林建輝 韓志成 施利鳳
【摘要】隨著社會的進步和科技的不斷更新?lián)Q代,我國城市建筑用地需求量不斷增加,越來越多的高層建筑和超高層建筑挺立在城市中。因此高層建筑的安全問題需要重視起來。高層建筑的安全問題不僅如以前一樣跟我們的工作娛樂密切相關,隨著城市化的進程不斷加快,高層建筑的安全問題對于我們?nèi)粘I畹钠鹁印嬍骋财鹬卮笥绊?,高層建筑的安全性的提高將提高我們生活質(zhì)量,為我們的日常生活和工作娛樂排除了安全隱患。而高層建筑的安全問題離不開高層建筑結(jié)構設計。
【關鍵詞】高層建筑;安全性;結(jié)構設計
隨著科技的不斷發(fā)展,特別是材料的不斷更新、互聯(lián)網(wǎng)的普及和計算機的發(fā)展,建筑的形式、結(jié)構、材料和施工方法都發(fā)生了巨大的改變。高層建筑作為未來城市化進程中城市建筑重要的建筑之一,其安全性問題應該得到我們的重視。而高層建筑的結(jié)構設計作為統(tǒng)籌高層建筑的核心,是現(xiàn)代建筑人員不可忽視的問題。因此,本文就高層建筑結(jié)構設計的問題及其相應的對策兩個方面來探討。
一、在高層建筑設計中出現(xiàn)的問題
(一)設備不合理的問題
在高層建筑是設計和施工中,設備的配備對于整個高層建筑設計和施工中是最基礎的保障,在有些高層建筑設計和施工中因為設備的配備不合理而帶給建筑結(jié)構的不合理是經(jīng)常發(fā)生的。在我國國內(nèi),會因為設備裝置的放置不合理和設備系統(tǒng)的設計不合理而導致建筑施工甚至后期使用時產(chǎn)生很大的不良影響。
(二)樓層平面剛度的計算問題
在國內(nèi)的一些高層建筑結(jié)構設計中,有些設計在整體的結(jié)構觀念上有欠缺,甚至在結(jié)構布置上沒有考慮周到,在如此的情況下為了省時省力,采用樓板變形的計算程序。盡管采用樓板變形的計算程序其理論是沒有錯誤甚至是十分準確的,但設計者卻遺忘了在確定樓板變形程度上的數(shù)據(jù)很難精確成一個數(shù)據(jù)[1]。這時如果采用樓板變形的計算程序,因為其數(shù)據(jù)都不能準確的得到,就更不用說得出結(jié)果的準確程度有多高了。
(三)縱向框架的問題
在現(xiàn)行的建筑抗震設計規(guī)范中,水平地震的作用力一般按兩個主軸的方向分別計算。各個方向的抗測力構件用于支撐各個方向的地震力。也就是說,在對整體框架進行結(jié)構設計的時候,縱向框架的力和橫向框架的力兩者的重要性是相同的。然而在實際高層建筑結(jié)構設計中,往往忽略了地震的縱向作用,導致結(jié)構設計的缺陷,使得梁的支座負筋,跨中縱筋和箍筋的配筋值都不足[2]。
二、對于高層建筑結(jié)構設計出現(xiàn)問題的對策
(一)高層建筑結(jié)構計算簡圖的選擇
在對高層建筑進行結(jié)構設計的時候首先要進行結(jié)構計算,而結(jié)構計算一般需要選擇一種計算簡圖,在選擇的計算簡圖上進行高層建筑結(jié)構設計的計算。如果在一開始的時候就選擇了不合理的簡圖,那么在高層建筑結(jié)構設計的時候就容易出現(xiàn)結(jié)構不合理的問題[3]。因此,如果能在一開始就選擇了一個合理的高層建筑結(jié)構計算簡圖,那么對于高層建筑結(jié)構設計會是一個重要的保障,同樣的,合適的構造方法應該和相應的計算簡圖的方法匹配。重要的是,在實際高層建筑結(jié)構設計中,計算簡圖的結(jié)構節(jié)點不應只是鋼節(jié)點或者鉸節(jié)點,需要保證計算簡圖的誤差在相應規(guī)范的規(guī)定范圍內(nèi)。
(二)平面及立面的選擇
在進行高層建筑結(jié)構設計中,“三心合一”是一個重要的概念?!叭暮弦弧敝傅氖歉邔咏ㄖw的幾何形心、剛度中心、結(jié)構重心盡可能地在空間中交匯于一個點。如果不能在高層建筑結(jié)構設計中做到“三心合一”,那么整個高層建筑的結(jié)構設計就會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題。扭轉(zhuǎn)問題會在風載等水平載荷的作用下對高層建筑的相應結(jié)構造成嚴重危害,繼而影響到整個高層建筑的結(jié)構設計。為了防止扭轉(zhuǎn)問題對于整個結(jié)構的危害,設計人員在設計時應該盡可能的使高層建筑整體達到“三心合一”的狀態(tài),要選擇合理的結(jié)構形式和平面布局。因此,在選擇平面和立面形式的時候,對高層建筑的平面要選擇比較簡單的形式,便于設計人員在進行計算和設計的時候條理清晰、不易混淆。大量的資料表明,對稱結(jié)構更穩(wěn)定,更容易在地震中保持安全,因此,選高層建筑的平面形式時要多選結(jié)構簡單、線條規(guī)則、更加對稱的平面形式。
(三)剪力墻的優(yōu)化
在其它建筑中,原來框架結(jié)構中起承受水平和豎直兩個方向的力的構件是梁柱,而在高層建筑中取代梁柱來承受水平和豎直兩個方向的力的是剪力墻體系結(jié)構。剪力墻體系結(jié)構是一種混凝土材質(zhì)的土墻結(jié)構,不僅可以直接承受水平和豎直的力,對于其它結(jié)構的水平載荷也可以起到調(diào)節(jié)作用。因此,不斷優(yōu)化剪力墻的結(jié)構對于整個高層建筑結(jié)構設計的進度和安全性都有著巨大的影響。在進行剪力墻結(jié)構體系優(yōu)化的時候,需要注意剪力墻設計中的連梁的設計是很重要的一部分。高層建筑設計人員可以把連梁之間的各個墻體連接起來而形成聯(lián)肢墻。這種設計可以使得墻肢的約束條件增加,從而使墻體的各個部分都得到了更多的內(nèi)力,十分有效的提高高層建筑的抗震能力。但是這種做法的缺點在于對于投資商來說造成了不必要的浪費,然而對于整個高層建筑結(jié)構的安全性來說絕對是利大于弊的。
結(jié)束語
高層建筑的結(jié)構設計隨著科技的不斷發(fā)展越來越呈現(xiàn)復雜多變的狀態(tài),隨著各種新材料的不斷研發(fā)成功、基礎科學的不斷前進導致高層建筑結(jié)構形勢不斷發(fā)生變化,高層建筑的結(jié)構設計隨著一次次的不斷創(chuàng)新暴露的問題也隨之增多,這需要引起建筑設計工作者的警覺。建筑設計工作人員不僅應該追尋建筑設計的前沿,使得自己的理念不落后于人,更重要的是通過自己的建筑設計經(jīng)驗不斷進行總結(jié),通過歸納不斷完善自己。這不僅是對自己的未來負責,更重要的對自己所做的工作負責,對別人的安全負責。因此,時時規(guī)整出高層建筑結(jié)構設計存在的問題以及及時找出解決相應問題的措施應該是每個設計工作者的常態(tài)。
參考文獻
[1]沈煒.淺談高層建筑結(jié)構設計存在的問題與相應的措施[J].城市建設理論研究(電子版),2014,(27):3045-3045.
[2]邱雪,王彬.淺談鋼筋混凝土高層結(jié)構設計中的常見問題及對策分析[J].科學中國人,2015,(7):155-155
[3]李恩榮.淺談高層建筑結(jié)構設計[J].建筑工程技術與設計,2015,(9):568-568.