解守利

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市面貌的日新月異，一棟棟高樓大廈拔地而起。建筑功能的不斷豐富，結(jié)構(gòu)體系的多元發(fā)展，導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜。作為一名長(zhǎng)期從事鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員，筆者結(jié)合多年設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中常常容易忽視一些重要問題。

關(guān)鍵詞：建筑工程；鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、結(jié)構(gòu)選型

1.1短肢剪力墻的設(shè)置問題

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》7.1.8條規(guī)定短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各墻肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力墻，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中應(yīng)有足夠的長(zhǎng)肢剪力墻。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制，因此，在高層建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師應(yīng)盡可能減少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。

1.2嵌固端的設(shè)置問題

由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往會(huì)忽視由嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的問題，如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等題，而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作需要大量修改，甚至埋下安全隱患。

1.3結(jié)構(gòu)的超高問題

在抗震規(guī)范與《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》中，對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格限制，尤其是新規(guī)范中除了將原來的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度的建筑外，還增加了B級(jí)高度的建筑，因此，必須嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)的超高因，一旦結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑甚或超過了B級(jí)高度，其設(shè)計(jì)方法和處理措施將發(fā)生很大變化。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略結(jié)構(gòu)的超高問題導(dǎo)致施工圖紙審查時(shí)不予通過則必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或重開專家會(huì)議進(jìn)行工作論證等，這對(duì)工程工期、工程造價(jià)等整體規(guī)劃影響相當(dāng)巨大。

2、結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析

2.1框架結(jié)構(gòu)分析

注意柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的選取；柱一般按單偏壓配筋、雙偏壓驗(yàn)算為好，因雙偏壓存在多解，配筋量與形式不一致；梁一柱保護(hù)層厚度按規(guī)范取，程序自動(dòng)加12.5；對(duì)于大截面的柱，可考慮梁、柱重疊部分為剛域；一般可考慮梁剛度放大，扭矩折減，以考慮樓板的影響；負(fù)彎矩向下調(diào)幅后，跨中彎矩自動(dòng)增大。梁跨中彎矩增大系數(shù)是不考慮活載不利布置時(shí)乘的系數(shù)的。

2.2選擇結(jié)構(gòu)整體計(jì)算軟件

目前常用的計(jì)算軟件有SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但由于各軟件在采用的計(jì)算模型上存在差異，因此導(dǎo)致了各軟件的計(jì)算結(jié)果或大或小有不同。所以，在進(jìn)行工程整體結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析時(shí)，必須依據(jù)結(jié)構(gòu)類型和計(jì)算軟件模型的特點(diǎn)選擇合適的計(jì)算軟件，并從不同軟件相差較大的計(jì)算結(jié)果中判斷哪個(gè)合理的、哪個(gè)可作參考、哪個(gè)意義不大，這將是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師在實(shí)際工作中首要考慮的工作要義。

2.3地震作用及結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性

是否需要地震力放大要考慮建筑隔墻等對(duì)自振周期的影響。在新規(guī)范中根據(jù)大量工程的實(shí)測(cè)周期明確提出了各種結(jié)構(gòu)體系下高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算自振周期折減系數(shù)。如新規(guī)范規(guī)定規(guī)則結(jié)構(gòu)不進(jìn)行扭轉(zhuǎn)藕連計(jì)算時(shí)，平行于地震作用方向的兩個(gè)邊榀其地震作用應(yīng)乘以放大系數(shù)。一般情況下，短邊可按1.15采用，長(zhǎng)邊可按1.05采用；當(dāng)扭轉(zhuǎn)剛度較小時(shí)，宜按不小于1.3采用。當(dāng)結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱時(shí)，應(yīng)計(jì)入雙向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。

2.4有效質(zhì)量系數(shù)與計(jì)算振型數(shù)

新規(guī)范中新增一個(gè)振型參與系數(shù)的概念，并明確提出了該參數(shù)的限值。對(duì)于一般工程，取3的倍數(shù)，不少于9個(gè)。但如果結(jié)構(gòu)是2層，最多也就6個(gè)，因?yàn)槊繉又挥?個(gè)自由度，兩層就是6個(gè)。由于在舊規(guī)范設(shè)計(jì)中并未提出振型參與系數(shù)的概念，或即使有該概念該參數(shù)的限值也未必符合新規(guī)范的要求，因此，在計(jì)算分析階段必須對(duì)計(jì)算結(jié)果中該參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行判斷，并決定是否要調(diào)整振型數(shù)目的取值。如果不能保證這一點(diǎn)，將導(dǎo)致地震作用偏小。按此地震作用設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)會(huì)存在不安全因素，所以應(yīng)該增加振型數(shù)重算。

3、地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師一直比較重視地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面，不僅由于該階段設(shè)計(jì)過程的好壞直接影響后期設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，同時(shí)也因?yàn)榈鼗A(chǔ)是整個(gè)工程造價(jià)的決定性因素，這一階段出現(xiàn)的問題極有可能造成無法估量的經(jīng)濟(jì)損失。

在計(jì)算地下室底板和外墻配筋時(shí)，往往假設(shè)條件與實(shí)際情況不相符。例如，在有的工程地下室外墻配筋計(jì)算中，凡外墻帶扶壁柱的，不區(qū)別扶壁柱的尺寸大小，一律按雙向板計(jì)算配筋，而扶壁柱按地下室結(jié)構(gòu)整體計(jì)算，分析結(jié)果配筋，又未按外墻雙向板傳遞荷載驗(yàn)算扶壁柱配筋。按照外墻與扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理分析，其外墻豎向受力配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋有富余。因此，筆者建議除了垂直于外墻方向有鋼筋混凝土內(nèi)隔墻相連的外墻板塊、或外墻扶壁柱截面尺寸較大之間的外墻板塊按雙向板計(jì)算配筋外，其余的外墻一律按豎向單向板計(jì)算配筋為妥。

在地下室底板設(shè)計(jì)中，最容易忽視因建筑物沉降所引起的附加應(yīng)力的影響。因?yàn)閷?shí)際上整個(gè)地下室底板與柱下獨(dú)立基礎(chǔ)在上部荷載作用下將會(huì)一起發(fā)生沉降變形，共同受力，如果，沒考慮因此產(chǎn)生的附加應(yīng)力，對(duì)地下室底板而言是不安全的，有可能會(huì)導(dǎo)致地下室底板承載能力不足而開裂。尤其對(duì)于采用天然地基的情況時(shí)，其影響更為顯著。對(duì)于總沉降量較小的工程則可考慮在地下室底板與持力層之間采取褥墊處理措施，具體是否采用還要綜合考慮其他因素。另外，對(duì)于地下水位季節(jié)性變化較大的地區(qū)，應(yīng)從高低兩種不同水位考慮對(duì)地下室底板的不同影響，求出包絡(luò)圖，再做配筋設(shè)計(jì)。

對(duì)于有地下室的建筑，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，在室外地坪之下的結(jié)構(gòu)部分，外輪廓形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔，這樣有利于建筑防水的施工。尤其對(duì)于柱下承臺(tái)的形式更為明顯。此時(shí)，由于柱下承臺(tái)的影響，基槽地模形狀很復(fù)雜，有很多的陰陽(yáng)角和放坡，既加大了防水施工的難度，又加長(zhǎng)了防水施工的時(shí)間，不利于保證質(zhì)量，并且還增加工程造價(jià)。對(duì)于這種情況下，筆者建議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師考慮反承臺(tái)法，即統(tǒng)一地下室底板和承臺(tái)的下皮標(biāo)高，承臺(tái)需要加厚部分向上作，然后地下室內(nèi)部作濾水層和覆土等地面做法。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是基槽地模形狀簡(jiǎn)單，方便施工，利于保證施工質(zhì)量，同時(shí)也縮短施工時(shí)間。另外，內(nèi)部的覆土重量也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力，提高了建筑物的抗傾覆能力，這種自相平衡的設(shè)計(jì)思路最科學(xué)。

4、結(jié)語(yǔ)

總之，鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身就是一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過程，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣密切關(guān)系到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著時(shí)代的進(jìn)步，我們只有在實(shí)際工作中不斷學(xué)習(xí)、總結(jié)，才能逐漸成長(zhǎng)為一名既有深度又有廣度的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師。

（作者身份證號(hào)碼：211404198704156059）