付黎明

秦皇島華成建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司 河北 秦皇島 066000

我國在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)帶動(dòng)著很多領(lǐng)域共同發(fā)展，建筑行業(yè)就是如此，在發(fā)展的過程中能夠不斷地完善各個(gè)環(huán)節(jié)，為人們的生活提供更好的物質(zhì)條件，從而滿足人們的需求?，F(xiàn)階段，我國的建筑行業(yè)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下得以快速地發(fā)展，尤其是在現(xiàn)如今土地資源越發(fā)緊張的情況下，很多建筑企業(yè)已經(jīng)逐漸認(rèn)識到發(fā)展高層建筑的重要性，所以，在施工前要針對實(shí)際的項(xiàng)目進(jìn)行分析，面對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題能夠做到及時(shí)調(diào)整和改正。實(shí)際上，我國對于高層建筑的建設(shè)已經(jīng)逐漸趨于成熟的狀態(tài)，也取得了一定的成就，但從以往的建設(shè)中，我們也可以發(fā)現(xiàn)，高層建筑與其他類別的建筑存在著一定的不同，其涉及的范圍廣泛，整體工作內(nèi)容相對較復(fù)雜，尤其是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中存在的問題，影響著高層建筑的整體設(shè)計(jì)，需進(jìn)一步分析探討，采取更有效的解決措施。

1 項(xiàng)目分析

以某建筑項(xiàng)目進(jìn)行分析，該建筑總面積為6.85萬m2。整個(gè)建筑設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架—核心筒結(jié)構(gòu)，共A、B兩座，建筑長寬均為34m，結(jié)構(gòu)高度105m。建筑抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，抗震等級為二級，按照50年一遇風(fēng)壓設(shè)計(jì)，即0.45 kN/m2，風(fēng)荷載效應(yīng)放大系數(shù)為1.1。

在結(jié)構(gòu)選型和布置上，A座和B座斜向?qū)ΨQ布置，邊距17.5m；地上23層，地下2層，為人防工程及車庫，車庫中避難單元部分抗震設(shè)防類別為乙類。軸網(wǎng)布置中框架柱最大間距為8.4m，首層核心筒外圍框架柱截面尺寸為1.2m×1.2m。

建筑主體框架和核心筒部分均近似于方形截面，外圍框架結(jié)構(gòu)和內(nèi)部剪力墻核心筒主要通過矩形梁和現(xiàn)澆樓板連接，核心筒約束暗柱需要搭接兩根交匯框架梁，由于結(jié)構(gòu)高度較高，受地震和風(fēng)壓影響較大，導(dǎo)致墻柱和梁的配筋面積較大，角部支座處鋼筋密集，對施工的質(zhì)量要求很高，鋼筋密集混凝土澆筑振搗不密實(shí)可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全質(zhì)量事故，同時(shí)設(shè)計(jì)人員主動(dòng)優(yōu)化鋼筋直徑和鋼筋排布也顯得尤為重要。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

2.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案制定問題

對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案是后期施工的重要抓手，也是施工質(zhì)量的重要保證，所以，設(shè)計(jì)方案要具有一定的合理性。但由于部分設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的過程中缺乏經(jīng)驗(yàn)，往往會導(dǎo)致最后的設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生不合理的現(xiàn)象，對施工的順利開展產(chǎn)生影響。

2.2 建筑物超高問題

建筑物的高度越高越高，其安全指標(biāo)、荷載取值、延性要求、材料及抗震性能及建筑質(zhì)量方面都面臨著更嚴(yán)峻的問題，對此，我國針對建筑物高度方面進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范，對建筑物高度作出了相關(guān)的規(guī)定，在建筑物高度設(shè)計(jì)方面，要同時(shí)滿足各方面的需求。但在實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工過程中，出現(xiàn)了很多建筑物高度與相關(guān)規(guī)定不符的情況發(fā)生，建筑物的安全性得不到保證，所以，對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑物超高的問題，相關(guān)的設(shè)計(jì)單位要嚴(yán)格按照國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)[1]。

2.3 短肢剪力墻設(shè)置問題

短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于建筑布置具有一定的優(yōu)勢之處，而且也可以減輕結(jié)構(gòu)自重，但對于短肢剪力墻的設(shè)計(jì)需要在合理的方案下進(jìn)行設(shè)置，因?yàn)槎讨袅Φ目拐鹦阅鼙容^差，尤其是在增設(shè)的情況下，對建筑物的架構(gòu)會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的損壞，從而影響高層建筑的整體穩(wěn)定性和安全性，不能完全保證高層建筑后期使用性能，這是當(dāng)前短肢剪力墻在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對建筑物產(chǎn)生影響的重要原因。

2.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系不合理問題

對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要注重建筑物的外觀形狀，也要注重建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系的合理性。如果建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出現(xiàn)不合理等情況的發(fā)生，就會嚴(yán)重影響后期建筑工程施工的安全質(zhì)量，比如說在前期的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際的情況，參考相應(yīng)的設(shè)計(jì)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)涉及的范圍比較廣的情況下，很容易拉長建筑工程的整體施工周期。此外，有些建筑企業(yè)更注重視覺感受，導(dǎo)致建筑工程中存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的問題，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)與規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)存在不符合的現(xiàn)象，就會導(dǎo)致一些安全隱患的存在，建筑質(zhì)量得不到保證，安全風(fēng)險(xiǎn)大[2]。

2.5 設(shè)計(jì)人員專業(yè)水平不高

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，由于有些設(shè)計(jì)人員缺乏專業(yè)的知識和一定的工作經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際的工作中不能明確工作的重點(diǎn)，所以在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中就容易出現(xiàn)一些問題，尤其是在一些規(guī)模相對較小的設(shè)計(jì)公司來說，有些設(shè)計(jì)人員根本沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)過程非常依賴相關(guān)設(shè)計(jì)軟件，這樣對于施工現(xiàn)場中的一些技術(shù)難點(diǎn)等問題，不能以專業(yè)的知識及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行解決，從而造成一些技術(shù)隱患。

2.6 抗震設(shè)計(jì)問題

對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)不充分的情況，由于我國的地震帶在各地存在不同等級的分布，有些未處于地震帶上的地區(qū)對于建筑抗震設(shè)計(jì)就會有所忽略，這也是我國部分地區(qū)對建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)不能引起重視的原因。此外，建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力是經(jīng)過承載力與變形能力兩者決定的，設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮建筑豎向荷載、風(fēng)荷載等方面，提高建筑整體的抗震能力[3]。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對策

3.1 優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

相應(yīng)的設(shè)計(jì)人員應(yīng)在設(shè)計(jì)之前對高層建筑項(xiàng)目進(jìn)行全方位的分析和評估，明確建筑結(jié)構(gòu)的性能和需求，在共同的討論之后，再開始設(shè)計(jì)各項(xiàng)內(nèi)容。而且在設(shè)計(jì)出初始的大致方案后，還要進(jìn)行新一輪的商討，尤其是對于設(shè)計(jì)中存在的不足之處，應(yīng)在專業(yè)的建議下進(jìn)行調(diào)整和改正，避免由于個(gè)人的原因造成的失誤，從而確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性。對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體方案，其中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)和參數(shù)指標(biāo)，必須要符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，滿足結(jié)構(gòu)的需求。此外，設(shè)計(jì)方案的制定也要考慮到后續(xù)的施工，保證制定的方案合理可行。

3.2 嚴(yán)格控制建筑物超高問題

針對高層建筑超高問題，我國曾頒布了一系列相關(guān)規(guī)定和制度，嚴(yán)格控制建筑物存在超高問題。在建筑規(guī)范中，對于高層建筑的高度具有一定的限制，而且對于不同等級高度的限制能夠經(jīng)過細(xì)化，增設(shè)高度等級。在這樣的規(guī)范下，我國各地對于高層建筑高度建設(shè)上具有明確的規(guī)范，進(jìn)一步改進(jìn)和完善了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法。同時(shí)，由于規(guī)范中對于建筑物高度的限制作用，相關(guān)的建筑企業(yè)在對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)具有一定的重視，嚴(yán)格控制建筑物超高的現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)問題，要及時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙對建筑物高度進(jìn)行新一輪的論證，避免對后續(xù)的施工存在影響[4]。

3.3 短肢剪力墻問題的解決措施

短肢剪力墻是指在截面厚度小于等于300mm，而且截面高度與截面厚度之間的比例為大于4，小于等于8的剪力墻。短肢剪力墻的設(shè)置與建筑物抗震設(shè)計(jì)有關(guān)，在進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)時(shí)，短肢墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩應(yīng)小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的一半。為提高高層建筑物的安全性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量少用或不采用短肢剪力墻。

3.4 優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)體系

對于高層建筑工程施工來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的一部分，為提高建筑工程的質(zhì)量，促使高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加具有科學(xué)性和合理性，對此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的建筑規(guī)定進(jìn)行施工，對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系要加強(qiáng)對現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，尤其是對于建筑結(jié)構(gòu)中的承重及抗震設(shè)計(jì)，要起到充分的重視，在設(shè)計(jì)的過程中要結(jié)合建筑施工材料進(jìn)行實(shí)際的分析，從而確保建筑結(jié)構(gòu)具有安全性和穩(wěn)定性。除此之外，對于高層建筑自身具有的缺陷要引起重視，比如沉降和溫度收縮問題，都會對高層建筑的整體產(chǎn)生影響，設(shè)計(jì)人員要針對不同的問題進(jìn)行具體分析，采取有效的措施解決。同時(shí)要加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)平面方案的設(shè)計(jì)的合理性，避免由于設(shè)計(jì)不合理造成建筑物出現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的問題，根據(jù)實(shí)際的情況采取合適的結(jié)構(gòu)[5]。

3.5 提高設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平

而對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涵蓋的內(nèi)容比較廣泛，工作內(nèi)容相對比較復(fù)雜，這就要求相應(yīng)的設(shè)計(jì)人員能夠在相互合作和配合的情況下共同完成，但由于每個(gè)設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)不同，導(dǎo)致最后對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案存在不合理的現(xiàn)象，嚴(yán)重的影響后續(xù)施工。所以，這就需要設(shè)計(jì)人員具有專業(yè)知識和時(shí)間實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有專業(yè)素養(yǎng)及業(yè)務(wù)能力，還要對施工相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及政策法規(guī)能夠做到熟知和掌握，這樣才能做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，保證設(shè)計(jì)工作能夠滿足高層建筑各項(xiàng)要求，合理制定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從而保證實(shí)際的施工項(xiàng)目建設(shè)開展盡可能不受到大的影響并且能夠在規(guī)定的工期內(nèi)順利地完成。因此，建筑企業(yè)應(yīng)注重高層建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專業(yè)人才引進(jìn)，逐漸增強(qiáng)建筑企業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面人才的隊(duì)伍建設(shè)，對于人才的任用要多方面考量應(yīng)聘人員的綜合水平，包括專業(yè)知識考核、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)資格證書等進(jìn)行評估。對于企業(yè)內(nèi)部的人員要定期進(jìn)行培訓(xùn)，并為此制定嚴(yán)格的規(guī)章制度，提高專業(yè)人員的綜合素質(zhì)和專業(yè)水平不斷地提升，做好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的工作。此外，為促進(jìn)專業(yè)人才能夠更好地開展工作，提高對工作的積極態(tài)度，企業(yè)可以為其制定相應(yīng)的獎(jiǎng)懲機(jī)制，提高福利待遇，從而幫助建筑企業(yè)在現(xiàn)階段及未來發(fā)展的工程中能夠在激烈的市場當(dāng)中提升建筑企業(yè)的競爭力，在市場中站穩(wěn)腳跟。

3.6 做好高層建筑的抗震設(shè)計(jì)

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要尤其注重高層建筑的抗震設(shè)計(jì)，尤其是對于一些處于地震高發(fā)區(qū)的地區(qū)內(nèi)，對于建筑的抗震設(shè)計(jì)必須具有足夠的重視，進(jìn)行嚴(yán)格的地震作用計(jì)算，按照實(shí)際情況進(jìn)行后續(xù)的施工。對于那些處于非地震區(qū)的地區(qū)，也不能忽視建筑物的抗震設(shè)計(jì)。在抗震設(shè)計(jì)上，要準(zhǔn)確把握高層建筑抗震設(shè)計(jì)的控制要點(diǎn)，在具體的設(shè)計(jì)中要從合理設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)、選擇優(yōu)質(zhì)的建筑材料、合理設(shè)計(jì)抗震防線三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，對于合理設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)上，我國針對高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)常見的類型有框筒體系、支撐體系及筒中筒與框架體系、鋼結(jié)構(gòu)體系。其中鋼結(jié)構(gòu)體系由于能夠進(jìn)一步增強(qiáng)建筑物的抗震能力，其應(yīng)用比較廣泛；對于建筑材料的選擇，優(yōu)質(zhì)的建筑材料可以提高建筑的抗震性能，所以，對于材料的選擇上，要盡量符合抗震設(shè)計(jì)，做好對建筑物延性的把控；對于抗震防線的設(shè)計(jì)，可以增加建筑物的抵抗力，從而提高抗震能力。對此，可以在建筑物中設(shè)置多肢節(jié)和框架式的結(jié)構(gòu)來提升抗震能力。一旦發(fā)生地震，地震防線就可以發(fā)揮作用，從而有效地避免建筑物出現(xiàn)倒塌或嚴(yán)重破壞的情況發(fā)生。

3.7 滿足建筑性能需求

對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其涵蓋的內(nèi)容比較多，滿足建筑性能需求，是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最根本的目標(biāo)，這樣才能保障高層建筑在后續(xù)的使用過程中具有一定的安全性和穩(wěn)定性，達(dá)到相應(yīng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在建筑結(jié)構(gòu)相應(yīng)應(yīng)力處理、牢固性、結(jié)構(gòu)分析與計(jì)算的問題要進(jìn)行系統(tǒng)分析，要做到全方面優(yōu)化，才能保證最終高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成果，否則就會影響高層建筑出現(xiàn)質(zhì)量等問題。尤其是在建筑建構(gòu)分析和計(jì)算方面，由于用于計(jì)算軟件不同，其計(jì)算結(jié)構(gòu)存在著不同程度的差異。對于建筑性能指標(biāo)包括以下幾種，第一，是建筑結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)，要想做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須對建筑延性做好把控，做好延性設(shè)計(jì)可以更好地應(yīng)對高層建筑結(jié)構(gòu)變形或出現(xiàn)倒塌等問題，特別是地震等自然災(zāi)害的發(fā)生，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的延性和柔性能夠保證建筑物不出現(xiàn)大面積倒塌或破壞現(xiàn)象。第二，是建筑結(jié)構(gòu)的水平力，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，建筑結(jié)構(gòu)會由于各種荷載或不同荷載之間共同的作用產(chǎn)生水平力，最終會導(dǎo)致建筑由于水平力在水平方向發(fā)生移動(dòng)，所以，為有效地避免這種狀況的發(fā)生，減少水平力對建筑的影響，要對相同水平面內(nèi)力學(xué)荷載分布情況進(jìn)行仔細(xì)的分析，對結(jié)構(gòu)要點(diǎn)進(jìn)行把控。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)，必須確保高層建筑具有良好的水平荷載力。第三，是對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，對此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要充分對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能進(jìn)行分析，增強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，從而保證高層建筑的整體建設(shè)質(zhì)量。第四，要確保高層建筑的安全性，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)可以增加安全逃生通道的設(shè)計(jì)，一旦在高層建筑中發(fā)生地震、火災(zāi)等發(fā)生，處于建筑內(nèi)的人員能夠迅速逃生，盡可能降低災(zāi)害導(dǎo)致人員傷亡。

4 結(jié)束語

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所涉及的問題較多且具有一定的復(fù)雜性，建筑行業(yè)中的各個(gè)企業(yè)想要長遠(yuǎn)發(fā)展，就要做好各方面的工作，這是保證建筑工程施工項(xiàng)目順利進(jìn)行的關(guān)鍵所在，所以，面對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員必須充分地了解和掌握各個(gè)環(huán)節(jié)中存在的問題或可能發(fā)生的意外，對于施工過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要具有一定的重視程度，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題，結(jié)合實(shí)際的情況和自身的專業(yè)知識，優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，做好各項(xiàng)工作，從而保障高層建筑建筑工程施工項(xiàng)目能夠順利地進(jìn)行。