高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題及解決策略

李曉碩

摘要：高層建筑設(shè)計及工藝作為建筑行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)，人們對高層建筑持有欣賞眼光的同時，更多的是對其安全性、實用性和美觀性的審視。筆者主要闡述了高層建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)中的常見問題，以及針對這些問題的解決之道，為建筑行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一己之力。

關(guān)鍵詞：高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計 問題及對策

隨著大中城市的發(fā)展以及人口的聚集，建設(shè)用地日趨緊張，這就為高層建筑的出現(xiàn)提供了廣闊的發(fā)展舞臺。隨著建筑業(yè)的日漸成熟，高層建筑的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜多樣化，外形的不規(guī)則性、建筑內(nèi)部空間的盡可能寬敞及靈活性、豎向或低層的不規(guī)則和不均勻性，這些情況的出現(xiàn)往往難以滿足《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》（下稱《高規(guī)》）的條款，針對這樣的問題必須采用一些特殊的方法來處理。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則

（一）高層建筑結(jié)構(gòu)計算簡圖的合理化原則。計算高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)是計算簡圖，則計算簡圖的合理性直接關(guān)乎到高層建筑的結(jié)構(gòu)安全。由此可見，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須堅持計算簡圖合理化原則。此外，必須把計算簡圖的誤差控制到規(guī)范范圍內(nèi)，理由是高層建筑實際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)并不單一。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的合理化原則。一般而言，選擇高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的參考依據(jù)為高層建筑的地質(zhì)條件。高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的合理化要求對高層建筑的結(jié)構(gòu)類型、施工條件、荷載分布情況、與鄰近既有建筑物的關(guān)聯(lián)性等因素予以綜合考慮。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)方案通常應(yīng)確保最大化發(fā)揮地基的潛力。此外，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計必須具備相應(yīng)的地質(zhì)勘查報告。

（三）高層建筑結(jié)構(gòu)方案的合理化原則。高層建筑結(jié)構(gòu)方案的合理化是指高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方案必須與結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式的要求保持一致，同時應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)性的要求，其中結(jié)構(gòu)體系的具體要求為傳力簡單化、受力明確化。針對某些結(jié)構(gòu)單元相同的高層建筑物，其結(jié)構(gòu)體系也應(yīng)該相同。

一般而言，高層建筑結(jié)構(gòu)方案的合理化要求綜合考慮工程設(shè)計需求、地理條件、施工材料、施工條件等因素，同時要求建筑的暖氣、水、電等相互協(xié)調(diào)。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

（一）高層建筑結(jié)構(gòu)受力性能。對于一個建筑物的最初的方案設(shè)計，建筑師考慮更多的是它的組成特點(diǎn)，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(jié)構(gòu)。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成。因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面，結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的。而建筑設(shè)計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基上的承載力之間的關(guān)系。所以，在建筑設(shè)計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數(shù)量和分布做出總體設(shè)想。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的扭轉(zhuǎn)問題。建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心即為建筑三心。為避免建筑物因水平荷載作用而發(fā)生的扭轉(zhuǎn)破壞，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計時選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下。高層建筑扭轉(zhuǎn)作用的大小取決于質(zhì)量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻。減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動，應(yīng)使建筑平面盡可能采用方形、矩形潿形、正多邊形等簡單平面形式。

（三）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗震的問題。對一、二級抗震等級的剪力墻底部加強(qiáng)部位控制軸壓比，并設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，是《高規(guī)》為保證剪力墻的延性，新增加的要求。在剪力墻約束邊緣構(gòu)件配箍特征值為λv/2的區(qū)段，規(guī)范允許配置箍筋或拉筋。所設(shè)拉筋應(yīng)同時鉤住墻體的水平分布筋（或箍筋）和豎向分布筋，而不能有一部分拉筋僅鉤住墻體的豎向分布筋。當(dāng)此區(qū)段的體積配箍率或拉筋的豎向間距不能滿足規(guī)范要求時，應(yīng)同時設(shè)置箍筋。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計解決對策

針對于在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，存在著的高層建筑本身的原因以及連梁超筋現(xiàn)象、地下室外墻設(shè)計存在著的問題，設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)建筑的實際情況，根據(jù)自身的設(shè)計經(jīng)驗，采取有效的措施進(jìn)行解決，才能夠不斷的促進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的順利進(jìn)行，促進(jìn)高層建筑順利的施工和竣工。下面就針對于具體的措施進(jìn)行分析。

（一）配合專業(yè)了解工程。首先，設(shè)計人員需要進(jìn)行全面的分析，充分的了解工程以及情況，不是拿到圖紙盲目的建模計算或者是上機(jī)繪圖，需要理解透徹建筑圖的含義及意義，明確各個專業(yè)注意和配合，并且做統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，確定原則和方案，必要的時候要組織各個專業(yè)的協(xié)調(diào)和相關(guān)的管理，使各個專業(yè)的條件圖真正成為條件圖，避免出圖后出現(xiàn)調(diào)整引起的返工，浪費(fèi)時間和精力。

（二）建模處理。建模計算之前要處理好荷載計算，不要估算不精確的同時還存在著誤差，要完整的準(zhǔn)確的根據(jù)建筑做法和要求來輸入，考慮是否施工活荷載的不利影響，樓梯口的輸入局部開洞口，飄窗部分的處理地方，要運(yùn)用專業(yè)知識來計算或處理，這樣減少誤差，也減少計算工作量。

（三）收集數(shù)據(jù)資料。準(zhǔn)確的計算出建設(shè)工程所處的地理位置的制約條件，以及設(shè)計要涉及的所有數(shù)據(jù)和資料，都要提前收集好，等要用到的時候能夠很快的查閱到，方便工作的需要，而且對于一些特殊的建筑還要根據(jù)經(jīng)驗來確定各種數(shù)值的參數(shù)取值，收集設(shè)計所需要的資料和規(guī)范，根據(jù)不同地域工程類型準(zhǔn)確計算參數(shù)，可以使設(shè)計計算更加的可靠。

（四）保護(hù)裝置。為了確保安全，要在電源處安裝與進(jìn)戶線連接，形成保護(hù)接零系統(tǒng)，引用各個插座的接地和不帶電的金屬外殼，總配電箱的熔絲和分支熔絲應(yīng)該相配得當(dāng)，用電設(shè)備發(fā)生故障時應(yīng)得到保護(hù)，高層房屋住宅應(yīng)該安裝防雷保護(hù)裝置，確保使用者的安全，有計算機(jī)房的要設(shè)計屏蔽網(wǎng)，防外漏干擾。

四、結(jié)束語

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑的靈魂，關(guān)系到整個建筑的安全及可行性，同時高層建筑行業(yè)與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個彼此影響、相互關(guān)聯(lián)的整體，高層建筑行業(yè)的深入發(fā)展需要高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的支撐，直接關(guān)乎到高層建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。