高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題與對策研究

鄭建

摘要：高層建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)水平的安全性目前尚未完善，建筑安全的標(biāo)準(zhǔn)離國家建筑技術(shù)設(shè)計規(guī)范和質(zhì)量安全的要求還有一定的距離，因此，要對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作出調(diào)整，全面地考慮建筑安全性的影響因素，確保在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中建筑安全性的提升。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)；計算簡圖；地質(zhì)條件；設(shè)計方案

科學(xué)、合理的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是達到這些要求的根本保證，因而這也對高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計帶來了較大的挑戰(zhàn)：必須保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性、合理性和規(guī)范性，才能滿足當(dāng)前時期人們對于建筑包括安全性、適用性、耐久性、高質(zhì)量、經(jīng)濟性、舒適性以及環(huán)保性等在內(nèi)的各種要求。

一、設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)合理性所遵守的原則

1、高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計方案要合理

高層建筑場地的地址因素是決定高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案如何選擇的參考依據(jù)。合理、有效的高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的設(shè)計，必須結(jié)合相應(yīng)的地址勘探條件，必須切實、全面的考慮周邊原有建筑群體、施工限制條件、地基荷載分布情況與高層建筑結(jié)構(gòu)類型等相互間的關(guān)聯(lián)因素。

2、保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的合理性

判定高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計方案合理性的依據(jù)是：高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案與建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及施工各項要求方式是否相符合。一方面，高層建筑結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計要滿足高層建筑結(jié)構(gòu)的要求，滿足結(jié)構(gòu)體系傳力簡單、受力明確的要求，相同結(jié)構(gòu)單元的高層建筑體，應(yīng)具備相同的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；另一方面，此方案還必須能夠保證其在具體施工中的經(jīng)濟性要求。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

1、結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化不夠

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計受到設(shè)計人員主觀追求新奇特、設(shè)計安全觀念局限及外部壓力等因素的影響，往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)方案的種種不足，從而增大建筑工程造價，甚至給工程質(zhì)量埋下安全隱患。少數(shù)工程方案設(shè)計人員缺乏工程安全意識，片面追求特別的建筑設(shè)計效果，自設(shè)計初期即造成結(jié)構(gòu)方案無法修正的缺失?；蛘哂捎谑艿街饔^設(shè)計能力的局限，不能整體性把握結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，統(tǒng)籌概念不強，導(dǎo)致對具體設(shè)計中出現(xiàn)的問題不認真、不全面。另一方面，開發(fā)商或上級領(lǐng)導(dǎo)對經(jīng)濟性、建筑速度，以及商機的追求，也會影響設(shè)計師在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中對工程基礎(chǔ)、承重、抗測力等系統(tǒng)的分析、選擇欠優(yōu)化。

2、片面追求建筑的成本最低化

如今建筑設(shè)計人員不斷增多，設(shè)計市場競爭激烈化，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師越來越多的受到開發(fā)商約束，片面滿足開發(fā)商對項目經(jīng)濟效益最大化、建筑用材最小量的追求。在高層建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計中各項設(shè)計指標(biāo)只能勉強達到規(guī)范要求的底限極值，從而降低了建筑物面對各種意外風(fēng)險的抵抗力，也減弱了建筑物在規(guī)定使用年限之內(nèi)的安全性。

3、建筑物沒有達到抗震標(biāo)準(zhǔn)

雖然國家制定了一些建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并頒布相關(guān)法律法規(guī)對保證建筑質(zhì)量進行約束，但仍有部分高層建筑設(shè)計人員沒有重視建筑設(shè)計的抗震度，抗震意識不強，在結(jié)構(gòu)中輕視甚至忽略了建筑抗震能力的設(shè)計，導(dǎo)致最終施工結(jié)果抗震力不達標(biāo)，給人們的生命和財產(chǎn)安全埋下嚴(yán)重隱患。

4、建筑材料質(zhì)量不過關(guān)

一些開發(fā)企業(yè)為了追求利益最大化，只考慮減少建筑成本，在施工中使用違規(guī)劣質(zhì)建筑材料，以次充好，甚至偷工減料，以期更大化節(jié)約建設(shè)成本，卻忽視了建筑物的質(zhì)量安全。不合理的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，不合格的建筑材料的使用，是造成我國建筑行業(yè)質(zhì)量信譽下降的重要原因，是造成建筑實體質(zhì)量降低的重要原因。

三、優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施

1、從結(jié)構(gòu)計算和構(gòu)造出發(fā)

在結(jié)構(gòu)計算計算方面，主要應(yīng)當(dāng)注意以下幾個問題：一是底框砌體結(jié)構(gòu)的驗算。二是避免使用錯誤的方法計算樓板。三是避免荷載計算錯誤。四是應(yīng)當(dāng)運用實際經(jīng)驗對計算結(jié)果做出合理的分析、判斷，并決定能否依據(jù)其進行施工設(shè)計。

在構(gòu)造方面，主要應(yīng)當(dāng)注意以下幾個問題：一是應(yīng)注意構(gòu)件配筋率的極限值，對于具有抗震要求的建筑，在設(shè)計過程中不僅需要考慮建筑的延伸性，還需保證構(gòu)件滿足最小配筋率的要求。二是必須選用符合標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋，并保證鋼筋滿足不同位置的延伸、搭接和錨固的長度的要求。三是及時采取融熱通風(fēng)等措施，避免屋面溫度的應(yīng)力引起的墻體開裂等現(xiàn)象的出現(xiàn)；四是具有抗震性能的構(gòu)造柱應(yīng)在建筑內(nèi)部實現(xiàn)上下對準(zhǔn)貫通。

2、從抗震要求出發(fā)

建筑尤其是民宅建筑需要具備一定程度的抗震能力，已經(jīng)越來越受到重視，因而在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中必須要考慮到抗震功能，一般可采用二階段設(shè)計來實現(xiàn)三個水準(zhǔn)的設(shè)防要求。對于一般的多層砌體結(jié)構(gòu)的住宅建筑而言，應(yīng)優(yōu)先選用橫墻承重或是縱橫墻承重的結(jié)構(gòu)體系，并在保證縱橫墻的均勻?qū)ΨQ和上下連續(xù)；樓梯不應(yīng)設(shè)置在房屋轉(zhuǎn)角處和盡頭處，以避免在地震時發(fā)生坍塌；對于多層或者高層的鋼筋混凝土住宅建筑而言，應(yīng)采用規(guī)則的結(jié)構(gòu)將抗震墻和框架等抗側(cè)力結(jié)構(gòu)進行雙向布置，并控制好抗震墻之間屋蓋和樓蓋的長寬比，還可在較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)上設(shè)置防震縫。同時可以降低高層建筑自身的重量。高層建筑房屋的自重與地震效應(yīng)成正比。建筑物自重比較小，則相應(yīng)地震引發(fā)破壞的可能性越?。环粗?，增大建筑物自重，就會增大相應(yīng)的地震效應(yīng)，相同單位結(jié)構(gòu)上地震剪力就會越大，建筑物安全性更易受到影響，建筑物更容易在地震中被破壞，從而造成不必要的經(jīng)濟損失。因此減輕高層房屋自重是減少地震事故、提高結(jié)構(gòu)抗震能力、減少地震帶來的經(jīng)濟損失的最為行之有效的方法。

3、要求設(shè)計人員要重視細部的優(yōu)化

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要注重整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的協(xié)調(diào)，也應(yīng)在結(jié)構(gòu)細節(jié)部分的設(shè)計中加強重視。舉例：為減少必須鋼筋的使用量，可以用冷軋鋼替代普通鋼筋使用，這樣的基礎(chǔ)設(shè)計，既能增加高層建筑對地震剪力的抵抗能力，又能降低成本，增大經(jīng)濟效益。又如：在現(xiàn)澆板的設(shè)計方案中，將異形板劃分為方形板，從而不免建筑物受力不均，減少完工后現(xiàn)澆板在使用過程中斷裂的可能性。同時提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員對抗震性能的重視。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計高層建筑設(shè)計中的安全性、實用性決定了設(shè)計人員必須具備扎實的專業(yè)知識，其經(jīng)濟性、美觀性又對設(shè)計人員在思維創(chuàng)新方面提出了要求。

結(jié)語

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，提高高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性是一個重要的問題。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市化進程不斷加快，高層建筑、大型建筑如雨后春筍一般，這就對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有了更高的要求。

參考文獻：

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