史修芒

摘要：高層建筑與普通建筑物相比施工難度更大，對施工要求也相對較高，所以在初期就應(yīng)該做好結(jié)構(gòu)設(shè)計，其設(shè)計會對建筑物的安全性造成很大的影響。為了提升建筑設(shè)計整體的安全性與美觀度，相關(guān)設(shè)計部門要注重對圖紙內(nèi)容進行多重審核。從當前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀中能得出，常見的問題主要有高寬比、設(shè)計參數(shù)設(shè)定等相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;問題及措施

引言

結(jié)構(gòu)設(shè)計是高層建筑工程的基礎(chǔ)，對于造價、質(zhì)量、施工十分關(guān)鍵。當前高層建筑行業(yè)面臨著各種競爭，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，按照經(jīng)濟、適用、合理的原則設(shè)計高層建筑，既能夠控制工程造價，又能夠提升企業(yè)市場競爭力。相比于傳統(tǒng)的設(shè)計方法，優(yōu)化后的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠降低工程造價的30%以上，具有很強的經(jīng)濟效益。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計包括建筑結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)內(nèi)部單元、材料性能的各方面優(yōu)化設(shè)計，能夠提升設(shè)計的整體性、適用性與經(jīng)濟性。

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題

1.1自身結(jié)構(gòu)問題

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜程度相對較高，無論是造型還是功能方面都較為獨特。為避免出現(xiàn)同質(zhì)化問題，設(shè)計師在造型設(shè)計方面花費了大量心思，造型方面變得更加獨特、復(fù)雜，有些建筑甚至成了城市或國家的地標建筑。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要保障設(shè)計的藝術(shù)感、低碳環(huán)保性以及科學(xué)性，對于結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體要求相對較高，進行設(shè)計時需要考慮的因素也相對較多，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計難度相對較大。

1.2防風設(shè)計問題

風力的隨時波動，雖然對建筑動態(tài)作用很小，但是對細長的建筑物來說，動態(tài)作用還是很顯著的。風速是量化風荷載的重要參數(shù)，最大風速是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮的基本，利用風速來預(yù)測結(jié)構(gòu)設(shè)計的壽命。防風設(shè)計受到地理位置、物理位置、建筑結(jié)構(gòu)尺寸等因素影響。

1.3抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計隱患

中國地處環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間。由于太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓作用，地震斷裂帶非?；钴S。地震分布范圍廣、頻率較高，是地震的重災(zāi)區(qū)。因地震造成的死亡達到全球的一半，中國人口密度大人口眾多也是其重要原因之一。因此高層建筑應(yīng)具有安全性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，需要認真研究其抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使設(shè)計更加規(guī)范安全。由于我國對高層建筑抗震等級有明確要求，高層建筑結(jié)構(gòu)高度按照規(guī)定嚴格的進行設(shè)計。所以，對結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案進行嚴格的審查和科學(xué)設(shè)計，使高層建筑結(jié)構(gòu)得到了有效控制。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

2.1科學(xué)歸納設(shè)計方案

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化首先必須對當前的設(shè)計方案進行研究，分析現(xiàn)有設(shè)計方案的影響因素，確定當前設(shè)計存在的問題，從而提出優(yōu)化設(shè)計方案。在擬定設(shè)計方案的過程中，需要對影響結(jié)構(gòu)的各個因素進行分析，包括外部環(huán)境因素、內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素、經(jīng)濟因素等，從而在相應(yīng)的設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上，做好統(tǒng)籌規(guī)劃，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足各方面的需求。高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要進一步精簡建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計。內(nèi)部結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，其中的受力情況也就越復(fù)雜，在現(xiàn)有設(shè)計方案基礎(chǔ)上，優(yōu)化內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，精簡受力設(shè)計，能夠降低建筑風險，提升建筑安全。同時要注意外部因素的干擾，包括風荷載、重力因素、地震帶對建筑結(jié)構(gòu)的影響，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，防止建筑結(jié)構(gòu)沉降、變形，提升建筑施工安全性。

2.2優(yōu)化防風設(shè)計

要想提高超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的防風設(shè)計，首先要具有較強的防風意識，將防風設(shè)計列為重要的設(shè)計。針對高層建筑頂部受到風力較大的問題，可以通過加強結(jié)構(gòu)設(shè)計來解決。在設(shè)計梁柱結(jié)構(gòu)和鋼筋結(jié)構(gòu)的時候，更多的考慮其穩(wěn)定性及承受風力的能力。同時超高層建筑的防風指標應(yīng)高于當?shù)刈畲箫L力，因此需要在設(shè)計前就對當?shù)刈畲箫L力進行測量。

2.3加強抗震能力

高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力加強可以從材料選擇方面入手。在挑選材料時選擇重量更輕、堅固性更好的材料。如鋼結(jié)構(gòu)的選擇上，可以選擇更為輕便的應(yīng)用型鋼結(jié)構(gòu)。同時其還具有優(yōu)質(zhì)的堅固性。在地震發(fā)生時，更輕的材料有利于減少地震的損害，預(yù)防樓房塌陷所導(dǎo)致的人員傷亡。為了增加高層建筑的支撐能力，可以在建筑中增加鋼筋的數(shù)量。通過多種方式，共同增加高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

2.4增強消防設(shè)計水平

1）合理做好總體布局和防火分區(qū)。在設(shè)計總平面圖時，掌握建筑與周邊建筑物的間距和車道，這也是建筑設(shè)計時首要考慮的重要因素之一，合理的平面布置圖，可以有效地緩解救火的壓力，同時對火勢的蔓延和發(fā)展具有阻礙的作用。防火分區(qū)的設(shè)置也能阻止火災(zāi)的繼續(xù)蔓延，防火卷簾門分布到各個防火分區(qū)，每個分區(qū)都要安裝防火門自動開關(guān)設(shè)備，在防火卷簾門安裝時，卷簾與房梁、墻面不得留有縫隙，充分發(fā)揮其防火阻燃的作用，最大限度降低火勢蔓延的速度。

2）確保建筑物耐火能力。一類高層建筑物的耐火等級為一級，二類高層建筑物的耐火等級不得低于二級。所以，在高層建筑防火設(shè)計時，應(yīng)確保防火等級。嚴格遵守建筑的防火等級的設(shè)計，建筑物發(fā)生火災(zāi)時，會為人員疏散提供更多的時間，降低建筑物的損壞程度，減少人們的財產(chǎn)損失。高層建筑過程中不僅要對建筑的主體結(jié)構(gòu)做好防火要求，后期的墻面和裝飾裝修都要做好防火要求。

3）自然排煙設(shè)計和安全疏散設(shè)置的設(shè)計。大量的高層建筑火災(zāi)的發(fā)生證明了一個道理，煙也是火災(zāi)中最大的影響因素，因此，排煙設(shè)計也是消防設(shè)計中一項應(yīng)該重點考慮的環(huán)節(jié)。而自然排煙是相對經(jīng)濟操作又簡單的排煙方式。由于樓梯間存在著煙囪效應(yīng)，煙霧充滿樓梯間時，人們無法安全疏散，而且排煙窗應(yīng)該設(shè)計在墻面上方的位置，同時要方便人們開啟。

2.5節(jié)能設(shè)計優(yōu)化

節(jié)能環(huán)保是當前高層建筑工程的主要方向，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中，需要采用綠色建筑環(huán)保理念，對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，以滿足節(jié)能環(huán)保的需求。建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能主要與建筑布局、圍護結(jié)構(gòu)與材料選擇有關(guān)，設(shè)計優(yōu)化時需要做好三方面的優(yōu)化：①優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)布局和表面形狀;②做好圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化;③選擇節(jié)能環(huán)保的材料。

結(jié)語

通過對以上常見問題的分析，在設(shè)計工作中，應(yīng)選擇合理的處理方法，建立符合實際受力情況的模型，達到設(shè)計成果的經(jīng)濟性、安全性。為了提升建筑的安全性，須注重對各類結(jié)構(gòu)參數(shù)進行選擇，選取適用性較強的計算機軟件，做好結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計滿足安全系數(shù)的建筑，提升設(shè)計效率。

參考文獻：

[1]陳婷婷，焦宇坤.淺談房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)[J].建筑建材裝飾，2017，29（19）：155.