探析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中問題與建議

連清臣

摘 要：近幾年以來，我國科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展都有了突飛猛進(jìn)的增長，建筑事業(yè)也在隨著國民經(jīng)濟(jì)水平和科技水平的提高而不斷提高，出現(xiàn)一種極好的發(fā)展趨勢(shì)，有著廣泛的發(fā)展前景。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)隨著社會(huì)的改變而日益變化著，當(dāng)今社會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的要求越來越高，不僅僅需要建筑結(jié)構(gòu)滿足欣賞性的美觀，同時(shí)還需要建筑的安全質(zhì)量得到保障。而目前建筑中高層建筑占有重要位置，因此，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是我國建筑行業(yè)中的主要問題。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)高層建筑物的美觀、質(zhì)量安全等都有著極其重要的作用。本文對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的特征，設(shè)計(jì)的原則及設(shè)計(jì)中所存在的一些問題進(jìn)行詳細(xì)地分析，并探討相應(yīng)的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；關(guān)鍵問題；解決方法

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平地不斷提高，我國城市的居民建筑用地越來越緊張，高層建筑得到了很好地發(fā)展。高層建筑的優(yōu)點(diǎn)在于可以適當(dāng)?shù)販p少占地面積，在有限的土地面積內(nèi)大大增大居民量，滿足更多人民群眾的住房需求。高層建筑目前已經(jīng)成為城市化建設(shè)的一項(xiàng)重要標(biāo)志。近幾年，高層建筑的數(shù)量越來越多，高層建筑設(shè)計(jì)行業(yè)也得到了很好的發(fā)展，其規(guī)模和發(fā)展速度都在不斷加快。高層建筑的設(shè)計(jì)不再僅僅是考慮建筑外觀的欣賞性，而要重視其質(zhì)量安全。本篇文章就主要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及的問題展開，深入分析這些問題的解決方法，希望對(duì)以后的實(shí)踐工作有指導(dǎo)作用。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征

高層建筑所承受的豎向負(fù)荷和水平負(fù)荷不容忽視。豎向負(fù)荷是由建筑物的高度所產(chǎn)生的，如果豎向負(fù)荷很大，就容易引起軸向變形，對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響的同時(shí)，使梁彎矩中間支座負(fù)荷彎矩減少。根據(jù)軸向變形的計(jì)算值，對(duì)預(yù)測(cè)構(gòu)件的下料長度進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，再分析構(gòu)件的實(shí)際變形情況，計(jì)算出不安全的結(jié)果值。而水平負(fù)荷則是由樓房自身的重量和樓面的負(fù)荷豎構(gòu)件中的軸力和彎曲數(shù)值決定的，在一般情況下建筑物受到低層建筑水平負(fù)荷的影響比較小。總之，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，它的工作本質(zhì)就是設(shè)計(jì)抗側(cè)結(jié)構(gòu)。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的原則

2.1 制定適當(dāng)?shù)挠?jì)算簡圖

在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算簡圖的制定和選擇是十分有必要的。高層建筑結(jié)構(gòu)的每一項(xiàng)計(jì)算式都是以計(jì)算簡圖為基礎(chǔ)，假如計(jì)算簡圖的選擇不合理，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程就可能出現(xiàn)事故。為了高層建筑物的安全質(zhì)量問題，選擇合理的計(jì)算簡圖是十分重要的。

2.2 制定合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的基礎(chǔ)方案應(yīng)根據(jù)工地的地質(zhì)條件進(jìn)行，還要綜合考慮施工的條件，分析高層建筑結(jié)構(gòu)的類型以及負(fù)荷分布的情況，考察周圍建筑是否對(duì)高層建筑有影響，在此基礎(chǔ)上對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，最大限度地發(fā)揮出地基具有的潛力，在必要的時(shí)候要對(duì)地基變形進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 選擇適當(dāng)?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)方案

有效合理的結(jié)構(gòu)方案應(yīng)當(dāng)滿足建筑設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式、建筑體系和經(jīng)濟(jì)合理性的要求，用最少的投資獲得最佳的社會(huì)回報(bào)和社會(huì)效益。高層建筑結(jié)構(gòu)要求設(shè)計(jì)出受力明確、傳力簡單的結(jié)構(gòu)體系，在相同的結(jié)構(gòu)單元中，不能選用不同的結(jié)構(gòu)體系，另外在地震區(qū)的高層建筑，建筑應(yīng)力應(yīng)滿足平面和豎向規(guī)則。

2.4 準(zhǔn)確分析計(jì)算結(jié)果

計(jì)算機(jī)技術(shù)普遍應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，但形形色色、種類繁多的應(yīng)用軟件使得計(jì)算結(jié)果往往不相同，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師要充分了解程序軟件的適用范圍和適用條件，合理選擇恰當(dāng)?shù)某绦蜍浖M(jìn)行計(jì)算。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題

3.1 建筑結(jié)構(gòu)中的超高問題

為了滿足了高層建筑抗震的實(shí)際需求，在抗震規(guī)范和高度規(guī)范中，對(duì)高層建筑物的高度有著十分嚴(yán)格的要求。對(duì)于一些高層建筑物的高度過高問題，傳統(tǒng)的限制高度制定為A級(jí)高度，而近幾年新的規(guī)定又把最高高度進(jìn)行了細(xì)分，設(shè)定了B級(jí)高度，這一規(guī)則的制定對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法策略都有了很大的改進(jìn)。

3.2 短肢剪力墻方面的問題

我國在新的建筑領(lǐng)域方面的規(guī)則中明確地對(duì)短肢剪力墻制定了要求，將墻肢截面的高度與厚度之比嚴(yán)格控制在5～8，但是在實(shí)際建設(shè)的過程之中，短肢剪力墻的設(shè)計(jì)有了很多方面的限制。為了在高層建筑的設(shè)計(jì)后期盡可能地減少麻煩，應(yīng)該盡可能地減少使用或者不使用短肢剪力墻。

3.3 在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的規(guī)則性問題

近幾年來制定的新建筑領(lǐng)域規(guī)范和傳統(tǒng)的規(guī)范相比，做出了更多方面的規(guī)范，對(duì)更多問題做出了限制，比如說在平面規(guī)則方面、嵌固端上下層的剛度比方面等。而且，新的建筑規(guī)范有了更加強(qiáng)制的要求，高層建筑結(jié)構(gòu)不使用嚴(yán)重不符合規(guī)范的設(shè)計(jì)方案。總之，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，工作人員應(yīng)該嚴(yán)格遵守新規(guī)范，為了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程更加順利地完成。

總的說來，即使近年來我國高層建筑行業(yè)的發(fā)展規(guī)模和速度都得到了很大程度上的提高，但是高層建筑的質(zhì)量并沒有特別好。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為一門技術(shù)要求極高、綜合性極強(qiáng)的工作，需要付出更多的努力。當(dāng)今社會(huì)人們生活水平不斷提高，人們對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求也越來越高，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，結(jié)構(gòu)工程師既要保證結(jié)構(gòu)計(jì)算的準(zhǔn)確，又要綜合考慮實(shí)際工作中各方面的因素，制定合理的設(shè)計(jì)方案和結(jié)構(gòu)方案，并采用相應(yīng)的構(gòu)造措施，遵循“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉”的原則，加強(qiáng)薄弱部位的建設(shè)，做到具體問題具體分析，確保以最少的工程造價(jià)獲得最佳的社會(huì)效益。

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（作者單位：河北德鵬機(jī)械設(shè)備有限公司）