高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題與應(yīng)對(duì)策略

王健雄

摘要：隨著城市發(fā)展速率逐步提升，城市發(fā)展資源利用效率提升，逐步成為房產(chǎn)開(kāi)發(fā)的主要趨向。高層建筑，就是城市土地資源高效利用的代表。為了進(jìn)一步發(fā)揮城市高層建筑，在城市資源高效利用中的作用，就必須準(zhǔn)確把握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的實(shí)踐要點(diǎn)。本文首先對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了介紹，然后對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，最后對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的解決策略加以探討，希望對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；對(duì)策分析

高層建筑已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代社會(huì)的主要產(chǎn)物，同時(shí)對(duì)現(xiàn)代城市規(guī)劃建設(shè)而言，在某種程度上，能夠起到良好的標(biāo)志性作用。在針對(duì)高層建筑進(jìn)行具體建設(shè)時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中非常重要的一部分，能夠直接對(duì)建筑物的質(zhì)量、安全穩(wěn)定性等產(chǎn)生影響。因此，需要針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)階段存在的各種問(wèn)題進(jìn)行分析，并且提出有針對(duì)性的解決措施，為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平提升提供有效保障。

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

1.1因地制宜原則

設(shè)計(jì)前需對(duì)建筑物周圍環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)勘察，如周圍地形、管道和地基荷載力等，以確保建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠得到落實(shí)。

1.2結(jié)構(gòu)功能健全原則

不同類型的高層建筑其功能要求并不相同，為此，設(shè)計(jì)人員還需根據(jù)用戶的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)合理的建筑結(jié)構(gòu)，才能確保建筑結(jié)構(gòu)的功能需求得到滿足。

1.3簡(jiǎn)圖誤差合理原則

在進(jìn)行高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，都需要進(jìn)行簡(jiǎn)圖計(jì)算，一方面其能保證高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠滿足用戶需求，另一方面合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖還能有效降低建筑物結(jié)構(gòu)安全事故的發(fā)生率，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要盡量將施工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的誤差控制在規(guī)定范圍內(nèi)，以確保計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.4建筑延性原則

與普通建筑相比，高層建筑的抗震要求較高，為此，在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，還需保證高層建筑的延性，可通過(guò)應(yīng)用各種施工材料、建筑物功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)本身特點(diǎn)等保證建筑的延性與功能齊全。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

2.1結(jié)構(gòu)體系不合理

如果設(shè)計(jì)人員選擇的結(jié)構(gòu)體系不合理，在一定程度上會(huì)降低結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)體系的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并根據(jù)該地區(qū)抗震設(shè)防等級(jí)及風(fēng)荷載情況等，選擇合理的結(jié)構(gòu)體系。如果鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)體系不合理，該高層建筑工程的結(jié)構(gòu)性能會(huì)降低，如果設(shè)計(jì)人員選擇的設(shè)計(jì)指標(biāo)不科學(xué)，則會(huì)降低鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的可靠性，導(dǎo)致各種質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)，甚至出現(xiàn)安全問(wèn)題。

2.2地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不科學(xué)

在設(shè)計(jì)鋼筋混凝土高層建筑工程地基與基礎(chǔ)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下幾個(gè)問(wèn)題：①基礎(chǔ)類型選擇不當(dāng)，導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)不均勻沉降甚至傾斜。②天然基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理，地基的斜面坡坡度較大，會(huì)降低地基混凝土的振搗質(zhì)量，影響地基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。③地下室底板配筋不合理，如果地下室底板配筋不合理，高層建筑結(jié)構(gòu)很容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，增加建筑物的不均勻沉降量。④設(shè)計(jì)人員沒(méi)有考慮到地下水對(duì)地基與基礎(chǔ)的影響，如果地下水位比較高，會(huì)影響地基與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的耐久性和穩(wěn)定性，因此，設(shè)計(jì)人員要制定合理的地基與基礎(chǔ)防水設(shè)計(jì)方案，提升地基與基礎(chǔ)的可靠性。

2.3上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在較多缺陷

在鋼筋混凝土高層建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，很容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，降低高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫或者倒塌事件，當(dāng)外界發(fā)生地震時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)很容易出現(xiàn)坍塌。此外，在設(shè)計(jì)框架-剪力墻連接構(gòu)件的過(guò)程中，由于剪力墻布置不合理，會(huì)增加框架-剪力墻連接構(gòu)件的設(shè)計(jì)難度，影響鋼筋混凝土高層建筑整體結(jié)構(gòu)的可靠性。

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的解決策略

3.1科學(xué)的布置平面布局

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，針對(duì)所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)方面的問(wèn)題，可能是因?yàn)闆](méi)有真正的實(shí)現(xiàn)“三心合一”的施工標(biāo)準(zhǔn)，形成了建筑體在整體質(zhì)量的分布上產(chǎn)生不均勻的問(wèn)題。因此，在設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，相關(guān)的設(shè)計(jì)工作人員需要對(duì)建筑施工中，采用相對(duì)比較規(guī)則的圖形，比如：長(zhǎng)方形、圓形或者是正多邊形等結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)對(duì)質(zhì)量的均勻分布來(lái)保證建筑體的穩(wěn)定性，同時(shí)通過(guò)這種施工方式還可以充分保證建筑結(jié)構(gòu)的對(duì)稱程度。

3.2高度重視計(jì)算簡(jiǎn)圖的合理計(jì)算與應(yīng)用

計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，原因是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不可避免地會(huì)涉及到配筋率、構(gòu)件尺寸大小、建筑物高度確定等問(wèn)題，這些問(wèn)題都屬于計(jì)算問(wèn)題，因此，在計(jì)算相關(guān)內(nèi)容的過(guò)程中還需合理選擇計(jì)算簡(jiǎn)圖，并確保計(jì)算模型或計(jì)算簡(jiǎn)圖能夠符合實(shí)際工程狀況。由于高層建筑對(duì)結(jié)構(gòu)的荷載承受能力、抗震能力以及其他功能與性能要求較高，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工程，會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員在實(shí)際選擇過(guò)程中存在一定的難度，因此，設(shè)計(jì)人員必須綜合考慮高層建筑結(jié)構(gòu)的各方面影響因素，對(duì)計(jì)算簡(jiǎn)圖進(jìn)行選擇，以立體式和全方位地保障計(jì)算過(guò)程、結(jié)果的精準(zhǔn)度。

3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各種性能的滿足

高層建筑在針對(duì)自己的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，其根本目的是為了能夠滿足高層建筑在后期使用過(guò)程中，滿足各個(gè)性能提出的基本需求。只有保證設(shè)計(jì)效果能夠滿足相對(duì)應(yīng)的要求，才可以將其稱之為具有一定科學(xué)性和合理性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)為高層建筑在后期使用過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性提供有效保障。在保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的同時(shí)，能夠最大限度保證延長(zhǎng)高層建筑的使用壽命，為人們的日常生活質(zhì)量和水平提升提供有效保障。首先，必須要對(duì)結(jié)構(gòu)本身的延性特征給予一定的重視。延性這一指標(biāo)在制定和具體落實(shí)過(guò)程中，其主要是針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中出現(xiàn)的變形、倒塌等問(wèn)題。特別是高層建筑如果遭遇到嚴(yán)重的地震時(shí)，這種延性特征在其中的重要性就會(huì)更加的明顯。其次，高層建筑結(jié)構(gòu)的水平力也是其中非常重要的一部分。高層建筑結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，即使是在某一個(gè)平面水平方向時(shí)，也會(huì)受到各種不同類型的荷載作用影響。

4結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理選擇、高度重視計(jì)算簡(jiǎn)圖的合理計(jì)算與應(yīng)用以及注意滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各種性能，才能有效滿足住戶對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的舒適度和功能性要求，并提升高層建筑物的空間使用價(jià)值。

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[2]楊軍科，王小軍.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[J].山西建筑，2014，40（02）：43～44.

（作者單位：河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）