高層建筑結構設計的問(wèn)題及對策
高層建筑結構設計的重要依據就是在設計過(guò)程中所運用的計算方法。諸如構件尺寸的計算、配筋率的計算等，這些計算都直接涉及到計算簡(jiǎn)圖的選擇和使用。
摘要:
社會(huì )經(jīng)濟水平的進(jìn)一步提升，城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，使得一棟棟高層建筑在城市拔地而起，日漸形成一道道亮麗的城市風(fēng)景線(xiàn)。高層建筑和一般建筑相比較而言，其施工難度相對更大，施工過(guò)程也較為復雜。為確保高層建筑項目的順利開(kāi)展，需在設計階段就全面考慮到施工過(guò)程中可能遇到的各種問(wèn)題。尤其是在結構設計方面，更是應該重點(diǎn)把關(guān)。因此文章就高層建筑結構設計方面的問(wèn)題及對策展開(kāi)相關(guān)探討
關(guān)鍵詞:
高層建筑;結構設計;問(wèn)題;對策
1高層建筑結構設計的必要性
高層建筑工程整體結構相對較為復雜，施工難度也較大，因此整個(gè)結構設計是便成為了整個(gè)工程項目的靈魂之處�？茖W(xué)合理的結構設計，能夠切實(shí)提升建筑使用功能和抗震性能等方面�？傮w而言，高層建筑結構設計直接關(guān)系到高層建筑結構的安全性、穩定性，必須予以高度重視。
2高層建筑結構設計中存在的主要問(wèn)題
(1)高層建筑的基礎埋深問(wèn)題。在實(shí)際設計中，高層的基礎埋深常常容易被忽視。雖然在《高規》已經(jīng)明確規定了埋置深度的取值可以為房屋高度的1/15～1/18，但是在這個(gè)寸土寸金的時(shí)代，大多數建筑地下部分均為大型的地下車(chē)庫或者地下商場(chǎng)，那么這對整個(gè)建筑的抗傾覆和滑移來(lái)說(shuō)是很不利的。這種情況一般會(huì )采用大底盤(pán)多塔結構進(jìn)行計算，主樓與裙樓在地下部分連為整體，通過(guò)后澆帶來(lái)解決兩者之間的沉降差異及溫度應力的變化，同時(shí)可以將地下車(chē)庫的剛度折算為覆土厚土，然后再計算埋置深度來(lái)滿(mǎn)足高規的要求。
(2)高層建筑的嵌固端問(wèn)題。在高層建筑結構設計中，如將嵌固端位置確定在地下室頂板時(shí)，則應該滿(mǎn)足《高規》中第12.2.1條規定，那么地下一層的抗震等級與上部結構相同，地下一層以下抗震構造措施的抗震等級可逐層降低一級，但不應低于四級。而在抗震高烈度區高層建筑中剪力墻布置較多，地下一層與首層的側向剛度比一般很難小于2，那么嵌固端就應該選擇在基礎頂部，隨之剪力墻的約束邊緣構件也應延續到基礎頂部，地下部分的抗震等級也應與上部結構相同。
(3)超高問(wèn)題。超高問(wèn)題的出現主要是受到經(jīng)濟利益的驅使，部分建設單位為了謀取經(jīng)濟利益，無(wú)視相關(guān)設計規范以及文件制度，人為的增加高層建筑的高度。這種做法，不僅違反了高層建筑結構的設計規范，還不利于高層建筑的穩定性和抗震性能，進(jìn)而導致高層建筑在自然災害發(fā)生時(shí)，出現倒塌或者斷裂等安全事故。
(4)雙連梁處理連梁超筋問(wèn)題的合理性。對于剪力墻結構而言，連梁超筋的現象比較普遍，通常的做法是:在連梁梁截面高度中央位置設置100mm寬度的水平縫，進(jìn)而使之產(chǎn)生兩個(gè)半高度的連梁。這種做法主要運用的是連梁計算截面的簡(jiǎn)單等效替換。然而截面的選擇和計算假定會(huì )存在一定誤差，使得實(shí)際連梁和等效連梁在計算模型方面存在一定差異。若高層建筑位置高烈度區或者是地震災害較為嚴重的區域，使得連梁的強剪弱彎難以確保，進(jìn)而導致連梁在地震作用下失效。嚴重情況下還可能導致剪力墻或者是整個(gè)結構體系遭受破壞。因此并非所有情況下均適用于雙連梁處理方式，需要具體問(wèn)題具體分析。
(5)短肢剪力墻設置問(wèn)題。短肢剪力墻主要指的是墻肢的截面高度和厚度比為5-8的墻。在高層建筑結構設計中盡量避免短肢剪力墻的設置，若由于使用功能要求限制必須設置時(shí)，則應滿(mǎn)足《高規》中7.2.2條規定。此外，若將短肢剪力墻設置在較短的墻肢上，由于受到異形柱以及墻肢受力性能等方面的影響，可能導致截面的抗扭性能不佳。
(6)剪力墻的截面厚度問(wèn)題。在普通高層住宅中墻厚一般設計為200mm厚，如建筑底部設有商業(yè)功能，層高會(huì )比較高，則應適當加厚墻厚，以滿(mǎn)足墻體穩定、剪力墻受剪截面限制條件、正截面受壓承載力要求及軸壓比限制的要求。此外，200mm厚的墻體如支撐平面外的梁時(shí)，那么梁縱筋在端部就不能滿(mǎn)足0.4LaE的水平錨固長(cháng)度，那么在設計中應將梁端設計為鉸接，以減小該處梁縱筋的截面，如還不滿(mǎn)足要求的話(huà)可將梁的上部縱筋伸入另一側樓板中以滿(mǎn)足水平錨固長(cháng)度。
3高層建筑結構設計問(wèn)題的應對策略
(1)注重結構設計中的性能設計。在高層建筑結構設計工作中，結構性能設計是其中最為常見(jiàn)的一個(gè)問(wèn)題�？梢哉f(shuō)，高層建筑結構抗震設計的精髓就是性能設計。目前城市化建設速度逐步加快，大量的人口涌入到城市中，若在高層建筑結構設計時(shí)，僅僅考慮保護生命安全這一單一目標，顯然是不夠全面的。我們更應該去重點(diǎn)考慮如何確保建筑物免遭地震破壞，確保地震發(fā)生時(shí)建筑物的功能得以正常實(shí)現。要真正達到這個(gè)目標，需要綜合考慮不同地震水準條件構件的變形、承載能力以及局部構造。若單一的提升承載能力，能夠切實(shí)提升構件的安全性能，然而卻不一定能夠保障滿(mǎn)足變形的基本要求。因此要想實(shí)現性能設計，提升結構的承載能力，促使結構在進(jìn)入塑性工作階段相對延遲，同時(shí)提升剛度以便于降低變形。只要找到結構構件的承載力和變形能力間的平衡點(diǎn)，便可以實(shí)現結構的性能設計。
(2)選擇科學(xué)合理的結構設計方案。合理選擇結構類(lèi)型是高層建筑結構設計中的重要內容之一。為確保結構方案能夠科學(xué)合理，需要綜合多方面因素。第一，結構選型首先必須能夠滿(mǎn)足建筑物的基本功能。諸如為了實(shí)現較好的視覺(jué)或者傳音效果，則結構方案中需要舍棄一部分豎向支撐構件，換做大跨度結構。第二，針對部分建筑造型較為復雜的，且平面和立面不規則的建筑物。在進(jìn)行結構設計的時(shí)候，還應該適當設置防震縫，從而促使其能夠形成規則的結構單元。第三，還應該結合建筑物所在的區域進(jìn)行綜合考慮，諸如施工區域的地下水狀況、地質(zhì)土層、周邊已建建筑物、工程造價(jià)等多方面因素，才能夠最終得出經(jīng)濟合理的結構方案。
(3)結構的包絡(luò )設計方法。目前，針對工程結構設計中的一些難題，可以采用包絡(luò )設計方法來(lái)予以解決。對于不同的工程條件，可以選用不同的包絡(luò )設計原則，也可以選取對于結構整體的包絡(luò )設計。諸如針對少量剪力墻結構的框架結構，可以將框架依據框架與剪力墻協(xié)同工作和純框架結構來(lái)分別進(jìn)行計算。也可以針對重要部位開(kāi)展包絡(luò )設計，諸如針對轉換結構的轉換層、連體結構的連接體等。此外，針對結構構件的包絡(luò )設計，可依據構件的具體受力狀況，對構件選用補充分析驗算，最后選取不利值包絡(luò )設計。
(4)使用計算簡(jiǎn)圖。高層建筑結構設計的重要依據就是在設計過(guò)程中所運用的計算方法。諸如構件尺寸的計算、配筋率的計算等，這些計算都直接涉及到計算簡(jiǎn)圖的選擇和使用。所以要求所選擇的計算簡(jiǎn)圖或者是具體的計算模型，一定要最為接近實(shí)際狀況。然而由于高層建筑結構設計較為復雜，位計算簡(jiǎn)圖的選擇增加了難度。因此具體選用計算簡(jiǎn)圖時(shí)，需要綜合考慮各種影響到高層建筑結構的因素，從而確保最終的計算簡(jiǎn)圖選用最為接近實(shí)際，從而得出更為精準的計算結果。
4結語(yǔ)
總之，伴隨著(zhù)經(jīng)濟水平的不斷提升以及城市化進(jìn)程的逐步加快，高層建筑日漸成為了城市建筑中的重要組成部分。由于高層建筑對于穩定性、安全性方面有著(zhù)更為嚴格的要求，使得對其進(jìn)行結構設計的難度也相對較大。目前在進(jìn)行高層建筑結構設計中還存在一些問(wèn)題，要求設計人員切實(shí)結合實(shí)際狀況，嚴格遵循相關(guān)設計規范標準和法律法規，科學(xué)選取結構設計方案，優(yōu)化性能設計，合理運用包絡(luò )設計，選用合理的計算簡(jiǎn)圖以及設計方法，從而切實(shí)提升高層建筑結構設計的質(zhì)量水平，最終確保整個(gè)高層建筑的安全性、穩定性，真正為民眾打造一個(gè)安全放心的居住環(huán)境。
參考文獻：
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