高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

賈曉飛

摘要：當(dāng)前形勢(shì)下，由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑市場(chǎng)的不斷發(fā)展以及人們生活質(zhì)量水平的不斷提升，使得對(duì)于建筑工程的要求越來(lái)越高。如何設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理可靠的高層住宅建筑結(jié)構(gòu)，是設(shè)計(jì)人員要面對(duì)的問(wèn)題。而掌握高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，正確合理地處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)所出現(xiàn)的問(wèn)題，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須具備的一項(xiàng)基本素質(zhì)。因此，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的時(shí)候，加強(qiáng)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是非常重要的。由于城市進(jìn)程的不斷加快，在進(jìn)行建筑的時(shí)候，加強(qiáng)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是建筑中最重要的一部分。筆者主要針對(duì)于高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)狀及優(yōu)化進(jìn)行詳細(xì)的探究。

關(guān)鍵詞：高層住宅;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);優(yōu)化

前言

在建筑工程中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的，它除對(duì)建筑物性能有著重要影響之外還對(duì)建筑工程具體施工方案，整個(gè)工程的經(jīng)濟(jì)利益產(chǎn)生重要的作用。與此同時(shí)，對(duì)于每個(gè)基本構(gòu)件，設(shè)計(jì)人員也要細(xì)致重視，設(shè)計(jì)工作也要結(jié)合實(shí)際中的工程所需，從而使工程圖紙可以很好的為整個(gè)工程服務(wù)，實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的價(jià)值。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

在進(jìn)行建筑工程的設(shè)計(jì)的時(shí)候，加強(qiáng)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是非常重要的。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要就是對(duì)于建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、對(duì)于暖氣以及通風(fēng)的設(shè)計(jì)、電氣以及給排水的設(shè)計(jì)。要想使建筑達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求，就需要保證建筑設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要滿足人們對(duì)于建筑提出的要求及其自身所具有的科學(xué)合理性。只有這樣才能夠保證建筑的整體水平達(dá)到相關(guān)的建筑要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為了使建筑能夠更加具有科學(xué)性，就需要對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的承載力的極限以及正常使用中產(chǎn)生的極限進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，保證其符合相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。另外，對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，會(huì)因?yàn)橛卸喾N效應(yīng)同時(shí)作用在結(jié)構(gòu)上，這就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，對(duì)于結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析，將建筑中的各種不利的因素進(jìn)行詳細(xì)的考慮。另外，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，還要求設(shè)計(jì)者根據(jù)實(shí)際的情況，進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)。

二、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題

城市化進(jìn)程的不斷加快，造成城市的住房緊張，房?jī)r(jià)一路高升，迫使住宅由多層向高層發(fā)展，出現(xiàn)了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的高層住宅。高層住宅建設(shè)經(jīng)過(guò)幾十年的快速發(fā)展，研制出了高強(qiáng)度的建筑材料，完善了抗震結(jié)構(gòu)體系，創(chuàng)立了新的設(shè)計(jì)理論，尤其是計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為高層建筑的安全設(shè)計(jì)提供了有力支持。

1） 高層住宅結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀。在高層住宅的建設(shè)過(guò)程中，逐漸形成了框架剪力墻結(jié)構(gòu)或框架簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)和巨型結(jié)構(gòu)。鋼則是這種結(jié)構(gòu)理想的建設(shè)材料，因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、抗震性好的優(yōu)點(diǎn)。但是全鋼的結(jié)構(gòu)造價(jià)高、耐火性差，這樣造價(jià)低、承載力強(qiáng)、材料豐富的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)便應(yīng)運(yùn)而生，加之合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了建筑的抗震性能。當(dāng)然，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也存在著自重大、構(gòu)件斷面尺度大的問(wèn)題。因此需根據(jù)鋼和混凝土的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出更好的結(jié)構(gòu)形式，以獲得合理的經(jīng)濟(jì)效益和精良的技術(shù)。

2） 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。工程質(zhì)量的好壞，尤其是住宅建筑的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響人們的生命安全。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于建筑的安全、經(jīng)濟(jì)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還存在著一系列概念、方法上的差錯(cuò)，這些差錯(cuò)有的是沒(méi)有理解設(shè)計(jì)方法;有的是設(shè)計(jì)人員不顧實(shí)際情況盲目套用別人的設(shè)計(jì)結(jié)果;有的則是沒(méi)能建立正確的設(shè)計(jì)結(jié)果的驗(yàn)證體系。所以為保證建筑的質(zhì)量，必須加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員管理和提升設(shè)計(jì)結(jié)果的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

三、高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化的措施

伴隨著房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，與之相關(guān)的建材和建筑工藝也獲得飛速發(fā)展，人們對(duì)住宅的安全性和審美性提出了更高的要求，目前隨著高層住宅的發(fā)展，結(jié)構(gòu)的抗震性成為設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。下面對(duì)高層住宅的綠色環(huán)保和抗震性等方面進(jìn)行分析以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

1） 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化存在的問(wèn)題及原因。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化通過(guò)將有限分析技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸和形狀的控制。但在具體的應(yīng)用中仍存在著結(jié)構(gòu)優(yōu)化與理論不一致的問(wèn)題，原因主要有 ： 目前高層住宅建設(shè)沒(méi)有明確規(guī)定要使用優(yōu)化設(shè)計(jì);建筑的設(shè)計(jì)和管理體制使設(shè)計(jì)人員缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的動(dòng)力;傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)離散變量?jī)?yōu)化，因?yàn)榻ㄖ叽绲拇笮　⑿弯摰男吞?hào)變化都不是有規(guī)律的，不合理的分析反而會(huì)使工程的計(jì)算量急劇增加。

2） 高層住宅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念。隨著全球氣候變暖、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等問(wèn)題的出現(xiàn)，“綠色建筑”應(yīng)運(yùn)而生。“綠色建筑”是人類實(shí)現(xiàn)與自然和諧共處，享受高效、舒適生活空間的有效途徑，還可以實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約，環(huán)境保護(hù)。它是在最大限度地保護(hù)生態(tài)平衡的基礎(chǔ)上，充分利用自然資源進(jìn)行建造的建筑，所以又稱為生態(tài)建筑、節(jié)能環(huán)保建筑。經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，建筑結(jié)構(gòu)降低了對(duì)鋼筋、混凝土等資源的使用量。這樣既保護(hù)了環(huán)境又實(shí)現(xiàn)了資源的充分利用。

3） 高層住宅抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則。合理的結(jié)構(gòu)形式對(duì)于增強(qiáng)高層住宅的抗震性有著重要作用，因?yàn)榻ㄖ锏慕Y(jié)構(gòu)會(huì)隨著地震的發(fā)生而改變。要做到建筑結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的抗震性能，需要高層住宅的設(shè)計(jì)人員根據(jù)建筑類型和地震的級(jí)別選擇不同的結(jié)構(gòu)類型。所以在對(duì)高層住宅的結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)綜合考慮建筑的性能，如 ： 穩(wěn)定性、承載能力、延性、剛性，對(duì)于建筑的結(jié)構(gòu)比較薄弱的部位應(yīng)加強(qiáng)抗震措施。同時(shí)在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)設(shè)多重防線，從而使高層住宅形成完整的抗震體系，達(dá)到良好的抗震效果。并且在處理建筑的結(jié)構(gòu)關(guān)系時(shí)，應(yīng)該有足夠的韌性，從而提高建筑的抗震能力和延性。

四、結(jié)語(yǔ)

目前，由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層住宅越來(lái)越多的出現(xiàn)在人們的視野及生活中，高層住宅作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的產(chǎn)物，其建設(shè)要求既安全環(huán)保又效益顯著。這樣住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅要縮短設(shè)計(jì)周期，充分利用建筑材料的性能，還應(yīng)把握高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，對(duì)住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能，以改善人們的生活環(huán)境，減輕城市發(fā)展的壓力。

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（作者單位：河北建筑工程學(xué)校）