議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題與對(duì)策

彭學(xué)林

(東莞市盛和房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 廣東 東莞 523960)

議高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題與對(duì)策

彭學(xué)林

(東莞市盛和房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 廣東 東莞 523960)

隨著我國改革開放不斷深入，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)不斷迅猛發(fā)展，人口城市化進(jìn)程速度迅速加快，高層建筑越來越多的出現(xiàn)在各大、中型城市。本文針對(duì)這一方面的內(nèi)容展開論述，詳細(xì)的分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的基本問題，同時(shí)探討了新時(shí)期的改進(jìn)對(duì)策，旨在為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入更多的活力，促進(jìn)房地產(chǎn)行業(yè)的不斷穩(wěn)步向前。

改革開放；高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題對(duì)策

隨著當(dāng)前社會(huì)和時(shí)代的不斷發(fā)展，房屋的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也出現(xiàn)了巨大的轉(zhuǎn)變，在大型城市當(dāng)中高層建筑不斷涌現(xiàn)出來，而這樣的現(xiàn)狀對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)人員來講也是一個(gè)挑戰(zhàn)。一方面而言，高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要充分的滿足合理性和科學(xué)性的前提原則，并且以滿足人們的生活需求為基本的標(biāo)準(zhǔn)，另外一個(gè)方面來講，高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要符合抗風(fēng)性強(qiáng)、抗震性能強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)，所以在今后還有相當(dāng)長(zhǎng)的發(fā)展道路。

我國對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)提出了更嚴(yán)格的要求，以往很多對(duì)結(jié)構(gòu)定性的設(shè)計(jì)概念現(xiàn)已被具體定量的結(jié)構(gòu)受力和變形控制指標(biāo)所代替。同時(shí)國內(nèi)出現(xiàn)了越來越多的超高層建筑以及平面、立面特別復(fù)雜的高層建筑，這些建筑結(jié)構(gòu)超出了現(xiàn)行規(guī)范“三水準(zhǔn)，兩階段”設(shè)計(jì)方法的適用范圍，即為超限建筑工程。對(duì)上述不滿足規(guī)范適用條件的超限結(jié)構(gòu)，為了達(dá)到同樣的抗震設(shè)防目標(biāo)，需要對(duì)其作出專門的分析論證。

1 高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

我國高層建筑的結(jié)構(gòu)方面有著非常明顯的特征，由于其樓層比較高，所以承受著垂直荷載和水平荷載等兩個(gè)方向的作用力，而水平荷載主要是由于外界的風(fēng)力而產(chǎn)生的，垂直荷載力主要是由于建筑自身的高度和樓層的設(shè)計(jì)形式而產(chǎn)生的。

隨著現(xiàn)代化城市的不斷發(fā)展，用地面積形勢(shì)不斷緊張，建筑的樓層也必將往更高的趨勢(shì)發(fā)展，但是如果建筑出現(xiàn)側(cè)移過大的情況，不僅會(huì)對(duì)人們的生活舒適度產(chǎn)生巨大影響，同時(shí)還會(huì)對(duì)建筑自身的使用產(chǎn)生影響，另外建筑出現(xiàn)較大的側(cè)移還會(huì)對(duì)建筑自身的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)特性產(chǎn)生影響。所以有必要針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行慎重、細(xì)致入微的設(shè)計(jì)，確保建筑的側(cè)移可以被控制在合理的范圍之內(nèi)，保障居住者的舒適性，保證建筑的功能性。所以，根據(jù)上述的分析，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中抗側(cè)向力是最為核心的環(huán)節(jié)。

當(dāng)前，國內(nèi)外專家學(xué)者們對(duì)基于性能的抗震設(shè)計(jì)的關(guān)注程度是越來越高，通過積極的研究相繼取得研究成果，對(duì)基于性能設(shè)計(jì)的研究也是越來越深入，但在對(duì)其定義的描述上各個(gè)研究機(jī)構(gòu)與專家學(xué)者們尚未達(dá)成一致。各機(jī)構(gòu)和專家們現(xiàn)在雖各自有各自不同的描述，但這些不同的描述中都有一個(gè)相同的根本思想：那就是建筑物在其設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了在設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)，當(dāng)建筑物遭遇到的不同強(qiáng)度的地震作用時(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的不同的結(jié)構(gòu)抗震性能水準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)及構(gòu)件相應(yīng)發(fā)生的變形和損壞程度，從而達(dá)到一種既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理的最優(yōu)平衡。

2 高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

高層建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算，而如果計(jì)算簡(jiǎn)圖選擇不合理，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)扭曲進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。所以在實(shí)踐計(jì)算之中需要采取相應(yīng)的、最為安全并且科學(xué)的構(gòu)圖方式，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不應(yīng)當(dāng)僅僅局限在鋼節(jié)點(diǎn)等部位之上，還需要盡可能的減小誤差，將簡(jiǎn)圖的誤差控制在恰當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)。

首先，分析結(jié)構(gòu)方案在房屋高度、規(guī)則性、結(jié)構(gòu)類型、場(chǎng)地條件或抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等方面的特殊要求，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否需要采用抗震性能設(shè)計(jì)方法，并作為選用抗震性能目標(biāo)的主要依據(jù)。結(jié)構(gòu)方案特殊性的分析中要注重分析結(jié)構(gòu)方案不符合抗震概念設(shè)計(jì)的情況和程度。

然后，綜合考慮建筑物的設(shè)防烈度、場(chǎng)地條件、重要性、造價(jià)、震后損壞和修復(fù)難易程度等各項(xiàng)因素，選定合適的抗震性能目標(biāo)。

最后，結(jié)構(gòu)抗震性能分析論證的重點(diǎn)是深入的計(jì)算分析和工程判斷，找出結(jié)構(gòu)有可能出現(xiàn)的薄弱部位，提出有針對(duì)性的抗震加強(qiáng)措施，必要的試驗(yàn)驗(yàn)證，分析論證結(jié)構(gòu)可達(dá)到預(yù)期的抗震性能目標(biāo)。

對(duì)于分析計(jì)算的結(jié)果，還需要技術(shù)人員結(jié)合當(dāng)前市場(chǎng)的形式和相關(guān)軟件的測(cè)試狀況，在對(duì)測(cè)試分析技術(shù)有著全面并且深入的了解的基礎(chǔ)之上，全面的減小誤差、避免錯(cuò)誤，并且加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果的核對(duì)和校正，力求以準(zhǔn)確的邏輯分析和最理性的判斷，保障最佳的計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果，為高層建筑的設(shè)計(jì)工作提供可靠依據(jù)。最后還需要選擇科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，滿足建筑的受力需求和傳力標(biāo)準(zhǔn)，并且充分的分析施工條件、設(shè)計(jì)需求、工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工材料的情況等，在準(zhǔn)確的分析了計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的措施，對(duì)重點(diǎn)病害部位，諸如剪切力強(qiáng)度、主梁的設(shè)計(jì)形式等等，合理把控薄弱部位，并且重視鋼筋的施工以及材料構(gòu)件在外部溫度和應(yīng)力影響之下性能的改變狀況，制定出最佳施工方案。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問題和對(duì)策

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中常見問題有建筑自身的高度問題、剪力墻設(shè)置問題、高層建筑結(jié)構(gòu)自身的規(guī)則性問題等等，還需要制定出具體的方案進(jìn)行綜合防治，力求設(shè)計(jì)方案可以滿足準(zhǔn)確可靠的原則，確保上述問題不會(huì)對(duì)最終的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生不良影響。

（1）剪力墻

剪力墻的設(shè)置問題是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中的常見問題。根據(jù)新的設(shè)計(jì)規(guī)范，需要將剪力墻的界面高度與實(shí)際的厚度比例進(jìn)行合理的控制，而通過以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和所檢測(cè)得出的數(shù)據(jù)結(jié)論，為了進(jìn)一步的提升剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性以及穩(wěn)定性，還需要限制對(duì)短肢剪力墻的使用，同時(shí)為了優(yōu)化建筑的設(shè)計(jì)效果，對(duì)于短肢剪力墻的應(yīng)用還需要根據(jù)實(shí)際施工情況進(jìn)行確定。

（2）規(guī)則程度

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)則性有著比較多的限制，一方面在設(shè)計(jì)準(zhǔn)則當(dāng)中針對(duì)結(jié)構(gòu)嵌固端的下層剛性與上層剛性比例進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，并且對(duì)整個(gè)建筑的平面設(shè)計(jì)進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)范。所以需要在設(shè)計(jì)之中按照相關(guān)條例和基本原則，嚴(yán)格的執(zhí)行高層建筑設(shè)計(jì)的規(guī)則性方案。

（3）嵌固端位置

在高層建筑的構(gòu)設(shè)計(jì)之中最為核心的問題是嵌固端的設(shè)置問題，在通常情況之下，對(duì)于樓層較高的建筑需要設(shè)置兩層或者是兩層以上的人防，同時(shí)也可以采取地下人防的設(shè)計(jì)形式。針對(duì)高層建筑的嵌固端一般需要首先考慮到其自身可能會(huì)帶來的影響，并且分析嵌固端樓板的長(zhǎng)度和厚度設(shè)計(jì)，綜合的研究嵌固端下層和上層的剛性比例，同時(shí)還需要對(duì)嵌固端下層以及上層部位的抗震等級(jí)進(jìn)行確定，力求保持一致。另外，對(duì)于高層建筑來講在針對(duì)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中需要充分的考慮到嵌固端的設(shè)計(jì)對(duì)于建筑自身抗震性能和結(jié)構(gòu)縫隙的影響，注重可控制性，確保設(shè)計(jì)萬無一失。根據(jù)上述的分析，可以明確高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見問題，所以在實(shí)踐中應(yīng)加強(qiáng)管控、加強(qiáng)對(duì)質(zhì)量缺陷的防治。

4 結(jié)束語

隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)的建設(shè)和施工技術(shù)的發(fā)展，建筑樓層也必將往更高的方向發(fā)展，再加上日新月異的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，所以還應(yīng)當(dāng)在實(shí)踐之中加強(qiáng)應(yīng)用、加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有成果的分析和探索，不斷的改進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)重點(diǎn)的質(zhì)量通病部位薄弱部位加強(qiáng)管理、加強(qiáng)建筑安全事故的防治。主要目的是通過建筑的抗震性能設(shè)計(jì)使建筑物實(shí)現(xiàn)不僅保證人生命的安全，同時(shí)控制建筑結(jié)構(gòu)的破壞程度，將財(cái)產(chǎn)損失控制在可接受范圍內(nèi)。

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