簡析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題及措施

蔡振東

廣州齊瀚建筑設(shè)計有限公司

簡析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題及措施

蔡振東

廣州齊瀚建筑設(shè)計有限公司

本文概述了高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點及基本原則，分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題，同時提出了相應(yīng)的解決對策，以供參考。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題；措施

前言

在建筑行業(yè)高速發(fā)展下，房屋建筑的建設(shè)技術(shù)持續(xù)提升，為了最大程度的運(yùn)用土地資源，房屋建筑已從過去的低層、多層為主的方式上給予了較大改變，愈發(fā)加大了高層房屋的建設(shè)。隨著高層建筑的不斷發(fā)展，使得一些房屋在結(jié)構(gòu)設(shè)計中概念混淆，設(shè)計方式、方法有待創(chuàng)新優(yōu)化。因此，對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行分析愈發(fā)具有重要意義。

1 高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括以下幾個特點：(1)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中起著關(guān)鍵作用的就是水平力作用的設(shè)計，同時建筑結(jié)構(gòu)的動力性也隨著高層建筑層數(shù)的水平荷載能力的變化而變化，一般情況下水平荷載和縱向荷載的數(shù)值存在差異。(2)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一就是軸向變形設(shè)計，高層建筑隨著樓層的增加，剪力墻體系也隨之增大，另外邊柱受力形變與中軸受力形變相比較小，從而引起高層建筑結(jié)構(gòu)受力不平衡的情況出現(xiàn)。(3)在建筑高層設(shè)計時也應(yīng)該注意對建筑進(jìn)行抗震能力的設(shè)計，因為地震包括縱向荷載及水平荷載，會導(dǎo)致建筑高層結(jié)構(gòu)的安全性能出現(xiàn)危險的可能。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

2.1 選擇更加合理的結(jié)構(gòu)方案

在設(shè)計方面如果想要做到方案的合理化，則應(yīng)當(dāng)使得結(jié)構(gòu)方案更加經(jīng)濟(jì)化、高效化，使得結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)方式的實現(xiàn)切實可行，其中結(jié)構(gòu)體系應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)傳力簡單、受力明確; 結(jié)構(gòu)方式應(yīng)當(dāng)滿足建筑功能的實現(xiàn)。在相同的結(jié)構(gòu)單元中不應(yīng)運(yùn)用不同的結(jié)構(gòu)體系，在地震區(qū)域應(yīng)當(dāng)考慮房屋豎向與平面的規(guī)則性，將其控制在一定的安全范圍內(nèi); 且需要全面分析工程當(dāng)中的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、地理環(huán)境、施工條件乃至材料供應(yīng)等各個方面; 同時做到有效協(xié)調(diào)好水、暖、電等多個方面，從而進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型，初選不同概念設(shè)計的結(jié)構(gòu)方案，通過對比各種方案，挑選出適宜該房屋的方案。

2.2 確定適宜的基礎(chǔ)方案

在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)選擇適宜的基礎(chǔ)方案，先要從整體上對工程地質(zhì)的因素、施工環(huán)境、上部結(jié)構(gòu)類別、相鄰建筑物的影響乃至土層分布給予綜合分析，并且應(yīng)當(dāng)確保基礎(chǔ)方案的經(jīng)濟(jì)型。在房屋基礎(chǔ)的設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)最大程度的分析計算出地基的潛能，并且對地基進(jìn)行變形沉降的演算，從而保證現(xiàn)有場地地基承載力的高效運(yùn)用。通常建筑地塊面積較大，而地質(zhì)勘查又屬于抽樣設(shè)計，所以在實際的勘察中應(yīng)盡量做到勘察報告的詳實與可信，部分特殊情況需要補(bǔ)點勘察的應(yīng)當(dāng)按照設(shè)計要求提供地質(zhì)資料。建筑物的基礎(chǔ)類型盡可能的采用同一種類，這樣有利于不同基礎(chǔ)類型建筑物的沉降有所不同，而造成的建筑物出現(xiàn)裂縫。

2.3 正確分析計算

隨著科技的發(fā)展，計算機(jī)技術(shù)已普遍使用在結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，可是由于軟件種類較多，不同軟件采用的運(yùn)算方法，對相應(yīng)技術(shù)規(guī)范和技術(shù)要求的不同理解和運(yùn)用，造成了不同軟件計算出的數(shù)據(jù)相差較大，因此設(shè)計師應(yīng)當(dāng)從整體上掌握程序的適用因素和范疇，結(jié)合相應(yīng)的問題，進(jìn)行對比分析。針對不同軟件的計算結(jié)果，進(jìn)行橫向比較，再結(jié)合自我專業(yè)知識和實際經(jīng)驗從而選擇相應(yīng)的計算結(jié)果作為分析參考的依據(jù)。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

3.1 超高

現(xiàn)階段我國大部分高層建筑都出現(xiàn)了高度超高的情況，主要原因就是建設(shè)單位追求著建筑的高度，盡管建筑的高度有了很大提高，但是沒有按照相關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，還是按照傳統(tǒng)的設(shè)計規(guī)則進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計，從而使高層建筑結(jié)構(gòu)存在了安全隱患。

3.2 高層建筑結(jié)構(gòu)受力不均勻

目前我國大部分高層建筑為了美麗的外觀一味的使用不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致高層建筑的結(jié)構(gòu)受力不平衡，導(dǎo)致高層建筑的幾何中心，結(jié)構(gòu)中心、剛度中心這3個中心沒有在一點交匯，使高層建筑結(jié)構(gòu)的重力不能一直和地面垂直或者使其彎曲變形。

3.3 抗震縫與結(jié)構(gòu)豎向框架

大部分高層建筑在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計時，應(yīng)該了解縱向的穩(wěn)定性設(shè)計和水平的穩(wěn)定性設(shè)計是同等重要的，但是在很多的設(shè)計過程中忽略了影響縱向作用的地震和極端天氣，同時有些高層建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計不是按照建筑結(jié)構(gòu)規(guī)定進(jìn)行施工的，所以一旦發(fā)生地震和極端天氣，就會導(dǎo)致高層建筑的抗震縫產(chǎn)生碰撞的情況，從而對其建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行破壞。

3.4 沒有合理的設(shè)置短肢剪力墻

在進(jìn)行短肢剪力墻的設(shè)計施工過程時，出現(xiàn)墻體設(shè)置數(shù)量太多及設(shè)置位置不合理等情況發(fā)生，對高層建筑的使用空間有嚴(yán)重的影響，同時會導(dǎo)致墻體與梁不能可靠連接，對梁的強(qiáng)度也有一定的影響。

4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的解決措施

4.1 建筑超高問題解決

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先應(yīng)確定高層建筑的高度，并在高度確定后增加一條附加規(guī)定，設(shè)計高層建筑的高度應(yīng)嚴(yán)格遵守國家建筑標(biāo)準(zhǔn)，其高度不能有任何更改，還應(yīng)對其進(jìn)行嚴(yán)厲的監(jiān)察，如果發(fā)生問題應(yīng)及時的對其進(jìn)行處理。

4.2 結(jié)構(gòu)受力不均勻問題解決

應(yīng)該對高層建筑進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計，不能使用不規(guī)范的建筑結(jié)構(gòu)，一定要保證三點一心的原則，高層建筑空間應(yīng)堅持實用的原則，降低高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形彎曲的概率，對建筑高層重力保證一直垂直于地面。

4.3 豎向框架問題解決

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該對高層建筑結(jié)構(gòu)增加抗震能力，同時對結(jié)構(gòu)水平作用力的抗震能力進(jìn)行保障，以此對高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起到保證的作用，另外在進(jìn)行抗震縫設(shè)計時，應(yīng)該對抗震縫的寬度進(jìn)行保證，使其達(dá)到比現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)還要高。

4.4 短肢剪力墻設(shè)置問題解決

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要對短肢剪力墻的數(shù)量進(jìn)行控制，保證合適的數(shù)量，并且在滿足荷載的要求時對其要進(jìn)行合理的分布。對短肢剪力墻進(jìn)行拉直工作，使其保證建筑高層梁與短肢剪力墻的可靠連接，同時形成一個穩(wěn)定的整體。

5 結(jié)束語

總而言之，對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作而言，其對于整個高層建筑發(fā)展的重要性是極為突出的，為了較好提升高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，必須要重點從相應(yīng)問題入手進(jìn)行分析，了解當(dāng)前存在的各個問題，進(jìn)而也就能夠有效提升其設(shè)計水平。

[1]張秀麗.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策探討[J].中國建材科技，2014(S2)：62.

[2]王玉虎.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策探討[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015(25)： 90 -91.

[3]趙華琪.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策探討[J].江西建材，2015(17)：18，24.