高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題及對(duì)策探討

楊軍

（瑞金市建筑勘察設(shè)計(jì)院　江西　贛州　342500）

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題及對(duì)策探討

楊軍

（瑞金市建筑勘察設(shè)計(jì)院江西贛州342500）

伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)水平的不斷提高，建筑工程的技術(shù)也持續(xù)在提升，為了解決城市用地難的問(wèn)題我國(guó)全面提高了高層建筑的建設(shè)，高層建筑的建設(shè)不但可以節(jié)省土地，還有助于不同行業(yè)人群的聚集和體現(xiàn)其行業(yè)的集中特點(diǎn)。本文首先介紹了高層建筑的結(jié)構(gòu)特征，并闡述了有關(guān)構(gòu)造的設(shè)計(jì)理論，也表述了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中留下的問(wèn)題，且給出了對(duì)應(yīng)的方案。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；方案

引言

自從改革開以來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人們生活水平日益提高，人們對(duì)建筑的要求不斷提高，我國(guó)建筑行業(yè)正向重、高、大的方向發(fā)展。城市的高層建筑越來(lái)越多，其建筑構(gòu)造復(fù)雜。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)與否，會(huì)直接影響到高層建筑的實(shí)施施工，而且還會(huì)給日后養(yǎng)護(hù)帶來(lái)不便。所以，不斷完善高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，在現(xiàn)代高層建筑以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，對(duì)于我國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展意義重大。本文就探討高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論以及存在的問(wèn)題和對(duì)策。

1　高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論

1.1基礎(chǔ)策略科學(xué)

建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)策略是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提與基礎(chǔ)，在現(xiàn)實(shí)的建筑結(jié)構(gòu)基本策略設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)單位應(yīng)按照現(xiàn)實(shí)施工地質(zhì)情況，遵循現(xiàn)實(shí)建筑結(jié)構(gòu)施工規(guī)定實(shí)施設(shè)計(jì)。同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方針應(yīng)配置完善的施工地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，最大程度的展現(xiàn)建筑物地基的潛力，必要時(shí)設(shè)計(jì)家還應(yīng)對(duì)地基的變形進(jìn)行好對(duì)應(yīng)的策劃。另一層面，設(shè)計(jì)單位也應(yīng)對(duì)建筑物實(shí)施全方面的解析，特別是對(duì)建筑物承載還有上部結(jié)構(gòu)形態(tài)，經(jīng)過(guò)對(duì)這些全面性解析，最終找出最佳的基礎(chǔ)策略，進(jìn)而能在提升設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提下增加設(shè)計(jì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。

1.2結(jié)構(gòu)步驟改善

不但要基礎(chǔ)方針科學(xué)，核算簡(jiǎn)圖符合這兩大基本理論，另外還有一條基本理論是設(shè)計(jì)企業(yè)總忽視的，那便是結(jié)構(gòu)方案改善理論。設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)關(guān)注構(gòu)造組件的延展性，比如建筑物里鋼筋的錨固長(zhǎng)度等。同時(shí)，設(shè)計(jì)企業(yè)也應(yīng)關(guān)注建筑物較弱過(guò)程還有建筑物自身溫度對(duì)建筑物組件的影響，針對(duì)這兩層面的問(wèn)題，在現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)按照“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎還有強(qiáng)壓弱拉”的基本理論，唯有這樣才能夠提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和穩(wěn)固性。

1.3策劃簡(jiǎn)圖得當(dāng)

策劃簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)，就是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題，主要因素是由于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)部分基本的數(shù)據(jù)實(shí)施核算解析，且這些核算解析都一定要建立在策劃簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)之上。唯有經(jīng)過(guò)策劃簡(jiǎn)圖基礎(chǔ)之上的數(shù)據(jù)解析，才能夠提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和穩(wěn)固性。比如說(shuō)，建筑物構(gòu)造節(jié)點(diǎn)問(wèn)題，建筑物構(gòu)造節(jié)點(diǎn)并不是我們老師理念中的鉸節(jié)點(diǎn)或是鋼節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)企業(yè)在實(shí)施策劃簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)對(duì)建筑物構(gòu)造節(jié)點(diǎn)實(shí)施進(jìn)一步探究，提升策劃簡(jiǎn)圖核算的準(zhǔn)確性，從而把策劃簡(jiǎn)圖的誤差降到在科學(xué)的范疇內(nèi)。

2　高層建筑構(gòu)造系統(tǒng)的選樣

建筑的構(gòu)造在抵擋源于水平與豎直方向的負(fù)荷力時(shí)構(gòu)件的組成方式與傳力的路線就是高層建筑的構(gòu)造系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)包含墻，柱等的豎向構(gòu)件與樓蓋等水平構(gòu)件將豎向負(fù)荷傳給基礎(chǔ)，借助抗側(cè)力體系把水平負(fù)荷傳到基礎(chǔ)上。

參照高層建筑結(jié)構(gòu)的建材把高層建筑的構(gòu)造系統(tǒng)劃分成鋼筋混凝土構(gòu)造系統(tǒng)，鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)還有鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)系統(tǒng)被普遍使用于各個(gè)工程結(jié)構(gòu)里，具備混凝土與鋼筋兩樣建材的協(xié)同受力功能特點(diǎn)，價(jià)格低，使用久，防火好，投資少，整個(gè)功能較好，但有自重大，延性次，施工慢等不足之處；鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的強(qiáng)度高，抗震功能很好，施工便捷，跨度大，用途廣，但其費(fèi)用高，防火性不好，施工繁瑣等缺點(diǎn)的存在；鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)聯(lián)系了鋼筋混凝土構(gòu)件與鋼構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)，不僅提升了鋼構(gòu)件的建材強(qiáng)度，同時(shí)具備很高的抗震功能，投資少，可是這兩樣建材構(gòu)件的連接技能仍有著缺陷；鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)具備負(fù)荷能力高，抗震功能好，比鋼結(jié)構(gòu)具備更優(yōu)質(zhì)的防火性，施工速度快，可是仍有節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)相當(dāng)繁瑣的不足，通常被作小屁偏心受壓構(gòu)件。

由于結(jié)構(gòu)形式的不同，可以將高層建筑進(jìn)行區(qū)分，主要包括框架結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)三種。在所有的建筑中，用柱、梁等結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)建筑進(jìn)行加固并且作為主要的豎向承重結(jié)構(gòu)，由于其能夠承受較大的水平符合并且有著側(cè)向位移大的優(yōu)點(diǎn)，使其在50m以下的建筑中被廣泛的應(yīng)用。而在建筑中，使用整個(gè)墻體來(lái)作為抵抗側(cè)力和豎向承重的結(jié)構(gòu)，就屬于剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻由于有著較大的剛度，并且整體性能優(yōu)越，在受到水平作用力時(shí)不容易受到形變，使其在高層建筑中有著良好的表現(xiàn)，但是由于剪刀墻在平面布置上不夠靈活，所以其在公共建筑中不適合大量使用。而框架-剪力墻結(jié)構(gòu)由于其有著靈活的布置方式，所以其在實(shí)用性和布置性有著較好的方面，并且其整體的承受能力優(yōu)越，所以其在現(xiàn)階段的高層建筑中被廣泛的應(yīng)用。在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，要整體的考慮剪刀墻的位置，并且對(duì)剪刀墻的數(shù)量進(jìn)行一個(gè)合理的設(shè)置，使其既能夠滿足建筑需要，也能夠減少施工難度。

3　高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題與解決策略

3.1鋼筋混凝土梁承受力的問(wèn)題和解決辦法

在現(xiàn)代社會(huì)中，大部分的城市高層建筑都作為寫字樓和辦公場(chǎng)所等。所以在對(duì)高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)中，要將空調(diào)，消防，供水等方面全面的考慮到高層建筑的設(shè)計(jì)中。由于這些設(shè)備在進(jìn)行安裝時(shí)，有著特殊的安裝位置，所以在施工中如果不預(yù)先做好預(yù)留工作，會(huì)導(dǎo)致其設(shè)備無(wú)法安裝的情況發(fā)生。所以設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要將這些問(wèn)題考慮進(jìn)去，并且對(duì)梁體開孔等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，已能夠保證整個(gè)建筑的穩(wěn)定性。針對(duì)鋼筋混凝土梁的開孔問(wèn)題，我國(guó)已經(jīng)有了一定的政策，例如在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中，對(duì)于開孔的位置和施工方案都有科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和規(guī)范。設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行建筑的設(shè)計(jì)中，要參考現(xiàn)階段主要的施工方式，來(lái)選取一個(gè)合理的，科學(xué)的施工方案。這對(duì)于提升建筑物整體強(qiáng)度有著至關(guān)重要的作用。另外還要對(duì)混凝土建筑的整體承受力有一個(gè)整體的計(jì)算。例如在南京國(guó)展中心的工程中，由于主題結(jié)構(gòu)式兩層部分預(yù)應(yīng)力的混凝土構(gòu)架，在尺寸上全部建筑的總長(zhǎng)度為292m，寬度為158m，其中很大一部分設(shè)計(jì)都超出了國(guó)家有關(guān)規(guī)定的上限；在杭州江干區(qū)全民健身中心主體工程的施工中，由于其長(zhǎng)度為117m，寬度為51.6m，從而導(dǎo)致了在梁上很難配置一個(gè)高效的結(jié)構(gòu)來(lái)提升整體建筑的強(qiáng)度。從上述事例中我們可以發(fā)現(xiàn)，計(jì)算好數(shù)據(jù)對(duì)于整體建筑的穩(wěn)定性和安全性有著非常重要的作用。

3.2高層建筑中嵌固端的設(shè)計(jì)

在現(xiàn)階段我國(guó)的建筑中，幾乎所有的高層建筑都配備有兩層或者以上的建筑作為地下室或者人防工程。所以高層建筑的嵌固端一段設(shè)置在地下室的頂板或者人防工程的頂板。所以在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)要將嵌固端可能帶來(lái)的問(wèn)題進(jìn)行考慮。對(duì)于嵌固端上下的剛度以及受力情況進(jìn)行一個(gè)分析。使嵌固端上下的抗震等級(jí)一致。以提升建筑的整體強(qiáng)度。

3.3高層建筑的規(guī)則性

在現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)于高層建筑有了比較全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)于高層建筑的結(jié)構(gòu)也作出了相關(guān)的限制。例如在對(duì)于嵌固端進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要將上層和下層的剛度比進(jìn)行嚴(yán)格的控制，對(duì)于平面性也有較高的要求。并且加入了“高層建筑禁止使用嚴(yán)重不規(guī)則設(shè)計(jì)方案”的條例，為了減少施工過(guò)程中對(duì)于設(shè)計(jì)的改動(dòng)，在高層建筑結(jié)構(gòu)中的設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格的遵循規(guī)范的設(shè)計(jì)條件。

總之，隨著我國(guó)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于建筑的要求也原來(lái)越高，這也給我國(guó)的高層建筑行業(yè)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，由于高層建筑有著較強(qiáng)的綜合性、技術(shù)性、安全性等。這對(duì)于建筑行業(yè)的發(fā)展有著重大的意義。所以我認(rèn)為提升高層建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題有著重大的意義。加大對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀的探討，不斷的進(jìn)行一些新的創(chuàng)意，這對(duì)于我國(guó)的建筑行業(yè)的發(fā)展有著重大的作用。

[1]安志宏.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不規(guī)則性的研究與應(yīng)用[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2012.

[2]鐘國(guó)華.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及某工程結(jié)構(gòu)選型探討[D].重慶：重慶大學(xué)，2013.

[3]孫建文.高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)初探[J].山西建筑，2013，39（2）：48～49.

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1673-0038（2015）43-0069-02

2015-10-8