王俊英

（曲靖市設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 云南 曲靖 655000）

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策研究

王俊英

（曲靖市設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 云南 曲靖 655000）

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，推動了我國在高層建筑技術(shù)的發(fā)展。眾所周知，由于城市人口的集中，高層建筑越來越多的受到開發(fā)商的青睞，而這種高層建筑和別墅和多層建筑有本質(zhì)的區(qū)別，無論是建筑強(qiáng)度還是承載力都有了新的要求，為了給用戶提供一個安全舒適的生活環(huán)境，本文就對其存在的問題，以及從中總結(jié)的經(jīng)驗進(jìn)行分析。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題及對策

引言

在高層建筑中，對建筑的基本要求非常多，而且在筏基底部挑板、高層建筑扭轉(zhuǎn)以及節(jié)點(diǎn)鋼筋過密、筏基挑板陽角都是容易出現(xiàn)的問題，因此必須加強(qiáng)這些技術(shù)。除此之外，還要優(yōu)化抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計、優(yōu)化抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計等。希望本文闡述的內(nèi)容能給有關(guān)人士一些建議。

1　高層建筑對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

1.1計算簡圖的選擇和假設(shè)

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，選擇合適的計算簡圖非常重要，如果在這方面出現(xiàn)問題，一定會影響最后的施工質(zhì)量。因此為了減少設(shè)計和實(shí)際的誤差，必須對計算簡圖實(shí)施規(guī)范化設(shè)計。在科技發(fā)展中，一款結(jié)構(gòu)分析軟件應(yīng)運(yùn)而生，提高了整體的設(shè)計效率，其中有很多假設(shè)設(shè)計，為設(shè)計人員提供了技術(shù)基礎(chǔ)。比如進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析中，高塔樓高300m，使用PKPM進(jìn)行模擬設(shè)計，有兩種假設(shè)，模擬一和模擬二，抽取的恒載下3條梁彎矩如表1。從中分析對構(gòu)建內(nèi)力的影響。

表1　恒載下不同施工模擬方法梁彎矩對比

1.2需要多種軟件對比分析

高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于其高度原因，因此在力學(xué)方面就是設(shè)計中的重點(diǎn)內(nèi)容。在《高規(guī)》規(guī)定中說明，對于一些特殊的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，一定要使用兩種不同的力學(xué)軟件進(jìn)行分析，這樣驗證的結(jié)果才可靠。其中ETABS、PKPM和MIDAS是主要使用的設(shè)計軟件，下面就對300m高的塔樓，應(yīng)用ETABS、PKPM軟件，在整體指標(biāo)一致的情況下進(jìn)行分析，如圖1和表2。

表2　最大的位移角

圖1　周期和基底剪力

2　高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題

2.1抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題

抗震是任何建筑設(shè)計中都要做好的一環(huán)，其中尤以高層建筑最為重要，也是我國也是建筑業(yè)最容易出現(xiàn)問題的。由于高層建筑抗震設(shè)計非常復(fù)雜，因此在實(shí)際的設(shè)計過程中，一定要充分考慮到墻體的承重情況，建筑材料的選擇情況和建筑結(jié)構(gòu)情況，通過這種綜合分析，才能把地震對高層建筑的影響降低到最弱。由于我國地震發(fā)生率較低，面臨的危險次數(shù)少，因此我國的高層建筑并不十分重視抗震設(shè)計。一旦發(fā)生強(qiáng)烈的地震，可能導(dǎo)致建筑物大面積坍塌，造成毀滅性的的結(jié)果。在有關(guān)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在目前我國高層建筑中設(shè)計中，抗震結(jié)構(gòu)系數(shù)計算簡單，計算結(jié)果缺乏精確化處理，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏有效性和靈活性，致使留下了很多安全隱患。

2.2抗風(fēng)結(jié)構(gòu)中的設(shè)計問題

高層建筑在進(jìn)行抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中，與低層建筑有很大區(qū)別，因此在高層建筑的抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須做好其抗風(fēng)設(shè)計工作。如果缺乏有效的抗風(fēng)設(shè)計，可能導(dǎo)致高層建筑的裝飾物、墻體或者外層玻璃的脫落。另一方面，如果高層建筑抗風(fēng)設(shè)計不合理，高層建筑就會失去穩(wěn)定性，造成建筑物的晃動。但是，如果在高層建筑的實(shí)際抗風(fēng)設(shè)計中，風(fēng)力荷載過大是經(jīng)常出現(xiàn)的問題，會導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，存在安全隱患。

2.3施工材料問題

很多建筑企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)利益最大化，進(jìn)而忽視了建筑的質(zhì)量問題。由于施工材料的費(fèi)用占到了建筑80%的預(yù)算，因此就會選擇質(zhì)量較差的建筑材料，偷工減料的現(xiàn)頻頻發(fā)生。對于高層建筑而言，建筑材料的質(zhì)量是其建筑質(zhì)量的基礎(chǔ)，如果建筑材料不過關(guān)，高層建筑的建筑質(zhì)量也就會存在問題，其抗風(fēng)能力和抗震能力都會降低。因此，為保證高層建筑的建筑質(zhì)量，必須提高建筑材料的質(zhì)量，保證建筑材料的質(zhì)量。

3　解決高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的有效措施

3.1抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化

在進(jìn)行高層建筑抗震設(shè)計中，必須聘請專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計，為整體結(jié)構(gòu)設(shè)計提供保障。技術(shù)人員要結(jié)合該建筑的實(shí)際情況，包括當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況和水文等進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計的抗震系統(tǒng)必須滿足建筑的硬性需求，在具體操作中，對抗震參數(shù)進(jìn)行細(xì)致的測量，測量后進(jìn)行準(zhǔn)確核查，確定系數(shù)沒有問題后，進(jìn)行抗震方面的設(shè)計，其中主要涉及抗震的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及主梁和承重梁設(shè)計，同時對一些其他的技術(shù)也要綜合考慮，提高整體建筑的抗震等級。例如旭日家園項目，底商主宅，建筑面積12868m2，建筑層數(shù)20層，地下一層。在進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，先分析剪力墻對抗震情況的要求，設(shè)計一個單獨(dú)的承重柱，進(jìn)行整體抗震時，從底層循序漸進(jìn)地進(jìn)行計算，最終得出完整的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計指數(shù)。

3.2抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

眾所周知，高層建筑的建筑物水平方向會嚴(yán)重影響高層建筑的整體抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此設(shè)計之初，必須保證高層建筑承受的風(fēng)力荷載在合理范圍內(nèi)。保證高層建筑的建筑主體的穩(wěn)定性，因此對主體進(jìn)行加固處理。通常設(shè)計人員都是使用高性能的混凝土加固建筑主體結(jié)構(gòu)，也可以使用高級砂石對建筑主體進(jìn)行加固。樓板和其他配套的物件，都不是承重構(gòu)件，可以進(jìn)行耗能設(shè)計，這樣有利建筑的穩(wěn)定性，避免風(fēng)的影響，以上就是這方面的優(yōu)化方式。例如，金悅裕園項目是酒店住宅商場綜合樓，建筑面積16768m2，建筑層數(shù)24層，地下一層。在進(jìn)行抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，建筑主體都是用高級砂石加固過，樓板和其他配套的物件，也都進(jìn)行過耗能設(shè)計，這種設(shè)計方法提高了金悅裕園的抗風(fēng)能力。

3.3扭轉(zhuǎn)的設(shè)計

在高層建筑中，對扭轉(zhuǎn)位移量要求非常高，原因就是幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心沒有完全重合，因此在水平荷載主導(dǎo)下，建筑主體結(jié)構(gòu)發(fā)生震動和扭轉(zhuǎn)，那么在建筑方案設(shè)定中，先要對平面做優(yōu)化設(shè)計，保證其簡單和規(guī)則，爭取達(dá)到三心合一的效果。

3.4加強(qiáng)材料的檢查驗收工作

對于高層建筑工程，如果施工現(xiàn)場沒有合格的材料，那么再科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，再完美的施工技術(shù)都不能達(dá)到預(yù)定期望。因此在高層建筑施工現(xiàn)場的管理人員，一定要加強(qiáng)對現(xiàn)場材料的控制和管理。在管理材料過程中，先要選擇好的供應(yīng)商，可以通過市場調(diào)查，或者通過招標(biāo)方式選擇材料，一定要貨比三家，然后對滿意的供應(yīng)商提供的材料到加工現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地考察，得到具體數(shù)據(jù)后選擇性價比最高的材料。然后材料在進(jìn)駐場地之前，必須進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，看是否有近期的出場檢驗合格證，生產(chǎn)廠商和生產(chǎn)日期和要求是否一致，然后還要進(jìn)行材料的抽檢工作，如果抽檢合格率不達(dá)標(biāo)，那么堅決不能讓其進(jìn)駐施工現(xiàn)場。合格的產(chǎn)品要統(tǒng)一放到材料庫中進(jìn)程管理，使用材料需要派專人拿著證明來取，同時監(jiān)管人員要跟蹤其使用情況，避免發(fā)生浪費(fèi)問題。

4　結(jié)束語

在高層建筑中，無論是施工材料還是施工技術(shù)出現(xiàn)問題，對其主體建筑的結(jié)構(gòu)都有直接的影響，因此在具體的施工設(shè)計階段，一定從多方面進(jìn)行問題的考慮，綜合地提高高層建筑的穩(wěn)定性和安全性，也只有這樣，才能讓用戶滿意，提升企業(yè)的品牌價值，在市場中才會占有一席之地。

[1]徐培福，戴國瑩.超限高層建筑結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)計的研究[J].土木工程學(xué)報，2005（01）：1～10.

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[3]王法振.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策解析[J].建材與裝飾，2013（23）：44.

TU973+.2

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1673-0038（2015）42-0092-02

2015-9-30

王俊英（1972-），女，云南宣威人，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師，大專，從事房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。