高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題及對(duì)策分析

王誠(chéng)君

【摘? 要】在高層建筑建設(shè)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是較為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，其會(huì)對(duì)建筑的質(zhì)量、安全和穩(wěn)定性帶來(lái)直接的影響。因此在實(shí)際高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要保證結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)良、計(jì)算簡(jiǎn)圖和分析計(jì)算結(jié)果的合理性，并針對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的軸向變形、結(jié)構(gòu)形式、荷載及高度等問(wèn)題加以重視，科學(xué)合理對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平，為建筑行業(yè)的健康、穩(wěn)定發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問(wèn)題;要點(diǎn)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層建筑工程施工的前提，也是建筑工程建設(shè)的重要依據(jù)，直接關(guān)系到建筑工程的經(jīng)濟(jì)性與安全性，所以結(jié)構(gòu)工程師必須高度重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。但是縱觀建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際情況，仍然存在著許多常見問(wèn)題，這嚴(yán)重影響了建筑工程的質(zhì)量與安全。對(duì)此，分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問(wèn)題，制定有針對(duì)性、有目標(biāo)性的解決措施具有現(xiàn)實(shí)意義。

1建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見問(wèn)題

1.1基礎(chǔ)選型問(wèn)題

建筑工程當(dāng)中，地基基礎(chǔ)影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在進(jìn)行地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須確?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)承載力和穩(wěn)定性滿足工程建設(shè)要求。但是，當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，由于對(duì)地基基礎(chǔ)的重視程度不足，容易出現(xiàn)地基基礎(chǔ)選型不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，嚴(yán)重影響地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的承載能力。而且，在具體的設(shè)計(jì)工作過(guò)程中，由于缺乏對(duì)周邊地質(zhì)條件、水文特征的細(xì)致勘察，基礎(chǔ)施工或使用過(guò)程中出現(xiàn)沉降、側(cè)移等病害，嚴(yán)重影響了建筑工程的整體安全性。

1.2抗震性能較低

地震災(zāi)害對(duì)建筑安全性的影響是最為直接也是最為嚴(yán)重的，所以在建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)中，務(wù)必對(duì)建筑抗震性能予以重點(diǎn)考量。地震災(zāi)害的發(fā)生不僅會(huì)導(dǎo)致建筑出現(xiàn)大面積倒塌，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，阻礙城市化建設(shè)的步伐。而造成建筑抗震性能不強(qiáng)的因素有：資金投放力度不足、施工材料使用不合理。當(dāng)資金投放力度不足時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，很多企業(yè)會(huì)選用資質(zhì)不符合的設(shè)計(jì)單位開展設(shè)計(jì)工作，如此就導(dǎo)致設(shè)計(jì)內(nèi)容缺乏完善性，建筑結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)不符合要求。另外，一些企業(yè)為保證自身的經(jīng)濟(jì)效益，在材料使用上往往會(huì)存在諸多問(wèn)題，如材料質(zhì)量不合格、材料數(shù)量與實(shí)際不符等，雖然建筑外形結(jié)構(gòu)未受影響，但其抗震等級(jí)卻與實(shí)際要求相差甚遠(yuǎn)，最終導(dǎo)致地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，建筑及人員安全性得不到保障。

1.3建筑結(jié)構(gòu)布置不合理

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理也是安全問(wèn)題頻出的另一個(gè)主要因素，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有復(fù)雜性特征，在實(shí)際作業(yè)中，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)工程概況予以詳細(xì)了解，且對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，以此來(lái)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、可靠性，但這一過(guò)程無(wú)疑會(huì)增加企業(yè)時(shí)間成本的支出，造成一定的資金損耗。為此，很多企業(yè)為節(jié)省成本，會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)流程予以簡(jiǎn)化，相關(guān)參數(shù)計(jì)算準(zhǔn)確性和全面性也會(huì)存在偏差，甚至一些企業(yè)在設(shè)計(jì)中會(huì)過(guò)多注重建筑外觀，而忽略內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理性，進(jìn)而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性降低，影響建筑質(zhì)量和使用壽命。

2針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)問(wèn)題提出相關(guān)策略

2.1關(guān)注基礎(chǔ)類型選擇

在建筑工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）對(duì)建筑工程建設(shè)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，詳細(xì)了解地質(zhì)地貌、水文特征等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)中的各類危險(xiǎn)因素，對(duì)圖紙進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)，根據(jù)圖紙要求進(jìn)行建模演算分析，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性;（2）根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)勘察所得報(bào)告，綜合考慮上部結(jié)構(gòu)及場(chǎng)地地質(zhì)條件，確定2種類型的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，然后從技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性等角度出發(fā)，選擇適宜的基礎(chǔ)類型;（3）在建筑工程基礎(chǔ)選型完成后，可以此為依據(jù)完善施工方案，然后再進(jìn)行校審，并正式應(yīng)用。

2.2提高建筑抗震性能

在建筑工程抗震設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮建筑工程剛度以及地震設(shè)防烈度，合理設(shè)置防震縫。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，保證建筑平面及立面的規(guī)整與均勻是抗震概念設(shè)計(jì)中十分重要的內(nèi)容。復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)可以通過(guò)設(shè)置防震縫盡可能使子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、規(guī)則，偏心率不宜過(guò)大且變形相互協(xié)調(diào)。對(duì)于高層建筑工程，應(yīng)注意將立面高差控制在6m以內(nèi)。如果建筑工程有錯(cuò)層，并且樓層的高差比較大，則應(yīng)注意在防震縫兩側(cè)位置，做好墻體穩(wěn)定設(shè)計(jì)，優(yōu)化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制沉降縫和伸縮縫。

2.3優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)造，注重各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算準(zhǔn)確性

由于建筑建筑結(jié)構(gòu)形式的不同，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用的方法也會(huì)存在差異。如果是多層結(jié)構(gòu)，且剛度均勻度較好，可直接采用底部剪力法完成設(shè)計(jì);如果是底層框架混合結(jié)構(gòu)，為避免上部結(jié)構(gòu)變形問(wèn)題產(chǎn)生，通常會(huì)采用底層框架混合結(jié)構(gòu)剪力分配法完成設(shè)計(jì)，以確保底層框架結(jié)構(gòu)抗震墻設(shè)計(jì)合理，優(yōu)化承載性能。在采用該方法設(shè)計(jì)時(shí)，各結(jié)構(gòu)承載力的計(jì)算需要利用雙保險(xiǎn)計(jì)算方式，以確保各結(jié)構(gòu)剪力、剛度等的合理設(shè)置。就剛度而言，框架剛度是不產(chǎn)生折減的，而抗震墻會(huì)產(chǎn)生折減，一般折減到剛度的20-30%，考慮到因地震作用而形成的傾覆力矩，會(huì)產(chǎn)生底層框架中的附加軸力，不能用簡(jiǎn)單的單向板計(jì)算方法來(lái)代替連續(xù)板的計(jì)算方法。而在雙向板查表計(jì)算過(guò)程中，確定泊松比計(jì)算的準(zhǔn)確性，以免因彎矩變化削弱計(jì)算準(zhǔn)確性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力分布不均。

2.4加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)耐久度設(shè)計(jì)

混凝土配合比是否合理，直接關(guān)系到混凝土的耐久性，影響到建筑施工的安全。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意混凝土配合比的合理設(shè)計(jì)。對(duì)此，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)嚴(yán)格遵循以下混凝土配合比的設(shè)計(jì)和應(yīng)用過(guò)程：一是明確建筑施工設(shè)計(jì)強(qiáng)度與設(shè)備強(qiáng)度的關(guān)系，采用砂石、水灰比等專業(yè)計(jì)算方法，明確配合比;二是調(diào)查掌握建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的基本情況，合理調(diào)整砂石質(zhì)量，確保配比的科學(xué)性，根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)得到的砂石含水率，依次調(diào)整相應(yīng)的配比，得出滿足混凝土施工要求的配比;此外，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工規(guī)范，注意適當(dāng)加厚建筑結(jié)構(gòu)的保護(hù)層，以確保建筑結(jié)構(gòu)的厚度完全符合周圍環(huán)境的實(shí)際情況。在條件允許的情況下，設(shè)計(jì)工程師可以充分調(diào)查建筑物周圍的環(huán)境因素，然后結(jié)合建筑物的結(jié)構(gòu)形式來(lái)區(qū)分相應(yīng)的區(qū)域，明確最合適的待建保護(hù)層厚度，從而延長(zhǎng)氧化進(jìn)入鋼表面的時(shí)間，使碳化時(shí)間可以有效地延長(zhǎng)。同時(shí)，要注意建筑物的當(dāng)前環(huán)境，檢查環(huán)境中是否有氯化物等腐蝕性氣體，調(diào)整和優(yōu)化混凝土配合比，然后加入防銹劑與混凝土混合，在建筑物內(nèi)一起振搗，進(jìn)一步提高建筑本身的耐久性和安全性。

2.5提高經(jīng)濟(jì)性

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員通常在設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)理念方面進(jìn)行了發(fā)散性思維的拓展，也經(jīng)歷了多次嘗試進(jìn)行相應(yīng)的工作，經(jīng)濟(jì)性就是在眾多設(shè)計(jì)方案中進(jìn)行分析和選擇的主要因素。建筑工程發(fā)展也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，以標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的提升和圖紙的完善，從而使得建筑物的功能也得到提升?，F(xiàn)階段的設(shè)計(jì)工作也可以與現(xiàn)代化的信息技術(shù)相結(jié)合，在結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)中進(jìn)行優(yōu)化，從而使得設(shè)計(jì)工作有更為直觀的反映。

3結(jié)語(yǔ)

由于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中會(huì)受到較多因素的影響，這也導(dǎo)致在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往會(huì)存在一些問(wèn)題，這就需要采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法，有效的提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，有效的推進(jìn)建筑行業(yè)的健康、有序發(fā)展。

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（作者單位：大連港灣工程有限公司）