劉 爽

(陜西省寶雞市建筑設(shè)計(jì)院，陜西寶雞 721000)

隨著19世紀(jì)以來(lái)高層建筑的涌現(xiàn)，人們的生活環(huán)境中出現(xiàn)了越來(lái)越多的高層建筑工程。作為一個(gè)復(fù)雜而又龐大的體系，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是包含了抗風(fēng)、抗震等內(nèi)在的安全性設(shè)計(jì)，當(dāng)然也包含了高層建筑結(jié)構(gòu)的合理性與科學(xué)性。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

相比一般的建筑物結(jié)構(gòu)，高層建筑結(jié)構(gòu)有著不同的差異，高層建筑結(jié)構(gòu)承受垂直荷載與水平荷載，其垂直荷載主要是因?yàn)榻ㄖ锏母叨人鸬?，而水平荷載則是由地震所引起的。一般來(lái)說(shuō)，低層建筑不會(huì)受到太大的垂直荷載以及水平荷載。高層建筑中，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)高層風(fēng)荷載水平作用大，混凝土高層風(fēng)荷載產(chǎn)生的水平位移卻頗小。但也不能否認(rèn)高層建筑的外界因素對(duì)高層建筑的整體性能會(huì)產(chǎn)生影響，同時(shí)也是高層建筑主要的荷載因素。隨著建筑高度的不斷增加，由于地震的作用，高層建筑位移也呈現(xiàn)了較快的增長(zhǎng)趨勢(shì)。但高層建筑本身側(cè)移不僅會(huì)對(duì)人的舒適度產(chǎn)生影響，同時(shí)也會(huì)影響到整體的使用功能。另外，側(cè)移過(guò)大還會(huì)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的構(gòu)件與非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不同程度的損害。因此，在設(shè)計(jì)高層建筑物結(jié)構(gòu)的時(shí)候，就需要將側(cè)移控制在允許的范圍內(nèi)，如此才能避免建筑物對(duì)人的舒適度產(chǎn)生影響，同時(shí)也有利于建筑物的正常使用。我們可以看出，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)才是設(shè)計(jì)的核心所在。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題與對(duì)策

1)超高問(wèn)題。

根據(jù)高層建筑物本身的抗震需求，對(duì)于建筑物本身的高度也需要按照規(guī)范進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)定，確保高層建筑物高度的設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足抗震提出的要求。就高層建筑物的超高問(wèn)題而言，原本將限制高度規(guī)定在A(yíng)級(jí)高度，但是隨著新規(guī)范內(nèi)部條例的改進(jìn)，對(duì)于超高規(guī)定的要求也逐漸地詳細(xì)，新的規(guī)范里不僅對(duì)限制高度為A級(jí)高度加以限制，還做出了進(jìn)一步的細(xì)化處理，增加了B級(jí)高度。如此詳細(xì)、具體的規(guī)定，也讓高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理的措施與方法有了進(jìn)一步的改變。在實(shí)際的建筑高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果沒(méi)有重視到建筑結(jié)構(gòu)的改變，忽視了高層建筑超高的問(wèn)題，就會(huì)對(duì)整個(gè)工程造價(jià)與施工進(jìn)度產(chǎn)生影響，所以，在施工圖紙的審核時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，必須組織與建筑物建設(shè)相關(guān)的專(zhuān)家對(duì)施工圖紙進(jìn)行重新的論證，避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

2)規(guī)則性問(wèn)題。

在新的高層建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范要求中，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性問(wèn)題出現(xiàn)了更多的限制，比如:對(duì)于結(jié)構(gòu)嵌固端的上層和下層的剛度都有著相應(yīng)的規(guī)定，同時(shí)，也規(guī)定了平面的規(guī)則性等。另外，在新的規(guī)范當(dāng)中，對(duì)于高層建筑不能采取影響規(guī)則性的設(shè)計(jì)方案的問(wèn)題也有了進(jìn)一步明確規(guī)定。因此，為了確保建筑工程能夠按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行下去，避免施工后期針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改動(dòng)，在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，就應(yīng)該針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格的限制。

3 某超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

1)工程概況。

廣州白云綠地中心處于廣州市白云新城的核心商務(wù)區(qū)之內(nèi)，高層塔樓的平面是以長(zhǎng)方形為主，其高度接近200 m，無(wú)論是形態(tài)還是高度上，都成為新城區(qū)區(qū)域的控制點(diǎn)。在外圍結(jié)構(gòu)上，塔樓主要是采用的low-e玻璃，通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，也可以將建筑物最大限度虛化，這樣也可以與建筑相互的融為一體。

2)本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

在本超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，主要面臨的難點(diǎn)之處如下:

a.本工程的地下室的平面長(zhǎng)度244 m，寬度165 m，裙樓的平面長(zhǎng)度171 m，寬度142 m，中間沒(méi)有伸縮縫的設(shè)置，都屬于超長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)。為了將溫差應(yīng)力和混凝土變形所引起的混凝土開(kāi)裂的問(wèn)題解決，可以進(jìn)行后澆帶的設(shè)置，并且在設(shè)置中要考慮到外加劑的添加，這樣才有利于混凝土鋼筋的抗溫度性與抗收縮性，并且在施工期間需要采取跳倉(cāng)法的方式進(jìn)行施工。

b.在主塔樓的2層與3層的平面樓板上需要開(kāi)設(shè)洞口，開(kāi)洞選擇在第7層的東側(cè)的2跨柱距的范圍內(nèi)，并且核心筒與開(kāi)洞范圍之內(nèi)的框架柱之間沒(méi)有任何的聯(lián)結(jié)，這樣就會(huì)導(dǎo)致跨層長(zhǎng)柱的出現(xiàn);在樓群的2層和3層平面樓板有凹凸，并且在中庭位置需要開(kāi)設(shè)的洞口較大;在5層設(shè)置了多個(gè)放映廳，這樣就需要在第6層的平面樓板上開(kāi)設(shè)出面積較大的洞口。但是，如果進(jìn)行了樓板的開(kāi)洞，這樣也會(huì)喪失樓板的連續(xù)性，《高規(guī)》當(dāng)中提出，樓板平面存在的內(nèi)變形也需要加以考慮，在計(jì)算當(dāng)中也需要根據(jù)彈性模樓板的假定模型來(lái)實(shí)施，對(duì)于樓板的薄弱部位需要增加樓板的厚度，鋼筋選擇雙向雙層拉通。另外，要與其余的專(zhuān)業(yè)做好相互的協(xié)調(diào)，避免出現(xiàn)過(guò)于薄弱的樓板連接，必要的時(shí)候需要做好變形縫的設(shè)置。

c.在二期裙樓的平面范圍當(dāng)中，主塔樓處于平面的左下角處，大底盤(pán)與單塔的質(zhì)心偏心距應(yīng)該大于底盤(pán)相應(yīng)邊長(zhǎng)的20%;考慮到主塔樓的高度，并且其體量較大，所以，引發(fā)的建筑物的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)也會(huì)相對(duì)的出現(xiàn)在距離主塔樓位置較遠(yuǎn)處，在電梯間、樓梯間都需要設(shè)置剪力墻，這樣才有利于裙樓抗扭剛度的增加，避免出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

d.考慮到主塔樓高寬比相對(duì)較大，如果僅僅是考慮到抗側(cè)剛度核心筒本身提供的尺寸，那么高寬比還會(huì)被加大，核心筒與平面之間是呈矩形的，而X，Y兩向的側(cè)向剛度還存在一定的差別，所以，在計(jì)算的過(guò)程中，Y向所表現(xiàn)出來(lái)的側(cè)向剛度偏弱;考慮到這樣的情況，在連接38樓到頂層的核心筒與框架梁的時(shí)候，就需要選擇剛性連接的方式，將型鋼暗梁與暗柱設(shè)置在核心筒，并且在實(shí)際的范圍內(nèi)，還形成隱形型鋼框架，這樣可以將實(shí)際的承載能力提升，將結(jié)構(gòu)的延性加以提升，同時(shí)，也可以確保在大震之下結(jié)構(gòu)的整體性能。

e.本工程中的主塔樓超高，裙樓外的里面體型復(fù)雜而又多變，弧形的立面和高達(dá)3層并在外立面開(kāi)洞的中庭，這樣就增加了幕墻的設(shè)計(jì)難度，根據(jù)規(guī)范是無(wú)法對(duì)幕墻設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的風(fēng)荷載參數(shù)的。在工程中開(kāi)展風(fēng)洞試驗(yàn)，就可以獲取建筑物的風(fēng)荷載的局部體形系數(shù)以及風(fēng)壓峰值，同時(shí)，從數(shù)據(jù)中也可以了解主塔樓所受到的風(fēng)振作用的影響。

f.目前，建筑抗震設(shè)計(jì)的趨勢(shì)是建筑物抗震性能化設(shè)計(jì)，在2010版本的《抗規(guī)》和《高規(guī)》當(dāng)中都有明確的規(guī)定，但是，與傳統(tǒng)模式下的設(shè)計(jì)相互比較，新型方法還有一定的差異，在實(shí)際的施工中還需要分析與摸索。在超高層建筑的工程實(shí)施中，考慮到超限情況，在抗震性能設(shè)計(jì)理論方面以及實(shí)際的情況都需要特別的注意與控制，才能夠讓抗震設(shè)計(jì)取得明顯的成效。

4 結(jié)語(yǔ)

作為一項(xiàng)綜合性較高的技術(shù)工作，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的作用與意義都不容忽視。隨著高層建筑的不斷發(fā)展，對(duì)于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與水平也在不斷提高，希望通過(guò)本文對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析，能夠讓更多的設(shè)計(jì)人員、施工人員重視高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且可以為今后的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一點(diǎn)參考建議。

［1］孫廣花.關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題分析［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(17):23-24.

［2］黃春燕.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題探討［J］.中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)，2011(14):99-101.

［3］胡文榮.高層建筑工程項(xiàng)目的施工技術(shù)［J］.江西建材，2011(2):52-53.

［4］文智斌.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)探析［J］.山西建筑，2013，39(7):48-49.