楊紹盈

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)速度不斷加快，各類(lèi)土建工程開(kāi)發(fā)項(xiàng)目越來(lái)越多，城市建筑不斷向著高層化、大型化的方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；原則；問(wèn)題；應(yīng)對(duì)措施

當(dāng)前，我國(guó)城市建筑主要以高層建筑為發(fā)展方向，建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，功能也越來(lái)越多，因此對(duì)建筑質(zhì)量及其安全性都提高了要求。文章中結(jié)合筆者多年來(lái)的工作實(shí)踐，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要原則進(jìn)行了探討，指出了當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的一些問(wèn)題，并提出了相關(guān)應(yīng)對(duì)措施，對(duì)促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展具有非常重要意義。

1 高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

高層建筑結(jié)構(gòu)主要受到外界風(fēng)力壓力的影響，還要承受各種垂直荷載力，同時(shí)具有較高的抗震要求，通常底層建筑受到風(fēng)力影響較小。對(duì)于高層建筑而言，風(fēng)力、自身荷載、地震等因素是影響高層建筑結(jié)構(gòu)性能的主要因素。建筑物高度逐漸增加，建筑水平位移量也隨之增大，若高層建筑具有較大側(cè)移，必然會(huì)影響居住舒適度，對(duì)建筑物安全性造成嚴(yán)重威脅。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須依照一定的設(shè)計(jì)原則，以提高建筑結(jié)構(gòu)的整體性能。

1.1 確定合理基礎(chǔ)方案。針對(duì)高層建筑而言，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，主要根據(jù)高層建筑的地質(zhì)條件決定，確定合理、科學(xué)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)人員必須掌握高層建筑的荷載分布、結(jié)構(gòu)類(lèi)型，確定具體施工建筑物影響因素、施工條件，對(duì)建筑各類(lèi)條件進(jìn)行綜合分析后，方可確定合理基礎(chǔ)方案。

1.2 確定合理計(jì)算簡(jiǎn)圖。針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)而言，計(jì)算簡(jiǎn)圖是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，若計(jì)算簡(jiǎn)圖不合理，極易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不合理，進(jìn)而導(dǎo)致一些不必要的安全問(wèn)題。所以，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足安全基礎(chǔ)上，確定合理計(jì)算簡(jiǎn)圖。

1.3 確定合理計(jì)算工具。隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被廣泛運(yùn)用，信息技術(shù)為高層建筑設(shè)計(jì)提供越來(lái)越多不可估量的作用。所以，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，必須全面掌握計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算工具，熟悉使用條件、使用范圍，確定合理的計(jì)算工具。

1.4 確定合理的構(gòu)造措施。針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿(mǎn)足符合“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉”的設(shè)計(jì)原則，確保薄弱部位的強(qiáng)硬，合理確定鋼筋錨固長(zhǎng)度，提高構(gòu)件延性性能。

1.5 確定合理設(shè)計(jì)方案。一個(gè)設(shè)計(jì)方案是否合理，能否滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)性原則，是高層建筑必須考慮的問(wèn)題，要達(dá)到結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)體系原則，通常而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力求做到受力明確與傳力簡(jiǎn)單。

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

2.1 扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑三心由結(jié)構(gòu)中心、幾何形心與剛度中心組成，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，力求做到建筑三心匯集于一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)三心合一。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)三心合一。高層建筑受到水平壓力作用影響，進(jìn)而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問(wèn)題.

2.2 受力性能問(wèn)題。針對(duì)建筑物而言，建筑設(shè)計(jì)師在確定初始方案設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到空間組成特征，考慮到建筑具體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。高層建筑結(jié)構(gòu)重力始終與地面呈向下作用。

2.3 短肢剪力墻設(shè)置問(wèn)題。針對(duì)新建筑規(guī)范，通常將墻肢截面高厚比為5-8的墻體定義為短肢剪力墻.結(jié)構(gòu)設(shè)置過(guò)程中，必須按照實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與施工經(jīng)驗(yàn)要求，目前短肢剪力墻的是使用與增加，具有較多的限制因素。由于較薄的墻肢厚度，通常在200mm左右范圍，在梁和墻的連接處，存在有暗柱、端柱或翼墻豎向鋼筋的影響，導(dǎo)致相連接的梁無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)所需的寬度，梁的強(qiáng)度可能存在缺陷。短肢剪力墻若存在較短的墻肢，墻肢與異形柱的受力性能較為接近，不利于截面抗扭。

因現(xiàn)代化建筑的需求，許多建筑設(shè)計(jì)中都設(shè)置有地下車(chē)庫(kù)、商業(yè)用房等底層大空間設(shè)施，針對(duì)短肢墻體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，落地的墻肢，影響了車(chē)輛的流通，需要增設(shè)有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。

2.4 超高問(wèn)題。通常而言，建筑結(jié)構(gòu)的抗震、防火、超高結(jié)構(gòu)體系規(guī)范，在高層建筑中，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一、明確的規(guī)定與劃分，通常認(rèn)為高度超過(guò)24m的建筑，就劃分為高層建筑范圍，而超過(guò)100m的建筑，就屬于超高層建筑范圍。在現(xiàn)有的建筑抗震、高度規(guī)范設(shè)計(jì)中，都要求嚴(yán)格限制建筑結(jié)構(gòu)高度，然而在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常會(huì)出現(xiàn)各類(lèi)問(wèn)題，由于結(jié)構(gòu)類(lèi)型變更，導(dǎo)致施工圖未能及時(shí)通過(guò)審查。要求設(shè)計(jì)師必須重新設(shè)計(jì)方案，通過(guò)專(zhuān)家會(huì)議討論與商核，才能確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而增加了工程造價(jià)的成本與工期，影響了整體規(guī)劃。

2.5 建筑物嵌固端的設(shè)置問(wèn)題。許多高層建筑通常都設(shè)置有兩層及以上的人防地下工程與地下室，因此，嵌固端可能在地下結(jié)構(gòu)頂板處設(shè)置，可能在人防頂板處設(shè)置。所以，嵌固端設(shè)置問(wèn)題上，高層建筑設(shè)計(jì)師通常不注重嵌固端設(shè)置，可能會(huì)導(dǎo)致一系列問(wèn)題。而忽略任何一個(gè)小細(xì)節(jié)，均可能在后期工作中，大量修改建筑隱患，降低居住舒適度。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題對(duì)策

3.1 針對(duì)扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。為確保建筑物免受水平荷載作用影響，引起扭轉(zhuǎn)性破壞。高層建筑設(shè)計(jì)人員，必須確定合理的結(jié)構(gòu)形式、平面布局，盡可能實(shí)現(xiàn)高層建筑的三心合一。

3.2 針對(duì)受力性能問(wèn)題。在高層建筑設(shè)計(jì)中，首先要求設(shè)計(jì)師必須明確結(jié)構(gòu)體重的地基承載力，同向下作用力之間的關(guān)系。所以，高層建筑在方案選擇階段，必須總體設(shè)想承重墻、承重柱的數(shù)量與布局。

3.3 針對(duì)短肢剪力墻設(shè)置問(wèn)題。在布置短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，通常要遵循以下原則：選擇適中數(shù)量的短肢墻，符合抗側(cè)力需求、豎向荷載需求。盡量均勻分布好短肢墻，不宜存在較大差異的軸心應(yīng)力。若存在平面凹凸較多、風(fēng)力較大、抗震需求時(shí)，在凸部分、角點(diǎn)處、平面外邊緣，必須布置有短肢墻，以使其平面剛性和整體性達(dá)到要求。必須拉直和對(duì)齊各短肢墻，使其同連梁形成連續(xù)跨數(shù)多、規(guī)整的抗側(cè)力片。若不能完全實(shí)現(xiàn)時(shí)，可允許在局部范圍內(nèi)錯(cuò)開(kāi)，短肢墻同兩方向的梁進(jìn)行連結(jié)，盡量在墻肢豎平面內(nèi)布置連梁，控制連梁寬度等同于墻肢厚度?？刂茐χ暮穸龋灰诉^(guò)厚，間隔墻表面盡量少凸出或不凸出，也不應(yīng)太薄，以便于穩(wěn)定和施工，通常選擇300mm、250mm或200mm為宜，可部分布置混合、較長(zhǎng)的異形柱和墻。

3.4 針對(duì)超高問(wèn)題。對(duì)于高層建筑而言，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初始階段，就必須確定好高層建筑的高度，不能影響建筑類(lèi)型變更，而影響建筑成本與工期。

3.5 針對(duì)建筑物嵌固端的設(shè)置問(wèn)題。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師要考慮到嵌固端設(shè)置合理性，嵌固端設(shè)在地面層時(shí)，地面宜設(shè)置剛性地坪，以保證傳力的可靠。嵌固端在地面層或地下層時(shí)，僅表示嵌固端的水平位移受到約束，而轉(zhuǎn)角則不能設(shè)為約束。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑作為一個(gè)全面、系統(tǒng)的工程，要求設(shè)計(jì)師必須具有扎實(shí)的設(shè)計(jì)知識(shí)功底，具有靈活思維、負(fù)責(zé)態(tài)度，與其它專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行緊密配合，做到事無(wú)巨細(xì)，對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行總結(jié)與反思，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，更加合理的設(shè)計(jì)高層高層建筑結(jié)構(gòu)，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性與永久性。

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