù)是功能合理、結(jié)構(gòu)安全的典范。但不容忽視的是，仍有極少部分建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)并不十分合理，因此，如何切實(shí)提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平與質(zhì)量，成為建筑企業(yè)需要重要關(guān)注的課題之一。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則基本方法問題探討

隨著城市化進(jìn)程的加快，以及國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國城鎮(zhèn)人口不斷增加，規(guī)模也不斷增大，使得城市住房建設(shè)用地較為緊張，所以建設(shè)高層住宅建筑成為城市發(fā)展的必然趨勢。這也給高層建筑的設(shè)計(jì)也帶來了更多的挑戰(zhàn)和嶄新的課題。如何設(shè)計(jì)出舒適、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀，同時(shí)又要符合使用者精神生活要求的建筑，成為建筑設(shè)計(jì)者必須直面問題。

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

1.1 遵循建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則是適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工。一個(gè)優(yōu)秀的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常常是以上幾方面的完美結(jié)合。最佳的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在努力追求這幾方面的最佳結(jié)合的過程中產(chǎn)生的，適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、便于施工同樣也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的終極目標(biāo)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最佳體現(xiàn)。建筑設(shè)計(jì)不能超出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力范圍，不能超出安全、經(jīng)濟(jì)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。由此可見，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較建筑設(shè)計(jì)而言更為重要。

1.2 選擇建筑結(jié)構(gòu)形式要合理

建筑物地面以上的結(jié)構(gòu)形式對工程造價(jià)有很大影響。目前我國民用建筑結(jié)構(gòu)形式主要有磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式大板、大模板結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)等。不同的建筑結(jié)構(gòu)形式各有優(yōu)劣，應(yīng)比較各種結(jié)構(gòu)的布置方案、受力體系及經(jīng)濟(jì)性能，結(jié)合實(shí)際，因地制宜，綜合考慮以上因素，盡量采用適合本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)形式，建設(shè)出低造價(jià)、高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的住宅建筑。

混合結(jié)構(gòu)的造價(jià)僅為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)造價(jià)的60％－70％，其鋼筋混凝土用量少，適用于7層以下的建筑物。但混合結(jié)構(gòu)是由墻體承重，對墻體布置有一定要求，不如框架結(jié)構(gòu)靈活，其使用功能受到限制。7層以上12層以下的建筑宜采用框架結(jié)構(gòu)，在其合適的位置上設(shè)置幾道抗震剪力墻，可減小柱、梁的截面尺寸和配筋，從而達(dá)到節(jié)省材料的目的，且可以明顯提高建筑物的抗震能力?？蛞患艚Y(jié)構(gòu)一般適用于12層以上20層以下的建筑物，為增強(qiáng)建筑物的整體剛度，可其適當(dāng)?shù)奈恢蒙显O(shè)置剛性筒體，也可以起到節(jié)省材料的效果。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法

2.1 地基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

向來建筑結(jié)構(gòu)工程師都比較的重視地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì),因?yàn)樵谠撾A段的設(shè)計(jì)的好壞就會直接的影響到后續(xù)的設(shè)計(jì)工作,而且作為工程造價(jià)的決定性因素,地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)也起著決定性的作用,因此在這一個(gè)階段,應(yīng)該確保設(shè)計(jì)的萬無一失。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格按照國家的《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》當(dāng)中的要求和地方建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行,因此設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)前必須對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和地方法規(guī)進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)。條基交叉處的基礎(chǔ)面積不能循環(huán)利用,注意隨時(shí)調(diào)整基礎(chǔ)的寬度。

2.2 結(jié)構(gòu)的計(jì)算和分析

在結(jié)構(gòu)的計(jì)算和分析階段既要準(zhǔn)確又要強(qiáng)調(diào)高效,因此結(jié)構(gòu)工程師在這一階段應(yīng)該對一些比較常見的問題有一些清晰的認(rèn)識。第一,計(jì)算軟件的選擇。如果選擇的軟件不合適,不僅會浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力,還有可能對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的安全隱患。第二,要考慮到風(fēng)載荷與建筑自振周期的影響。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)根據(jù)具體情況，合理確定風(fēng)壓高度變化的系數(shù)與風(fēng)振的動力系數(shù)。第三,非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算和設(shè)計(jì)。第四，振型的數(shù)目是否充足。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對計(jì)算結(jié)果中該振型參數(shù)進(jìn)行正確的判斷，才能決定要不要調(diào)整振型的數(shù)量。這也是設(shè)計(jì)人員必須要引起重視的問題。

2.3 樓梯的設(shè)計(jì)

在樓梯的設(shè)計(jì)當(dāng)中,要注意控制撓度,保證梯梁的位置和上下樓層的高度位置統(tǒng)一。

2.4 剪力墻的設(shè)計(jì)

剪力墻的布置必須做到均勻并且合理,使得整個(gè)建筑的質(zhì)心和剛心在同一個(gè)位置。對于大多數(shù)的小高層的建筑來說,剪力墻的面比較的廣,量比較的大,因此應(yīng)該合理的控制住剪力墻的鋼筋配置,這點(diǎn)對于工程的安全性和經(jīng)濟(jì)意義是非常重大的。同時(shí),按照規(guī)范,剪力墻應(yīng)該按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》設(shè)置邊緣型的構(gòu)件。在這邊本人認(rèn)為在邊緣構(gòu)件的配筋當(dāng)中,應(yīng)該區(qū)分剪力墻的受力特性及其區(qū)別,在設(shè)計(jì)當(dāng)中對于一個(gè)方向長肢另一個(gè)方向短肢的按照長肢進(jìn)行配筋的做法是不可取的,在這里計(jì)算中另一個(gè)方向短肢不進(jìn)入剛度,則此時(shí)可以不再考慮短肢方向的影響,再者計(jì)算短肢的進(jìn)入剛度,那么在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該考慮方向短肢帶來的不利影響。

3、在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)忽視的幾個(gè)問題

3.1 關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板挑板的陽角問題

(1)陽角面積在整個(gè)基礎(chǔ)底面積中所占比例極小，可砍成直角或斜角；(2)如果底板鋼筋雙向雙排，且在懸挑部分不變，陽角不必加輻射筋。

3.2 關(guān)于梁、板的計(jì)算跨度

梁板結(jié)構(gòu)，簡單點(diǎn)講，可認(rèn)為是在梁的中心線上有一剛性支座，取消梁的概念，將梁板統(tǒng)一認(rèn)為是一變截面板。在扁梁結(jié)構(gòu)中，梁高比板厚大不了多少時(shí)，應(yīng)將計(jì)算長度取至梁中心，選梁中心處的彎距和梁厚，及梁邊彎距和板厚配筋取二者大值配筋。

3.3 關(guān)于回彈再壓縮

基坑開挖時(shí)，摩擦角范圍內(nèi)的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當(dāng)基礎(chǔ)較小，坑底受到很大約束，如獨(dú)立基礎(chǔ)，回彈可以忽略，在計(jì)算沉降時(shí)，應(yīng)按基底附加應(yīng)力計(jì)算。當(dāng)基坑很大時(shí)，相對受到較小約束，如箱基，計(jì)算沉降時(shí)應(yīng)按基底壓力計(jì)算，被坑邊土約束的部分當(dāng)做安全儲備，這也是計(jì)算沉降大于實(shí)際沉降的原因之一。

3.4 主梁有次梁處加附加筋

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對位于梁下部或梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載，應(yīng)全部由附加橫向鋼筋承擔(dān)。也就是說，位于梁下部的集中力應(yīng)加附加筋。但梁截面高度范圍內(nèi)的集中荷載可根據(jù)具體情況而定。當(dāng)主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時(shí)，應(yīng)加附加筋。或者當(dāng)主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大的情況下主梁不加附加筋是可行的。

4、結(jié)語

經(jīng)濟(jì)和科技的不斷發(fā)展，使得高層建筑在城市應(yīng)用更加廣泛，其優(yōu)越性也逐漸體現(xiàn)出來。在對高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意當(dāng)前設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，并在設(shè)計(jì)中從基礎(chǔ)、平面設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性等多方面加以考慮，采取切實(shí)可行的方法，才能設(shè)計(jì)出更加合理，也更加人性化的現(xiàn)化高層住宅建筑。

參考文獻(xiàn)

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