探討高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的問題及對策

謝犇

摘要：現(xiàn)如今，高層建筑已成為建筑工程中非常重要的一種形式，也是最為常見的一種建筑工程形式。高層建筑結(jié)構(gòu)整體較為復(fù)雜，在施工時(shí)有一定的難度，所以在設(shè)計(jì)階段要科學(xué)、合理的進(jìn)行安排，良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠提升高層建筑物的整體性能，能夠很好的引導(dǎo)施工過程順利完成，從而促進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展。本文主要探究高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的幾個(gè)問題，并對此提出了解決對策。

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

引言

與多層建筑結(jié)構(gòu)相比，高層建筑結(jié)構(gòu)在垂直載荷上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超于多層建筑。高層建筑的垂直載荷是指其本身的重力在垂直方向上形成的載荷量。另外高層建筑會(huì)受到水平載荷的作用，這是指龐大的建筑主體受到風(fēng)力作用的載荷量，高層建筑結(jié)構(gòu)的主體巨大，接受風(fēng)力的面積也相應(yīng)較大，這就使高層建筑主體結(jié)構(gòu)受到較大的水平載荷。另外，建筑物本身存在側(cè)移現(xiàn)象，且側(cè)移會(huì)隨著建筑高度的變化而變化。這就要求設(shè)計(jì)單位嚴(yán)格把控設(shè)計(jì)關(guān)，合理設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)，盡可能地控制在居住舒適度的范圍之內(nèi)。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

1.1 超高問題

高層建筑的高度通常是在24米至100米之間，眾所周知，建筑物越高，在抗震、防風(fēng)及火災(zāi)等方面的要求也就越高，越高的建筑物在受到地震橫向作用力時(shí)越容易坍塌，因而，高層建筑在性能方面要求較高，也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要關(guān)注的重點(diǎn)問題之一。再者設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，對于抗震的要求也極為嚴(yán)格，然而在設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)業(yè)主單位要求，改變建筑物高度，這就使得設(shè)計(jì)單位的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案也需隨之不斷變化，耗費(fèi)設(shè)計(jì)單位的人力與物力資源，甚至造成工期延誤、經(jīng)濟(jì)損失等情況。

1.2 扭轉(zhuǎn)問題

扭轉(zhuǎn)問題是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要問題，也是世界各國研究高層建筑的核心問題，關(guān)系著建筑物的抗震、抗風(fēng)性能。受地理特征及其他因素的影響，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)的過程中不能保證建筑物的完全對稱，接著會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)問題。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)，需努力使建筑物對稱，確保搞成建筑的高度與質(zhì)量，最大程度地避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題。

1.3 受力問題

高層建筑在施工過程中，勢必會(huì)使用多種機(jī)械設(shè)備，高度越高，機(jī)械設(shè)備的數(shù)量也就越多，會(huì)增加高層建筑的垂直載荷量。如果在前期設(shè)計(jì)工作中，沒有兼顧到機(jī)械設(shè)備這一方面，或者建筑原材料不達(dá)標(biāo)，就很容易導(dǎo)致高層建筑主體的受力與承載力出現(xiàn)問題。

1.4 基礎(chǔ)埋深問題

相關(guān)規(guī)定明確指出埋置深度可以為建筑高度的1/15到1/18，但在現(xiàn)實(shí)生活中可以發(fā)現(xiàn)，施工承建單位將土地資源進(jìn)行最大程度地開發(fā)利用，大部分建筑物低下部分均為低下商場或車庫，不利于高層建筑主體的抗傾覆與抗風(fēng)性。

2 解決高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中問題的對策

2.1 超高問題的解決

《高層建筑混凝土技術(shù)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》嚴(yán)格規(guī)定了高層建筑的結(jié)構(gòu)高度，優(yōu)化、改進(jìn)了高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)意識(shí)到建筑主體的高度與其水平載荷、自身重力之間的關(guān)系，特別是對高層建筑主體的超高問題，應(yīng)保證建筑物的高度，協(xié)調(diào)各種環(huán)境因素，使高層建筑有質(zhì)有量，盡力達(dá)到最優(yōu)化。

2.2 扭轉(zhuǎn)問題的解決

高層建筑結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)問題是世界地震工程的熱點(diǎn)問題。一般來說，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，力求建筑結(jié)構(gòu)簡單、規(guī)則、對稱，盡力使結(jié)構(gòu)的剛度中心與質(zhì)量中心重合。在設(shè)計(jì)施工方案階段，結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)協(xié)同建筑專業(yè)，從概念設(shè)計(jì)方面滿足抗震的需求。尤其是扭轉(zhuǎn)不規(guī)則時(shí)，應(yīng)顧及扭轉(zhuǎn)影響，并且在規(guī)定水平地震力作用下，盡量保證高層建筑主體的對稱性。

2.3 受力問題的解決

受力問題是高層建筑施工、居住的安全性問題，設(shè)計(jì)單位進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算出高層建筑的具體高度、地基承載力以及各樓層的承載能力，加強(qiáng)地梁的承載力設(shè)計(jì)。尤其是施工過程中各機(jī)械設(shè)備的使用量。嚴(yán)格管控承重墻、承重柱的質(zhì)量結(jié)構(gòu)，確保各樓層受力均勻。有效的承載力計(jì)算、裂縫控制措施對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性具有重要作用。

2.4 基礎(chǔ)埋深問題的解決

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，高層建筑的基礎(chǔ)埋深問題很容易被忽視，不利于提升高層建筑的性能。在概念設(shè)計(jì)時(shí)，可采用大底盤多塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)，將主樓與裙樓做成一個(gè)整體，再通過后澆解決沉降差異與溫度應(yīng)力的影響，另外，將地下車庫或者地下超市的剛度折算成為覆土厚土，再根據(jù)相關(guān)規(guī)定計(jì)算埋置深度。

2.5 性能問題的解決

高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的核心就是性能設(shè)計(jì)，隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)一體化趨勢呈白熱化階段，大量人口涌入到城市中，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，不能單一考慮到生命安全，應(yīng)將重點(diǎn)放在保護(hù)建筑主體上，確保地震來臨之時(shí)高層建筑的功能仍可以正常使用。這就要求設(shè)計(jì)員綜合考慮不同地震水準(zhǔn)條件構(gòu)件的變形、承載力、剛度結(jié)構(gòu)等。為有效實(shí)現(xiàn)性能設(shè)計(jì)，提升建筑結(jié)構(gòu)的承載力，只需找準(zhǔn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力與變形能力之間的平衡點(diǎn)，再進(jìn)行計(jì)算、設(shè)計(jì)即可。

結(jié)語

社會(huì)經(jīng)濟(jì)條文明與物質(zhì)文明的發(fā)展，對高層建筑的外觀、性能要求也在逐步提升。為不斷滿足社會(huì)發(fā)展對高層建筑提出的高要求，設(shè)計(jì)單位應(yīng)不斷探索高層建筑的結(jié)構(gòu)問題，進(jìn)而提升高層建筑的質(zhì)量與壽命，促進(jìn)我國建筑行業(yè)的健康、有序發(fā)展。

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