鄧亮

摘要：隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，高層建筑已經(jīng)成為我國建筑發(fā)展的主流趨勢。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確保高層建筑安全使用的重要保障，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否直接關(guān)系著建筑在建成后的使用性能，所以，我們要加強對高層結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的重視，對于在設(shè)計中存在的相關(guān)問題，我們要結(jié)合實際，深入的進行探討，并提出相應(yīng)的處理意見，從整體上提高高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)水平。下文主要針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常會出現(xiàn)的一些問題進行分析，總結(jié)了設(shè)計經(jīng)驗，以達到保證建筑的安全、延長其使用壽命的目的。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)埋深；底部嵌固層；高寬比；不規(guī)則性；偏心距；開洞；梁高度

引言

隨著建筑物高度的不斷增加，地下室的層數(shù)也隨之增加。人們對地下空間需求的不斷增長，致使裙房的底盤面積在增加。地下工程在整個建設(shè)項目中所占的比重越來越大。由于地下工程材料消耗大、建造周期長、施工難度大，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞將會對整個項目的設(shè)計周期、施工工期以及建造費用產(chǎn)生巨大的影響。另外，地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計也比較復(fù)雜，主要技術(shù)問題有：地基承載力及變形問題、抗浮問題、不均勻沉降問題、結(jié)構(gòu)超長問題、基礎(chǔ)型式的選取和計算方法問題、人防設(shè)計等等；技術(shù)問題與經(jīng)濟因素息息相關(guān)，先進適用的技術(shù)能使建設(shè)項目取得良好的經(jīng)濟效益，而經(jīng)濟因素在一定程度上也會制約一些先進技術(shù)的使用。

1、結(jié)構(gòu)選型

選擇合理的結(jié)構(gòu)類型，高層建筑結(jié)構(gòu)平面布置應(yīng)力求簡單、規(guī)則、對稱，避免應(yīng)力集中的凹角和狹長的縮頸部位，避免在凹角和端部設(shè)置樓梯、電梯間；堅向體型應(yīng)盡避免大的外挑、內(nèi)收也不宜過多，力求剛度均勻，避免突變和應(yīng)力集中，注意非結(jié)構(gòu)構(gòu)件對主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的有利和不利的影響，協(xié)調(diào)布置構(gòu)件，才能保證與主體結(jié)構(gòu)連接的可靠性。在抗震規(guī)范與高規(guī)中，對結(jié)構(gòu)的高度都有嚴(yán)格的限制，除了將原來的高度設(shè)置為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑。高層建筑的高寬比，是對結(jié)構(gòu)剛度整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟合理性的宏觀控制。對于帶有裙房的高層建筑，當(dāng)裙房的面積和剛度相對于其上部塔樓的面積和剛度較大時，計算高寬比的房屋高度和寬度可按裙房以上部份考慮。

2、抗浮問題

2.1、增加地下室的底板厚度來增加地下室的重量是解決地下室抗浮問題的一個直接有效的方法，但這種方法還應(yīng)該結(jié)合地基土的承載力而定；在對主體結(jié)構(gòu)的地基承載力進行深度修正時，增加地下室的底板厚度可以提高主體結(jié)構(gòu)的有效埋置深度，從而提高了主體結(jié)構(gòu)修正后的地基承載力特征值。

2.2、設(shè)置抗浮樁。表面上看這是一種解決抗浮問題行之有效的方法，但仔細分析，這種方法也有一定的局限性，從結(jié)構(gòu)受力方面講，由于地下室的抗浮設(shè)防水位是根據(jù)擬建場地歷年最高水位結(jié)合近幾年的水位變化情況提出來的，即使是經(jīng)過重新評估后確定的抗浮設(shè)防水位，也是按一定的統(tǒng)計規(guī)律得出的結(jié)論。很顯然，這種方法確定的地下水位在一般的情況下是很難達到的。加之設(shè)計計算的不精確性也使得抗浮樁具有一定的安全儲備，因此，“抗浮樁”實際上長期起著“抗壓樁”的作用。這種“反作用”將阻礙有抗浮要求的地下室的合理沉降，而這種變化將會使無沉降縫的大底盤地下室在主體結(jié)構(gòu)和裙房之間產(chǎn)生更大的不均勻沉降差；同時設(shè)置抗浮樁后，計算基礎(chǔ)底板內(nèi)力及配筋時應(yīng)考慮地下水壓力，這樣也會增加基礎(chǔ)底板的荷載。另外一方面，如果地下水位長期處于一種較高的水平之上，設(shè)置抗浮樁也不乏是一種有效的方式。因此，抗浮樁是一把雙刃劍，使用時需仔細考慮。

3、人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于人防的要求，高層建筑的地下室常兼作人防地下室。普通民用建筑的防空地下室人防等級一般以五、六級居多。按照平戰(zhàn)結(jié)合的設(shè)計原則，同時考慮結(jié)構(gòu)的受力特點以及經(jīng)濟因素，五級人防區(qū)多設(shè)置在主體結(jié)構(gòu)部分，六級人防區(qū)多設(shè)置在裙房或純地下室部分，并且人防區(qū)基本上都位于地下室最下一層。人防地下室和非人防地下室相比，由于增加了核爆動荷載以及對輻射等方面的要求，二者在結(jié)構(gòu)設(shè)計上有較大區(qū)別，主要體現(xiàn)在荷載及荷載組合、材料強度、內(nèi)力計算和構(gòu)造規(guī)定等方面。人防底板的荷載控制問題。人防地下室位于主體結(jié)構(gòu)部分時，人防底板一般是平時荷載起控制作用；人防地下室位于純地下室部分時，當(dāng)僅有一層地下室且頂部有覆土?xí)r，人防底板一般是戰(zhàn)時荷載起控制作用，當(dāng)有兩層或兩層以上的地下室且頂部有覆土?xí)r，人防底板一般是平時荷載起控制作用。

4、不均勻沉降問題

在設(shè)計中不設(shè)沉降縫，而采取一定的措施，調(diào)整地基反力，盡量減少不同部分的地基反 力差，從而減少沉降差。這是所謂“調(diào)”的方法。如：裙房部分采用天然地基，主樓部分采用復(fù)合地基或樁基。裙房和主樓部分采用不同的基礎(chǔ)形式，主樓采用筏基或箱基，裙房采用獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)。目前比較常用的方法是在主體結(jié)構(gòu)部分采用CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）復(fù)合地基，在裙房及純地下室部分采用天然地基。在主裙樓之間設(shè)置沉降后澆帶，鋼筋不斷，先施工主樓，待主樓封頂完成大部分沉降后，再施工裙房。兩部分沉降基本穩(wěn)定后再澆筑后澆帶。這樣，用調(diào)時間差的辦法解決了沉降差，同時又避免了設(shè)置沉降縫帶來的麻煩。這也是一種“調(diào)”的方法。

5、地下室頂板作為結(jié)構(gòu)底部嵌固層的條件

地下室的樓層剪切剛度不小于相鄰上部結(jié)構(gòu)樓層剪切剛度的2倍。由于地下結(jié)構(gòu)的地震、作用效應(yīng)較小，即使在地下室柱與地上一層柱配筋相同時，柱端塑性鉸通常也出現(xiàn)在地下室頂部。按規(guī)范規(guī)定增大地下室柱配筋時，往往使得柱鋼筋較密，不便施工。

6、結(jié)語

高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計是一個長期復(fù)雜、循環(huán)往返的過程，在這個過程中任何遺漏和錯誤都有可能對結(jié)構(gòu)造成安全隱患。這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在工作中，應(yīng)認真學(xué)習(xí)新規(guī)范，力求掌握更為合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，做到設(shè)計產(chǎn)品即安全、合理、又經(jīng)濟。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要重新認識自己工作的重要性，明確自己的責(zé)任，提高對結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量安全問題的辨別能力，積累結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作經(jīng)驗，使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作行業(yè)逐步步入正軌，使建筑物的設(shè)計更安全、更合理。