高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題及對(duì)策探討

鄧 崢 云

(中國(guó)中元國(guó)際工程有限公司，北京 100086)

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高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題及對(duì)策探討

鄧 崢 云

(中國(guó)中元國(guó)際工程有限公司，北京 100086)

根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則，分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，從結(jié)構(gòu)方案選擇、抗震設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)性能等角度，提出了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化策略，使高層建筑結(jié)構(gòu)滿足安全性、合理性及適用性要求。

高層建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，安全性

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，建筑領(lǐng)域產(chǎn)生了一定新的變化，其中建筑結(jié)構(gòu)變化較大，建筑物的整體高度在不斷增高。隨著城市化進(jìn)程的加快，高層建筑物越來(lái)越多，尤其是大城市新建建筑物多為高層建筑。高層建筑的設(shè)計(jì)建設(shè)難度較高，做好其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為提升高層建筑建設(shè)效率和質(zhì)量的關(guān)鍵之舉。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，一方面要體現(xiàn)出設(shè)計(jì)的科學(xué)性和專業(yè)性，進(jìn)而使建筑物能夠滿足于公眾的實(shí)際需要，另一方面，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要體現(xiàn)出安全性，側(cè)重于滿足抗震、抗風(fēng)等基本功能性要求，確保建筑能夠符合安全建設(shè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則概述

1.1 選取合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面要注重于設(shè)計(jì)的合理性，選取更為合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖，進(jìn)而提升設(shè)計(jì)效率，確保后期建設(shè)的規(guī)范性。在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)方要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，一旦數(shù)據(jù)采集不合理，容易導(dǎo)致最終結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，影響后期的施工建設(shè)。為能夠保證后期建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和規(guī)范性，設(shè)計(jì)方必須選取更為合理的設(shè)計(jì)方案，采取相應(yīng)有效的構(gòu)造方法，在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，要盡可能減小誤差，使計(jì)算簡(jiǎn)圖盡可能控制在規(guī)范的限定范圍之內(nèi)。

1.2 科學(xué)確定基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)方需要按照高層建筑實(shí)際的地質(zhì)等客觀條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，要科學(xué)實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)類型與荷載分布的綜合性分析，對(duì)現(xiàn)有施工條件及周邊環(huán)境進(jìn)行考慮，進(jìn)而選取出更為科學(xué)合理的基礎(chǔ)性方案。

1.3 選取合理的結(jié)構(gòu)方案

在滿足于高層建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式和體系要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)方應(yīng)選取合理的結(jié)構(gòu)方案，同時(shí)要兼具一定的經(jīng)濟(jì)層面思考，進(jìn)而以可控的成本投入獲取最為合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。 其中受力要明確、傳力相對(duì)簡(jiǎn)單是結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的基本要求。在相同的結(jié)構(gòu)單元當(dāng)中，應(yīng)選取相同的結(jié)構(gòu)體系。同時(shí)在最終確定結(jié)構(gòu)方案的時(shí)期，要綜合考慮地質(zhì)情況、工程設(shè)計(jì)需求、施工條件、原材料等各方面因素，最終明確結(jié)構(gòu)方案。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際存在問(wèn)題分析

目前在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在種種的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，這些問(wèn)題的存在影響著高層建筑后期的施工和使用效果。展開(kāi)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在主要問(wèn)題的分析，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義與價(jià)值。

2.1 超高問(wèn)題

超高問(wèn)題是目前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常突出的一類問(wèn)題，這類問(wèn)題的存在直接影響著高層建筑的安全性。高層建筑超高問(wèn)題主要是指多高層建筑設(shè)計(jì)建設(shè)單位違反相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求，過(guò)度增加高層建筑高度，從本質(zhì)來(lái)講，增加高度有利于建筑商獲取更高利潤(rùn)，但同時(shí)對(duì)于建筑安全而言，一旦過(guò)度增加建筑高度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響是突出和直接的，對(duì)高層建筑的穩(wěn)定性和抗震能力會(huì)造成較大干擾。當(dāng)遇到地震或者強(qiáng)風(fēng)等自然災(zāi)害問(wèn)題時(shí)，容易引發(fā)建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂或者倒塌等問(wèn)題，最終危及到公眾的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

2.2 短肢剪力墻設(shè)置問(wèn)題

短肢剪力墻不合理設(shè)置已經(jīng)成為直接影響高層建筑安全性的突出問(wèn)題，其對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的損害是非常嚴(yán)重的。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往容易出現(xiàn)增設(shè)短肢剪力墻的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)容易影響到建筑物的穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)而使建筑物整體抗震能力弱化，不利于建筑物長(zhǎng)期穩(wěn)定使用。

2.3 嵌固端設(shè)置問(wèn)題

在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，嵌固端是非常重要的一類組件，對(duì)嵌固端的設(shè)計(jì)目前主要存在幾方面問(wèn)題：

1)在嵌固端位置的選擇上存在一定問(wèn)題，部分項(xiàng)目將嵌固端設(shè)置在地下室或者人防工程頂板位置，這種設(shè)計(jì)存在一定安全隱患問(wèn)題。

2)嵌固端上下層的剛度比例設(shè)計(jì)不合理，一旦相應(yīng)的數(shù)據(jù)有誤則容易導(dǎo)致后期施工遇到問(wèn)題。

3)處理細(xì)節(jié)不到位。目前在實(shí)際的嵌固端設(shè)計(jì)中可見(jiàn)，部分設(shè)計(jì)存在突出問(wèn)題是在嵌固端和抗震縫隙的實(shí)際處理方面依然存在沖突，整體平衡性不強(qiáng)，影響著整個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化創(chuàng)新策略

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要有策略地加以優(yōu)化和創(chuàng)新，確保設(shè)計(jì)能夠符合實(shí)際的安全需要和使用需要。在具體設(shè)計(jì)優(yōu)化創(chuàng)新過(guò)程中，應(yīng)側(cè)重于結(jié)構(gòu)方案合理性、簡(jiǎn)圖使用科學(xué)性及功能滿足性等幾方面內(nèi)容，進(jìn)而使設(shè)計(jì)工作取得實(shí)效。

3.1 結(jié)構(gòu)方案選擇要合理

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作最為重要的一點(diǎn)就是要恰當(dāng)合理選取結(jié)構(gòu)方案，只有結(jié)構(gòu)方案選擇準(zhǔn)確才能確保高層建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際的結(jié)果方案選擇過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題相對(duì)還是較多的，首先應(yīng)針對(duì)具體標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)前的分析，進(jìn)而能夠避免實(shí)際選定的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案違反相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，其次對(duì)建筑施工環(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察，對(duì)基礎(chǔ)情況、項(xiàng)目規(guī)模等信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析，進(jìn)而在做好前期工作的基礎(chǔ)上選定最為優(yōu)化的一套高層建筑結(jié)構(gòu)方案。

3.2 注重消防、抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中應(yīng)注重于基礎(chǔ)條件和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)確認(rèn)和選取，注重于從消防結(jié)構(gòu)、抗震結(jié)構(gòu)等方面實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

在消防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，要合理設(shè)計(jì)防火間距，精確計(jì)算建筑物間距，根據(jù)地形條件選取防火結(jié)構(gòu)，同時(shí)增加疏散通道設(shè)計(jì)，利用分隔式設(shè)計(jì)提升建筑防火性能。在抗震結(jié)構(gòu)方面，則要科學(xué)高效規(guī)劃結(jié)構(gòu)構(gòu)件位置，簡(jiǎn)化建筑平面，分割高度差異，進(jìn)而提升建筑物強(qiáng)度。

3.3 有效滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各類性能需求

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)主要的目標(biāo)任務(wù)是盡可能滿足于各方面的性能要求，只有確保各類性能要求得到滿足，才能確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，進(jìn)而有助于高層建筑后期的穩(wěn)定和長(zhǎng)期使用?，F(xiàn)階段高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)滿足下述幾方面性能要求：

1)結(jié)構(gòu)延展性升級(jí)，高層建筑容易在后期使用中出現(xiàn)變形等實(shí)際問(wèn)題，在地震等地質(zhì)災(zāi)害影響下，高層建筑甚至?xí)顾?，因此其建筑延展性非常重要，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的柔和度能夠提升建筑整體性能水平。

2)關(guān)注結(jié)構(gòu)水平力。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)水平力充分關(guān)注，水平力是實(shí)際設(shè)計(jì)中的重要因素，其最終對(duì)結(jié)構(gòu)的影響是直接和多方面的。

3)注意結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要衡量指標(biāo)就是穩(wěn)定性指標(biāo)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中采取有效設(shè)置短肢剪力墻等措施，有助于更好提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使高層建筑能夠保持高安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否，最終影響著建筑的整體安全性。現(xiàn)階段，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題具有普遍性，有針對(duì)性地展開(kāi)分析研究符合當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)要求，研究的實(shí)效性較為突出，研究所取得的成果具有一定的借鑒價(jià)值。

[1] 張景棉,楊曉杰.高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題[J].中國(guó)招標(biāo),2012(37)：94-95.

[2] 紀(jì) 曄,陳 鵬.高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需控制的重要指標(biāo)及處理方法[J].建材技術(shù)與應(yīng)用,2010(7)：100-101.

[3] 王愛(ài)華.高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題分析[J].硅谷,2013(3)：77-78.

[4] 劉 慶.帶轉(zhuǎn)換層的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2012(1)：133-134.

[5] 林 潔,王伯牙.大跨度連體高層結(jié)構(gòu)的局部倒塌及其防范措施[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2012(6)：59-60.

Inquiry on high-rise building structure design problems and countermeasures

Deng Zhengyun

(ChinaZhongyuanInternationalEngineeringLtd，Beijing100086，China)

According to high-rise building structure design principles, the paper analyzes problems existing in high-rise building structure design. Starting from aspects of structural scheme selection, anti-seismic design and structural performance, it puts forward high-rise building structure design optimizing strategies, so as to meet safety, rationality and applicability demands of high-rise building structure.

high-rise building, structural design, safety

1009-6825(2016)13-0060-03

2016-02-21

鄧崢云(1990- )，男，助理工程師

TU318

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