對高層建筑設(shè)計(jì)常見問題的探討

悉地國際設(shè)計(jì)顧問（深圳）有限公司 430021

摘要：高層建筑是我國建筑發(fā)展的趨勢又是一個(gè)系統(tǒng)化復(fù)雜化的過程，因此做好重視高層建筑常見問題研究和解決措施研究具有非常重大的意義。建筑人員和工程設(shè)計(jì)人員要不斷的豐富自身專業(yè)素質(zhì)和把握高層建筑前沿發(fā)展方向才能為我國高層建筑的發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。本文將通過對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)的介紹來分析產(chǎn)生不同類型和功能的高層高層建筑常見的問題原因和解決辦法，為我國高層建筑的研究提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：高層建筑設(shè)計(jì)分析；高層建筑常見問題；解決方案

一、高層建筑的定義

高層建筑，超過一定高度和層數(shù)的多層建筑。在美國，24.6m或7層以上視為高層建筑；在日本，31m或8層及以上視為高層建筑；在英國，把等于或大于24.3m得建筑視為高層建筑。我國規(guī)定超過10層的住宅建筑和超過24米高的其他民用建筑為高層建筑。民用建筑按地上層數(shù)或高度分類劃分應(yīng)符合下列規(guī)定：即（1）住宅建筑按層數(shù)分類：一層至三層為低層住宅，四層至六層為多層住宅，七層至九層為中高層住宅，十層及十層以上為高層住宅；（2）除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者為單層和多層建筑，大于24m者為高層建筑（不包括建筑高度大于24m的單層公共建筑）；（3）建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論化分析

由于高層建筑建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)化工程，自身具有復(fù)雜性，因此不許有絲毫的誤差，一旦出現(xiàn)誤差極有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量和安全問題。因此在高層建筑設(shè)計(jì)之初，工程人員必須要對高層建筑進(jìn)行充分的理論認(rèn)證和研究理論上的可行性。在分析中重點(diǎn)要考慮以下幾個(gè)方面：

（1）要對設(shè)計(jì)進(jìn)行振動(dòng)周期和側(cè)移方面的理論設(shè)計(jì)。高層建筑振動(dòng)周期和側(cè)移主要要看兩方面：一是，高層建筑結(jié)構(gòu)自身的振動(dòng)周期。二是，自振周期和所在場地的周期差值。因此，在高層建筑設(shè)計(jì)之初，必須要根據(jù)測量結(jié)果和實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)做好數(shù)據(jù)模型，認(rèn)真推敲建筑的每一個(gè)地方，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差。

（2）要充分考慮到結(jié)構(gòu)性扭轉(zhuǎn)。高層建筑在施工過程中由于高度和自身質(zhì)量等原因會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性扭轉(zhuǎn)，在建立高層建筑數(shù)據(jù)模型的時(shí)候就必須要充分考慮好結(jié)構(gòu)性扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象并預(yù)估它可能出現(xiàn)的偏差，在施工過程中要對結(jié)構(gòu)性扭轉(zhuǎn)做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，努力做到施工過程中結(jié)構(gòu)性扭轉(zhuǎn)程度不超過理論數(shù)值。避免建筑物三心不一致。

（3）對建筑施工進(jìn)行受力性分析。高層建筑進(jìn)行受力分析是非常必要的。因此高層建筑和低層建筑不一樣，高層建筑自身重量需要有良好的重量傳遞通道，這就對建筑本身的結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，因此必須進(jìn)行建筑物的受力理論設(shè)計(jì)。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn).在建筑設(shè)計(jì)理論中必須要對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)重點(diǎn)注意。一般高層建筑中有以下幾個(gè)要點(diǎn)：

（1）高層建筑設(shè)計(jì)中的水平荷載問題。高層建筑存在荷載問題，其中最關(guān)鍵的是水平荷載。水平荷載與豎直荷載不同，它容易受到外在因素比如風(fēng)速、雨量、地基等因素影響導(dǎo)致水平荷載數(shù)值范圍不固定，經(jīng)常發(fā)生變化。對水平荷載影響最大的是房屋高度，因此，在設(shè)計(jì)和建設(shè)過程要特別注意水平荷載問題。

（2）要充分考慮到高層建筑的結(jié)構(gòu)延展性。由于汝川地震的影響和近幾年地震多發(fā)，建筑的抗震性能日益得到人們的重視。因此在高層建筑的設(shè)計(jì)中要充分考慮到建筑物的延展性能。通過在高層結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)使高層建筑具有足夠的變形能力，在發(fā)生地震時(shí)可以很好的保護(hù)建筑物的完整性，避免塌陷。

（3）高度重視高層建筑軸向變形現(xiàn)象。軸向變形是指由于豎直方向上的荷載過大，導(dǎo)致承重柱變形，進(jìn)而導(dǎo)致梁彎和支座的變形，直接對建筑物的安全造成威脅。因此在高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能的對材料的長度和質(zhì)量做出合理化規(guī)格，避免側(cè)移現(xiàn)象的發(fā)生。

三、高層建筑常見問題及其相應(yīng)的預(yù)防和解決措施

目前，我國已經(jīng)出臺(tái)了高層建筑相關(guān)方面的法律法規(guī)一《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。國家根據(jù)理論界對高層建筑的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對不同功能和類型的高層建筑的高度給出了量化性的指標(biāo)，對可能產(chǎn)生的問題做了相關(guān)的規(guī)定。

1、我國高層建筑物常見問題分析

（1）高度問題。實(shí)際上，我國的法律法規(guī)對于建筑高度的量化標(biāo)準(zhǔn)是非?？茖W(xué)的，是根據(jù)目前我國可以達(dá)到的最高科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力下，我國可以達(dá)到的最高標(biāo)準(zhǔn)而制定的。在房屋震時(shí)延展性，材料選擇，方面都做出了業(yè)界共識(shí)性的規(guī)定。雖然我國相關(guān)的法律法規(guī)已經(jīng)對不同功能和不同類型的高層建筑高度做出了量化性的指標(biāo)。但是仍有一些建筑商和施工方鉆了制度空子，將高層建筑違規(guī)建高，超出規(guī)定。

（2）我國高層建筑的防震能力不夠。我國高層建筑的防震能力不夠有很多原因，其中最主要的有兩點(diǎn)：一是，國家現(xiàn)行的相關(guān)法律法規(guī)對高層建筑防震性能規(guī)定已經(jīng)不能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要，而新的法律法規(guī)尚未出臺(tái)，造成了法律空白。二是，相關(guān)的工程承包商盲目追求利益最大化，對建筑安全不重視，對高層建筑抗震性不夠重視。違規(guī)建高現(xiàn)象十分普遍。

（3）材料選用和結(jié)構(gòu)體系問題。目前，我國高層建筑的材料選用和結(jié)構(gòu)體系與國外明顯不同，我國現(xiàn)行的材料選用一般為混凝土結(jié)構(gòu)或者混合結(jié)構(gòu)，要用內(nèi)筒作為地震受力。但是由于在發(fā)展地震時(shí)，加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層由于受力過大易發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，導(dǎo)致內(nèi)筒不能起到很好的受力作用，進(jìn)而威脅整個(gè)建筑的安全。根據(jù)我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該使用具有抗震性能良好的建筑鋼材，但實(shí)際中，很多承包商為了節(jié)約成本考慮，一般會(huì)用普通鋼材代替抗震性優(yōu)越的特種鋼材。

2、對我國高層建筑出現(xiàn)問題解決措施

我國解決我國高層建筑可能出現(xiàn)的問題，要本著預(yù)防為主，監(jiān)督為輔的原則。要從三個(gè)角度來提出解決辦法。

（1）國家要完善相關(guān)的法律法規(guī)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展要求制度頂層設(shè)計(jì)的不斷更新，針對我國高層建筑可能出現(xiàn)的問題以及未來可能出現(xiàn)的問題，國家應(yīng)該加強(qiáng)相關(guān)的法律法規(guī)建筑，真正做到有法可依。為我國高層建筑的發(fā)展做好制度保障。

（2）建筑企業(yè)要加強(qiáng)高層建筑的基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)。企業(yè)是高層建筑的施工主體，企業(yè)能否做到設(shè)計(jì)合理、施工合理直接關(guān)系到高層建筑質(zhì)量的好壞。因此企業(yè)要做到，一是，在高層建筑設(shè)計(jì)之初，加強(qiáng)高層基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)。企業(yè)高層建筑設(shè)計(jì)必須要由專業(yè)人員對高層建筑根據(jù)建筑的不同類型不同功能綜合考慮建筑物延展性、荷載大小等多種因素做出多種理論模型。二是，企業(yè)要根據(jù)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出來的多種高層建筑模型，選擇最合適的建筑方案。以材料，建筑物自身，工程造價(jià)為基礎(chǔ)，找出性價(jià)比最高的設(shè)計(jì)方案。選擇的方案不僅僅要照顧到企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益也要照顧好社會(huì)效益和環(huán)境效益。三是，根據(jù)設(shè)計(jì)方案構(gòu)造出合理的高層建筑模型。設(shè)計(jì)方案只是停留在理論基礎(chǔ)上，根據(jù)建造模型對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析。四是，要注意高層建筑中的規(guī)則性和構(gòu)造方法。同一個(gè)方案和模型可以采用多種施工技術(shù)，但是無論采用哪種施工技術(shù)都要高度重視結(jié)構(gòu)中的規(guī)則性和建筑構(gòu)造方法。尤其是構(gòu)造方法中的嵌固設(shè)置，要特別注意嵌固設(shè)置方法和位置以免危及整個(gè)建筑的安全。

（3）要加強(qiáng)施工過程中的監(jiān)管。很多建筑問題都是由于在后期的建造過程中，施工人員沒有按照給定好的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行而造成的。一是，施工人員自身技術(shù)不達(dá)標(biāo)。在施工監(jiān)管中要特別注意施工人員自身的專業(yè)素質(zhì)，及時(shí)對施工人員進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)。二是，監(jiān)管過程不嚴(yán)格。監(jiān)管過程是高層建筑能否合格的最后一道防線。必須要對工程施工進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證施工過程符合預(yù)期設(shè)計(jì)。

四、結(jié)束語

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑技術(shù)日益成熟，建筑業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展要求越來越高的建筑設(shè)計(jì)水平，盡快縮短與國際領(lǐng)先水平之間的差距。在具體建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)人員更是要充分考慮到建筑整體性、節(jié)能性、安全性、等各方面的要求，賦予建筑豐富的文化要素，并且與周邊環(huán)境達(dá)到和諧統(tǒng)一關(guān)系，這樣才能不斷提高高層建筑的設(shè)計(jì)水平，更好服務(wù)于社會(huì)以及人們生活，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益得到更大的提升。