閆 軍

(臨汾市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院， 山西 臨汾 041000)

建筑項(xiàng)目安全性主要體現(xiàn)在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面，所以在設(shè)計(jì)過程中要嚴(yán)格遵照建筑學(xué)科學(xué)原則、建筑結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)要求、做到圍繞技術(shù)中心展開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)合理有效性，優(yōu)化建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃安全系數(shù)。

1 某高層住宅建筑項(xiàng)目基本概況

某高層住宅建筑項(xiàng)目位于城市繁華區(qū)，與其它商業(yè)建筑相連，且擁有獨(dú)立景觀道，整個(gè)項(xiàng)目包含三幢主體建筑，其中的1號(hào)樓高層住宅最高，達(dá)到地上20層，高度達(dá)到60m，且每幢樓地下都擁有地下室，地下室與商業(yè)建筑相連。綜上所述，該高層住宅建筑周圍環(huán)境因素復(fù)雜，所以針對(duì)它的安全性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)格外關(guān)鍵。

1 號(hào)高層住宅建筑項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)布置

該高層建筑項(xiàng)目中的 1號(hào)樓，它所采用的是現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，因?yàn)檎麄€(gè)建筑地上20層，所以該項(xiàng)目采用剪力墻結(jié)構(gòu)更加安全穩(wěn)妥。主要原因在于剪力墻和框架梁部分均與建筑分隔墻互為一體，所以對(duì)建筑本身的使用功能不會(huì)發(fā)生任何沖突矛盾。再一方面就是結(jié)構(gòu)整體性相對(duì)較好，特別是建立起將所承受的豎向荷載與水平荷載能力較強(qiáng)，在結(jié)構(gòu)整體的側(cè)向剛度方面表現(xiàn)出色，而水平荷載的作用結(jié)構(gòu)側(cè)移相對(duì)偏小，所以說它可以基本解決高層住宅抗震問題，保證結(jié)構(gòu)計(jì)算分析更加精確，參數(shù)調(diào)整也會(huì)變得更加簡潔人性化。

在單體結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)完成后，就要結(jié)合整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行總體布置，主要提出對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的高度、平面、立面和體型有效選擇。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該考慮到建筑本身的使用功能與建筑景觀相關(guān)技術(shù)要求，保證建筑結(jié)構(gòu)滿足剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性相關(guān)安全指標(biāo)，從整體上完善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性概念，形成基本的設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)思想。同時(shí)也要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)總體布置確定其細(xì)部構(gòu)造相應(yīng)技術(shù)要點(diǎn)，體現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)延性等諸多方面的整體把控。在總體設(shè)計(jì)該建筑項(xiàng)目還合理把握了建筑中的抗震薄弱環(huán)節(jié)，希望提高結(jié)構(gòu)整體抗震能力，配合剪力墻結(jié)構(gòu)從總體上合理布置剪力墻所處位置。在設(shè)計(jì)過程中還要確定剪力墻的基本數(shù)量、長度與厚度，確保剪力墻結(jié)構(gòu)剛度均勻適宜。

2 號(hào)高層住宅建筑項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

（一）地基加固處理設(shè)計(jì)

高層住宅建筑項(xiàng)目在結(jié)構(gòu)方面必須按照規(guī)范要求進(jìn)行相應(yīng)的抗震性能設(shè)計(jì)，并根據(jù)建筑高度及基底荷載進(jìn)行合理地基處理，準(zhǔn)確測(cè)量地形與地貌情況，做好施工標(biāo)記與施工記錄，嚴(yán)格遵照項(xiàng)目所在地的地形地貌展開設(shè)計(jì)。

另外，1號(hào)樓單體在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還采用到了水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁），CFG單體樁徑為400mm，有效樁長18米，復(fù)合地基承載力特征值要求達(dá)到420kpa以上，確保建筑單體最大沉降量被控制在20mm以內(nèi)，以滿足建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安全性。

（二）剪力墻總體設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑方案，1號(hào)高層住宅建筑樓體的單體建平面從東西向軸線長度為41.5m，南北向軸線寬度為17.5m，每層層高為3.0m，其標(biāo)準(zhǔn)層的建筑平面則采取了規(guī)則布局，如此可保證單體結(jié)構(gòu)小開間剪力墻布局合理，完全遵循均勻、對(duì)稱和連續(xù)性布局原則，整體美觀大方。在 1號(hào)樓的兩個(gè)正交軸線雙向位置則布置了兩個(gè)方向的接近抗側(cè)剛度軸線，保證剪力墻布置的絕對(duì)對(duì)稱優(yōu)化。另外在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也十分注重了對(duì)剪力墻剛度中心與質(zhì)量的有效重合控制，目的是為了減少傳統(tǒng)高層建筑中容易出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，同時(shí)發(fā)揮剪力墻的抗扭作用。在單體剪力墻的布置方面則基于“弱中央、強(qiáng)周邊”的基本思路展開設(shè)計(jì)，保證所布置的剪力墻做到剛度有效傳遞，整體性能良好。而在 1號(hào)樓的單體中間位置不但設(shè)計(jì)了樓梯、電梯間，還運(yùn)用到了大量的豎向荷載設(shè)計(jì)，保證建筑豎向平面轉(zhuǎn)角位置剪力墻的較少分布，同時(shí)提高建筑單體周邊的圍護(hù)墻合理布局，保證圍護(hù)墻能夠沿著墻體軸線方向垂直設(shè)計(jì)墻肢，從整體上提高建筑結(jié)構(gòu)的抗扭剛度，最終確保建筑剪力墻結(jié)構(gòu)控制周期比與位移合理。在具體的 1號(hào)樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，還融入了結(jié)構(gòu)計(jì)算位移限值布局理念，1號(hào)樓在設(shè)計(jì)中相應(yīng)減少了暗柱數(shù)量，大幅度節(jié)約了建筑工程施工中的鋼筋用量，為項(xiàng)目節(jié)約成本]。

（三）剪力墻墻肢設(shè)計(jì)

1號(hào)樓的單體剪力墻墻肢設(shè)計(jì)以均勻且相對(duì)較長的墻肢為主，其長度大約在2.5～5m不等，考慮到該類小于8m的墻肢在建筑受外界壓力過程中容易出現(xiàn)較小裂縫，所以要保證墻肢配筋發(fā)揮作用。1號(hào)樓設(shè)計(jì)了帶有翼緣的L型和T型墻肢，這些墻肢的主要優(yōu)勢(shì)就在于它們的延性較高，且能夠保證墻肢的整體穩(wěn)定性，對(duì)剪力墻的截面抗剪性能改善也非常利好。在構(gòu)件剛度方面 1號(hào)樓則設(shè)計(jì)其與墻肢長度呈現(xiàn)3次方正比，與厚度呈現(xiàn)1次方正比。舉個(gè)例子，在施工中如果有意削減薄剪力墻墻肢截面厚度，則必須在減輕建筑總重量時(shí)保證建筑結(jié)構(gòu)整體剛度到位。因此在設(shè)計(jì)過程中需要明確剪力墻厚度，在滿足墻肢厚度穩(wěn)定性要求的同時(shí)考慮設(shè)計(jì)厚度相對(duì)薄一些的剪力墻。1號(hào)樓的單體剪力墻從10層以下為240厚度，10層以上則在墻肢內(nèi)部增加200厚度，但在墻肢變化方面要錯(cuò)開樓層設(shè)計(jì)，這是為了有效規(guī)避剛度沖突問題。再者，該建筑剪力墻墻肢的設(shè)計(jì)還遵循從上到頂、從下到底的基本原則，保證豎向剛度設(shè)計(jì)呈現(xiàn)連續(xù)漸變變化。

以 1號(hào)樓的建筑的單體聯(lián)肢墻設(shè)計(jì)為例展開分析，它的豎向高度設(shè)計(jì)與水平長度設(shè)計(jì)比例在 3以上，整體來看其剪力墻形態(tài)細(xì)高，所以可以將其設(shè)計(jì)為具有一定彎曲度的延性墻，進(jìn)而避免脆性墻肢被剪切破壞。另外在墻肢連梁的設(shè)計(jì)與布置方面則充分考慮到 1號(hào)樓相連墻肢的剛度強(qiáng)弱因素，可以將剪力墻結(jié)構(gòu)的連梁剛度設(shè)計(jì)的相對(duì)較弱，目的是為了減小連梁的整體彎矩及剪力，以便于后期施工配筋要求，同時(shí)增加連梁的整體延性?？偟膩碚f，1號(hào)樓的剪力墻墻肢及連梁設(shè)計(jì)就嚴(yán)格遵循“強(qiáng)剪弱彎”基本設(shè)計(jì)原則，在滿足強(qiáng)墻肢、弱連梁的安全設(shè)計(jì)要求后也使得剪力墻墻肢的屈服度達(dá)標(biāo)[2]。

（四）建筑單體連梁設(shè)計(jì)

在建筑單體連梁設(shè)計(jì)方面，1號(hào)樓取連梁為500高，梁頂直接與樓板面相連，且連梁的跨高比基本控制在2.5～5.5之間，跨高比基本大于2.5連梁，保證連梁本身具有較強(qiáng)的變形能力。在延性構(gòu)件設(shè)計(jì)方面，則設(shè)計(jì)了跨度高接近 5的剪切變形連梁，保證連梁位移較小，同時(shí)連梁位移主要以彎曲變形為基本設(shè)計(jì)理念，目的是減小建筑內(nèi)力，提高建筑的抗彎承載力，最后通過連梁令墻肢退到第二道抗震防線位置。

（五）建筑抗震設(shè)計(jì)

最后看 1號(hào)樓的抗震設(shè)計(jì)，抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身要結(jié)合建筑整體的受力特征展開深入計(jì)算分析，然后才提出必要的抗震措施。1號(hào)樓依然結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)分析建筑整體抗震性能，保證使用荷載設(shè)計(jì)正常，整體建筑結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)等等。該建筑在抗震計(jì)算方面采用了彈性計(jì)算配合內(nèi)力位移計(jì)算這樣的定量評(píng)價(jià)預(yù)估方法預(yù)測(cè)地震反應(yīng)，希望確保建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度與承載能力。在計(jì)算過程中還運(yùn)用到了設(shè)計(jì)軟件對(duì)建筑整體性能進(jìn)行有效控制，避免建筑豎向樓層受剪承載力突變，即要從整體上控制建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[3]。

2 總結(jié)

綜上所述，高層建筑一定要確保設(shè)計(jì)安全性與實(shí)用性，體現(xiàn)設(shè)計(jì)技術(shù)性優(yōu)勢(shì)，確保建筑項(xiàng)目擁有較長的運(yùn)營生命周期。