高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及設(shè)計(jì)方法

劉國(guó)強(qiáng)

摘要：高層建筑建設(shè)施工中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好壞對(duì)工程項(xiàng)目整體質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生一定影響，做好高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作有助于后續(xù)施工的有序進(jìn)行。文章主要對(duì)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并從高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題出發(fā)，探討具體的設(shè)計(jì)方法，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供一些參考。

關(guān)鍵詞：高層結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)問(wèn)題;高層設(shè)計(jì)

1高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

第一，水平荷載。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，水平荷載是決定性因素。已有研究顯示，建筑自重和樓面荷載，在豎向構(gòu)件中引起的彎矩和軸力，和建筑高度的1次方成正比;水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及在豎向構(gòu)件中引起的軸力，和建筑高度的2次方成正比。在建筑高度一定的條件下，豎向荷載一般是固定的;而水平荷載會(huì)受到風(fēng)力、地震的影響，會(huì)產(chǎn)生較大變化。第二，軸向變形。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，軸向變形是不能忽略的因素。由于豎向荷載較大，在柱體中會(huì)引起軸向變形，影響連續(xù)梁彎矩，導(dǎo)致連續(xù)梁中心支座處的負(fù)彎矩減小，而跨中正彎矩、端支座負(fù)彎矩增大。此外，軸向變形還會(huì)影響預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度，應(yīng)該根據(jù)軸向變形值大小，調(diào)整下料長(zhǎng)度。第三，側(cè)向位移。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，側(cè)向位移是關(guān)鍵控制指標(biāo)。高層建筑的高度越大，在水平荷載影響下，結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移越明顯，必須將位移量控制在允許范圍內(nèi)。第四，結(jié)構(gòu)延性。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計(jì)指標(biāo)。相比于非高層建筑，高層建筑更加“柔軟”，在地震發(fā)生時(shí)，結(jié)構(gòu)變形更大。建筑結(jié)構(gòu)處于塑性變形階段，為了增強(qiáng)抗變形能力，避免發(fā)生倒塌，就要在關(guān)鍵部位和構(gòu)造上，采取有效措施提高結(jié)構(gòu)延性，防止發(fā)生斷裂現(xiàn)象。

2高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

2.1抗震性能較差

結(jié)合以往情況來(lái)看，我國(guó)很多建筑物在建設(shè)完成后都存在著抗震性能較差的情況，這使得其在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，造成了較大的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，嚴(yán)重阻礙了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)涉及的內(nèi)容相對(duì)較多，知識(shí)面較廣，對(duì)于設(shè)計(jì)人員的要求也較高，設(shè)計(jì)人員無(wú)法達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求。再加上設(shè)計(jì)人員自身創(chuàng)新思維、工作態(tài)度以及綜合素質(zhì)水平的缺失，在設(shè)計(jì)中經(jīng)常存在各種失誤，進(jìn)而影響了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和有效性，導(dǎo)致建筑抗震性能較差。其次，受到傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的影響，工作人員無(wú)法結(jié)合實(shí)際情況充分考慮到建筑的抗震性能，難以保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性，進(jìn)而造成較大的人身和經(jīng)濟(jì)損失。

2.2設(shè)計(jì)深度不夠

目前不少設(shè)計(jì)單位鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平低，多數(shù)是剛畢業(yè)的新人承擔(dān)此類任務(wù)，普遍存在照搬規(guī)范、套程序的情況，設(shè)計(jì)成果質(zhì)量不高，僅僅是給出“構(gòu)件布置圖”，對(duì)關(guān)鍵的“節(jié)點(diǎn)”設(shè)計(jì)不分具體情況，原本應(yīng)由設(shè)計(jì)單位完成的“節(jié)點(diǎn)構(gòu)造”“支座詳圖”“施工安裝”等均交給加工企業(yè)，最終導(dǎo)致質(zhì)量隱患嚴(yán)重。我國(guó)住建部明確規(guī)定，“施工圖設(shè)計(jì)”由設(shè)計(jì)院完成，必須將此規(guī)定落實(shí)到位，防止出現(xiàn)互相扯皮的情況。

3高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的有效措施

3.1結(jié)合抗震要求提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性

目前大多數(shù)建筑均是以橫墻和縱墻相結(jié)合的承重體系設(shè)置來(lái)確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的。因此在布置過(guò)程中，一定要確保受力的均勻性，做到水平方向上的對(duì)齊，豎直方向上的有效銜接，有效避免縫隙、錯(cuò)位等問(wèn)題的發(fā)生，保證結(jié)構(gòu)整體安全性。再者，樓梯間的設(shè)置要盡可能的避開(kāi)盡頭和轉(zhuǎn)角的地方。對(duì)于特殊的建筑，最好使用雙向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置來(lái)提升其穩(wěn)固性和安全性。

3.2做好高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性需要科學(xué)設(shè)計(jì)與規(guī)劃作為保障，要從系統(tǒng)和局部、整體和部分的聯(lián)系分析出發(fā)，提升高層建筑結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)度和整體連續(xù)性，避免高層建筑框架設(shè)計(jì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和承載力不足等問(wèn)題。當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)入到構(gòu)造部分設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和連續(xù)性，要系統(tǒng)而科學(xué)地形成建筑主梁與其他架構(gòu)的連接關(guān)系，提升高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，通過(guò)合理設(shè)計(jì)和科學(xué)系統(tǒng)控制使高層建筑結(jié)構(gòu)形成承載優(yōu)良、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的建筑體系，提升高層建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)高層建筑框架輔助部分的工作中，必須著重分析和利用剪力墻、框架結(jié)構(gòu)、梁柱結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的受力形式和負(fù)荷狀況進(jìn)行平衡度和穩(wěn)定度的設(shè)計(jì)與計(jì)算，確保高層建筑結(jié)構(gòu)能夠在系統(tǒng)上成為連續(xù)、有機(jī)的整體，能夠在高層建筑結(jié)構(gòu)施工中具有良好的效率性，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震、防震能力達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的目標(biāo)。在高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的優(yōu)化和強(qiáng)化過(guò)程中，要控制剪力墻、承重墻等關(guān)鍵構(gòu)件的分布和使用，發(fā)揮其連接、承重、負(fù)荷的價(jià)值和功能，做到主梁結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)形式的高度吻合，提高高層建筑結(jié)構(gòu)整體的連續(xù)性和穩(wěn)定性，建立提升高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)和技術(shù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。

3.3建立健全的建筑施工技術(shù)管理體系

現(xiàn)代施工技術(shù)水平在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中取得了巨大的進(jìn)步，隨著建筑的復(fù)雜程度和建筑規(guī)模化的不斷提高，為了保證建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的安全性，要求建筑施工技術(shù)管理水平更進(jìn)一步完善發(fā)展。施工企業(yè)應(yīng)該制定各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證整個(gè)施工過(guò)程合理有序;認(rèn)真落實(shí)技術(shù)交底和現(xiàn)場(chǎng)資料管理工作，讓所有施工人員充分了解設(shè)計(jì)圖紙和明白自身的工作內(nèi)容;加強(qiáng)對(duì)施工材料和施工質(zhì)量的監(jiān)管，重視對(duì)施工技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)。施工企業(yè)應(yīng)該重視施工技術(shù)，不斷提高施工質(zhì)量，才能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中順利生存和發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)

如何保障建筑的安全性是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑施工的重中之重。為了提高建筑的安全，在按照國(guó)家規(guī)范的前提下，注重抗震設(shè)計(jì)，加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平，提高設(shè)計(jì)規(guī)范的安全儲(chǔ)備;應(yīng)合理使用設(shè)計(jì)軟件，能夠合理判別計(jì)算結(jié)果的對(duì)錯(cuò)。同時(shí)，施工單位應(yīng)該加強(qiáng)施工人員技術(shù)水平以及對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的施工管理，只有這樣，才能保障建筑的質(zhì)量要求，提高其安全性，推動(dòng)高層建筑事業(yè)的健康發(fā)展。