淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題及措施

曹 坤

南京金宸建筑設(shè)計(jì)有限公司

淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題及措施

曹 坤

南京金宸建筑設(shè)計(jì)有限公司

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷加快，為了解決城市人口激增和土地資源緊張的問題，高層和超高層建筑的數(shù)量不斷增加，成為了建筑產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。但是由于高層建筑的結(jié)構(gòu)具有較大的變化性和復(fù)雜性，在設(shè)計(jì)中有諸多難點(diǎn)和問題需要解決，以保障高層建筑質(zhì)量的安全性和可靠性。

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題措施

前言

我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，大量的外來務(wù)工人員在促進(jìn)城市發(fā)展和進(jìn)步的同時(shí)，也導(dǎo)致了一系列問題的產(chǎn)生，其中表現(xiàn)最突出的就是城市居民的居住問題。為了解決這一問題，高層建筑大量涌現(xiàn)。和一般的建筑比較，高層建筑在設(shè)計(jì)中的難度更大，只有確保其設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及合理性，才能為順利施工提供保障。由此可知，設(shè)計(jì)是高層建筑建設(shè)中的核心環(huán)節(jié)，對于保證工程質(zhì)量具有重要意義。

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

1.1主要原則

首先，制定科學(xué)的基礎(chǔ)方案。在高層建筑中，地質(zhì)條件是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的決定性因素。要提高基礎(chǔ)方案的科學(xué)性，需要設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確把握其荷載的分布情況和結(jié)構(gòu)類型，對影響其施工的各種因素進(jìn)行和綜合分析。其次，明確計(jì)算簡圖。在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算簡圖必須包含結(jié)構(gòu)的計(jì)算設(shè)計(jì)。如果計(jì)算簡圖存在問題，就容易導(dǎo)致安全隱患。因此，為了確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，必須重視這一原則。

1.2基本要點(diǎn)

在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，需要注意控制以下幾點(diǎn)： 第一，遭遇暴風(fēng)和地震力時(shí)，高層建筑的水平側(cè)向力； 第二，對高層建筑的長度、寬度和高度比例進(jìn)行嚴(yán)格控制； 第三，確保高層建筑的整體不存在薄弱環(huán)節(jié)，保持其平面、體型、立面質(zhì)量和剛度的對稱性和勻稱性； 第四，對地震、風(fēng)力、溫度變化和沉降導(dǎo)致的形變進(jìn)行合理控制。在上述設(shè)計(jì)要點(diǎn)中，抗風(fēng)、抗震結(jié)構(gòu)、消防設(shè)計(jì)和扭轉(zhuǎn)問題需要特別注意。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的主要問題

2.1抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

高層建筑的樓層比較多，而且高度較高，這樣就很容易讓風(fēng)在建筑表面的流動性發(fā)生變化，和空氣產(chǎn)生相關(guān)的動力效應(yīng)。在這一作用下，風(fēng)力就會對高層建筑中的柔軟結(jié)構(gòu)生成靜力或者動力形態(tài)的震動。這種震動會對高層建筑的墻體、裝飾、支撐等結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響。因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)時(shí)，一定要注意抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的合理性，預(yù)防建筑物結(jié)構(gòu)被損壞。

2.2抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

這一結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一直都是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一，在很大程度上是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員缺乏足夠的靈活性，很容易忽略對地震的科學(xué)規(guī)劃。高層建筑的結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜性，如果設(shè)計(jì)人員無法取得精確的抗震計(jì)算結(jié)果，就會影響抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完整性，一旦發(fā)生地震，就很容易導(dǎo)致高層建筑遭到巨大破壞。因此，這一點(diǎn)需要引起設(shè)計(jì)人員的重視，尤其是在地震多發(fā)地區(qū)。

2.3消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

我國和建筑有關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對高層建筑結(jié)構(gòu)的消防設(shè)計(jì)提出了明確的要求，規(guī)定其必須確保消防設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。但是從目前的實(shí)際情況來看，高層建筑結(jié)構(gòu)的消防設(shè)計(jì)還存在很多解決的難題，例如使用的建筑材料的易燃性較高，在高層建筑結(jié)構(gòu)中，火勢更容易蔓延，而且疏散的難度高于普通建筑。另外，排煙系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)存在較大難度，居住的人口數(shù)量較多，等等，都是高層建筑結(jié)構(gòu)消防設(shè)計(jì)需要綜合考慮的問題。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的解決措施

3.1促進(jìn)抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的逐步優(yōu)化

這一措施可以從高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題和難點(diǎn)出發(fā)，具體實(shí)施方案如下： 第一，優(yōu)化基礎(chǔ)。要確保高層建筑結(jié)構(gòu)具備良好的通風(fēng)性能，最重要的就是要有牢固的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。為了滿足這一要求，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)部分時(shí)，可以采用級配等級較高的砂石，并且在基礎(chǔ)的持力層中增加抗拔錨桿。第二，增強(qiáng)高層建筑節(jié)能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在高層建筑非承重構(gòu)件的設(shè)計(jì)過程中，可以充分利用剪力墻和樓板等能耗部件盡量抵消風(fēng)能對建筑本身產(chǎn)生的影響。

3.2不斷優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案

首先，對抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行合理安排。設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，如果能確保水平方向中的對稱性，就可以有效預(yù)防并控制地震對其造成的破壞。通過調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件的位置，能夠促進(jìn)應(yīng)力分布系統(tǒng)在水平方向上的形成。假如能夠同時(shí)增強(qiáng)測力構(gòu)件在垂直方向上的性能，可以形成一套比較良好的應(yīng)力分布系統(tǒng)，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，增強(qiáng)其抗震性能。其次，加強(qiáng)地基的抗震性能。一旦發(fā)生地震，高層建筑結(jié)構(gòu)的地基最容易遭到破壞。為了預(yù)防這一問題，可以在地基的基礎(chǔ)施工中增加樁基的埋深深度，增強(qiáng)它和上部結(jié)構(gòu)的聯(lián)動性。

3.3優(yōu)化消防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案

在高層建筑結(jié)構(gòu)的消防設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)該對防火結(jié)構(gòu)之間的距離進(jìn)行科學(xué)控制。如果其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件相符，則防火結(jié)構(gòu)的間距可以適當(dāng)增加。從材料的使用角度來看，盡量減少易燃材料的使用范圍和使用頻率，多采用耐火性能好的材料。同時(shí)，為了降低火災(zāi)事故發(fā)生后人員的傷亡，必須建立良好的疏散系統(tǒng)。在消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過設(shè)置雙通道疏散，增設(shè)防煙區(qū)、耐火區(qū)、避難層等設(shè)施來增加消防能力。同時(shí)，高層結(jié)構(gòu)可以通過設(shè)置相應(yīng)的隔離結(jié)構(gòu)來有效地控制火勢蔓延，增強(qiáng)建筑消防安全能力。

3.4扭轉(zhuǎn)問題的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在地震因素或者風(fēng)載荷的作用下，高層建筑很容易出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題。為了有效預(yù)防這一問題的發(fā)生，需要我們選擇科學(xué)的結(jié)構(gòu)形式，并對布局進(jìn)行和合理安排，使高層建筑的剛度中心、幾何形心和結(jié)構(gòu)重心保持一致。受到建筑場地，或者是城市規(guī)劃街道景觀的要求等因素的限制，高層建筑無法全部采用相對簡單的平面方式，那么在選擇比較復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)，例如“T 型”或“十”字型等，就必須確保突出部分的長寬比在要求的范圍內(nèi)。另外，在布置結(jié)構(gòu)時(shí)，盡量好使其保持對稱，這樣有助于提高其穩(wěn)定性。

結(jié)語:

針對社會對于建筑施工的不斷關(guān)注，我們發(fā)現(xiàn)如何有效的體現(xiàn)出新的設(shè)計(jì)理念，就顯得十分重要，對于常見是理念的堅(jiān)持對于工程建設(shè)來說是十分重要，如何有效的提高這種設(shè)計(jì)施工的有效性，對于建筑施工的設(shè)計(jì)來說具有重要意義。所以希望通過本文的研究和介紹，可以促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)和建筑質(zhì)量的進(jìn)一步發(fā)展。

［1］南春峰，黃朝剛.探究高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題及對策［J］.現(xiàn)代裝飾（理論），2016，01（27）：263-264.