有關(guān)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題及對(duì)策的探討

白懷星 李淑婷/陜西省延安市建筑設(shè)計(jì)院

有關(guān)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題及對(duì)策的探討

白懷星 李淑婷/陜西省延安市建筑設(shè)計(jì)院

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大、土地資源的日益緊缺，高層建筑已經(jīng)成為了城市未來(lái)發(fā)展的主要方向。因此，研究高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文首先對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，而后分析了當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，并最終針對(duì)問(wèn)題提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)對(duì)策略

眾所周知，高層建筑能有效地提高土地利用率，這在一定程度上緩解了我國(guó)城市發(fā)展的土地稀缺壓力，但建筑過(guò)高對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求更高。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在高層建筑中起著舉足輕重的作用，它是建筑中的基礎(chǔ)、建筑中的框架。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但會(huì)影響建筑物整體的形態(tài)，而且也直接影響到了建筑物的穩(wěn)定性和安全性。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠使建筑使用的價(jià)值得到提升，讓居民對(duì)住房的功能性與舒適度得到滿(mǎn)足，同時(shí)也能夠充分地利用好建筑空間，滿(mǎn)足實(shí)用和美觀(guān)兩方面的要求。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

（一）科學(xué)合理選擇基礎(chǔ)方案

在高層建筑項(xiàng)目施工之前，應(yīng)結(jié)合高層建筑項(xiàng)目周邊的地質(zhì)、地貌條件，科學(xué)合理的選擇基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，對(duì)于高層建筑項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、荷載分布，設(shè)計(jì)人員必須要熟練全面掌握，以便于能夠全面、仔細(xì)的分析高層建筑施工條件、施工影響因素等各方面條件，最終科學(xué)合理的選擇基礎(chǔ)方案[1]。

（二）選擇合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖

對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算必須要依照計(jì)算簡(jiǎn)圖進(jìn)行，因此，倘若計(jì)算簡(jiǎn)圖存在問(wèn)題，則會(huì)引起高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理，進(jìn)而造成高層建筑的一些安全問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要建立在安全基礎(chǔ)之上選擇合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖[2]。

（三）選擇適合的計(jì)算工具

目前，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用效果，對(duì)于推動(dòng)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。因此，對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算工具，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須要全面掌握、熟練運(yùn)用，以便能夠?qū)⒂?jì)算工具的功效發(fā)揮的更大。

（四）選擇科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案

高層建筑項(xiàng)目在建設(shè)之前，必須要全面考慮設(shè)計(jì)方案的可行性，是否滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性原則，是否嚴(yán)格遵循建筑結(jié)構(gòu)體系原則，此外，為保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注重建筑結(jié)構(gòu)的傳力簡(jiǎn)單以及受力明確。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

（一）扭曲問(wèn)題

結(jié)構(gòu)中心、剛度中心、幾何中心是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑三心，建筑三心合一是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要目標(biāo)，然而，在高層建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，三心存在著扭曲現(xiàn)象，設(shè)計(jì)過(guò)程中無(wú)法實(shí)現(xiàn)三心的真正合一，進(jìn)而在水平壓力的影響下，高層建筑產(chǎn)生扭曲震動(dòng)的情況，給高層建筑的安全帶來(lái)巨大的隱患。

（二）高層建筑結(jié)構(gòu)超高問(wèn)題

處于對(duì)高層建筑抗震的實(shí)際需要，對(duì)高層建筑物的高度有著嚴(yán)格的規(guī)范要求，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要確保能夠滿(mǎn)足抗震的實(shí)際需求。建筑物超高問(wèn)題是常見(jiàn)的問(wèn)題之一，以往對(duì)建筑物的設(shè)計(jì)高度規(guī)定為A級(jí)高度，在新規(guī)范不斷改革中，對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)超高規(guī)定的要求越發(fā)嚴(yán)格，并且規(guī)定的描述也越發(fā)詳細(xì)，在新規(guī)定中不僅對(duì)限制高度A級(jí)高度做出了規(guī)定，還在細(xì)化的基礎(chǔ)之上增加了B級(jí)高度[3]。在新規(guī)定中更加明晰的規(guī)定了超高問(wèn)題，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中其方法和措施等都有了一定的改進(jìn)。如果在實(shí)際設(shè)計(jì)中，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)等方面設(shè)計(jì)的改變問(wèn)題忽視，并且在高層建筑超高問(wèn)題上沒(méi)有給予高度重視，施工圖紙也沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的審查，不能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題等，都會(huì)給高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)消極的影響。

（三）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)剛度問(wèn)題

在高層建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中經(jīng)常遇到的一個(gè)問(wèn)題就是樓層豎向結(jié)構(gòu)規(guī)則性與樓層的平面剛度問(wèn)題，進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)槊總€(gè)設(shè)計(jì)人員各自擁有不同的設(shè)計(jì)理念，所以就產(chǎn)生了存在差異的設(shè)計(jì)，致使結(jié)構(gòu)因?yàn)樵O(shè)計(jì)過(guò)程的不同，也使得經(jīng)濟(jì)指標(biāo)存在著很大的差異，有的設(shè)計(jì)人員沒(méi)有采用正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上缺乏正確的觀(guān)念，一味追求建筑外觀(guān)上的獨(dú)特新穎，忽視了抗側(cè)移的剛度對(duì)高層建筑能否抗震影響很大，地基有很好的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，所以在這個(gè)時(shí)候，設(shè)計(jì)時(shí)必須要降低抗需剛度。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題應(yīng)對(duì)策略

（一）在扭轉(zhuǎn)問(wèn)題方面

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，扭轉(zhuǎn)問(wèn)題也是常常會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)重要問(wèn)題。為了能夠確保建筑物不受到荷載作用的影響而出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的問(wèn)題。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作人員，在設(shè)計(jì)中一定要確保建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的形式以及平面布局等具有合理性與科學(xué)性，確保在建設(shè)中高層建筑能夠處于三心合一的狀態(tài)之下[4]。除此之外，在受力性問(wèn)題方面，需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體重地基承載力實(shí)施合理科學(xué)的設(shè)計(jì)，明確與向下作用力之間存在的關(guān)系。因此，在高層建筑方案設(shè)計(jì)中，一定要充分的考慮承重墻與承重柱等各個(gè)方面的因素，確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。

（二）加大對(duì)超高建筑的審查力度

隨著我國(guó)的高層建筑逐漸朝著高層的方向發(fā)展，在中國(guó)目前的施工水平與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平下，我國(guó)對(duì)高層建筑的高度有了全面規(guī)定，然而在實(shí)際過(guò)程中，有很多超高情況的發(fā)生。在我國(guó)對(duì)于高層建筑不提倡超高的行為，因?yàn)殡S著高度越來(lái)越大，建筑整體上的抗震性也會(huì)減少，地震發(fā)生時(shí)，會(huì)危害到超高層的建筑，尤其是在建筑物高度不斷上升的情況下，建筑的安全會(huì)受到很大的影響。因此，國(guó)家相關(guān)部門(mén)必須加大在高層建筑上的審查力度，加大違反建筑標(biāo)準(zhǔn)行為的懲處力度，健全建筑高度與抗震規(guī)范，使高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到保障。

（三）合理選擇結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)

進(jìn)行結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)時(shí)，在變形限值的范圍內(nèi)，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)剛度時(shí)要盡量小，這樣做會(huì)對(duì)共振的減少與抗震性產(chǎn)生極其重要的影響，高層建筑的設(shè)計(jì)才有安全的保障。在巖基埋的較淺的地方或者是土地比較好的地方，基礎(chǔ)要以樁基為基礎(chǔ)，這樣建筑持力層會(huì)落在巖層中，使得地基能夠具有很好的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，面對(duì)這種情況時(shí)，建筑抗需剛度的設(shè)計(jì)就可以降低了，把結(jié)構(gòu)極限的變形作為主要的控制標(biāo)準(zhǔn)[5]。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題以及解決措施與高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所堅(jiān)持的原則進(jìn)行相應(yīng)的分析。明確目前的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有很多問(wèn)題存在，這些問(wèn)題不僅影響高層建筑的質(zhì)量，還留下了極大的安全隱患，因此，解決這些問(wèn)題已經(jīng)成為建筑行業(yè)發(fā)展中的重要一項(xiàng)任務(wù)。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該給予建筑扭轉(zhuǎn)問(wèn)題以及規(guī)劃問(wèn)題等高度重視，確保所選的計(jì)算簡(jiǎn)圖具有科學(xué)性與合理性，只有這樣，才能夠確保高層建筑設(shè)計(jì)科學(xué)合理，并且具有一定的安全性，從而不斷的推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展。

[1]薄克金.如何提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平 [J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2015，（2）：30-31.

[2]張順昌.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量安全思考[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)：中旬刊，2012，（7）：10-11.

[3]劉偉瓊.關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（3）：11-13.

[4]馬春剛.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題及對(duì)策討論[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2014，（3）：28-29.

[5]潘啟釗.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題及對(duì)策[J].建材發(fā)展導(dǎo)向（上），2014，（1）：17-18.