蔡振東

廣州齊瀚建筑設(shè)計(jì)有限公司

簡(jiǎn)析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及措施

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本文概述了高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及基本原則，分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，同時(shí)提出了相應(yīng)的解決對(duì)策，以供參考。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問(wèn)題；措施

前言

在建筑行業(yè)高速發(fā)展下，房屋建筑的建設(shè)技術(shù)持續(xù)提升，為了最大程度的運(yùn)用土地資源，房屋建筑已從過(guò)去的低層、多層為主的方式上給予了較大改變，愈發(fā)加大了高層房屋的建設(shè)。隨著高層建筑的不斷發(fā)展，使得一些房屋在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中概念混淆，設(shè)計(jì)方式、方法有待創(chuàng)新優(yōu)化。因此，對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析愈發(fā)具有重要意義。

1 高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中起著關(guān)鍵作用的就是水平力作用的設(shè)計(jì)，同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性也隨著高層建筑層數(shù)的水平荷載能力的變化而變化，一般情況下水平荷載和縱向荷載的數(shù)值存在差異。(2)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一就是軸向變形設(shè)計(jì)，高層建筑隨著樓層的增加，剪力墻體系也隨之增大，另外邊柱受力形變與中軸受力形變相比較小，從而引起高層建筑結(jié)構(gòu)受力不平衡的情況出現(xiàn)。(3)在建筑高層設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)該注意對(duì)建筑進(jìn)行抗震能力的設(shè)計(jì)，因?yàn)榈卣鸢v向荷載及水平荷載，會(huì)導(dǎo)致建筑高層結(jié)構(gòu)的安全性能出現(xiàn)危險(xiǎn)的可能。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則

2.1 選擇更加合理的結(jié)構(gòu)方案

在設(shè)計(jì)方面如果想要做到方案的合理化，則應(yīng)當(dāng)使得結(jié)構(gòu)方案更加經(jīng)濟(jì)化、高效化，使得結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)方式的實(shí)現(xiàn)切實(shí)可行，其中結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)傳力簡(jiǎn)單、受力明確; 結(jié)構(gòu)方式應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足建筑功能的實(shí)現(xiàn)。在相同的結(jié)構(gòu)單元中不應(yīng)運(yùn)用不同的結(jié)構(gòu)體系，在地震區(qū)域應(yīng)當(dāng)考慮房屋豎向與平面的規(guī)則性，將其控制在一定的安全范圍內(nèi); 且需要全面分析工程當(dāng)中的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、地理環(huán)境、施工條件乃至材料供應(yīng)等各個(gè)方面; 同時(shí)做到有效協(xié)調(diào)好水、暖、電等多個(gè)方面，從而進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，初選不同概念設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)方案，通過(guò)對(duì)比各種方案，挑選出適宜該房屋的方案。

2.2 確定適宜的基礎(chǔ)方案

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)選擇適宜的基礎(chǔ)方案，先要從整體上對(duì)工程地質(zhì)的因素、施工環(huán)境、上部結(jié)構(gòu)類(lèi)別、相鄰建筑物的影響乃至土層分布給予綜合分析，并且應(yīng)當(dāng)確保基礎(chǔ)方案的經(jīng)濟(jì)型。在房屋基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)最大程度的分析計(jì)算出地基的潛能，并且對(duì)地基進(jìn)行變形沉降的演算，從而保證現(xiàn)有場(chǎng)地地基承載力的高效運(yùn)用。通常建筑地塊面積較大，而地質(zhì)勘查又屬于抽樣設(shè)計(jì)，所以在實(shí)際的勘察中應(yīng)盡量做到勘察報(bào)告的詳實(shí)與可信，部分特殊情況需要補(bǔ)點(diǎn)勘察的應(yīng)當(dāng)按照設(shè)計(jì)要求提供地質(zhì)資料。建筑物的基礎(chǔ)類(lèi)型盡可能的采用同一種類(lèi)，這樣有利于不同基礎(chǔ)類(lèi)型建筑物的沉降有所不同，而造成的建筑物出現(xiàn)裂縫。

2.3 正確分析計(jì)算

隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已普遍使用在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，可是由于軟件種類(lèi)較多，不同軟件采用的運(yùn)算方法，對(duì)相應(yīng)技術(shù)規(guī)范和技術(shù)要求的不同理解和運(yùn)用，造成了不同軟件計(jì)算出的數(shù)據(jù)相差較大，因此設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)從整體上掌握程序的適用因素和范疇，結(jié)合相應(yīng)的問(wèn)題，進(jìn)行對(duì)比分析。針對(duì)不同軟件的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行橫向比較，再結(jié)合自我專(zhuān)業(yè)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)從而選擇相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果作為分析參考的依據(jù)。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

3.1 超高

現(xiàn)階段我國(guó)大部分高層建筑都出現(xiàn)了高度超高的情況，主要原因就是建設(shè)單位追求著建筑的高度，盡管建筑的高度有了很大提高，但是沒(méi)有按照相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，還是按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而使高層建筑結(jié)構(gòu)存在了安全隱患。

3.2 高層建筑結(jié)構(gòu)受力不均勻

目前我國(guó)大部分高層建筑為了美麗的外觀一味的使用不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致高層建筑的結(jié)構(gòu)受力不平衡，導(dǎo)致高層建筑的幾何中心，結(jié)構(gòu)中心、剛度中心這3個(gè)中心沒(méi)有在一點(diǎn)交匯，使高層建筑結(jié)構(gòu)的重力不能一直和地面垂直或者使其彎曲變形。

3.3 抗震縫與結(jié)構(gòu)豎向框架

大部分高層建筑在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該了解縱向的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)和水平的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)是同等重要的，但是在很多的設(shè)計(jì)過(guò)程中忽略了影響縱向作用的地震和極端天氣，同時(shí)有些高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不是按照建筑結(jié)構(gòu)規(guī)定進(jìn)行施工的，所以一旦發(fā)生地震和極端天氣，就會(huì)導(dǎo)致高層建筑的抗震縫產(chǎn)生碰撞的情況，從而對(duì)其建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行破壞。

3.4 沒(méi)有合理的設(shè)置短肢剪力墻

在進(jìn)行短肢剪力墻的設(shè)計(jì)施工過(guò)程時(shí)，出現(xiàn)墻體設(shè)置數(shù)量太多及設(shè)置位置不合理等情況發(fā)生，對(duì)高層建筑的使用空間有嚴(yán)重的影響，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致墻體與梁不能可靠連接，對(duì)梁的強(qiáng)度也有一定的影響。

4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的解決措施

4.1 建筑超高問(wèn)題解決

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定高層建筑的高度，并在高度確定后增加一條附加規(guī)定，設(shè)計(jì)高層建筑的高度應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)，其高度不能有任何更改，還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)厲的監(jiān)察，如果發(fā)生問(wèn)題應(yīng)及時(shí)的對(duì)其進(jìn)行處理。

4.2 結(jié)構(gòu)受力不均勻問(wèn)題解決

應(yīng)該對(duì)高層建筑進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，不能使用不規(guī)范的建筑結(jié)構(gòu)，一定要保證三點(diǎn)一心的原則，高層建筑空間應(yīng)堅(jiān)持實(shí)用的原則，降低高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形彎曲的概率，對(duì)建筑高層重力保證一直垂直于地面。

4.3 豎向框架問(wèn)題解決

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)增加抗震能力，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)水平作用力的抗震能力進(jìn)行保障，以此對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起到保證的作用，另外在進(jìn)行抗震縫設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該對(duì)抗震縫的寬度進(jìn)行保證，使其達(dá)到比現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)還要高。

4.4 短肢剪力墻設(shè)置問(wèn)題解決

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)短肢剪力墻的數(shù)量進(jìn)行控制，保證合適的數(shù)量，并且在滿(mǎn)足荷載的要求時(shí)對(duì)其要進(jìn)行合理的分布。對(duì)短肢剪力墻進(jìn)行拉直工作，使其保證建筑高層梁與短肢剪力墻的可靠連接，同時(shí)形成一個(gè)穩(wěn)定的整體。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作而言，其對(duì)于整個(gè)高層建筑發(fā)展的重要性是極為突出的，為了較好提升高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，必須要重點(diǎn)從相應(yīng)問(wèn)題入手進(jìn)行分析，了解當(dāng)前存在的各個(gè)問(wèn)題，進(jìn)而也就能夠有效提升其設(shè)計(jì)水平。

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