關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題及對(duì)策探究

蘇科冠

摘 要：通過對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)優(yōu)化，能夠促進(jìn)投資成本在工程項(xiàng)目的質(zhì)量安全和環(huán)保節(jié)能等方面進(jìn)行合理而均衡的分配，從而使高層建筑項(xiàng)目獲得更高的增值，并進(jìn)一步推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及城市化步伐的加快。本文首先簡(jiǎn)要闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中計(jì)算軟件選用和計(jì)算參數(shù)取值的優(yōu)化等方面內(nèi)容，然后就高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁構(gòu)造措施、柱構(gòu)造措施和過渡層設(shè)計(jì)的優(yōu)化等方面內(nèi)容進(jìn)行了淺要的分析和探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 問題及對(duì)策

中圖分類號(hào)：TU973 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（c）-0054-01

由于社會(huì)以及科技的快速發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化作為我國高層建筑工程設(shè)計(jì)管理中的重要一環(huán)，其主要的目標(biāo)就是在于提升高層建筑的結(jié)構(gòu)合理性和經(jīng)濟(jì)性。但是在我國高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化過程中還存在很多的問題，無論是管理體制方面還是在具體的實(shí)施過程中，都存在很多的不足之處，所以我們需要加強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作，保證各個(gè)環(huán)節(jié)都能夠做到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、合理，從而使得高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化能夠得到最大程度的保障，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。而作為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師，就應(yīng)當(dāng)肩負(fù)起自身職責(zé)，做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中要點(diǎn)與優(yōu)化策略

1.1 高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中計(jì)算軟件選用的優(yōu)化

在利用結(jié)構(gòu)處理時(shí)，需要按照實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算軟件進(jìn)行處理，在選擇三維空間分析軟件時(shí)不能選取力學(xué)模型相同的，特別是在遇到受力比較復(fù)雜的情況下，譬如在對(duì)框支剪力墻進(jìn)行分析的過程中，因?yàn)槠洚a(chǎn)生了多次的變換，所以選擇軟件的過程中需要特別注意。同時(shí)在分析局部受力比較繁瑣的構(gòu)件時(shí)，還需要根據(jù)分析的結(jié)果對(duì)配筋設(shè)計(jì)進(jìn)行改動(dòng)。

1.2 高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中計(jì)算參數(shù)取值的優(yōu)化

（1）將抗震功能加入建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程時(shí)，需要考慮結(jié)構(gòu)的平扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)，將其加到結(jié)構(gòu)計(jì)算的過程中，要保證振型數(shù)等于或者大于十五，多塔結(jié)構(gòu)的振型數(shù)需喲大于或者等于九倍的原振型數(shù)，同時(shí)還需要保證振型參與質(zhì)量大于等于結(jié)構(gòu)總質(zhì)量的90%，如果達(dá)不到這個(gè)要求，就會(huì)在后面的計(jì)算過程中出現(xiàn)較大的誤差，計(jì)算結(jié)果也不再具有參考意義。

（2）對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力位位移計(jì)算時(shí)，如果只把考慮梁、柱等關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，而不計(jì)算非承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度，那么最終測(cè)量計(jì)算出來的自振周期就會(huì)比實(shí)際測(cè)量的值大，這樣最終設(shè)計(jì)出來的結(jié)構(gòu)受到地震的作用也會(huì)相對(duì)較小。特別是在設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)過程時(shí)建筑的剛度很大，這樣就會(huì)導(dǎo)致，過多的實(shí)心墻體運(yùn)用會(huì)使得整個(gè)周期實(shí)測(cè)值變小；運(yùn)用剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，較少的磚塊使用量能夠保證墻體的剛度較小，這樣就能夠保證測(cè)量值和實(shí)際計(jì)算值之間的差距較小。因此在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，在考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能時(shí)需要將非承重結(jié)構(gòu)的剛度等因素考慮進(jìn)去，使用數(shù)據(jù)時(shí)也需要結(jié)合非承重墻相關(guān)方面的數(shù)據(jù)，通過一定的計(jì)算進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng)，但是現(xiàn)在很多建筑設(shè)計(jì)師在對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，通常都是利用軟件的默認(rèn)值1.0，這樣就會(huì)導(dǎo)致很多有其他結(jié)構(gòu)的建筑都會(huì)存在很大的安全隱患，抗壓抗震能力十分微弱。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)與優(yōu)化策略

2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中梁柱構(gòu)造措施的優(yōu)化

一旦當(dāng)梁的腹板高度hW≥450 mm，在梁的兩個(gè)側(cè)面應(yīng)該按照高度配置縱向安排鋼筋，每側(cè)縱向鋼筋的截面面積不應(yīng)該比腹板截面積（bhW）的0.1%還要小，同時(shí)間距不應(yīng)該比200 mm大。在實(shí)行抗震設(shè)計(jì)的過程中，框架柱應(yīng)該達(dá)到剪壓比的需要，它的截面關(guān)鍵應(yīng)該讓軸壓比來掌控。不過在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)里面常常會(huì)產(chǎn)生軸壓比μN(yùn)達(dá)上限甚至超限的現(xiàn)象，但箍筋的體積配箍率ρV卻無法達(dá)到規(guī)程需要的狀況。這就違背了框架柱的強(qiáng)剪弱彎準(zhǔn)則，同時(shí)對(duì)柱的延性產(chǎn)生了一定的作用。

2.2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中過渡層設(shè)計(jì)的優(yōu)化

如果剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在過渡層或者轉(zhuǎn)換層里面，比如底層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在應(yīng)對(duì)地震時(shí)能夠展現(xiàn)出最大的抗剪切力合抗傾覆力矩，而且這種結(jié)構(gòu)不利于它在地震中的受力。而且，因?yàn)槭艿搅舜怪本鶆蚝奢d的作用，轉(zhuǎn)換層或者過渡層在受到剪力墻壓剪以及拉剪作用，結(jié)構(gòu)的橫向荷載發(fā)生作用，會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換層或者過渡層剪力墻結(jié)構(gòu)受到的很像承載力減少，同時(shí)結(jié)構(gòu)的抗裂性也會(huì)降低。通過實(shí)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)，一旦結(jié)構(gòu)中的反復(fù)橫向荷載和垂直同時(shí)作用時(shí)，轉(zhuǎn)換層或者過渡層所受到的橫向荷載以及承載力就會(huì)減少很多?？墒侨绻凑掌匠５臋z驗(yàn)和計(jì)算對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，如果結(jié)構(gòu)的垂直荷載或者結(jié)構(gòu)高跨比較小時(shí)，那么最后估算出來的剪力墻承載力就會(huì)比較大，這樣會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建筑的安全系數(shù)較低，抗震能力較弱。因此，在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層或者過渡層時(shí)應(yīng)該在每個(gè)結(jié)構(gòu)部分里加入構(gòu)造柱和圈梁，這樣就能夠形成一個(gè)類框架系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)的抗震能力就得到了顯著提升，結(jié)構(gòu)過渡層或者轉(zhuǎn)換層傳送剪切力更加靈敏，延展性等各方面的性能會(huì)大大增強(qiáng)，整個(gè)建筑會(huì)更加趨于安全。

3 結(jié)語

總而言之，由于我國社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)的大踏步快速發(fā)展，我國正在進(jìn)行的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，在高層建筑工程發(fā)展中慢慢體現(xiàn)出了極其重要的作用。在當(dāng)前國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的一片大好的發(fā)展背景下，加強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化管理，有著非同尋常的作用。與此同時(shí)，通過對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)優(yōu)化，能夠促進(jìn)投資成本在工程項(xiàng)目的質(zhì)量安全和環(huán)保節(jié)能等方面進(jìn)行合理而均衡的分配，從而使高層建筑項(xiàng)目獲得更高的增值，并進(jìn)一步推動(dòng)我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及城市化步伐的加快。而負(fù)責(zé)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的相關(guān)人員，要對(duì)這些工作有充足的把握。在這種情況下，才會(huì)完成好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化等一系列工作，進(jìn)而保證高層建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)管理的順利進(jìn)行。

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