超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問(wèn)題探究

李飛 盧奧奇

摘要：隨著高層建筑的發(fā)展超高層建筑逐漸走進(jìn)人們的視野，并且這些建筑不再是大城市獨(dú)有標(biāo)志。超高層建筑能夠充分利用有限的土地資源，發(fā)揮建筑豎向功能，提升城市規(guī)劃水平。超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為非常重要的一個(gè)領(lǐng)域。超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程需要應(yīng)用多種先進(jìn)知識(shí)和技術(shù)，設(shè)計(jì)師需要具備先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)師既要考慮到安全性問(wèn)題，也要考慮到實(shí)用性問(wèn)題?；诖?，對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：超高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);關(guān)鍵性問(wèn)題

引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)體制和建筑業(yè)持續(xù)發(fā)展的背景下，超高層住宅逐漸引起社會(huì)各界的關(guān)注。根據(jù)實(shí)際情況，超高層住宅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須采用比傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)更先進(jìn)的知識(shí)和技術(shù)。因此，設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展這類(lèi)設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須不斷提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，確保他們始終掌握先進(jìn)的設(shè)計(jì)思路，從而為超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特性

超高層建筑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特性主要有以下幾個(gè)方面：①相對(duì)高層建筑更高，其建筑水準(zhǔn)荷載比較建筑整體會(huì)帶來(lái)相應(yīng)豎向軸應(yīng)力，同時(shí)在水平面上遭受自然災(zāi)害、風(fēng)力等因素干擾?；诖耍邔咏ㄖ麄€(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不但要考量建筑豎向荷載，同時(shí)也需加大建筑水平荷載考量。②高層建筑頂部壓力非常大，在建筑完工交付使用中，會(huì)產(chǎn)生軸向走樣的現(xiàn)象，進(jìn)而干擾建筑梁彎矩。所以如何確保高層建筑的安全，需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)關(guān)注建筑梁彎矩，防止類(lèi)似建筑軸向走樣的現(xiàn)象出現(xiàn)。③關(guān)注整個(gè)高層建筑的抗震性需求。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中務(wù)必重點(diǎn)關(guān)注結(jié)構(gòu)延展性，確保高層建筑可以對(duì)抗地震災(zāi)害，進(jìn)一步確保人民的人身與財(cái)產(chǎn)安全。

2超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題

2.1抗震能力不足

在超高層建筑面臨的安全隱患中，地震災(zāi)害屬于最重要的安全隱患之一。一旦發(fā)生地震，其損害將是不可估量的。因此雖然很多超高層建筑建設(shè)的地區(qū)不處于地震帶上，但是絕不能因此就忽略相應(yīng)的安全防護(hù)。超高層建筑的抗震設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)于高層建筑，但在實(shí)際情況中，有很多超高層建筑的抗震設(shè)計(jì)是對(duì)高層建筑的照搬。但由于超高層建筑的高度更高，其受到的地震影響必然會(huì)高于高層建筑。因此照搬高層建筑抗震設(shè)計(jì)，將會(huì)留下一定的安全隱患。在超高層建筑的抗震設(shè)計(jì)中，需要考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的特點(diǎn)，并基于此進(jìn)行有效的抗震設(shè)計(jì)。

2.2消防工程的設(shè)計(jì)

由于超高層建筑高度較高、人員流動(dòng)大、管線(xiàn)設(shè)備復(fù)雜，發(fā)生火災(zāi)等事故隱患較大，一旦發(fā)生火災(zāi)，人員疏散和救火都是相當(dāng)困難的，這直接威脅到了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。超高層建筑功能復(fù)雜，大多作為公寓、辦公、賓館使用。影響消防防火有以下因素：一是超高層建筑電類(lèi)設(shè)備較多，發(fā)生短路等現(xiàn)象幾率較大。二是人流量大，人員集中，垂直疏散距離相對(duì)較遠(yuǎn)，超高層建筑里人員較多，將所有人員疏散到地面少則幾十分鐘，多則數(shù)小時(shí)。三是超高層建筑火災(zāi)的撲救難度相對(duì)較大，消防設(shè)施條件有限，因建筑超高導(dǎo)致消防車(chē)輛無(wú)法及時(shí)滅火。四是車(chē)庫(kù)存車(chē)多，儲(chǔ)油量大這些會(huì)間接導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生或擴(kuò)大火災(zāi)的影響力。

2.3扭轉(zhuǎn)問(wèn)題

就現(xiàn)階段超高層建筑項(xiàng)目施工活動(dòng)開(kāi)展的實(shí)際情況來(lái)看，扭轉(zhuǎn)問(wèn)題使其結(jié)構(gòu)體重相對(duì)較為常見(jiàn)的問(wèn)題，如若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作人員未能夠在設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的過(guò)程中做好扭轉(zhuǎn)問(wèn)題的處理工作，那么超高層建筑結(jié)構(gòu)整體的性能都將會(huì)遭受影響。結(jié)合實(shí)際情況來(lái)看，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心為建筑物的幾何重心、剛度重心以及結(jié)構(gòu)重心。但是，現(xiàn)階段多數(shù)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作人員往往并未能將這三類(lèi)重心進(jìn)行整合，從而導(dǎo)致超高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)這類(lèi)負(fù)面問(wèn)題。通常情況下，建筑結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問(wèn)題時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)中受力較大的豎向構(gòu)件就以及發(fā)生脆性破壞，并且在水平力的影響下，這類(lèi)脆性破壞將會(huì)變得更為嚴(yán)重，為此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展階段，設(shè)計(jì)工作人員就應(yīng)做好建筑結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)措施的設(shè)計(jì)工作，以此來(lái)從基礎(chǔ)上提升超高層建筑結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。

3超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題解決措施

3.1完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃

能夠明確建筑結(jié)構(gòu)今后使用的安全性的前提是復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，有關(guān)技術(shù)人員需加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)注度，進(jìn)一步綜合建筑工程周邊的具體狀況，完善成品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃。①?gòu)?fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員務(wù)必重點(diǎn)關(guān)注概念設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備期務(wù)必遵循結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)則性與整個(gè)建筑均衡性等原則，確保建筑結(jié)構(gòu)的每個(gè)部位可產(chǎn)生有效的支撐作用。②不但要優(yōu)化復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)也要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員更多地與現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行交流，進(jìn)一步從外觀(guān)效果、施工效果方面完成針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃的完善，規(guī)避建筑結(jié)構(gòu)以后發(fā)生轉(zhuǎn)換的難題。③計(jì)算機(jī)技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃中起到了關(guān)鍵作用，因此具體有關(guān)人員務(wù)必主動(dòng)使用高效的計(jì)算機(jī)軟件，來(lái)合理完成對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃的完善。

3.2提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不僅是復(fù)雜高層建筑設(shè)計(jì)者必須遵守的標(biāo)準(zhǔn)，也是確保復(fù)雜高層建筑和超高層建筑科學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐中，有關(guān)規(guī)劃人員需要加強(qiáng)以下方面，進(jìn)一步完善復(fù)雜高層超高層住宅的科學(xué)設(shè)計(jì)。首先，根據(jù)地震荷載標(biāo)準(zhǔn)，判斷超高層建筑結(jié)構(gòu)的自振周期在6s～9s范圍內(nèi)。因此，在地震荷載標(biāo)準(zhǔn)的影響下，提出在復(fù)雜高層建筑和超高層住宅的結(jié)構(gòu)規(guī)劃中，應(yīng)控制線(xiàn)性坡度的縮短時(shí)間約10s。并在分析這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須全面整合建筑周?chē)木唧w條件，確保鑒定結(jié)論符合建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)要求。二是風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)，最后復(fù)雜高層建筑和超高層住宅受到地震及其風(fēng)強(qiáng)度的嚴(yán)重影響，使相關(guān)設(shè)計(jì)師遵循現(xiàn)有風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)劃進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，進(jìn)一步控制建筑變形，提高建筑住宅的安全性。

結(jié)束語(yǔ)

總之，在超高層建筑規(guī)劃實(shí)踐中，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須加強(qiáng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范及其居住舒適性的分析，以進(jìn)一步確保規(guī)劃人員能夠設(shè)計(jì)具有科學(xué)結(jié)構(gòu)、抗震性能更強(qiáng)、合理性更高的超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保超高層建筑的壽命和安全性，為人們的生活、生活和工作創(chuàng)造舒適安全的環(huán)境。

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