高層建筑結構設計問題分析

單慶偉

（大慶油田礦區(qū)服務事業(yè)部萬方工程技術設計院，黑龍江 大慶 163411）

1 高層建筑結構設計的三個階段

高層建筑的結構設計是一個十分復雜的工作，在設計過程當中主要分為以下幾個步驟：

一是要根據建筑的實際情況提出結構設計的方案，在提出制定方案之前，首先要對建筑的相關情況進行實際的考察，比如建筑的高度、層數以及安全等級等，了解建筑所需要的抗震等級以及施工現場的地質情況。在這些資料的基礎之上進行相應的分析，從而采取相應的結構形式，然后根據建筑結構形式來進行相應的布置。二是結構計算階段。在制定好相應的結構設計方案之后，就開始進行相應的計算工作，對于各個部分的載荷進行科學的計算，為后續(xù)的工作打下堅實的基礎。三是內力的計算。根據結構計算階段的載荷值以及各個構件的截面來計算內力。四是構件的計算。按照國家相關的規(guī)范的要求對構件能否達到相關的要求，根據計算的結果對其進行科學合理的布置，從而符合相應的標準。

2 高層建筑結構設計注意問題

2.1 關于箱、筏基礎底板的挑板問題。從結構角度來講，如果能出挑板，能調勻邊跨底板鋼筋，特別是當底板鋼筋通長布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較節(jié)約；出挑板后，能降低基底附加應力，當基礎形式處在天然地基和其他人工地基的坎上時，加挑板就可能采用天然地基；能降低整體沉降，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，還可調整沉降差和整體傾斜；窗井部位可以認為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板。雖然在計算時此處板并不應按挑板計算。當然此問題并不絕對，當有數層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內部墻體連通時，可靈活考慮；當地下水位很高，出基礎挑板，有利于解決抗浮問題；從建筑角度講，取消挑板，可方便柔性防水做法。

2.2 關于箱、筏基礎底板挑板的陽角問題。在基礎的底面積當中陽角面積比較小，因此可以直接使用直角，陽角可以在懸挑部分保持不變的狀態(tài)下，不再使用輻射筋。

2.3 基坑開挖。在挖基坑的過程當中，基坑邊上的土往往不會發(fā)生反彈，這是因為其受到摩擦角的約束，而坑中心反彈的基土應該采用人工的方式進行相應的清理。在存在較大約束力的情況下，可以不考慮回彈。按照基底附加應力對稱將進行相應的計算。而約束力往往在交大的基坑當中較小，因此計算的時候應該按照基底的壓力來進行，如在進行箱基沉降計算的時候，也是如此。

2.4 關于梁、板的計算跨度。一般的手冊或教科書上所講的計算跨度，如凈跨的1.1倍等，這些規(guī)定和概念僅適用于常規(guī)的結構設計，在應用廣的寬扁梁中是不合適的。梁板結構，簡單點講，可認為是在梁的中心線上有一剛性支座，取消梁的概念，將梁板統(tǒng)一認為是一變截面板。在扁梁結構中，梁高比板厚大不了多少時，應將計算長度取至梁中心，選梁中心處的彎矩和梁厚，及梁邊彎矩和板厚配筋，取二者大值配筋。(借用臺階式獨立基礎變截面處的概念)柱子也可認為是超大截面梁，所以梁配筋時應取柱邊彎矩。削峰是正常的，不削峰才有問題。

2.5 關于回彈再壓縮。基坑開挖時，摩擦角范圍內的坑邊的基底土受到約束，不反彈，坑中心的地基土反彈，回彈以彈性為主，回彈部分被人工清除。當基礎較小，坑底受到很大約束，如獨立基礎，回彈可以忽略，在計算沉降時，應按基底附加應力計算。當基坑很大時，相對受到較小約束，如箱基，計算沉降時應按基底壓力計算，被坑邊土約束的部分當作安全儲備，這也是計算沉降大于實際沉降的原因之一。

2.6 抗震縫。應該將抗震縫進行適當的加大，這是因為，在實際發(fā)生地震的過程當中，如果僅僅是按照相關設計規(guī)范要求的抗震縫往往會出現碰撞，因此在可以適當的進行加大。

2.7 主梁有次梁處加附加筋。一般應優(yōu)先加箍筋，附加箍筋可認為是：主梁箍筋在次梁截面范圍無法加箍筋或箍筋短缺，在次梁兩側補上，象板上洞口附加筋。附加筋一般要有，但不應絕對。規(guī)范說的清楚，位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋承擔。也就是說，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的墊梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力應加附加筋。但梁截面高度范圍內的集中荷載可根據具體情況而定。當主次梁截面相差不大，次梁荷載較大時，應加附加筋。當主梁高度很高，次梁截面很小、荷載很小時，如快接近板上附加暗梁，主梁可不加附加筋。還有當主次梁截面均很大，如工藝要求形成的主次深梁，而荷載相對不大，主梁也可不加附加筋。總的原則，當主梁上次梁開裂后，從次梁的受壓區(qū)頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產生的剪力時，主梁可不加附加筋。梁上集中力，產生的剪力在整個梁范圍內是一樣，所以抗剪滿足，集中力處自然滿足。主次深梁及次梁相對主梁截面、荷載較小時，也可滿足。

2.8 一般情況下，懸挑梁宜做成等截面，尤其出挑長度較短時。與挑板不同，挑梁的自重占總荷載的比例很小，作成變截面不能有效減輕自重。變截面挑梁的箍筋，每個都不一樣，加大施工難度。變截面梁的撓度也大于等截面梁。當然，外露的大挑梁，可適當變截面，使感官效果好些。

結束語

高層建筑的結構設計是一項綜合性的技術工作，對于建筑的設計有著非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的不斷發(fā)展，高層建筑的結構設計的要求越來越高，分析了高層建筑的結構特征，高層建筑結構設計的原則，闡述了高層建筑結構體系的選型問題，并重點分析了高層建筑結構設計問題及對策，可以為高層建筑結構設計提供參考和依據。建筑結構設計具有極高的專業(yè)性，除了要求設計人員具有較高的專業(yè)素質之外，還要具備良好的職業(yè)道德，具有責任感，只有同時具備這兩個方面的素質，才能夠在實際工作當中以較高的水平和質量完成建筑結構設計工作。當前我國經濟發(fā)展十分迅速，建筑行業(yè)作為國民經濟發(fā)展的一個重要支柱，其發(fā)展離不開高質量的建筑結構設計。廣大建筑設計人員應該在日常的設計工作當中注意經驗的積累，同時還要積極學習相關領域的最新知識，不斷提高自身的專業(yè)素養(yǎng)，從而做好設計工作，為我國高層建筑工程的的發(fā)展做出貢獻。

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