多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題分析

王輝

（柳州市市政公用設(shè)施重點工程推進(jìn)中心 545001）

摘要：作為多高層建筑建設(shè)的核心，結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞關(guān)乎整個建筑工程的走向。特別是隨著新時期多高層建筑規(guī)模與結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的增加，結(jié)構(gòu)設(shè)計難度不斷增加，很容易引發(fā)設(shè)計問題。本文從多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題入手，提出了一些解決對策，從而全面確保多高層建筑設(shè)計的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：多高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；常見問題；解決對策

近幾年，快速推進(jìn)的城市化進(jìn)程極大地加劇了城市建設(shè)增多和可用地面積日益短缺之間的矛盾。為了最大程度提升城市土地利用率，緩解城市用地短缺情況，多高層建筑工程得到了快速發(fā)展。而結(jié)構(gòu)設(shè)計作為多高層建筑建設(shè)的核心，關(guān)乎建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性、可靠性與安全性。因此，如何才能提升多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性值得深入探究。

1、多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題

1.1 抗震方面問題

相較于低層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計更加注重抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，但是其也是結(jié)構(gòu)設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)?？v觀唐山大地震、汶川地震以及玉樹地震等我國多個重大地震，給我國國家和人民帶來了巨大損害。因此，加強多高層建筑抗震設(shè)計具有重要的意義?？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計是一項系統(tǒng)、繁雜的項目，其涉及到建筑材料選擇、墻體承重方式以及抗震規(guī)范等諸多方面，任何一方面存在問題均會影響建筑物抗震效果。但是我國地震的發(fā)生率比較低，以至于大多數(shù)多高層建筑設(shè)計人員大都不重視抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，相應(yīng)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的專業(yè)素質(zhì)和技能也非常有限。比如，在開展多高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，設(shè)計人員僅簡單地計算和分析了建筑抗震數(shù)據(jù)，影響了抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的靈活性和有效性，無法確保建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足建筑抗震設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，很容易因抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理而影響多高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震效果。因此，為了有效地提升多高層建筑的抗震性能，就必須要注重抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1.2 抗風(fēng)方面問題

除了抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計之外，抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計也是多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點環(huán)節(jié)，需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員給予足夠的重視?？癸L(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計在多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的具體表現(xiàn)可以歸納為兩個方面，即：其一，通過抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計來保護多高層建筑物的玻璃、裝飾物和墻體，避免過大風(fēng)力破壞這些比較薄弱的建筑物結(jié)構(gòu)；其二，通過抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計來增強多高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免其在過高高度部位處出現(xiàn)過大晃動問題。但是在當(dāng)前我國多高層建筑抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程，設(shè)計人員大都只注重保護玻璃、裝飾物和墻體等外在建筑結(jié)構(gòu)，卻忽視了保護建筑物主體結(jié)構(gòu)。如果風(fēng)荷載過大，超出了多高層建筑物的承受能力，那么就很容易破壞多高層建筑主體結(jié)構(gòu)，為建筑結(jié)構(gòu)埋下了重大安全和質(zhì)量隱患。

1.3 消防方面問題

隨著建筑高度的增加，建筑的人居密度勢必會不斷增加。為了滿足建筑安全要求和規(guī)定，就必須要加強消防結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。但是我國多高層建筑功能需求日趨多樣化，結(jié)構(gòu)形式也越發(fā)繁雜，極大地增加了消防結(jié)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜度和難度。特別是我國現(xiàn)階段多高層建筑中所用的各種建筑材料均為可燃性材料，且具有很強的空氣流動性和風(fēng)力特性，這進(jìn)一步增加了多高層建筑開展消防結(jié)構(gòu)設(shè)計的必要性。另外，在我國大多數(shù)的多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員常常采用垂直形式的消防設(shè)計方式，此時如果發(fā)生火災(zāi)問題，那么就需要更多的時間來疏散建筑居民，進(jìn)一步增加了多高層建筑消防風(fēng)險。因此，為了可以確保多高層建筑具有良好的消防特性，需要著重做好消防結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2、多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的解決對策

2.1 優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計

在開展多高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要要求專業(yè)抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計人員結(jié)合建筑所在地的抗震烈度等地震情況以及其他建筑特點，在充分考慮建筑方面抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上，對多高層建筑物抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計。通過準(zhǔn)確地計算和分析建筑的相關(guān)抗震數(shù)據(jù)來切實做好建筑物主梁、承重墻等關(guān)鍵構(gòu)件抗震設(shè)計以及地基結(jié)構(gòu)設(shè)計，以全面增強建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能。比如，在對多高層建筑剪力墻進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，需要在綜合考慮抗震設(shè)計規(guī)范和剪力墻抗震設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，合理設(shè)置承重柱和承重墻，確保該結(jié)構(gòu)具有很強的抗震性能。另外，要注意確保建筑結(jié)構(gòu)整體的均勻性和對稱性，確保平面形狀的簡單化和規(guī)范化，這就需要優(yōu)化處理地震應(yīng)力扭轉(zhuǎn)，同時還需要統(tǒng)一多高層建筑剛度中心點和結(jié)構(gòu)地震作用點；要著重做好多高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，合理選擇配筋參數(shù)、合理設(shè)計邊緣構(gòu)件、合理設(shè)計連梁參數(shù)等剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的相關(guān)參數(shù)，從而全面確保多高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2.2 優(yōu)化抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

在開展多高層建筑抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，需要先充分考慮水平作用力對建筑所帶來的影響，尤其是要確保建筑物在風(fēng)力干擾作用下所產(chǎn)生的風(fēng)力荷載低于其極限承載能力。其次，要加強多高層建筑物主體結(jié)構(gòu)的加固處理工作，具體可以采用高性能混凝土或者采用先進(jìn)的施工工藝和高級砂石等來進(jìn)行地基施工和主體結(jié)構(gòu)施工，以便可以借此來增加建筑物主體結(jié)構(gòu)的整體承載性能。最后，要加強多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的耗能結(jié)構(gòu)設(shè)計，比如可以對樓板等非承重建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行耗能設(shè)計來最大程度地增強多高層建筑物的抗風(fēng)性能，避免過大風(fēng)能破壞多高層建筑物結(jié)構(gòu)。

2.3 優(yōu)化消防結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了確保多高層建筑消防結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，需要著重做好如下幾個方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，即：首先，在選擇多高層建筑結(jié)構(gòu)材料的過程中，需要盡量選擇高耐火性能的建筑材料，以便可以起到延緩和控制火勢蔓延的問題；其次，要合理設(shè)置多高層建筑防火帶結(jié)構(gòu)，根據(jù)其建筑和消防特征來在建筑中的適當(dāng)位置處合理設(shè)置防火帶，否則無法及時控制建筑建筑火勢，盡量降低火災(zāi)可能帶來的損失。最后，要對多高層建筑中的疏散通道、火災(zāi)報警系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)和智能滅火系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以便及時發(fā)現(xiàn)和撲滅多高層建筑中存在的火災(zāi)，避免因煙氣擴散而對多高層建筑居民造成傷害。另外，在發(fā)生火災(zāi)之后，需要做好多高層建筑疏散通道指示燈和廣播系統(tǒng)設(shè)置來確保建筑居民可以及時在發(fā)生火災(zāi)后順利撤離。

2.4 其他設(shè)計優(yōu)化對策

除了著重做好多高層建筑抗震、抗風(fēng)以及消防等方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作之外，為了確保多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性，還需要做好其他幾個方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化工作，具體主要包括：其一，合理選擇建筑平面和立面。在多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，需要盡量將建筑結(jié)構(gòu)的剛度、幾何中心以及結(jié)構(gòu)中心等對齊，避免在地震力或者其他外力作用下出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)問題，同時立面設(shè)計上要做到對稱、規(guī)則、簡單，尤其是要避免出現(xiàn)過大的凹凸問題。其二，要注意考慮建筑構(gòu)造上細(xì)節(jié)問題的處理，比如針對不同的條件要合理確定鋼筋砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的保護層厚度等。

3、結(jié)語

總之，多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及到諸多設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計內(nèi)容眾多。為了確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性，要在注重做好抗震、抗風(fēng)、消防等關(guān)鍵設(shè)計的基礎(chǔ)上，加強建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的細(xì)節(jié)處理，同時還要注意規(guī)范設(shè)計人員的設(shè)計行為，從而全面確保多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。

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