高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及改進策略

(重慶名威建設(shè)工程咨詢有限公司 重慶 402160)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及改進策略

覃幫全

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隨著城市不斷加快其建設(shè)的進程，優(yōu)化高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)成為最大限度地利用空間優(yōu)勢的方式。但由于大型高層建筑物具有較大的垂直載荷，結(jié)構(gòu)存在柔和特性等問題，為了使高層建筑能夠?qū)崿F(xiàn)安全與美觀并存的目的，如何搭建高層建筑，完善其結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足公眾生活，使居住變得更加安全和方便，成為人們關(guān)注的重點，也是現(xiàn)代建筑設(shè)計工作所面臨的困難之一。本文分析了高層建筑的設(shè)計原則，結(jié)合實際高層建筑可能發(fā)生的問題，總結(jié)設(shè)計的經(jīng)驗，為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提出具有重要意義的改進策略。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題；改進策略

一、引言

在高層建筑中，外部地震和外部風力對高層建筑都具有重大的影響，還影響著高層建筑的負荷。隨著建筑高度的逐漸增加，高層建筑會產(chǎn)生較長的位移。然而，高層建筑過度的橫向位移不僅會影響人們居住的舒適度，而且還會影響到建筑物的正常使用。此外，過度的橫向位移有可能損壞建筑物的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)的部件。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，有必要合理地控制橫向位移使其處于要求的范圍內(nèi)，使建筑物不會對人的居住舒適度產(chǎn)成影響，也不會對建筑物的使用造成影響。因此，需要通過分析結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，結(jié)合實際情況，確保建筑的安全，進一步探索提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的改進策略。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則

除了滿足經(jīng)濟要求以外，合理的方案也應(yīng)該符合結(jié)構(gòu)的要求。在相同的結(jié)構(gòu)單元中使用相同的結(jié)構(gòu)體系。選擇高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)考慮負荷，施工條件，相鄰建筑物等因素，同時分析地質(zhì)條件。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和各種計算機軟件的出現(xiàn)，每個計算軟件的結(jié)果不同。應(yīng)在使用前進行相關(guān)的理解，選擇合適的軟件進行計算。然后檢查，做出合理的判斷，得到最為準確的結(jié)果。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題

(一)設(shè)計圖紙過于簡單。施工的基礎(chǔ)是建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計圖，要求施工圖可以詳細地解釋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的各個環(huán)節(jié)和細節(jié)。例如，結(jié)構(gòu)類型，抗震，防震，墻體的材料等。在現(xiàn)行施工的過程中，部分施工單位的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計不規(guī)范，例如，在梁、柱、墻的加固方案中，使用的不是標準圖集，地面和地下高架的結(jié)構(gòu)沒有明確地標注，在施工時現(xiàn)場容易出現(xiàn)混亂的局面，甚至可能造成一些施工事故。

(二)房屋建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題。俗話說，基礎(chǔ)決定著上層建筑，所以可以看到建筑的基本結(jié)構(gòu)的重要性。但是，在現(xiàn)階段對建筑結(jié)構(gòu)調(diào)查的基礎(chǔ)上，設(shè)計工作存在嚴重的不規(guī)范，不科學等現(xiàn)象，嚴重影響了房屋建設(shè)基礎(chǔ)的質(zhì)量?；A(chǔ)設(shè)計工作的相關(guān)人員，并沒有做到足夠的地質(zhì)勘查工作，而是根據(jù)口頭數(shù)據(jù)，進行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計由設(shè)計師在沒有準確數(shù)據(jù)的情況下得到，建筑基礎(chǔ)的質(zhì)量不能得到保證。此外，在現(xiàn)階段，國內(nèi)大部分民用建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有嚴格地進行規(guī)范，這是常見的問題之一，在民用建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計中，設(shè)計師應(yīng)該注意這個問題，根據(jù)建筑物的載荷數(shù)據(jù)準確地標記，避免滿載，影響整體建筑的質(zhì)量和安全。另外，一些設(shè)計師對各種地質(zhì)災(zāi)害只是片面了解，對于一些軟土基礎(chǔ)的設(shè)計工作，在沒有準確的調(diào)查數(shù)據(jù)的情況下，只根據(jù)他們自身的經(jīng)驗，倉促地設(shè)計基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，質(zhì)量和安全都存有危險性。

(三)房屋梁柱配筋數(shù)量不足。在對梁柱的數(shù)據(jù)進行具體設(shè)計的過程中，有些設(shè)計師為加快工作的速度，在屋頂梁的設(shè)計中直接復(fù)制下梁的大小，沒有提前做好準確的計算，這導致屋頂梁的尺寸較小，載荷較小，并且實際施工中減少了配筋的數(shù)量，可能發(fā)生混凝土斷裂的現(xiàn)象，影響建筑物的質(zhì)量和安全。

(四)設(shè)計的方案不合理。在目前高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，過度追求美學和個性化，從而忽視了科學合理的設(shè)計。同時，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計與普通建筑設(shè)計有所不同，在選擇過程中還存在一些不合理的現(xiàn)象。除了高層建筑的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計外，還要注意風荷載和地震作用，設(shè)置良好的抗震防護系統(tǒng)，以提高建筑物的安全性。但在建筑物的實際設(shè)計中，結(jié)構(gòu)上還有一些問題沒得到足夠的重視，一些方面仍然考慮得不全面，這導致對高層建筑的安全產(chǎn)生一定的威脅。

四、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的改進策略

(一)設(shè)計詳細的圖紙。建筑結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在建筑的圖紙上，也是施工的重要依據(jù)。一旦圖紙出現(xiàn)問題，將會影響建筑物的整體安全施工。因此，建筑設(shè)計師的建筑設(shè)計圖必須認真負責地完成，符合相關(guān)的規(guī)范，不能盲目地追求施工速度而省略標注。同時，在設(shè)計圖紙的過程中，有關(guān)復(fù)雜和細微的部分，要有詳細的注釋，以避免以后在施工過程中出現(xiàn)其它更麻煩的情況。設(shè)計圖紙的任務(wù)完成后，圖紙設(shè)計師應(yīng)仔細檢查，仔細檢查圖紙是否有錯誤。如果有的話，應(yīng)及時糾正，以避免在施工過程中造成不必要的損失。

(二)保證建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的科學性。當?shù)氐牡刭|(zhì)條件和建筑物的形狀對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的選擇有重要的影響，這要求施工方獲取圖紙后，不要盲目地建模計算，主要任務(wù)是先研究地質(zhì)條件和建筑外形。如果計算盲目，就會發(fā)生兩種情況：一是在施工過程中出現(xiàn)問題，需要抽出時間解決問題，在解決問題的過程中，工作的任務(wù)量被加大；另一個是建筑物會導致一系列的安全問題。為了避免上述情況，有必要與專業(yè)人士協(xié)調(diào)開發(fā)可行的解決方案，取得最好的解決結(jié)果。

(三)協(xié)調(diào)好高層建筑結(jié)構(gòu)的均衡關(guān)系。在高層建筑的布局中，應(yīng)考慮到高層建筑的總體規(guī)模，城市規(guī)模，街道規(guī)模等。高層建筑的完美造型必須使主體、裙房以及頂部之間把握好均衡關(guān)系。高層建筑是城市形態(tài)關(guān)鍵所在，也是重要的景點。高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)在城市規(guī)劃中占有優(yōu)勢地位，處理高層建筑與城市街道之間的關(guān)系，要確保高層建筑物不能影響步行街的正?；顒樱膊荒軐σ曈X造成影響。

(四)優(yōu)化消防、抗震、抗風設(shè)計。消防結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計：首先，對于防火間距，在設(shè)計時應(yīng)考慮隔板間的間隔、消防功能，同時在設(shè)計時必須考慮到建筑結(jié)構(gòu)的抵抗火災(zāi)問題和排放煙霧問題。其次，安全疏散結(jié)構(gòu)的設(shè)計要合理，主要是為了解決疏散困難的情況，在設(shè)計時應(yīng)注意防吸煙設(shè)置，同時注意雙向疏散設(shè)計，如合理布置避難層等。最后，注意分割式結(jié)構(gòu)的設(shè)計，主要是用于防火和控制煙霧，主要采用垂直樓板、水平單元墻和防火墻，再加上排煙和防火門等設(shè)施。

抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計：首先，提高地基的抗震設(shè)計，即簡化建筑平面，提高地基強度和高度，將上層結(jié)構(gòu)和樁的重點放在同一條線上。二是提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體規(guī)律性，以確保承載能力分配的合理性。三，在剪力墻的設(shè)計中，要提高高層建筑承重結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力，以使承載能力能夠保持連續(xù)，有效提高抗震的能力。

抗風結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計：在設(shè)計的基礎(chǔ)上，需要使用較高的砂礫石以確保地基的緊湊性，并且還應(yīng)設(shè)置防起吊錨，以提高建筑基礎(chǔ)的抗拉強度。在減振系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)采用耗能支撐，剪力墻和地板等構(gòu)成的耗能減振系統(tǒng)，減少風荷載對高層建筑的影響。這主要是從水平壓力，水平荷載，內(nèi)力等方面綜合考慮加強高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

五、結(jié)語

結(jié)構(gòu)設(shè)計在高層建筑的施工過程中具有非常重要的作用，在設(shè)計過程中，必須加強對實際結(jié)構(gòu)施工中可能遇到的問題的研究，充分考慮尋找解決方案，將設(shè)計過程中的問題全部解決，特別是結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的常見問題，采取有效的措施，提高和保證建筑企業(yè)的安全，有效地促進中國建筑業(yè)的穩(wěn)定快速發(fā)展。

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