關(guān)于高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)看法

李培祥

摘 要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，綜合國(guó)力也在不斷提升，高層建筑業(yè)越來(lái)越發(fā)達(dá)，不論是密度還是高度都在不斷增加，類型更加多樣，功能更加完善，結(jié)構(gòu)也更加復(fù)雜。所以，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視，這也是設(shè)計(jì)工作中亟待解決的問(wèn)題。由于當(dāng)前我國(guó)主要采用鋼筋混凝土作為建筑的主要結(jié)構(gòu)，所以解決鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難點(diǎn)有重要的意義。本文通過(guò)分析當(dāng)前高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了幾點(diǎn)看法。

關(guān)鍵詞 高層 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題

（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏系統(tǒng)化

當(dāng)前，我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)出明顯的單一化、割裂化狀態(tài)，缺乏對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)系統(tǒng)化和綜合化的統(tǒng)籌考慮。例如，在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有考慮到水平方向上的強(qiáng)風(fēng)和對(duì)于中高強(qiáng)度地震的防御與負(fù)荷能力等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，或者只是單一地考慮到某一方面，而沒(méi)有將幾個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)籌考慮，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)缺乏系統(tǒng)化，使得高層建筑在應(yīng)對(duì)突如其來(lái)的自然災(zāi)害時(shí)顯得捉襟見(jiàn)肘，為高層建筑的安全性埋下了隱患。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中非合理性地人為拔高建筑高度

從建筑設(shè)計(jì)理論上講，建筑的高度與抗震性能是呈反比的，也就是說(shuō)，建筑物的高度越高，其抗震、減震效果就越差。我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出多樣化和復(fù)雜化的面貌，特別是西南地區(qū)處于板塊交界處，地震多發(fā)，對(duì)于建筑物的抗震性能要求很高。然而，事實(shí)上，許多建筑開(kāi)發(fā)商為了謀取高額利潤(rùn)，置建筑物安全性能于不顧，違背建筑設(shè)計(jì)客觀規(guī)律，一味拔高建筑物高度，導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)過(guò)高、超高，很大程度上削弱了建筑物抗震效果，造成安全隱患。

二、結(jié)構(gòu)選型過(guò)程中所注意的問(wèn)題

（一）高層建筑的結(jié)構(gòu)不僅應(yīng)該滿足其功能要求，更應(yīng)該合理減少設(shè)計(jì)的隨意性

由于高層建筑本身體量巨大，對(duì)于其結(jié)構(gòu)要求也比較多。首先，要保證結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，只有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定了建筑物才能穩(wěn)定。其次，要滿足其功能要求，要做到實(shí)用。此外，高層建筑物的體量巨大，結(jié)構(gòu)方面應(yīng)該注重整體化，高層建筑物的結(jié)構(gòu)一般較為簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)，并不刻意追求設(shè)計(jì)理念的隨意性，些許的改變有可能會(huì)影響整個(gè)建筑的安全系數(shù)。

（二）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意控制建筑物的高度，要嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行

高層建筑對(duì)于設(shè)計(jì)和建造方面都有十分苛刻的要求：首先，隨著建筑高度不斷增加，對(duì)施工技術(shù)工藝的要求增加，設(shè)計(jì)成本也會(huì)不斷增加，建成之后的運(yùn)營(yíng)和日常維護(hù)的費(fèi)用也會(huì)增加。其次，建筑高度增加，對(duì)于自身承擔(dān)各種荷載的能力也是一種考驗(yàn)，存在較高的安全隱患。此外，對(duì)環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約也有消極作用，過(guò)高的建筑會(huì)對(duì)城市自然環(huán)境造成不利影響，產(chǎn)生一系列連鎖反應(yīng)，還會(huì)使建筑材料資源不能得到充分利用，能源消耗也會(huì)增加，與當(dāng)今可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略背道而馳。所以，在項(xiàng)目工程審核過(guò)程中要特別注意建筑物過(guò)高的問(wèn)題。

（三）做好框架——剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，在保證功能的前提下盡量簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)

好的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以把建筑的結(jié)構(gòu)延性和結(jié)構(gòu)剛度完美地表現(xiàn)出來(lái)，要根據(jù)規(guī)范將延性和剛度進(jìn)行協(xié)調(diào)，尤其是要做好短肢剪力墻的設(shè)置，在高層建筑中，短肢剪力墻由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能作用較小，使用率也比較低。所以，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了減少后續(xù)工作修改和結(jié)構(gòu)維修的麻煩，一般盡量少采用或者不采用短肢剪力墻。

（四）增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能和強(qiáng)度

地震是對(duì)高層建筑的威脅之一，結(jié)構(gòu)的抗震能力是建筑質(zhì)量的綜合反映。由于地震波分為橫波和縱波，所以作用力是多個(gè)方向的，建筑的結(jié)構(gòu)也應(yīng)該滿足抵抗各個(gè)方向地震作用力的要求。主要是通過(guò)增強(qiáng)水平和豎直方向的抗剪力能力來(lái)實(shí)現(xiàn)。在選擇結(jié)構(gòu)材料時(shí)，除了要有足夠的強(qiáng)度，還應(yīng)該注意減少形變，要有較強(qiáng)的抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，保證結(jié)構(gòu)在地震情況下的穩(wěn)定。

（五）保證結(jié)構(gòu)各部分的緊密聯(lián)系，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性

高層建筑體量龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單純一個(gè)整體結(jié)構(gòu)不一定能支撐整座建筑，可能需要多個(gè)部分連接起來(lái)，所以保證各部分的連接緊密性十分必要。高層建筑的整體性能及基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固連接是結(jié)構(gòu)整體性的重要保障。樓蓋的存在為建筑提供了抗力和面內(nèi)剛度，所以做好樓蓋的整體性也是重要工作之一。

三、基礎(chǔ)和地基的設(shè)計(jì)中所注意的問(wèn)題

基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，基礎(chǔ)是否穩(wěn)固直接決定著建筑的質(zhì)量，一旦出了問(wèn)題所造成的后果是無(wú)法估量的。在地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過(guò)程中要遵守規(guī)范，特別是地方性的規(guī)范，因?yàn)槲覈?guó)地質(zhì)條件復(fù)雜，關(guān)于這方面規(guī)范統(tǒng)一的參考資料較少，而地方性的資料恰恰可以填補(bǔ)這方面的空白。所以，在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)地基的時(shí)候，除了要有良好的施工水平，還要對(duì)地方規(guī)范進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)研究，防止工程出現(xiàn)大的差錯(cuò)。

四、結(jié)構(gòu)分析計(jì)算所應(yīng)注意的問(wèn)題

（一）結(jié)構(gòu)整體計(jì)算方法的確認(rèn)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)計(jì)算上，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。人們也開(kāi)發(fā)出了許多計(jì)算軟件，在數(shù)據(jù)計(jì)算上大大地節(jié)約了時(shí)間和精力。但是由于各種軟件的功能各有側(cè)重，并不完全相同，所以在選擇過(guò)程中要進(jìn)行多方面的考慮，選擇最合適的方法，確保鋼筋混凝土高層建筑整體結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的合理性。如果選擇不合適，不僅會(huì)造成時(shí)間精力的大量浪費(fèi)，而且還有可能對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固造成影響，為結(jié)構(gòu)的不安全因素埋下隱患。

（二）建筑物抗震等級(jí)的要求

地震是對(duì)高層建筑的較大威脅之一，高層建筑要根據(jù)當(dāng)?shù)亍督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》來(lái)確定抗震強(qiáng)度，適宜的抗震強(qiáng)度不僅可以保證建筑的安全性能，而且還能充分利用建筑資源，既不會(huì)達(dá)不到要求，也不會(huì)造成浪費(fèi)?？拐鹪O(shè)計(jì)要遵循“小震不壞，中震可修，大震不倒”的原則。對(duì)于高層建筑的地下室部分，地下一層以下部分的抗震等級(jí)一般選擇三級(jí)或者更低的等級(jí)。地下一層的抗震等級(jí)與上部結(jié)構(gòu)相同。一般高層建筑的裙樓的抗震等級(jí)都得不低于主樓的抗震等級(jí)。此外，應(yīng)該注意地震對(duì)多塔高層建筑的影響，要考慮到各部分之間的干擾因素，對(duì)干擾因素是作為一個(gè)整體計(jì)算還是分開(kāi)計(jì)算是計(jì)算過(guò)程中所需要注意的問(wèn)題，采取合適的計(jì)算方法不僅可以節(jié)省時(shí)間，還能提高安全系數(shù)，減少安全隱患。

（三）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算

所謂非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，是指在高層建筑中為了實(shí)現(xiàn)美化功能而不在主體承重骨架體系之內(nèi)的部分。對(duì)于這部分的設(shè)計(jì)，由于高層建筑受到風(fēng)力和地震的荷載很大，所以在計(jì)算過(guò)程中要慎重，要綜合考慮多方面的因素。尤其是對(duì)于高層建筑屋頂結(jié)構(gòu)部件的計(jì)算，必須嚴(yán)格遵守規(guī)范中的各項(xiàng)要求，保證建筑的安全性。

五、結(jié)語(yǔ)

鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，各個(gè)環(huán)節(jié)都十分重要，任何一點(diǎn)疏忽或者錯(cuò)誤都有可能導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的復(fù)雜化，對(duì)建筑的安全性能也會(huì)產(chǎn)生很大的威脅。為了減少設(shè)計(jì)過(guò)程中問(wèn)題的出現(xiàn)，應(yīng)該對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生原因進(jìn)行詳細(xì)的分析和探討。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該對(duì)我國(guó)當(dāng)前鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有一個(gè)詳細(xì)的了解。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要不斷地進(jìn)行方法和水平的改進(jìn)，做好經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，顧及每個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)。

（作者單位為山東安盛建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

參考文獻(xiàn)

[1] 梁杰斌.鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題探討[J].城市建設(shè)理論研究，2012

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