郭軼

（山西晉設(shè)拓凡建筑設(shè)計咨詢有限公司，山西 太原 030013）

0 前言

在新時代發(fā)展背景下，現(xiàn)代化建設(shè)已然成為當(dāng)前社會發(fā)展中不可或缺的重要組成部分，在這一背景下，復(fù)雜高層已然成為主要結(jié)構(gòu)，它的存在既能夠極大地降低土地使用率，節(jié)省我國土地資源，同時還能夠?qū)ξ覈鞘薪?jīng)濟的發(fā)展起到極為有效的促進作用。不過，就目前來看，由于高層建筑本身在特性上有所處差異，設(shè)計人員在進行設(shè)計時往往需要對施工地區(qū)進行深度調(diào)查，并以此為基礎(chǔ)進行較復(fù)雜的功能設(shè)計，在保證工程質(zhì)量不受影響的前提下，為企業(yè)經(jīng)濟效益發(fā)展起到較為有效的促進作用。

1 設(shè)計實施方案

1.1 地基探測工作

超高建筑與其他建筑之間最大的區(qū)別是在基層的穩(wěn)定性上，同樣的穩(wěn)定性放在6層建筑與26層建筑所產(chǎn)生的效果是不一樣的。高度越高，所需要的穩(wěn)定性也會隨之出現(xiàn)一定程度的提升，而在進行地基探測工作的過程中，設(shè)計人員先要根據(jù)實際情況加以設(shè)計，在這一過程中倘若設(shè)計人員沒有進行合理化計算，就會導(dǎo)致整個地基部分所具備的承載力不僅無法滿足施工要求，同時還會在外界因素的干擾下發(fā)生沉降變形，導(dǎo)致國民的生命健康安全受到了極為嚴重的影響。正因如此，為了避免質(zhì)量安全問題的發(fā)生，相關(guān)人員在進行施工作業(yè)的過程中需要對施工區(qū)域的土質(zhì)進行深入調(diào)查，尤其要明確土層本身所具備的承載力，就地取材，以此為基礎(chǔ)進行地基承載力的研究與分析，從而來對現(xiàn)場進行一個較為有效的數(shù)據(jù)掌握。

1.2 施工圖紙

對于任何建筑工程而言，施工圖紙的設(shè)計工作都是尤為重要的，在進行超高建筑施工作業(yè)的過程中由于其本身的結(jié)構(gòu)影響，一旦設(shè)計圖紙出現(xiàn)了問題，在進行后續(xù)工作的過程中便很難進行有效更改，為了避免風(fēng)險情況的出現(xiàn)，設(shè)計人員在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中需要先對圖紙進行合理化規(guī)劃，這時相關(guān)人員需要先明確整個建筑的結(jié)構(gòu)體系。例如，對于所使用的結(jié)構(gòu)是筒體結(jié)構(gòu)還是剪力墻結(jié)構(gòu)，在設(shè)計人者設(shè)計施工圖時，需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)條件進行相應(yīng)的調(diào)整和選擇，以確?？梢杂行岣哒w施工質(zhì)量，同時也要確保施工單位經(jīng)濟效益能夠得到較為有效的保障，并以此來實現(xiàn)促進設(shè)計人員經(jīng)濟效益長久發(fā)展的重要目的。除此之外，設(shè)計人員在進行超高層建筑施工作業(yè)的過程中通常會以混凝土+鋼結(jié)構(gòu)作為主要組合結(jié)構(gòu)，以此來滿足該地區(qū)施工方面的要求。然后，設(shè)計人員需要根據(jù)實際情況進行基坑支護設(shè)計，舉例來說，如果一座建筑本身就是一座地下商場，那么在施工時就應(yīng)該考慮其整體面積和承載能力等參數(shù)，這樣既能保證施工過程中不會發(fā)生的漏水、塌方等事故，又能避免給設(shè)計人員帶來經(jīng)濟上的損失，還能保障設(shè)計人員的生命和健康。在進行結(jié)構(gòu)式受力分析時，設(shè)計人員需采用BIM技術(shù)對整個工程的數(shù)據(jù)進行三維化建模，不僅能比較有效地提高整個工程的抗力計算，而且公式也能保證本次工程施工的地基最大承載量滿足相關(guān)要求和標準，這樣不僅能有效地提高超高建筑結(jié)構(gòu)方面的安全性和穩(wěn)定性，同時也能降低設(shè)計人員的成本支出。

1.3 規(guī)劃荷載輸路徑

對設(shè)計人員來說，一旦在設(shè)計過程中沒有對最大重力荷載進行調(diào)整，對其進行比較合理的傳輸路徑分析和設(shè)計，不僅會直接影響建筑的安全，對設(shè)計者的生命和健康也會產(chǎn)生較大的影響，為了避免這一情況的出現(xiàn)，設(shè)計人員需要盡量減少結(jié)構(gòu)的自重，在進行梁部分以及樓板部分都可以適當(dāng)進行重量減輕工作，而在其他部分則要加強，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)具有一定復(fù)雜性，一般是建筑功能需要滿足而引起結(jié)構(gòu)力路向改變或非必要直接進行轉(zhuǎn)換，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)予以避免。此過程中應(yīng)著重說明加強轉(zhuǎn)換構(gòu)件的強度和穩(wěn)定性，確保上部荷載在此合理安全地轉(zhuǎn)換到基礎(chǔ)上，從而確保整個結(jié)構(gòu)的安全。采用這種措施，不僅可以有效縮短復(fù)雜高層與超高層建筑整體結(jié)構(gòu)所需的施工周期，同時也可以達到降低造價的目的，對設(shè)計人員具有極其重要的促進作用[1]。設(shè)計人員在進行結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)換時，當(dāng)然也要根據(jù)實際情況進行相應(yīng)的調(diào)整，由于能夠選擇的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換形式種類比較多，在施工作業(yè)過程中，往往需要相關(guān)人員根據(jù)現(xiàn)場施工要求進行選擇。例如，在某些環(huán)境下，可選擇框支柱墻轉(zhuǎn)換工作，以確保整個工程的質(zhì)量能得到比較有效的保證[2]。

2 結(jié)構(gòu)計算準確度與設(shè)計指標

2.1 計算分析的準確性

人工計算所存在的誤差要遠遠高于機械計算所產(chǎn)生的誤差，尤其是在對復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，設(shè)計人員如果通過自身來對相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算，不僅在計算效率上無法得到較為有效的保障，在最終數(shù)據(jù)精準性方面也會存在一定程度的問題，因而為了確保整個計算工作的精準性，則需要設(shè)計人員采用相應(yīng)的高精度計算軟件[3]。就目前來看，我國市場上存在的計算軟件種類相對較多，不同軟件自身的應(yīng)用領(lǐng)域與特點也存在著差異，因而設(shè)計人員在進行軟件的選擇過程中需要結(jié)合實際情況進行相應(yīng)的分析，在確保計算效率與質(zhì)量不受影響的前提下選擇最合適的軟件進行應(yīng)用[4]。而且在分析軟件的應(yīng)用過程中，相關(guān)人員還會對整個建筑框架結(jié)構(gòu)進行反復(fù)的運算和論證，并從不同的角度對軟件所得出的最終結(jié)果進行校核，這樣才能保證軟件判斷的結(jié)果能滿足工程上的精確度要求，在確認無誤后，設(shè)計人員才能將得到的結(jié)果融入后續(xù)的工作中，從而保證用戶的生命健康安全。

2.2 荷載工作

水平荷載是工程建筑結(jié)構(gòu)中不可缺少的重要組成部分，對于整個工程質(zhì)量而言有著至關(guān)重要的作用，同時也是設(shè)計人員在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中所要開展的必要工作。從結(jié)構(gòu)上來講，人們將建筑本身所具備的荷載分為兩大板塊，也就是最為常見的地震荷載力以及風(fēng)荷載力，但就目前來看，受到政策以及施工多種影響因素的影響，我國很多高層建筑在很多環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，這樣不僅會導(dǎo)致建筑本身的安全性無法得到較為有效的保障，還會在地震發(fā)生時對用戶的生命健康安全產(chǎn)生較為不利的影響，為了防止這種情況，設(shè)計人員需要在超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中根據(jù)實際情況進行調(diào)整，并通過現(xiàn)場觀察實際情況進行相應(yīng)的安全評估。例如，對于某些地震高發(fā)地區(qū)，設(shè)計人員進行更有效的管理和調(diào)整，以提高建筑物的整體質(zhì)量。除此之外，對于正常區(qū)域也要做好相應(yīng)的地震防護工作，以此來確保國民的生命健康安全能夠在細節(jié)化的建筑設(shè)計過程中得到較為有效的保障[5]。

2.3 設(shè)計指標的控制

研究結(jié)果表明，自振周期、位移比、剪重比和整體穩(wěn)定性是反映結(jié)構(gòu)整體性能的重要指標。要明確平動和轉(zhuǎn)動周期之比，自振期要控制在合理的范圍內(nèi)，保證結(jié)構(gòu)無明顯的扭振。其位移比應(yīng)滿足最小層剪切系數(shù)要求。如果沒有達到標準要求，就意味著需要進一步調(diào)整結(jié)構(gòu)體系，并重新計算結(jié)構(gòu)的規(guī)模[6]。

2.4 復(fù)雜構(gòu)件的承載力計算

復(fù)合構(gòu)件的受力比較復(fù)雜，在整體結(jié)構(gòu)中起著至關(guān)重要的作用。為此，需要對此類構(gòu)件進行承載力和變形分析。研究中有兩個重要問題值得關(guān)注；

（1）柱體由于體積龐大，樓面梁很難對其產(chǎn)生較大的約束作用，因此在計算上與其他構(gòu)件有所不同。

（2）對于復(fù)雜構(gòu)件的計算，一般的常規(guī)軟件不能對其受力性能進行精確的分析，可以采用有限元軟件對構(gòu)件進行分析。

3 抗風(fēng)設(shè)計

當(dāng)建筑物的高度增加時，風(fēng)荷載也隨之增加，當(dāng)建筑物的樓層越高，風(fēng)對建筑物的影響就越大，在地震強度較低的地區(qū)，高層建筑物往往受風(fēng)荷載控制。對于復(fù)雜高層、超高層建筑來說，風(fēng)的危害主要表現(xiàn)在：附墻開裂，甚至破壞主體結(jié)構(gòu)，當(dāng)高層建筑振動達到一定極限時，會使居民感到不適等，因此，從抗風(fēng)設(shè)計的角度出發(fā)，強調(diào)風(fēng)荷載的控制作用，強調(diào)風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)的影響。

4 抗震設(shè)計

假如設(shè)計人員在進行建筑工程施工設(shè)計時，發(fā)現(xiàn)地基深度問題或地表下水位遠高于施工要求，則應(yīng)對其進行較為有效的處理和管理，通過選擇符合標準的地基提高整個地基區(qū)的穩(wěn)定性和安全性，從而保證整個超高建筑的工程質(zhì)量能得到較有效的保證。在保證結(jié)構(gòu)承載能力的前提下，有效地控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移角，是一項非常重要的工作。在分析超高層建筑結(jié)構(gòu)時，可采用基于位移的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法，對大震進行定量分析，以保證大震下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形滿足性能要求，并根據(jù)構(gòu)件的重要程度相應(yīng)進入塑性階段，消耗能量，形成多重抗震防線。

5 結(jié)論

綜上所述，超高層建筑與復(fù)雜高層建筑是在我國城市建設(shè)發(fā)展中極其重要的存在，也是現(xiàn)代社會發(fā)展的必要措施。因此，在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要根據(jù)實際情況進行相應(yīng)的規(guī)劃和調(diào)整，既要確保整個設(shè)計人員自身的經(jīng)濟效益能夠得到較為有效的保障，同時也要確保國民的生命健康安全不會受到威脅。