高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

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摘要：本文主要圍繞高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)展開探討，提出了一些有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)策略。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，近年來，建筑的設(shè)計(jì)開始逐漸趨于功能多元化發(fā)展。同時(shí)，基于我國基本國情，高層建筑的建設(shè)力度大幅度增加，促使我國各城市中的可規(guī)劃空間越來越多，有效推進(jìn)了我國的城市規(guī)劃進(jìn)程。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，可對其整體安全性以及功能起到?jīng)Q定性影響，確保相關(guān)各環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的質(zhì)量有助于促進(jìn)高層建筑更好的發(fā)展。

1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

第一，舒適性。以提升用戶的使用效果為目的，是建筑的設(shè)計(jì)宗旨。以高層住宅建筑來講，用戶的使用效果即為舒適性，所以在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)，理應(yīng)通過合理規(guī)劃室內(nèi)空間，積極完善及改良設(shè)計(jì)方案等方式，促使建筑用戶可以體驗(yàn)到更高的舒適性。第二，經(jīng)濟(jì)性。時(shí)代不斷進(jìn)步，高層建筑的發(fā)展越來越好，數(shù)量越來越多，在對高層建筑結(jié)構(gòu)實(shí)施設(shè)計(jì)的過程中，需要注重對建筑的平面體形以及建設(shè)區(qū)域等多種因素進(jìn)行充分考量，有助于促使建筑的耐久性及安全性提升。同時(shí)，需要重視選擇合理性以及經(jīng)濟(jì)性均較高的結(jié)構(gòu)機(jī)制，有利于提升建筑的經(jīng)濟(jì)性。

2高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)有效策略

2.1科學(xué)合理布置建筑結(jié)

（1）平面布置。在實(shí)施此項(xiàng)操作的過程中，應(yīng)重視對布置的合理性及其和建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性間具有的關(guān)聯(lián)加以充分考量，因此，在具體對高層建筑進(jìn)行獨(dú)立的單元設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能在確保剛度及承載力均勻、對稱的條件下，促使所實(shí)施的結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)具備較高的簡單性以及規(guī)范性，以使得水平荷載作用的影響大幅度降低，減少變形問題出現(xiàn)的可能性，確保高層建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心可以和剛度中心良好重合。同時(shí)，可導(dǎo)致高層建筑兩端出現(xiàn)振動(dòng)問題的因素之一為平面的長度大小，所以，一般來講，建筑平面的長寬比也會(huì)對結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生較大影響[1]。（2）豎向的合理布置。首先，應(yīng)采取多種有效手段促使抗側(cè)移剛度設(shè)計(jì)具有較高的均勻性及連續(xù)性，最好可使設(shè)計(jì)從上至下循序漸進(jìn)的減小，有助于最大化的減少剛度的影響，降低基于剛度過大的影響導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄弱區(qū)域的問題產(chǎn)生。其次，應(yīng)盡可能確保豎向布置的規(guī)則性和均勻性，促使出現(xiàn)過大的外挑和內(nèi)收狀況的可能性大幅度降低。

2.2剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化

首先，要科學(xué)合理選擇剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，這就需要對高層建筑特點(diǎn)進(jìn)行充分的考慮。一般來說，針對小于20層的建筑，最好選擇短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，以便減輕結(jié)構(gòu)本身的重量，提升建筑的穩(wěn)定性。如果建筑高于20層，則需要采用剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，促使其受力均衡。其次，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，還需要確保建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，一般來說，在高層建筑施工中，都會(huì)進(jìn)行抗震設(shè)置，為了避免對其抗震性能產(chǎn)生不良影響，則需要采用雙向布置的方式，這樣才能在一定程度上減輕結(jié)構(gòu)重量，提升建筑的可靠性與承載力。與此同時(shí)，還需要保證其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑墻體的承重能力、墻面剛度是相符的，進(jìn)而可提升剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有利于確保整體建筑物的性能。

2.3地下室設(shè)計(jì)

一般而言，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中均會(huì)涉及到地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如表1所示，可見無梁樓蓋成本較低，并且減少層高，減少挖土方，減少地下降水費(fèi)用。由于近期中山某樓盤出現(xiàn)地下室無梁樓蓋倒塌事故，無梁樓蓋頂板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是要注意以下事項(xiàng)：（1）不平衡彎矩引起的等效集中反力不能忽視。應(yīng)充分考慮消防車、局部堆土等不均勻荷載情況。對施工機(jī)具的臨時(shí)施工荷載，設(shè)計(jì)中應(yīng)予說明限制，并要求施工單位按規(guī)程制定相應(yīng)的安全措施。（2）采取措施防止無梁樓蓋連續(xù)倒塌。按廣東省高規(guī)DBJ15-92-2013第3.6.1條條文說明應(yīng)設(shè)置暗梁。對有柱帽的無梁樓蓋結(jié)構(gòu)均加箍筋，以防止連續(xù)倒塌破壞。

2.4工程實(shí)例

根據(jù)以上提出的高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，對某海南項(xiàng)目6度區(qū)高層建筑進(jìn)行表1地下室頂板形式比選結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，建筑平面長46.4m，寬16.8m，33層及1層地下室，地下室層高3.8m，首層3.6m，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.0m，風(fēng)壓0.8，X向剛重比為3.83，Y向剛重比為7.64，第一平動(dòng)周期2.73S，第一扭轉(zhuǎn)周期1.6556S，Y方向風(fēng)荷載作用下樓層層間最大位移與層高之比為1/1012，地下室標(biāo)準(zhǔn)柱跨8.1×8.1m，覆土1.2m，地下室頂板采用無梁樓蓋結(jié)構(gòu)。在滿足建筑舒適性的同時(shí)提升建筑的經(jīng)濟(jì)性。本建筑除地下室部分，單體混凝土量為0.43m3/m2，鋼筋含量為42kg/m2；地下室部分混凝土量為0.96m3/m2，鋼筋含量為98kg/m2。如圖1所示，為某住宅標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)布置圖。

3結(jié)束語

基于上述分析，我們在具體針對高層簡述實(shí)施結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，需要重視對所規(guī)定的各種相關(guān)要求加以充分考量，注重合理擇選和應(yīng)用多種有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)手段，有助于提升建筑的整體質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃兆緯,胡雪瀛,趙宇欣.基于性能的天津中信城市廣場7號樓超限高層結(jié)構(gòu)抗震分析[J].建筑結(jié)構(gòu),2017,47(24):26-30.

[2]丁萍.高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化與建筑空間要求的設(shè)計(jì)探討[J].智能城市,2018,4(13):34-35.

作者:侯四英 單位:廣東中山建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司