簡(jiǎn)析高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)路徑

藺廣金中德（福建）幕墻股份有限公司（363612）

0 引言

因?yàn)槿藗儗?duì)現(xiàn)代高層建筑功能要求的提高及一些其它因素，無(wú)形中增加了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的工作難度。在高層民用住宅設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要參考國(guó)家發(fā)布的與高層建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)相關(guān)的文件，針對(duì)建筑高度，明確建筑要求，并從經(jīng)濟(jì)、安全、適用等方面出發(fā)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，這樣才能根據(jù)規(guī)定要求設(shè)計(jì)出安全、穩(wěn)固的建筑。

1 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則

高層民用建筑結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要遵循一些原則[1]，這樣可以保證民用建筑安全、穩(wěn)固。首先在進(jìn)行民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮建筑中單位面積承受的載荷范圍，并以此為依據(jù)將建筑結(jié)構(gòu)的斷面尺寸確定下來(lái)；其次，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)中類(lèi)似門(mén)窗與墻體之間的連接部位，需要確定其連接部位的安全系數(shù)；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還需要注意結(jié)構(gòu)的外觀，建筑結(jié)構(gòu)需要在安全、穩(wěn)固的基礎(chǔ)上保證結(jié)構(gòu)外觀能夠達(dá)到現(xiàn)代人的審美要求；最后，需要考慮結(jié)構(gòu)體型組合及立面等方面，對(duì)于結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)頭、收頭、交接部位的接頭進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需考慮建筑結(jié)構(gòu)的整體性，這樣才能使結(jié)構(gòu)中的各個(gè)部位能夠協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。設(shè)計(jì)人員在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要有成本意識(shí)，要從工程的角度思考材料采購(gòu)、維修、管理等環(huán)節(jié)的工作內(nèi)容，在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能保證設(shè)計(jì)方案與實(shí)際相符，具有可操作性。

2 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型的思考

2.1 根據(jù)建筑的整體、實(shí)用和經(jīng)濟(jì)性選型

進(jìn)行建筑選型設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要從整體、實(shí)用及經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，思考建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)選型有箱型基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要根據(jù)建筑類(lèi)型、載荷及地基可以承受的范圍作為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的重要參考因素，設(shè)計(jì)的方案必須要滿足以上提到的這些方面。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要考慮整體結(jié)構(gòu)的變形范圍，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)方案可以在滿足國(guó)家對(duì)建筑安全方面要求的基礎(chǔ)上，還可以做到經(jīng)濟(jì)、美觀。層數(shù)及地基的承載能力是高層建筑設(shè)計(jì)工作中必須重點(diǎn)注意的參數(shù)，如果不重視這方面的參數(shù)，可能會(huì)使施工單位因設(shè)計(jì)方案缺陷而損失大量的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2.2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)工作時(shí)，根據(jù)高層建筑的特點(diǎn)，最好采用規(guī)則的平面布置與立面對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。應(yīng)該從安全角度對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用平面設(shè)計(jì)及對(duì)稱(chēng)立面結(jié)構(gòu)可以提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這樣可以保證建筑在低級(jí)地震的影響中依然穩(wěn)固佇立。受市場(chǎng)因素的影響，很多設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)方向偏重外觀的華麗，反而影響到民用住宅的安全系數(shù)。要盡量避免出現(xiàn)建筑大面積扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣會(huì)使質(zhì)心與剛度中心偏離平衡位置。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該考慮到高層住宅居民的安全，采用簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重用目標(biāo)的思考

設(shè)計(jì)人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到結(jié)構(gòu)中梁、板、墻之間的空間關(guān)系，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)重用階段，需要充分利用建筑環(huán)境中現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)力學(xué)關(guān)系，在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)結(jié)構(gòu)位置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣能在很大程度上提高設(shè)計(jì)的效果。建筑工作中重復(fù)設(shè)計(jì)出現(xiàn)的次數(shù)非常頻繁，所以對(duì)設(shè)計(jì)重用已經(jīng)有了規(guī)范的流程。建筑環(huán)節(jié)中的重用目標(biāo)表現(xiàn)為，設(shè)計(jì)師進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)將結(jié)構(gòu)布局相同的樓層歸并為同類(lèi)，并將其命名為標(biāo)準(zhǔn)層。為了可以增強(qiáng)設(shè)計(jì)效果，設(shè)計(jì)人員一般會(huì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層另行設(shè)計(jì)，進(jìn)行相關(guān)工作的時(shí)候，其圖紙與其它結(jié)構(gòu)的圖紙是分開(kāi)的，這樣設(shè)置對(duì)建筑作業(yè)有非常大的意義。建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，變更及修改的出現(xiàn)非常頻繁，但是在作業(yè)中一旦出現(xiàn)設(shè)計(jì)重用，就會(huì)影響工程效率，為了不影響工程進(jìn)度，設(shè)計(jì)人員使用重用部分對(duì)重復(fù)部分進(jìn)行替換，所以建筑中的標(biāo)準(zhǔn)層可以在修改重用部分的過(guò)程中直接與其進(jìn)行替換，這樣就能在很大程度上提高設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的工作效率。

4 高層民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全的幾點(diǎn)思考

4.1 根據(jù)國(guó)家安全設(shè)計(jì)規(guī)范制定建筑物的設(shè)計(jì)安全

為了保障建筑行業(yè)可以持續(xù)發(fā)展，國(guó)家不斷完善相關(guān)的法律法規(guī)。從最新的文件中，不難發(fā)現(xiàn)建筑行業(yè)的各項(xiàng)條例變得越來(lái)越具體，在健全的安全規(guī)范下，建筑工作人員進(jìn)行建筑作業(yè)時(shí)，與之前相比也變得越來(lái)越專(zhuān)業(yè)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全工作的好壞可以直接反應(yīng)一個(gè)國(guó)家在建筑設(shè)計(jì)水平。所以，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要遵循國(guó)家的安全規(guī)范。除此之外，還需要顧慮到我國(guó)相關(guān)的法律法規(guī)，必須要保證不觸及到法律的界限，將安全防范意識(shí)貫穿于工程項(xiàng)目的始終。對(duì)于國(guó)家下發(fā)的相關(guān)文件，施工方一定要認(rèn)真對(duì)待，并落實(shí)到施工中，比如建筑結(jié)構(gòu)施工時(shí)使用的鋼材，必須要滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。對(duì)于鋼材，在不考慮震害的前提下，規(guī)范中規(guī)定的最小含鋼量是1%，需要根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目對(duì)鋼材進(jìn)行選擇。對(duì)于高層民用建筑而言，使用的鋼材含量應(yīng)該在1%以上，這樣才能滿足國(guó)家對(duì)建筑安全方面的要求，使建筑質(zhì)量達(dá)到國(guó)家的規(guī)定。

4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)思想，提高安全度

建筑工程的質(zhì)量與居民的生命、財(cái)產(chǎn)安全直接掛鉤，所以建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員責(zé)任重大。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須要研究國(guó)家安全規(guī)范文件，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最大程度上保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案具有實(shí)踐性，這是建筑安全的重要保證。

4.3 建筑結(jié)構(gòu)采用可靠度理論進(jìn)行設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)理論，這樣能在很大程度上保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性?？煽慷壤碚摽梢詭椭O(shè)計(jì)人員優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)方案，提高建筑的可靠性，通過(guò)失效概率對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估，在使用的過(guò)程中需要將作用應(yīng)力與建筑抗力分開(kāi)討論。這種方法非常有效，并且已經(jīng)得到我國(guó)很多建筑單位的好評(píng)，這套理論在發(fā)達(dá)國(guó)家被建筑行業(yè)廣泛地應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑技術(shù)人員在使用可靠度理論的同時(shí)，還在不斷結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行完善，從而使這套理論隨著社會(huì)的發(fā)展依然能夠展現(xiàn)出良好的實(shí)用效果。圖1為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在可靠度理論的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)的建筑。

圖1 在可靠度理論指導(dǎo)下設(shè)計(jì)的建筑

5 結(jié)語(yǔ)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作與建筑工程的安全性和穩(wěn)定性有著非常緊密的聯(lián)系，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要堅(jiān)持設(shè)計(jì)原則，不斷優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并且還需要參閱國(guó)家的安全規(guī)范文件，保證設(shè)計(jì)方案合乎規(guī)范要求。