淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

許義鋒

【摘要】我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展至今，不管是其規(guī)模還是建筑技術(shù)在國(guó)際領(lǐng)域都是名列前茅。在建筑工程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，是高層建筑未來(lái)施工的主要參考依據(jù)。它具有基礎(chǔ)性、關(guān)聯(lián)性、創(chuàng)新性等特征，在當(dāng)代城市規(guī)劃中，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。基于此，結(jié)合國(guó)內(nèi)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)理論，著重對(duì)其設(shè)計(jì)難點(diǎn)進(jìn)行分析，以達(dá)到降低高層建筑建設(shè)成本，保障結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的目的。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；難點(diǎn)分析

一、高層建筑結(jié)構(gòu)的特征

與普通建筑相比，高層建筑需承載垂直和水平兩個(gè)方向的荷載，因此，其對(duì)結(jié)構(gòu)的荷載承受能力要求更高，其中垂直荷載主要是由建筑物高度引起的，而水平荷載則是由外界風(fēng)力產(chǎn)生的，外界風(fēng)力和地震都是影響高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要因素，另外，建筑層數(shù)的增高也會(huì)加快建筑物的位移速度，而過(guò)快得位移速度則會(huì)對(duì)建筑物的功能性和建筑物內(nèi)住戶的舒適度產(chǎn)生直接的影響，并且過(guò)大的側(cè)移位還會(huì)對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成損害，因此，相關(guān)人員在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需合理控制建筑物的側(cè)移范圍，才能保證其結(jié)構(gòu)功能性良好。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則

（一）基礎(chǔ)方案的合理性

高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)施工方案，是保證高層建筑施工整體性和良好性的基礎(chǔ)保障，在實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)當(dāng)中，相關(guān)設(shè)計(jì)單位需要依照具體施工地質(zhì)條件，依照具體的建筑施工要求來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)。一方面，在建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案的配置上，需要和地質(zhì)調(diào)查報(bào)告進(jìn)行對(duì)接，保證其中各項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)充分符合工程施工標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，在進(jìn)行高層建筑施工過(guò)程中，還需要對(duì)建筑實(shí)施綜合性進(jìn)行分析，特別是對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定程度、每一個(gè)環(huán)節(jié)的負(fù)載加以考慮，通過(guò)這種施工設(shè)計(jì)方式，充分保證工程施工的穩(wěn)定性。

（二）結(jié)構(gòu)措施完善

在高層建筑施工當(dāng)中，除了需要對(duì)基礎(chǔ)施工方案和施工圖紙進(jìn)行設(shè)計(jì)之外，其中還有一個(gè)比較重要的施工原則是相關(guān)施工單位經(jīng)常忽略的問(wèn)題，那就是需要保證建筑結(jié)構(gòu)實(shí)施措施完善化。相關(guān)設(shè)計(jì)單位在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，需要充分地注意各部分組件相互之間的銜接程度。比如建筑體當(dāng)中的鋼筋錨固長(zhǎng)度等，同時(shí)，設(shè)計(jì)單位還需要充分注意建筑體存在的一些薄弱環(huán)節(jié)，建筑體本身的溫度對(duì)建筑體組件產(chǎn)生的影響等，對(duì)這幾個(gè)方面的問(wèn)題，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作當(dāng)中，需要充分遵循“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓弱拉”的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性。

三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

（一）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

從高層建筑的總體結(jié)構(gòu)而言，高層建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，符合國(guó)家高層建筑設(shè)計(jì)要求，是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到最佳狀態(tài)的表現(xiàn)，這也表明高層建筑整體受力足夠穩(wěn)定。但不論高層建筑頂層設(shè)計(jì)如何變化，都離不開(kāi)高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部分，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，作為建筑施工的主要參考標(biāo)準(zhǔn)，必須做好基礎(chǔ)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。由此，設(shè)計(jì)人員必須將高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要點(diǎn)作為體系規(guī)劃的一種形式，進(jìn)行地基基礎(chǔ)的科學(xué)規(guī)劃，把握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)，通過(guò)多方案的比較確定地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案。

（二）高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性

城市高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性分析，是指高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體與部分之間的協(xié)調(diào)程度，避免出現(xiàn)高層建筑框架設(shè)計(jì)失衡，高層建筑承載力不夠的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，與高層主體建筑關(guān)聯(lián)程度之間存在聯(lián)系。因而，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須要合理控制高層建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)體系，形成相互協(xié)調(diào)的高層建筑結(jié)構(gòu)承載模式。例如：我們常說(shuō)的高層建筑主體梁部分設(shè)計(jì)，就屬于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性因素表現(xiàn)形式。同時(shí)，高層建筑框架輔助部分，也需著重分析高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻之間的受力平衡度設(shè)計(jì)，確保高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，能夠具有良好的抗震、防震能力。例如：高層建筑中女兒墻設(shè)計(jì)與主梁設(shè)計(jì)的吻合程度等，都屬于建筑框架設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的問(wèn)題。

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，材料應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，也是其設(shè)計(jì)難點(diǎn)所在。一方面，高層建筑設(shè)計(jì)受到垂直重力的影響，建筑層數(shù)越高，建筑底層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸壓比越大。此時(shí)，除了做好高層建筑地基部分穩(wěn)定性分析，也需在高層頂部材料應(yīng)用時(shí)，科學(xué)規(guī)劃鋼筋混凝土及鋼材強(qiáng)度，保障高層建筑整體穩(wěn)定性以及各個(gè)部分材料應(yīng)用協(xié)調(diào)性就顯得尤為重要。另一方面，高層建筑中玻璃幕墻等外部裝飾材料帶給主體建筑的“壓力”，也需設(shè)計(jì)人員在前期做好結(jié)構(gòu)受力點(diǎn)分配，才能夠避免高層建筑施工時(shí)構(gòu)件強(qiáng)度和截面不滿足需求的問(wèn)題。

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，也是其設(shè)計(jì)問(wèn)題中的一方面。應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范的相關(guān)條款進(jìn)行參數(shù)選擇。通過(guò)參數(shù)的選擇和調(diào)整使軸壓比、剪重比、剛重比、層間位移角、位移比、周期比等計(jì)算結(jié)果在滿足規(guī)范要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。舉例來(lái)說(shuō)，某高層酒店進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師結(jié)合本高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)區(qū)域特點(diǎn)，在建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，通過(guò)多種結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)計(jì)算程序的分析，以較為精確的參數(shù)值，進(jìn)而提升本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠行、經(jīng)濟(jì)型及舒適性要求。達(dá)到業(yè)主對(duì)工程造價(jià)的控制以及結(jié)構(gòu)在地震和風(fēng)荷載作用下的位移要求。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析，是當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的理論歸納，對(duì)當(dāng)代城市高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，具有指導(dǎo)性作用。在此基礎(chǔ)上，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)、高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性、新材料應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題、房屋高寬比設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及建筑結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)把握，是解決其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)的條件。因此，淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)，將為當(dāng)代高層建筑科學(xué)規(guī)劃提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

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