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

摘 要：目前我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，建筑工程數(shù)量與規(guī)模都在不斷增加，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的要求也有所提高。由于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)與功能的多樣化，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，在設(shè)計(jì)過程中會(huì)存在著一些不合理的問題，從而影響到建筑結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定，威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題

近年來隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市化進(jìn)程也一直在加快腳步，大中型城市人口密度越來越大。在這種背景下城市建筑用地顯得相對(duì)匱乏，為了合理高效的利用建筑用地，高層建筑成為了城市建筑設(shè)計(jì)主要發(fā)展趨勢(shì)。高層建筑可以讓有限的建筑用地發(fā)揮更大的作用，其建筑方式可以獲得更大的、更加靈活的、更加自由的空間。高層建筑對(duì)建筑的技術(shù)要求要比普通樓層高很多，作為一個(gè)龐大的系統(tǒng)既要滿足抗震、抗風(fēng)等安全性的要求，又要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上設(shè)計(jì)合理、實(shí)用。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

1.1 選擇合理的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。根據(jù)高層建設(shè)地點(diǎn)的不同，設(shè)計(jì)單位應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦巍⑼临|(zhì)特點(diǎn)選擇合理的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面要綜合考慮各種影響因素，比如高層建筑上部結(jié)構(gòu)類型與荷載分布情況、施工條件、相鄰的建筑物的影響都要在考慮范圍之內(nèi)。合理的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)會(huì)使地基的潛力發(fā)揮到最大，在一些特殊地區(qū)還要進(jìn)行地基變形檢驗(yàn)。由于高層建筑要考慮到的安全性因素較一般樓層要多很多，所以在建筑之前要有當(dāng)?shù)卦敿?xì)的地質(zhì)勘查報(bào)告，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡貧し€(wěn)定性要有所考慮，并且針對(duì)收集到的資料進(jìn)行自身高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1.2 選擇合理的建筑方案。一項(xiàng)建筑工程要想順利完成必須要依賴合理的建筑方案，建筑方案的選擇要考慮到經(jīng)濟(jì)性、適用性、合理性等多個(gè)方面，也就是說在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要選擇可行務(wù)實(shí)的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式。在對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮相關(guān)因素，在每個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行專業(yè)的分析，并且在最終確定方案時(shí)要請(qǐng)所有相關(guān)專業(yè)的專業(yè)人員進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以確保方案的可行性。

2 高層結(jié)構(gòu)建筑中存在的問題

2.1 有些建筑物高度超標(biāo)。對(duì)于高層建筑的高度問題，我國(guó)有相關(guān)法規(guī)給出了常見結(jié)構(gòu)體系的最大高度。以我國(guó)目前建筑科研水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和施工技術(shù)水平，這個(gè)高度是非常適合、安全的。然而實(shí)際建設(shè)中，一些商家為了獲得更多的利益懷有僥幸心理，超過了國(guó)家規(guī)定的最大標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到高層建筑的防震能力，過高的建筑設(shè)計(jì)存在安全性問題，并且隨著高度的不斷增加，許多影響因素不斷累加會(huì)引起質(zhì)的變化，如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等參數(shù)都會(huì)超過其本身適用的范圍。最終導(dǎo)致前期的一些工作與后期不相匹配，影響高層建筑物的建設(shè)質(zhì)量。所以在實(shí)際施工時(shí)不應(yīng)該只注重建筑用地的利用率與企業(yè)盈利的大小，更重要的是要考慮建筑物本身的實(shí)際情況，進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

2.2 建筑材料的選用與結(jié)構(gòu)問題。在地震多發(fā)區(qū)進(jìn)行高層建筑時(shí)，工程技術(shù)人員要考慮到建筑材料或結(jié)構(gòu)體系的合理性。同其他國(guó)家高層建筑常采用的主要結(jié)構(gòu)體系一樣，我國(guó)在對(duì)150m以上高層建筑的進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)主要采用框筒、筒中筒和框架支撐這三種結(jié)構(gòu)體系。就我國(guó)目前的建筑經(jīng)驗(yàn)來看，在地震區(qū)我國(guó)多使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)，而在國(guó)外的地震區(qū)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多以鋼為主。由于我國(guó)的建筑結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土為主，在進(jìn)行變形控制時(shí)也要以此為主，但是只依靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作難以對(duì)其彎曲變形的較大側(cè)移起到大的改善。

2.3 高層建筑共振問題以及水平移動(dòng)問題。在地震區(qū)進(jìn)行高層建筑時(shí)要考慮共振問題和水平移動(dòng)，共振發(fā)生的條件是建筑物的自震周期和發(fā)生地震場(chǎng)所的特征周期相同或比較接近，所以要對(duì)建筑物的自振周期有所估計(jì)，并且了解當(dāng)?shù)氐卣饒?chǎng)所的特征周期，在建筑時(shí)要加大建筑物本身的自振周期，使自振周期與特征周期拉開差距，避免共振的發(fā)生。在對(duì)高層建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到地震力的大小與結(jié)構(gòu)剛度大小相關(guān)，所以在結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)時(shí)要有所減小，但是要保證在規(guī)定范圍之內(nèi)。

2.4 高層建筑杭震設(shè)計(jì)問題?？拐鸾Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，是最為重要也是難度最大的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由于高層建筑高度過高的問題，一旦發(fā)生了地震，存在著許多不可預(yù)計(jì)的因素。我國(guó)目前規(guī)定高層建筑要保證50年的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期，并對(duì)抗震設(shè)計(jì)做出嚴(yán)格的規(guī)定。然而視實(shí)際情況是隨著我國(guó)生態(tài)環(huán)境的變化，我國(guó)的地震程度已經(jīng)增強(qiáng)，如果不能有效的做好抗震設(shè)計(jì)，那么高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將不能滿足人抗震性能要求。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)存在問題的解決對(duì)策

3.1 針對(duì)超高問題的解決措施。首先設(shè)計(jì)單位自身要嚴(yán)格遵循國(guó)家法規(guī)的規(guī)定進(jìn)行高層建筑的設(shè)計(jì)施工，不可存在為了獲利而建筑超高的行為。針對(duì)那些私自改變建筑結(jié)構(gòu)類型對(duì)高度限制，忽略高度問題的行為，在施工審核圖紙時(shí)不應(yīng)該予以通過，必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。企業(yè)和政府應(yīng)該在這方面加強(qiáng)重視力度，不能忽略，以免發(fā)生事故造成安全危害。

3.2 建筑材料的選擇問題的解決措施。根據(jù)我國(guó)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與我國(guó)建筑鋼材的類型，在進(jìn)行高層建筑施工時(shí)建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土（柱）結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。在超過一定高度后的建筑中應(yīng)該使用鋼骨（鋼管）混凝土以減小風(fēng)振的影響。此外，在地震區(qū)采用實(shí)腹式的熱軋型鋼或焊接工字鋼的可以有效減輕地震的危害。

3.3 高層建筑中其他問題的解決方案。除了上述措施之外，在很多方面依然存在問題。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)建筑師考慮更多的就是受力性問題，而不是其他的細(xì)致結(jié)構(gòu)。由于高層建筑的影響，沉降縫兩側(cè)單元層數(shù)不同時(shí)會(huì)導(dǎo)致低層的傾斜程度遠(yuǎn)大于上層，因此要根據(jù)高層單元的縫寬確定沉降縫寬度。

3.4 高層建筑中對(duì)抗震設(shè)計(jì)的優(yōu)化。一是加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性。在加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，要合理設(shè)置抗側(cè)力構(gòu)件的位置，從而保證高層建筑承載力的合理分布。還要加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的連續(xù)穩(wěn)定性，可以加強(qiáng)構(gòu)件的強(qiáng)度以及剛度來達(dá)到目的。二是對(duì)建筑平面進(jìn)行簡(jiǎn)化，減少相關(guān)的平面布置，從而通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使基礎(chǔ)的強(qiáng)度以及剛度得到增強(qiáng)。同時(shí)，提高建筑結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件的抗側(cè)力，并盡可能滿足其承載力所需的延性，從而使建筑的抗震性能得到提高。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來我國(guó)高層建筑行業(yè)的發(fā)展正不斷加快，與此同時(shí)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量存在的問題也顯現(xiàn)出來。針對(duì)這種情況，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)原則，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。針對(duì)實(shí)際出現(xiàn)的高度超標(biāo)、材料選擇等問題，企業(yè)自身要提高自覺性，嚴(yán)格遵守相應(yīng)的法律法規(guī)，同時(shí)政府也應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)督力度。高層建筑的迅速發(fā)展，是我國(guó)科技水平提高的一個(gè)標(biāo)志，我們應(yīng)該在此方面不斷完善其中不足，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：胡慶遠(yuǎn)，身份證號(hào)碼：132201198603130811。