高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性控制

文/於翠 海南元正建筑設(shè)計咨詢有限責(zé)任公司 重慶 404100

在高層建筑工程的建設(shè)過程中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項技術(shù)項目，具備一定的挑戰(zhàn)性與復(fù)雜性，而且設(shè)計的結(jié)果直接影響到整個工程的質(zhì)量，所以我們必須重視該問題，并積極尋找出當(dāng)前不利于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性存在的因素，將這些影響因素盡量控制在最低范圍內(nèi)，確保設(shè)計的合理性與科學(xué)性，幫助我們建設(shè)出安全級別高、質(zhì)量突出的高層建筑。

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀及存在問題

1.1 高層建筑結(jié)構(gòu)的高度超出標(biāo)準(zhǔn)

城市化進(jìn)程的加快使得城市中出現(xiàn)了越來越高的樓層，還有一些地區(qū)則出于評比的目的而不斷增加樓層的高度。在一些人眼里，城市建筑物越高則其經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)，城市地位也越靠前。然而許多人都忽略了一個問題，樓層越高則意味著其要求建筑物的質(zhì)量以及抗震性能要更高。目前我國實施的建筑規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中就對建筑物的高度及其相應(yīng)的抗震要求有明確規(guī)定，也就是說不管建筑物有多高其都必須達(dá)到與之相應(yīng)的抗震等級。然而，實際情況卻是樓層高，但質(zhì)量和抗震性能卻不能保證。

1.2 盲目選擇建筑基礎(chǔ)

每一種建筑基礎(chǔ)所適用的環(huán)境都是不一樣的，同時其承受荷載的方式也不一樣，因此這就需要我們根據(jù)實際情況來選擇合適的建筑基礎(chǔ)。首先，獨立基礎(chǔ)，點荷載是其承受荷載的形式，通常承載水平比較好的土壤會比較使用該方式。其次，箱形基礎(chǔ)，這種建筑基礎(chǔ)比較適合地表環(huán)境比較惡劣的情況下使用，比如濕陷性土壤等，面荷載是其承受荷載能力的主要形式。然而從目前我國的高層建筑結(jié)構(gòu)選擇來看，人們對于基礎(chǔ)選擇并不是很重視，致使部分高層建筑物下層的地基土壤很難充分有效的承受來自于建筑物上部的荷載，甚至出現(xiàn)不規(guī)則的沉降現(xiàn)象。也就是說，如果我們在建筑基礎(chǔ)不合理的地基上進(jìn)行高層建筑的施工，且沒有采取一定的處理措施，則不但會影響到建筑物的質(zhì)量及其使用壽命，還會給人們的生命財產(chǎn)安全帶來威脅。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性控制的有效措施

2.1 簡圖要計算合理

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，簡圖的地位是決定性的，所以我們必須確保簡圖的計算是科學(xué)合理的。一般我們使用與實際情況相符的構(gòu)造方式，其內(nèi)容不僅包括鋼節(jié)點和鉸節(jié)點的計算，最大限度的將計算誤差降到最低也是我們必須重視的一個問題，也就是說必須將簡圖的計算誤差嚴(yán)格控制在一定范圍里。

2.2 選擇合適的基礎(chǔ)設(shè)計

基礎(chǔ)設(shè)計時必須做到以下幾點：對工程所在區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行深入充分的了解；從整體上全面分析工程的結(jié)構(gòu)類型及荷載分布情況；對工程施工的條件及其影響因素做深入了解，包括周邊地區(qū)的環(huán)境、管道布置等。只有當(dāng)我們將這些相關(guān)信息都進(jìn)行了深入研究調(diào)查之后才能確定最終的基礎(chǔ)方案。

2.3 選擇合適的結(jié)構(gòu)方案

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是選擇合適的結(jié)構(gòu)方案，且注意最終選擇的結(jié)構(gòu)方案應(yīng)該要滿足高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求，能夠同時實現(xiàn)社會與經(jīng)濟(jì)利益。針對結(jié)構(gòu)一樣的單元通常我們會采取一樣的結(jié)構(gòu)體系，但最終的結(jié)構(gòu)方案的選擇還要結(jié)合工程的具體要求以及施工條件、地理環(huán)境等因素才能確定。在這里需要注意兩點：第一，認(rèn)真研究與之相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，我們所選擇的結(jié)構(gòu)方案與這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范應(yīng)該保持一致，不應(yīng)有沖突存在；其次，根據(jù)建筑項目的基礎(chǔ)情況和項目規(guī)模、周邊的環(huán)境等因素來選擇方案。

2.4 結(jié)構(gòu)方案要符合建筑物的性能要求

對于高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計而言必須要滿足一些基本的性能要求，這里包含了下面三點內(nèi)容：首先，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)延展性的設(shè)計，在高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中延展性的內(nèi)容有許多方面，包括高層建筑物當(dāng)中較為容易發(fā)生的倒塌和變形等問題，同時地震災(zāi)害的預(yù)防也非常重要。其次，注重其水平力，它指的是高層建筑物內(nèi)處于同一個平面里的各種力學(xué)荷載的形式特征。

2.5 建筑材料與形式的選擇要科學(xué)合理

從高層建筑結(jié)構(gòu)的材料組成來分析的話我們可以把其分成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系、鋼結(jié)構(gòu)體系等多種體系形式。若是按照結(jié)構(gòu)形式來劃分的話則高層建筑的結(jié)構(gòu)又可以分成框架構(gòu)體系以及剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。這些不同的架構(gòu)體系所適用的情況并不相同，我們必須區(qū)別對待。以剪力墻結(jié)構(gòu)體系為例，它是一種借助高層建筑的墻體來當(dāng)成抵抗側(cè)力以及來自于豎方向承重的結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢是剛度比較大，整體性能良好，一般不會因為水平力發(fā)生作用而出現(xiàn)變形，因此比較適用于高層建筑結(jié)構(gòu)。不過剪力墻架構(gòu)的間距并不大，所以我們?nèi)绻褂眠@種結(jié)構(gòu)的話則對于我們布置平面會有一定的影響，所以一般我們不會在公共建筑工程當(dāng)中使用這種架構(gòu)。而框架結(jié)構(gòu)則必須適用于樓層不是非常高的建筑（50m以下），原因是因為其側(cè)向位移比較大、內(nèi)力大。

結(jié)語：

隨著我國城市化進(jìn)程的加快以及社會的發(fā)展，將會有越來越多的高層建筑出現(xiàn)，但目前人們在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中還存在一些問題，比如抗震性能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)等。所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中我們必須結(jié)合工程的實際情況，選擇合理科學(xué)的結(jié)構(gòu)方案、基礎(chǔ)設(shè)計和建筑形式，同時確保建筑物的抗震性能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，通過這些控制措施來提高高層建筑的質(zhì)量，確保人民的生命財產(chǎn)安全。

[1]張宇.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計及外部尺度[J].科技促進(jìn)發(fā)展（應(yīng)用版）,2014（02）：89.

[2]殷輝.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在問題及對策分析[J].硅谷，2013（19）：116-117.