高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題及對(duì)策分析

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摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展與科技的不斷進(jìn)步，在城市建設(shè)的過(guò)程中，高層建筑出現(xiàn)的頻率越來(lái)越高。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的研究有其特殊的重要性。本文以高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)為基點(diǎn)，著重探討高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題與對(duì)策。

關(guān)鍵詞：高層建筑；問(wèn)題；對(duì)策

隨著加快的城市化進(jìn)程，高層建筑越來(lái)越廣泛的出現(xiàn)在人們的生活中，為了使空間可以加大利用率，我國(guó)房屋的結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了改變。單層發(fā)展成多層、高層，傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)也改變?yōu)楦邔拥目蚣埽瑥亩梢垣@得更大、更靈活、更自由的空間，以此來(lái)滿(mǎn)足更多用戶(hù)的需求，如若想穩(wěn)固我國(guó)高層建筑事業(yè)的發(fā)展，必須要立即解決其中現(xiàn)行的問(wèn)題，制定更為科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題

1.1關(guān)于箱、筏基礎(chǔ)底板的問(wèn)題

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，箱、筏基礎(chǔ)底板很容易在荷載發(fā)生偏心的情況下，出現(xiàn)下沉的嚴(yán)重后果。箱、筏基礎(chǔ)底板的挑板應(yīng)運(yùn)而生，可仍然存在很大的不確定性。挑板陽(yáng)角的大小成為關(guān)鍵，嚴(yán)重影響著整體的穩(wěn)定性。如何確定挑板的位置及挑板陽(yáng)角的大小，我們必須仔細(xì)認(rèn)真的計(jì)算。

1.2關(guān)于扭曲的問(wèn)題

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑三心為結(jié)構(gòu)中心、剛度中心、幾何中心。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要步驟是建筑三心的三心合一，但是，三心存在不規(guī)范的嚴(yán)重扭曲現(xiàn)象，在高層建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，三心的真正合一一直無(wú)法完美實(shí)現(xiàn)，在水平壓力的無(wú)形影響下，高層建筑會(huì)產(chǎn)生扭曲震動(dòng)的不安情況，給高層建筑帶來(lái)非常大的安全隱患。

1.3關(guān)于受力性能問(wèn)題

對(duì)于高層建筑物，建筑設(shè)計(jì)師必須仔細(xì)考慮空間組成特征，認(rèn)真分析高層建筑的具體結(jié)構(gòu)特征，在關(guān)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案確定之后。

1.4關(guān)于高層建筑嵌固端的設(shè)置問(wèn)題

眾所周知，許多高層建筑都設(shè)置有地下室或者人防地下工程，一些工程的嵌固端就設(shè)置在地下室頂板處。但是，在地下室頂板、側(cè)墻等構(gòu)件的剛度、配筋條件等不滿(mǎn)足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求時(shí)，嵌固端就不能設(shè)置在地下室頂板處。對(duì)于此問(wèn)題一些設(shè)計(jì)人員往往不能引起足夠的重視，這樣就造成了結(jié)構(gòu)的安全隱患。在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免此情況的發(fā)生。

1.5關(guān)于短肢剪力墻設(shè)置問(wèn)題

短肢剪力墻即墻肢的截面的高度和厚度比在5～8的墻，對(duì)于增加或哲使用短肢剪力墻，存在著許多限制因素。例如，某些墻肢只有0.2米厚，而且受鋼筋、端柱，暗柱的影響，在墻與梁的連接處，不僅設(shè)計(jì)的寬度沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)，梁的強(qiáng)度有可能不夠。如果在較短的墻肢上設(shè)置短肢剪力墻，因?yàn)楫愋沃c墻肢在受力性能方面相似，極有可能造成截面抗扭性能不高。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的解決對(duì)策

2.1關(guān)于箱筏基礎(chǔ)底板問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

（1）對(duì)箱、筏基礎(chǔ)底板添加挑板。

挑板的問(wèn)題，從結(jié)構(gòu)角度來(lái)分析，存在很大的好處，一方面挑板可以調(diào)勻邊跨的底板鋼筋，另一方面可以大大節(jié)約由于邊跨鋼筋原因產(chǎn)生的底板通長(zhǎng)筋的加大，出桃板還可以進(jìn)一步降低其基底的附加應(yīng)力。天然地基和人工地基的結(jié)合，我們可以在天然地基的基礎(chǔ)上增加挑板，從而有效的控制其整體的沉降，如果重新荷載偏心的突發(fā)情況，為使有效的調(diào)整沉降差和整體傾斜，我們可以在某些很獨(dú)特的部位增加挑板。如果有很密集的橫隔墻排列在地下室的窗井，并且橫隔墻又能連通內(nèi)部的墻體，那么我們就要重新慎重考慮挑板的設(shè)置和他的計(jì)算問(wèn)題。如果地下水位的高度高出基礎(chǔ)挑板，那我們可以有效解決一些關(guān)于抗浮的問(wèn)題，如果取消挑板的話(huà)，將更加方便柔性的防水。

（2）科學(xué)設(shè)計(jì)箱、筏基礎(chǔ)底板挑板陽(yáng)角。

面對(duì)位于基礎(chǔ)底板的底面積中的陽(yáng)角面積小的問(wèn)題時(shí)，大多數(shù)情況下，我們可以使用直角，而陽(yáng)角在懸挑的部分，保持不變即可，也可以不使用輻射筋。

2.2扭曲問(wèn)題只要通過(guò)科學(xué)的計(jì)算，便可三心合一

（1）優(yōu)化計(jì)算工具的選擇。

現(xiàn)代信息技術(shù)的廣泛發(fā)展及快速應(yīng)用加速了建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的快速發(fā)展。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們可以充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目，并優(yōu)化各參數(shù)，全面實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全化，科學(xué)化，先進(jìn)化和節(jié)約化。例如，高層建筑設(shè)計(jì)人員充分利用仿真模擬軟件CAD制圖技術(shù)，不斷提高自身的計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平，工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和安全性也充分得到提高。

（2）對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，高層建筑設(shè)計(jì)的計(jì)算結(jié)果必須精準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)技術(shù)也應(yīng)恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中。由于形形色色的計(jì)算軟件存在于當(dāng)前的市場(chǎng)，運(yùn)用不同的軟件計(jì)算得到的結(jié)果也很有可能不同，所以，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須全面了解的軟件使用的范圍和條件，選擇合適的軟件。由于建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況和計(jì)算機(jī)程序并不一定完全相同，所以在進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)人工輸入誤差，或者因?yàn)檐浖旧泶嬖谥毕莸囊蛩兀?jì)算結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)誤差，所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件測(cè)評(píng)得到的結(jié)果后，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)校核，從而做出合理的判斷，最后得出準(zhǔn)確結(jié)果。

（3）精確選擇計(jì)算簡(jiǎn)圖，解決受力性能問(wèn)題。

計(jì)算簡(jiǎn)圖是高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的的計(jì)算依據(jù)。因此，對(duì)于計(jì)算簡(jiǎn)圖的精準(zhǔn)性，不言而喻。其直接影響建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。在解決高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，精確地計(jì)算就顯得尤為重要。

（4）嵌固端的合理選擇。

對(duì)于地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)嵌固部位時(shí)，頂板、墻柱等構(gòu)件應(yīng)滿(mǎn)足的條件，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》12.2.1條中有詳細(xì)說(shuō)明，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量滿(mǎn)足，對(duì)于不能滿(mǎn)足此條件的地下室頂板，則不宜作為結(jié)構(gòu)嵌固部位，此時(shí)應(yīng)將嵌固端下移，對(duì)于單層地下室，可取至基礎(chǔ)頂面（地下室底板面）。對(duì)于多層地下室，也可取至滿(mǎn)足嵌固條件的地下結(jié)構(gòu)板處，此時(shí)設(shè)計(jì)者應(yīng)注意結(jié)構(gòu)計(jì)算高度，風(fēng)荷載合理取值等問(wèn)題。

（5）全面提高設(shè)計(jì)技術(shù)，巧妙解決短肢剪力墻問(wèn)題。

在高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不可避免的回受某些客觀的或主觀因素的影響，進(jìn)而，出現(xiàn)一些技術(shù)問(wèn)題，結(jié)果影響了建筑物的安全性。因此，為了遠(yuǎn)離因?yàn)榻ㄖ镌O(shè)計(jì)的因素而帶來(lái)的重大安全事故，在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，有必要的采取一些行之有效的控制措施，從而，杜絕重大災(zāi)害的發(fā)生。例如，就具體關(guān)于針對(duì)短肢剪力墻設(shè)置不合理問(wèn)題，我們可以根據(jù)工程的實(shí)際具體情況進(jìn)行均勻的分布短肢剪力墻，并且嚴(yán)格控制墻體的厚度及光滑度，而墻體控制在0.2～0.3m是最合適的，墻體表面的光滑度同樣也要適中，墻體過(guò)薄或者過(guò)厚，或者墻體凹凸不平，這些因素都會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成極大的威脅，與此同時(shí)，我們可以將部分剪力墻與較長(zhǎng)的墻體整合在一起，這樣就可以提高整個(gè)建筑工程的安全性了。平面布置要遵守簡(jiǎn)單，減少偏心，對(duì)稱(chēng)，規(guī)則的要求。平面的長(zhǎng)度不應(yīng)該太長(zhǎng)，同時(shí)，應(yīng)減少扭轉(zhuǎn)的影響。規(guī)則、均勻是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的豎向體型的基本要求，避免外挑和內(nèi)收。下大上小，均勻變化，是結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度所應(yīng)呈現(xiàn)出來(lái)的。豎向布置嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)是我們極力避免的。

3結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)的城市建設(shè)發(fā)展的主打方向是高層建筑。高層建筑對(duì)土地資源的高利用，人們生活水平方面，具有積極的促進(jìn)作用。高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中現(xiàn)存的明顯的問(wèn)題，已然嚴(yán)重影響了建筑物的實(shí)用性能，高層建筑的基礎(chǔ)是安全。由于高層建筑中存在的明顯問(wèn)題，業(yè)主和用戶(hù)的利益已經(jīng)受到侵犯，所以，提高高建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，采取有效的，科學(xué)的管理措施，提高設(shè)計(jì)人員的職業(yè)素養(yǎng)，提升設(shè)計(jì)人員的工作水平，是保障高層建筑物質(zhì)量的不可替代途徑。

參考文獻(xiàn)：

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[2]孫凱.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題及對(duì)策探討[J].價(jià)值工程,2011,(25):88-89.

作者：劉夢(mèng)海單位：珠海泰基建筑設(shè)計(jì)工程有限公司