張志宏

身份證號(hào)碼：510802197912051715

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)居住品質(zhì)的要求逐漸提高，尤其是對(duì)工程整體的質(zhì)量性與安全性也更加重視，這就要求建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平也不斷優(yōu)化和發(fā)展?；诖?，文章對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及應(yīng)注意的問題展開簡(jiǎn)要的探討。

關(guān)鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

引言

由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)引發(fā)的安全事故時(shí)有發(fā)生，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重影響，也造成了建筑材料的嚴(yán)重浪費(fèi)，為我國(guó)人身安全帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。所以建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的過程中，必須要充分考慮各項(xiàng)影響建筑物安全性的因素，借助新的技術(shù)提高建筑物的設(shè)計(jì)水平，滿足建筑結(jié)構(gòu)的安全性要求。

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

第一，要保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案科學(xué)合理性。在建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員在掌握施工地質(zhì)情況以及實(shí)際施工需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行方案制定，具體的設(shè)計(jì)方案必須連帶著一份地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，相關(guān)人員還必須進(jìn)行有效的地基變形演算。另外，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門還必須加強(qiáng)對(duì)建筑物整體情況的研究，只有這樣才能從根本上保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。第二，在進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)之后，還要有效落實(shí)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)工作，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，必須深入研究相關(guān)數(shù)據(jù)，要在進(jìn)行簡(jiǎn)圖計(jì)算之后加強(qiáng)計(jì)算分析，從根本上提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性，還要加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)情況的分析，從根本上保證簡(jiǎn)圖計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性。第三，還要嚴(yán)格遵循結(jié)構(gòu)對(duì)策完善原則，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，不僅要考慮到結(jié)構(gòu)組成成分的延展性，還要加強(qiáng)對(duì)薄弱環(huán)節(jié)的觀察監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制建筑物實(shí)際溫度變化情況。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1科學(xué)選用結(jié)構(gòu)體系

高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選擇中一般可以選擇框架結(jié)構(gòu)、剪力墻、框架-剪力墻以及筒體結(jié)構(gòu)。必須嚴(yán)格限制高層建筑中的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，科學(xué)選用結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的缺陷就在于其變形較大，抵抗側(cè)向位移的剛度較小，導(dǎo)致應(yīng)用框架結(jié)構(gòu)體系的高層建筑往往高度有限制。剪力墻結(jié)構(gòu)是指應(yīng)用高層建筑的墻體來(lái)作為豎向承重的結(jié)構(gòu)體系，并且還可抵抗水平力作用。剪力墻體系廣泛應(yīng)用在各種10-30層左右的高層建筑中，剪力墻的延性系數(shù)一般在3-5之間。框架在承受水平力的作用時(shí)通常為剪切變形，而剪力墻則呈現(xiàn)彎曲變形，框架-剪力墻體系就是將框架和剪力墻用樓板進(jìn)行連接，二者變形結(jié)合為彎剪型變形。框架-剪力墻的結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于20-40層的高層建筑，特別是塔式建筑。筒體結(jié)構(gòu)多應(yīng)用在30-40層的較高層建筑上，筒體結(jié)構(gòu)體系的強(qiáng)度和剛度比剪力墻或框架-剪力墻結(jié)構(gòu)都要好。

2.2減少位移，適當(dāng)提高整體剛度

高層建筑控制位移是設(shè)計(jì)中很重要的一環(huán)，直接關(guān)系到高層建筑本身的安全可靠以及居住的舒適性。為了控制位移，首先要考慮選擇較為合理的結(jié)構(gòu)體系，其次還應(yīng)從立面的變化以及平面的體型等多方面來(lái)減少高層建筑的側(cè)向位移。為了提高整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度，在布置結(jié)構(gòu)之時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)整體性的加強(qiáng)。為了減小由于基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動(dòng)或平移而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)側(cè)移，可以采取加強(qiáng)相關(guān)構(gòu)建連接、加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性或是加強(qiáng)樓蓋的整體性及其剛度等等方法。還要考慮適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)結(jié)構(gòu)中較為薄弱的環(huán)節(jié)或是應(yīng)力呈現(xiàn)復(fù)雜狀態(tài)的部位。為了抵抗傾覆力矩，還應(yīng)增加整體結(jié)構(gòu)體系的有效寬度。

2.3做好抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

首先應(yīng)使設(shè)計(jì)的各個(gè)結(jié)構(gòu)單元的平面形狀盡量達(dá)到規(guī)則而且簡(jiǎn)單，使結(jié)構(gòu)的各部分的剛度均勻且較為對(duì)稱。如果是不對(duì)稱且不均勻的復(fù)雜結(jié)構(gòu)通常會(huì)增加地震應(yīng)力的復(fù)雜性，使之難以處理或者計(jì)算數(shù)值，還可能出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)或是應(yīng)力集中的現(xiàn)象，使抗震設(shè)計(jì)更加復(fù)雜。在設(shè)計(jì)高層建筑中，應(yīng)盡量注意剛度中心的位置，使得地震力作用中心和剛度中心盡量一致，注意偏心距e（剛度中心與地震力作用中心的距離）應(yīng)在建筑物邊長(zhǎng)垂直外力作用線5%以內(nèi)。應(yīng)力集中現(xiàn)象多出現(xiàn)在高層建筑的拐角處，故電梯間等應(yīng)盡量避開高層建筑的拐角來(lái)設(shè)置。立面的體型應(yīng)減少凹陷或是突出的狀況，這種狀況通常將使剛度在垂直方向上出現(xiàn)突變的情況。經(jīng)過對(duì)震害的分析，可以總結(jié)出高層建筑的剛度不均勻、平面布置不對(duì)稱、屋頂局部的突出、高低錯(cuò)層連接或是沿垂直高度剛度發(fā)生突變等等情況，都會(huì)在地震時(shí)產(chǎn)生破壞性較強(qiáng)的震害。還應(yīng)限制高層建筑的平面長(zhǎng)度，保持長(zhǎng)寬比L/B在一定的限度內(nèi)，滿足抗震設(shè)計(jì)相關(guān)要求。結(jié)構(gòu)采取豎向布置時(shí)可以減少地震發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的破壞，但應(yīng)考慮剛度需對(duì)稱而且均勻。應(yīng)盡量避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不連續(xù)或是剛度突變的情況，避免上部剛度較小，從而導(dǎo)致“鞭擊”情況的出現(xiàn)。

2.4重視細(xì)部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要注重整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)，也應(yīng)在結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)部分的設(shè)計(jì)中加強(qiáng)重視。例如，為減少必須鋼筋的使用量，可以用冷軋鋼替代普通鋼筋使用，這樣的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，既能增加高層建筑對(duì)地震剪力的抵抗能力，又能降低成本，增大經(jīng)濟(jì)效益。又如，在現(xiàn)澆板的設(shè)計(jì)方案中，將異形板劃分為方形板，從而不免建筑物受力不均，減少完工后現(xiàn)澆板在使用過程中斷裂的可能性。同時(shí)提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)抗震性能的重視。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高層建筑設(shè)計(jì)中的安全性、實(shí)用性決定了設(shè)計(jì)人員必須具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，其經(jīng)濟(jì)性、美觀性又對(duì)設(shè)計(jì)人員在思維創(chuàng)新方面提出了要求。

2.5確定科學(xué)的計(jì)算方法

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，會(huì)用到許多的計(jì)算公式、計(jì)算程序，如果對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，就會(huì)用到更多的數(shù)據(jù)計(jì)算，其中涉及到大量數(shù)據(jù)以及計(jì)算方法。在數(shù)據(jù)計(jì)算過程中，設(shè)計(jì)人員要時(shí)刻注意，不能帶有約束條件，如果有的話也要轉(zhuǎn)化成沒有的，如此更能提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在數(shù)據(jù)計(jì)算過程中會(huì)應(yīng)用到大量的計(jì)算方法，它們之間都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合工程的實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇，優(yōu)選既實(shí)用又簡(jiǎn)便的方法，有助于推進(jìn)工程進(jìn)度節(jié)約資金。

3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題分析

3.1提升設(shè)計(jì)師的安全意識(shí)

建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過程中充分地考慮到建筑結(jié)構(gòu)的安全性，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中需要在甲方要求與建筑的安全性之間進(jìn)行平衡、自覺監(jiān)督建筑結(jié)構(gòu)的施工等，從而最大限度地保障建筑的結(jié)構(gòu)安全。因此，我們一定要促進(jìn)建筑設(shè)計(jì)師安全意識(shí)的提升。在實(shí)際操作方面，可以通過強(qiáng)化建筑設(shè)計(jì)師在整個(gè)建筑中的安全責(zé)任來(lái)保障。

3.2保證設(shè)計(jì)方案的合理性

判定高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案合理性的依據(jù)是，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案與建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及施工各項(xiàng)要求方式是否相符合。一方面，高層建筑結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)要滿足高層建筑結(jié)構(gòu)的要求，滿足結(jié)構(gòu)體系傳力簡(jiǎn)單、受力明確的要求，相同結(jié)構(gòu)單元的高層建筑體，應(yīng)具備相同的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；另一方面，此方案還必須能夠保證其在具體施工中的經(jīng)濟(jì)性要求。

3.3提高建筑居住舒適度

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)和根本目的為滿足人們的舒適度需求。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮到舒適的居住性能，滿足人們對(duì)室內(nèi)空間、采光通風(fēng)等各種需求，盡量配合其他專業(yè)，盡可能的避免在住戶的居住空間中出現(xiàn)梁柱的壓抑或是在分隔墻的材料中選用隔聲性能較差的材料。在選用剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量選用大開間的布置。方便暖通的相關(guān)設(shè)備的布置以及其他電氣設(shè)施的設(shè)置。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)整體的剛度要求較普通建筑要高，由于層高所帶來(lái)的多種因素都要綜合考慮，是一個(gè)復(fù)雜且困難的問題，解決方案較多，通常應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)且最為安全可靠的結(jié)構(gòu)體系來(lái)抵抗相關(guān)的水平力作用引起的各種變形。在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)要注意認(rèn)真按照設(shè)計(jì)原則和規(guī)范，才能建造出優(yōu)質(zhì)的高層建筑。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴劉毅.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析[J].城市建筑，2014（2）.

[2]李建海，王珍吾.淺析高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].品牌（下半月），2014（12）.

[3]王允.淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題[J].中華民居（下旬刊），2013（12）.