高層建筑結(jié)構(gòu)設計的問題及對策探討

陳波

（中煤科工集團重慶設計研究院有限公司 重慶市渝中區(qū) 400000）

高層建筑結(jié)構(gòu)設計的問題及對策探討

陳波

（中煤科工集團重慶設計研究院有限公司 重慶市渝中區(qū) 400000）

高層建筑是當前建筑業(yè)中的一個重要建設項目，與一般建筑不同，高層建筑樓層高、施工復雜、影響因素眾多，尤其是進行結(jié)構(gòu)設計時，會受到建筑功能要求、結(jié)構(gòu)受力合理性、結(jié)構(gòu)施工方便性、結(jié)構(gòu)美學性以及經(jīng)濟因素的影響?；诖?，本文重點針對高層建筑結(jié)構(gòu)設計的主要問題展開具體論述，希望能夠促進我國高層建筑的健康發(fā)展。

高層建筑；結(jié)構(gòu)；設計；問題；對策

1 引言

高層建筑的應用能夠提高土地的利用率，緩解城市土地稀缺壓力，但是建筑越高對結(jié)構(gòu)設計的要求就越嚴格。好的結(jié)構(gòu)設計能夠使建筑使用的價值得到提升，滿足居民對于住房的功能性與舒適度的要求。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設計基本原則

2.1 選擇合理結(jié)構(gòu)方案

在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，首先要保證建筑結(jié)構(gòu)的合理性，其次保證其經(jīng)濟性，使得結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)形式切實可行、傳力簡捷、受力明確。在同一個結(jié)構(gòu)單元中不適合使用不同的結(jié)構(gòu)體系，在地震區(qū)要力求豎向與平面的規(guī)則?？傊獙こ讨械脑O計要求、地理環(huán)境、材料供應以及施工條件等方面進行全方位的分析。水、暖、電等方面要充分協(xié)商好，在這些基礎上開始結(jié)構(gòu)選型，確定好結(jié)構(gòu)方案，對各種方案進行比較，選擇好的方案使用。

2.2 選擇合適基礎方案

進行建筑結(jié)構(gòu)設計的過程中，要制定合適的基礎方案，首先要綜合分析工程的地質(zhì)條件、與其相鄰建筑物的影響、施工條件、上部的結(jié)構(gòu)類型以及荷載分布，其次要求保證基礎方案的經(jīng)濟性。在設計的過程中，要使地基的潛力得到最大程度的發(fā)揮，需對地基進行變形演算。在基礎設計的過程中，地質(zhì)勘察的報告要詳盡，而缺少報告的應該要進行現(xiàn)場查看，并參考附近建筑的資料。一般情況下，兩種不同的類型不適合在同一結(jié)構(gòu)的單元中使用。

2.3 進行正確分析計算

當前，計算機技術(shù)在我國的建筑結(jié)構(gòu)設計中得到了廣泛的應用，然而因為軟件種類繁多，不同的軟件計算所得的數(shù)據(jù)也存在一些差異，所以設計師要全面了解程序的適用條件與范圍。在用計算機進行輔助設計時，因為程序與結(jié)構(gòu)實際的情況不相符合，或者是因為軟件的本身存在缺陷，又或者是因為人工的輸入錯誤因而導致計算結(jié)果也出錯，所以拿到計算機計算的結(jié)果時，工程師必須要慎重校對，認真地分析，做出正確合理的判斷。

2.4 采用正確構(gòu)造措施

在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計的過程中，還需要采用正確的構(gòu)造措施，以強剪弱彎、強柱弱梁、強壓弱拉為主要原則。在這個過程中要注意構(gòu)件延性、考慮溫度、加強薄弱的部位、注意鋼筋錨固長度。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設計中存在的問題

3.1 短肢剪力墻設置存在問題

在當前的高層建筑結(jié)構(gòu)設計中存在的問題是比較多的，并且很多問題的存在甚至會對于高層建筑產(chǎn)生致命的影響。其中，短肢剪力墻的不合理設置就是極為典型的一種，這種不合理性主要表現(xiàn)在當前的很多高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，相關(guān)設計人員往往很容易出現(xiàn)增設短肢剪力墻的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)必然會影響到高層建筑的穩(wěn)定性和安全性，尤其是會直接造成整個高層建筑短肢剪力墻抗震能力的降低，進而不利于后期高層建筑長期安全使用。

3.2 嵌固端設置存在問題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，嵌固端也是極為重要的一個組成部分，對于嵌固端的設計來說，當前存在的主要問題有以下幾點：①對于嵌固端位置的選擇存在著較大的問題，很多高層建筑把嵌固端設置在地下室或者是人防的頂板，這種設計模式存在較大的安全問題；②嵌固端上下層剛度比例設計不合理，對于嵌固端的合理設計來說，上下層的剛度比例是一個極為關(guān)鍵的指標，對于這一指標來說，當前很多嵌固端設計中存在計算失誤或者是設計問題；③對于嵌固端的設計來說，當前還存在的一個突出問題就是其和抗震縫隙的處理存在一定的矛盾和沖突，平衡性不足，進而影響了整個高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.3 超高問題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設計的過程中，超高也是一項十分突出的問題。所謂的超高問題主要就是指很多高層建筑建設單位無視相關(guān)制度和標準的規(guī)定，過度增加高層建筑的高度，因為高層建筑高度的增加在很大程度上能夠提升其經(jīng)濟利潤，但是從另外一方面看，這種超高問題對于高層建筑結(jié)構(gòu)的影響卻是極為不利的，尤其是對于高層建筑的穩(wěn)定性和抗震能力會產(chǎn)生較大的干擾，一旦遭遇地震或者強風等自然災害很容易發(fā)生一定的危險，導致高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂或者是倒塌等現(xiàn)象，最終威脅人們的人身和財產(chǎn)安全。

3.4 其它設計問題

除了上述幾種問題以外，在建筑結(jié)構(gòu)設計中還存在著許多其他設計問題，主要表現(xiàn)在其對于結(jié)構(gòu)的抗震性、牢固性以及相應應力的處理上，這些方面的問題也必然會影響到高層建筑結(jié)構(gòu)設計的效果，最終導致其整體的高層建筑建設受損；此外，對于高層建筑結(jié)構(gòu)設計中需要計算的一些設計位置來說，其計算的準確性也會影響到其設計的水平，而這種計算準確性問題的影響因素又是多方面的，比如資料的健全與否，計算公式的選擇恰當與否，計算過程的失誤等都會導致其計算結(jié)果出現(xiàn)問題，進而影響其結(jié)構(gòu)設計的效果。

4 高層建筑物結(jié)構(gòu)設計應采取的對策

4.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設計基礎方案的選擇

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設計之中，首先要根據(jù)工程的實際情況，做好勘探工作，了解工程項目所在地區(qū)的地質(zhì)、地貌、水文、氣候等要素，在科學的指導下選擇基礎設計方案；設計人員應對建筑項目的結(jié)構(gòu)類型、荷載情況進行全方位的了解，以便能對工程項目的施工條件、施工影響因素進行準確判斷，使基礎方案達到最優(yōu)化。

4.2 計算簡圖、工具的選擇

在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，做好簡圖的計算十分重要，其是后期施工的重要依據(jù)。因此，保障計算簡圖的精準性，對于建筑物結(jié)構(gòu)設計的科學性具有直接影響?，F(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及應用，極大的推動了建筑設計行業(yè)的發(fā)展，在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，可利用先進的計算機技術(shù)對工程項目進行結(jié)構(gòu)設計，并通過各參數(shù)的優(yōu)化，實現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)設計的安全化、科學化、先進化和節(jié)約化，如仿真模擬軟件、CAD制圖技術(shù)等均得到了廣泛的應用。高層建筑設計人員應不斷提高自身的計算機應用水平，提高工程項目結(jié)構(gòu)設計的效率和安全性。

4.3 設計方案的選擇

在高層建筑工程中，施工活動開展前，首先要對工程設計方案的可行性進行科學判定，在對設計方案進行評價時，應從工程的經(jīng)濟性角度、實用性角度、科學性及安全性等多個因素進行綜合評定，以確保工程項目設計方案能夠按照既定計劃加以實施。

4.4 提高設計技術(shù)

進行建筑結(jié)構(gòu)設計時，存在著許多客觀或主觀的影響因素，對工程的質(zhì)量造成影響，此外不可避免的存在一些技術(shù)問題，影響了建筑物的安全性。為避免由于建筑物設計問題而帶來的重大安全事故，在設計過程中，應采取有效的控制措施，以杜絕重大災害的發(fā)生。如針對短肢剪力墻設置不合理問題，應根據(jù)工程實際情況，均勻分布短肢剪力墻，并對墻體的厚度及光滑度進行嚴格的質(zhì)量控制。墻體控制在0.2～0.3m較為合適并保證墻體表面的光滑度；墻體過薄、過厚或墻體凹凸不平，都對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成極大的影響；同時，還可將部分剪力墻與較長的墻體進行結(jié)合，以提高整個建筑工程的安全性。

4.5 設計者職業(yè)素養(yǎng)的提升

要想保證高層建筑中各類結(jié)構(gòu)設計問題得以合理的解決，最終需要設計人員的參與，因此一定要做好設計人員的培訓工作，提升設計者的職業(yè)素養(yǎng)。設計者應不斷加強專業(yè)設計知識的學習，同時還要重視建筑領(lǐng)域各項技術(shù)標準、法律法規(guī)知識的學習、以及建筑領(lǐng)域先進設計理念、設計技術(shù)、相關(guān)的計算機技術(shù)的學習，以保障高層建筑設計的先進性和安全性。

5 結(jié)束語

綜上所述，在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，其合理性及高效性直接關(guān)系到高層建筑整體的施工質(zhì)量和安全性。因此，為了避免安全事故的發(fā)生，在對高層建筑結(jié)構(gòu)進行設計時，應該全面加強消防結(jié)構(gòu)、抗震結(jié)構(gòu)以及抗風結(jié)構(gòu)的設計，以保證高層建筑結(jié)構(gòu)設計的工作效率，確保高層建筑的施工質(zhì)量，消除隱患。

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[3]楊勇，徐 洲.高層建筑結(jié)構(gòu)承重柱設計中的一些問題探討[J].城鄉(xiāng)建設，2011：78～79.

[4]羅慶剛.高層建筑框架結(jié)構(gòu)施工存在的問題和相關(guān)對策探討[J].建材與裝飾，2014：147～148.

TU973.2

A

1673-0038（2015）49-0115-02

收稿日期：2015-11-2

陳波（1982-），男，工程師，研究生，主要從事結(jié)構(gòu)設計工作。