有關(guān)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題分析

秦迎

摘要：隨著高層建筑進(jìn)一步發(fā)展，結(jié)構(gòu)體系各式各樣，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度越來(lái)越大，因此應(yīng)從結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)著手，選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，并通過(guò)合理控制各計(jì)算參數(shù)、合理利用結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施，從而使高層的結(jié)構(gòu)布置更加合理，達(dá)到更好的效果。本文對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；常見(jiàn)問(wèn)題

中圖分類(lèi)號(hào)：TU973.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2016）14-109-01

引言

高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響著城市的規(guī)劃發(fā)展，當(dāng)高層建筑物設(shè)計(jì)與城市整體空間相協(xié)調(diào)時(shí)，會(huì)促進(jìn)城市的發(fā)展，給城市提供美麗的、獨(dú)特的風(fēng)景線，當(dāng)高層建筑物設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)時(shí)，或是設(shè)計(jì)外形不合理增大了能源的消耗，對(duì)于城市的發(fā)展就會(huì)有不良的影響，尤其影響著地球的環(huán)境。隨著高層建筑和城市現(xiàn)代化的快速發(fā)展，人們的審美水平也逐漸提高，對(duì)于高層建筑物的形式變化也提出了更高的要求，不同的城市特點(diǎn)要設(shè)計(jì)不同的建筑風(fēng)格以適應(yīng)城市的發(fā)展。

1高層建筑設(shè)計(jì)的原則

1.1正確的結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖。在計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，如果計(jì)算簡(jiǎn)圖的選擇不合理，很容易造成結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，誘發(fā)安全事故，因此，要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全可靠就要對(duì)計(jì)算簡(jiǎn)圖進(jìn)行正確的選擇，而且還要采用與之相應(yīng)的構(gòu)造方法確保安全，實(shí)際應(yīng)用中，高層建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)不僅僅是鋼節(jié)點(diǎn)或餃節(jié)點(diǎn)，確保和計(jì)算簡(jiǎn)圖的誤差在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。

1.2合理的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要根據(jù)高層建筑的具體地質(zhì)條件進(jìn)行選擇，對(duì)高層建筑的上部結(jié)構(gòu)類(lèi)型與荷載的分布情況以及施工條件進(jìn)行綜合全面的分析，確保設(shè)計(jì)的合理。此外，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)還要確保地基的潛在能力得到最大化的發(fā)揮，如果施工條件允許要進(jìn)行必要的地基變形檢驗(yàn)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前一定要有較為科學(xué)詳細(xì)的地質(zhì)勘察報(bào)告，通常情況下，具有相同結(jié)構(gòu)單元的可以采取相同的類(lèi)型。

1.3合理的建筑結(jié)構(gòu)方案。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案不僅僅需要滿足經(jīng)濟(jì)性要求，而且還要滿足結(jié)構(gòu)形式和體系的要求。結(jié)構(gòu)體系的要求就是要保證受力的明確以及傳力的簡(jiǎn)單。在相同結(jié)構(gòu)的單元中，要選擇與之相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，一旦高層建筑的地基處于不穩(wěn)定狀態(tài)，那么應(yīng)力就需要平面和豎向的規(guī)則。在對(duì)建筑的地理狀況、施工條件以及選材等方面綜合分析的基礎(chǔ)上，與結(jié)構(gòu)中供電、供水等的設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)一致?tīng)顩r下，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的合理選擇，進(jìn)而確定設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案的科學(xué)性。

1.4對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行精確的分析。在科技的不斷進(jìn)步和廣泛應(yīng)用下，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)的模式已得到了較為成熟的應(yīng)用。由于施工的實(shí)際狀況與計(jì)算機(jī)程序之間會(huì)有一定的誤差，難免會(huì)出現(xiàn)不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，因此，操作人員在得到計(jì)算結(jié)果后需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行多次的檢驗(yàn)復(fù)核，最后得出準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題

2.1材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問(wèn)題。隨著世界人口的增多，地震帶來(lái)的影響越來(lái)越大，因此許多國(guó)家都在尋找合適的建筑材料和建筑架構(gòu)。中國(guó)高層建筑的結(jié)構(gòu)體系都借鑒于外國(guó)，最常用的是核心簡(jiǎn)體系，建筑材料大多使用鋼筋混凝土，而發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑材料已經(jīng)普遍采用鋼材。當(dāng)核心筒式建筑遇到地震時(shí)，鋼筋混凝土容易發(fā)生變形，因此需要加強(qiáng)建筑中使用鋼筋的強(qiáng)度。有些時(shí)候僅依靠鋼框架不能保證建筑的抗震性，需要在建筑中加裝伸臂結(jié)構(gòu)，使建筑物安全性得到增強(qiáng)，減少側(cè)移值。

高層建筑的建筑材料一定要確保合格，有條件的建筑公司可以將鋼筋混凝土中的鋼筋用鋼骨或鋼管替代，以提高建筑物的抗震能力?；蛘呓ㄖ镞^(guò)高時(shí)也可采用此方法。日本有專(zhuān)家研究標(biāo)明，對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，實(shí)腹式型鋼與格購(gòu)式型鋼相比，前者抗震能力更強(qiáng)，這對(duì)中國(guó)的建筑是良好的建議。另外，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)建設(shè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化層，可以增加本層建筑的強(qiáng)度。

2.2扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑的“三心”非常重要。建筑的“三心”主要是指建筑結(jié)構(gòu)的中心、幾何形心以及剛度中心，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)要確?！叭摹钡膮R聚，保證“三心”集中于一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)三心合一。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中扭轉(zhuǎn)問(wèn)題的出現(xiàn)會(huì)嚴(yán)重影響到“三心”順利的集中在一起，高層建筑的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題主要是受到水平壓力作用造成的。

2.3軸壓比與短柱問(wèn)題。軸壓比是指柱的軸壓力設(shè)計(jì)值與抗壓力設(shè)計(jì)值之比，能夠反映柱的受壓情況。為了保證鋼筋混凝土建筑中柱子的抗壓能力，立柱都會(huì)被建造的很粗，內(nèi)部鋼筋一般是構(gòu)造配筋。即使加強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，立柱也不會(huì)有明顯的變細(xì)。而如果橫梁的延伸性比較好，則可以適量降低軸壓比。而短柱是指剪跨比不大于二的柱子，因此，高層建筑的柱子也不全部屬于短柱。

2.4超高問(wèn)題。超高問(wèn)題也是當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中比較突出的一個(gè)問(wèn)題，所謂的超高問(wèn)題主要就是指很多高層建筑建設(shè)單位無(wú)視相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定而過(guò)度的把高層建筑的高度增加，因?yàn)楦邔咏ㄖ叨鹊脑黾釉诤艽蟪潭壬夏軌蛱嵘浣?jīng)濟(jì)利潤(rùn)，但是從另外一方面看，這種超高問(wèn)題對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的影響卻是極為不利的，尤其是對(duì)于高層建筑的穩(wěn)定性和抗震能力會(huì)產(chǎn)生較大的干擾，一旦遭遇地震或者強(qiáng)風(fēng)等自然災(zāi)害很容易發(fā)生一定的危險(xiǎn)，導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂或者是倒塌等現(xiàn)象，最終危機(jī)人們的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

綜上所述，高層建筑幾乎已經(jīng)成為了當(dāng)前城市發(fā)展過(guò)程中的主流，并且其發(fā)展速度也是越來(lái)越快，與此同時(shí)，對(duì)于高層建筑安全性的關(guān)注也應(yīng)該得到相應(yīng)的保障，其后期使用的安全性在很大程度上和建設(shè)過(guò)程存在著直接的聯(lián)系，而對(duì)于整個(gè)的實(shí)施建設(shè)過(guò)程來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)階段無(wú)疑具備著極為突出的作用，其能夠直接影響到整個(gè)高層建筑實(shí)施的水平，尤其是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更是會(huì)對(duì)于高層建筑整體的實(shí)施效果產(chǎn)生影響。