高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題與對(duì)策研究

(湖北金揚(yáng)建設(shè)工程有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

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

一、設(shè)計(jì)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(jì)方案要合理

高層建筑場(chǎng)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(jì)，必須結(jié)合相應(yīng)的地址勘探條件，必須切實(shí)、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(jì)方案的合理性

判定高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案合理性的依據(jù)是:高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案與建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及施工各項(xiàng)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(jì)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(jiǎn)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(jì)性要求。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

1、結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化不夠

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受到設(shè)計(jì)人員主觀追求新奇特、設(shè)計(jì)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(jià)，甚至給工程質(zhì)量埋下安全隱患。少數(shù)工程方案設(shè)計(jì)人員缺乏工程安全意識(shí)，片面追求特別的建筑設(shè)計(jì)效果，自設(shè)計(jì)初期即造成結(jié)構(gòu)方案無(wú)法修正的缺失?；蛘哂捎谑艿街饔^設(shè)計(jì)能力的局限，不能整體性把握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，統(tǒng)籌概念不強(qiáng)，導(dǎo)致對(duì)具體設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題不認(rèn)真、不全面。另一方面，開(kāi)發(fā)商或上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)經(jīng)濟(jì)性、建筑速度，以及商機(jī)的追求，也會(huì)影響設(shè)計(jì)師在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中對(duì)工程基礎(chǔ)、承重、抗測(cè)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(jì)人員不斷增多，設(shè)計(jì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈化，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師越來(lái)越多的受到開(kāi)發(fā)商約束，片面滿足開(kāi)發(fā)商對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)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(jì)中各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)只能勉強(qiáng)達(dá)到規(guī)范要求的底限極值，從而降低了建筑物面對(duì)各種意外風(fēng)險(xiǎn)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(méi)有達(dá)到抗震標(biāo)準(zhǔn)

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

4、建筑材料質(zhì)量不過(guò)關(guān)

一些開(kāi)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(jì)，不合格的建筑材料的使用，是造成我國(guó)建筑行業(yè)質(zhì)量信譽(yù)下降的重要原因，是造成建筑實(shí)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(jì)的措施

1、從結(jié)構(gòu)計(jì)算和構(gòu)造出發(fā)

在結(jié)構(gòu)計(jì)算計(jì)算方面，主要應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:一是底框砌體結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算。二是避免使用錯(cuò)誤的方法計(jì)算樓板。三是避免荷載計(jì)算錯(cuò)誤。四是應(yīng)當(dāng)運(yùn)用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)計(jì)算結(jié)果做出合理的分析、判斷，并決定能否依據(jù)其進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。

在構(gòu)造方面，主要應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:一是應(yīng)注意構(gòu)件配筋率的極限值，對(duì)于具有抗震要求的建筑，在設(shè)計(jì)過(guò)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(zhǎng)度的要求。三是及時(shí)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(kāi)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(shí)現(xiàn)上下對(duì)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(lái)越受到重視，因而在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要考慮到抗震功能，一般可采用二階段設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防要求。對(duì)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(shí)發(fā)生坍塌;對(duì)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(jìn)行雙向布置，并控制好抗震墻之間屋蓋和樓蓋的長(zhǎng)寬比，還可在較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)上設(shè)置防震縫。同時(shí)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)破壞的可能性越小;反之，增大建筑物自重，就會(huì)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(huì)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(jì)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(lái)的經(jīng)濟(jì)損失的最為行之有效的方法。

3、要求設(shè)計(jì)人員要重視細(xì)部的優(yōu)化

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要注重整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)，也應(yīng)在結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)中加強(qiáng)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(jì)，既能增加高層建筑對(duì)地震剪力的抵抗能力，又能降低成本，增大經(jīng)濟(jì)效益。又如:在現(xiàn)澆板的設(shè)計(jì)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(guò)程中斷裂的可能性。同時(shí)提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)抗震性能的重視。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高層建筑設(shè)計(jì)中的安全性、實(shí)用性決定了設(shè)計(jì)人員必須具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，其經(jīng)濟(jì)性、美觀性又對(duì)設(shè)計(jì)人員在思維創(chuàng)新方面提出了要求。

結(jié)語(yǔ)

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，提高高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性是一個(gè)重要的問(wèn)題。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，高層建筑、大型建筑如雨后春筍一般，這就對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有了更高的要求。

[1]郎世杰.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施[J].民營(yíng)科技，2014

[2]董麗萍.民用高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化 [J].中華建設(shè)，2014