高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量安全思考

摘 要：質(zhì)量安全是當(dāng)前人們對(duì)建筑物的最基本要求，安全意識(shí)的不斷增強(qiáng)也為建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了新要求，尤其是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量安全更是受到人們的廣泛關(guān)注。文章主要基于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)涵，結(jié)合我國目前的實(shí)際情況，并且綜合考慮高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則，分析如何才能提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量安全。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；質(zhì)量安全

中圖分類號(hào)：TU311.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）20-0153-02

建筑質(zhì)量的高低直接影響了居民居住的舒適度和滿意度，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展居民對(duì)建筑質(zhì)量的要求也逐漸提高。加之我國城市化進(jìn)程的加快，城市建筑群越來越多，城市的空間資源有限，因此就不得不使建筑物向上發(fā)展，以容納不斷增加的城市人口，由此許多高層建筑拔地而起，成為當(dāng)下建筑的主要發(fā)展方向。我國的建筑業(yè)在經(jīng)歷了漫長的發(fā)展階段后，在技術(shù)上和施工水平上都有所突破。雖然在長期的發(fā)展中高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平均也有所提高，但是房屋的質(zhì)量還存在諸多問題亟待解決。尤其是在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中更需要著重考慮房屋的質(zhì)量安全。

1 我國高層建筑質(zhì)量的安全現(xiàn)狀

改革開放以來，建筑業(yè)迅速崛起，城市建設(shè)的蓬勃發(fā)展也為高層建筑建設(shè)創(chuàng)造了契機(jī)，高層建筑的數(shù)量不斷上升，但在數(shù)量急增的情況下質(zhì)量卻沒有提高，甚至出現(xiàn)了下降的趨勢，片面強(qiáng)調(diào)縮短建筑施工工期，以最低的成本盡快的完成更多的工程，最終導(dǎo)致建筑質(zhì)量的下降。建筑的質(zhì)量包括多方面內(nèi)容，從施工前期到施工進(jìn)行中以及后期維護(hù)都是檢測建筑質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。首先從施工前期來看，在地基的選擇上，建筑地基的選擇是保證后期建筑質(zhì)量的關(guān)鍵，當(dāng)前房屋開發(fā)過程中許多開發(fā)商為盡可能擴(kuò)大個(gè)人利益，地基選擇不考慮與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性，并且在開發(fā)過程中存在技術(shù)漏洞，造成地基挖掘的失誤，最終影響建筑質(zhì)量。另外在施工過程中存在偷工減料的問題，一味強(qiáng)調(diào)速度而忽視了質(zhì)量。再者是施工后期的維護(hù)和保養(yǎng)，許多建筑修建好以后直接投入使用，尤其是需要維護(hù)的高層建筑，在這一環(huán)節(jié)上的工作不充分，無法保證后期建筑的質(zhì)量。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的價(jià)值觀和生活態(tài)度也在不斷變化，對(duì)高層建筑的安全需求越來越大。從我國發(fā)生的幾次地震來看，許多房屋建筑質(zhì)量不合格，抗震能力不符合國家要求，也正是因?yàn)榻ㄖ|(zhì)量不合格間接導(dǎo)致了當(dāng)時(shí)巨大的人員傷亡。高層建筑的質(zhì)量與高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)息息相關(guān)，發(fā)展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算理論，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，提高對(duì)新型環(huán)保材料的研究，使得建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)。打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的墨守成規(guī)，充分發(fā)揮現(xiàn)代設(shè)計(jì)師的創(chuàng)新能力，在保證安全的前提下進(jìn)行創(chuàng)新，以滿足人們?nèi)諠u提高的高層建筑要求。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

高層建筑在我國城市建筑中所占比例正在不斷增大，建筑結(jié)構(gòu)方面的變化也越來越多，新時(shí)代的特征在設(shè)計(jì)中不斷涌現(xiàn)。質(zhì)量安全與時(shí)代創(chuàng)新理念的結(jié)合是當(dāng)下高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。高層建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中也必須牢牢把握設(shè)計(jì)的基本原則，使得結(jié)果更加合理、規(guī)范，具體說來其設(shè)計(jì)原則包括以下幾個(gè)方面：

①計(jì)算簡圖的適當(dāng)性。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵一環(huán)便是設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算簡圖的選用不當(dāng)往往會(huì)影響后期結(jié)構(gòu)的安全，引發(fā)結(jié)構(gòu)安全事故。因此選用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)簡圖是保障結(jié)構(gòu)安全性的重要條件，盡可能的減少計(jì)算簡圖的誤差。

②基礎(chǔ)方案的適合性。高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)部分，是根據(jù)工程的地址條件和地基環(huán)境來選擇的。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案中要充分考慮相鄰建筑物的施工條件和環(huán)境因素。在設(shè)計(jì)過程中充分考慮地基承載力，考慮地基土質(zhì)的土體性質(zhì)，最大限度地基的潛力。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案應(yīng)該將地基情況和地址勘測報(bào)告做的盡量詳盡一些，參考建筑基地實(shí)際情況，使得基礎(chǔ)方案更加適合。

③結(jié)構(gòu)方案的合理性。結(jié)構(gòu)方案是后期建筑的行動(dòng)體系，結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該明確、簡潔，在清晰的結(jié)構(gòu)中考慮建筑物的整體架構(gòu)。在結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中要注意綜合考慮和分析工程的設(shè)計(jì)要求、材料供應(yīng)、地理環(huán)境、施工條件等，并且協(xié)調(diào)水、電等的構(gòu)成。結(jié)構(gòu)方案的選擇要注意其合理性，即與實(shí)際工程要求和施工環(huán)境相統(tǒng)一。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量安全面臨的問題

①結(jié)構(gòu)的超高問題。高層建筑首先最大的特點(diǎn)便在于其高，建筑物本身具有很高的高度，但是正因?yàn)檫@些高度，使得建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)顯得愈發(fā)困難。在抗震規(guī)范中對(duì)建筑的高度有著嚴(yán)格的限制，尤其是在新定范圍中對(duì)建筑物的超高問題做出了非常明確的限制。另外當(dāng)前建筑的實(shí)際施工過程中常常會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)類型改動(dòng)的情況，而計(jì)劃是按原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行的，因此使得實(shí)際情況和原定計(jì)劃之間存在較大的誤差。結(jié)構(gòu)超高不符合規(guī)范為后期的高層建筑安全問題埋下了隱患。

②嵌固端的設(shè)置問題。高層建筑一般都設(shè)置在建筑物中的地下室頂板或者人防頂板等位置。地下室和人防在高層建筑中都處于比較重要的地位，而在實(shí)際設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)師往往會(huì)忽視嵌固端的設(shè)計(jì)。比如嵌固端樓板的適應(yīng)性問題，嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)計(jì)算的位置等，嵌固端的設(shè)置在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中處于非常重要的位置，忽略其中任何一方面都可能影響建筑后期的正常使用。

除此之外，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還面臨著新舊規(guī)范的適應(yīng)問題，在長期的發(fā)展中，針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了不同的規(guī)范，新舊規(guī)范在具體細(xì)則上出現(xiàn)了較大的變動(dòng)，新規(guī)范對(duì)高層建筑添加了更多的限制條件，對(duì)安全性問題的要求更高。因此當(dāng)前更加強(qiáng)調(diào)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范性問題。

4 如何提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量安全

①強(qiáng)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高地基承載力。因?yàn)楦邔咏ㄖ慕ㄖ毫^大，對(duì)地基的要求也更高，打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)是提高建筑物安全性的重要方面。高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中要要注意強(qiáng)調(diào)地基深埋工作，深埋程度尅從室外地坪計(jì)算到基礎(chǔ)地面。在地基的選擇上，當(dāng)前的高層建筑主要采用的還是天然地基，天然地基可以用過深埋地基的方式增加地基的穩(wěn)固性，更重要的是要提高地基承載力，可以通過對(duì)地基進(jìn)行修正，滿足地基承載力的要求。高層建筑地下室外墻一般是采用的是鋼筋鹼墻，地基外側(cè)具有較強(qiáng)的層間剛度，這就從地基的側(cè)向剛度上提高了地基的整體穩(wěn)定。設(shè)置地下室一定程度上增加了地基結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。有利于協(xié)調(diào)整體結(jié)構(gòu)加強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的建設(shè)。

②剪力墻開洞。在我國的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中明確提出了：“較長的剪力墻宜開設(shè)洞口，將其分成長度較為均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱連梁連接，每個(gè)獨(dú)立墻段的總高度與其截面高度之比不應(yīng)小于2，墻肢截面高度不宜大于8m”的要求。此規(guī)定針對(duì)了剪力墻的破損問題。主要目的便在于提高剪力墻的延性，避免脆性破壞。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該盡可能的在剪力墻上開大洞，形成弱連；梁，提高剪力墻的支持力度。另外，針對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的框架結(jié)構(gòu)梁柱偏心距較大的問題時(shí)，應(yīng)該將梁寬加大或者設(shè)置梁水平腋、在梁柱接點(diǎn)處形成較強(qiáng)的剛玉，提高梁柱的支撐力度。

③梁高度選用恰當(dāng)。懸挑梁在高層建筑中發(fā)揮著重要的支撐作用，當(dāng)前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)師常選用比較小的梁高，造成梁截面受壓區(qū)的應(yīng)力過高。主要原因是在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)師忽略了梁撓度的計(jì)算，隨著較小梁高造成的梁截面受壓區(qū)發(fā)生非線性徐變梁撓度逐漸增大，挑梁的變形導(dǎo)致梁板的裂縫，隨著挑梁變形的佳句，裂縫也會(huì)逐漸加寬，從而使得建筑物的穩(wěn)定性得不到保證，高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性便受到了挑戰(zhàn)。因此在梁高度的選擇上要充分考慮梁撓度的計(jì)算，在結(jié)構(gòu)計(jì)算中減少計(jì)算誤差，增加挑梁的支持力度。懸挑結(jié)構(gòu)對(duì)非水平地震作用非常敏感，因此，要增強(qiáng)挑梁的承載力，選擇恰當(dāng)懸挑梁的高度，防止出現(xiàn)梁板裂縫，保證高層建筑的支撐力度，從而保持建筑物的安全。

5 結(jié) 語

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國的高層建筑數(shù)量必然會(huì)繼續(xù)上升，但從建筑質(zhì)量安全的角度來講還需要引起重視。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要牢牢把握新時(shí)代的發(fā)展趨勢以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新規(guī)范，做出合理的方案選擇，提高實(shí)際建筑的安全性能。工程設(shè)計(jì)人員要不斷革新自我的設(shè)計(jì)意識(shí)和理念，用認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)，明確高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需求，設(shè)計(jì)出安全、出色，具有優(yōu)秀品質(zhì)的高層建筑。

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