高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題及處理對策

【摘要】高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在滿足國家對建筑工程設(shè)計標準的前提之下，對高層建筑的結(jié)構(gòu)進行加強設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，提高抗震能力。然而，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計在實際生活中，設(shè)計人員的設(shè)計方法和建筑物的實際情況存在較大差距，這種情況的出現(xiàn)嚴重影響了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性能和實用性能。針對實際設(shè)計中情況，本文對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題進行淺析，并提出相應(yīng)的解處理對策。

【關(guān)鍵詞】高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；存在的問題；處理對策

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的發(fā)展，土地資源越來越缺乏，在建筑設(shè)計中為了節(jié)省土地面積都采用高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，這樣既能減少土地資源的浪費，也能有效地集合人口數(shù)量。但是在實際設(shè)計中卻存在很多問題，給居民的居住造成很大的安全隱患。正因如此，在高層建筑設(shè)計時，不僅要注意外形的美觀，更要考慮其承載負荷的能力以及內(nèi)部空間的組織結(jié)構(gòu)。如何對高層建筑結(jié)構(gòu)進行科學(xué)而安全的設(shè)計，已成為建筑行業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要解決的首要問題。

1、高層建筑出現(xiàn)及發(fā)展概況

隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑也隨之成長起來，特別是鋼鐵、機械、電氣以及電梯工業(yè)技術(shù)迅猛的發(fā)展，更進一步加快了高層建筑的進程。促進高層建筑發(fā)展的最大因素有：一、科學(xué)技術(shù)的可操作性；二、經(jīng)濟實力的可行性；三、土地資源緊缺，城市人口劇增的必然性。由于這些因素的影響，加快了城市化進程的步伐，使現(xiàn)代高層建筑得到蓬勃的發(fā)展，對現(xiàn)代化城市的形態(tài)及結(jié)構(gòu)布局產(chǎn)生了巨大的影響。

2、高層建筑設(shè)計遵循的原則

（1）設(shè)計應(yīng)全面考慮，嚴格執(zhí)行國家技術(shù)設(shè)計的相關(guān)規(guī)定；（2）綜合統(tǒng)籌結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)計算和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，使高層建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟、合理；（3）依據(jù)建筑物的用途和國家規(guī)定，核定結(jié)構(gòu)的安全等級及抗震等級；（4）根據(jù)建筑物所處位置的地理環(huán)境和氣候情況，決定建筑的型體結(jié)構(gòu)；（5）重視高層建筑結(jié)構(gòu)的延性和抗震性的考慮，滿足建筑抗震三水準設(shè)防目標和兩階段設(shè)計方法。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在問題及其成因

3.1地基與基礎(chǔ)設(shè)計出現(xiàn)偏差A(yù)

高層建筑的地基與基礎(chǔ)設(shè)計跟地震作用、整體建筑物質(zhì)量、以及建筑物的動力特性相關(guān)，而地基、基礎(chǔ)造價占建筑物的總造價的比重很大。由于我國幅員廣闊，地理位置不同，各個地方的地質(zhì)條件相差很遠，因此設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)各地的實際情況，有針對性地進行設(shè)計，設(shè)計出符合當?shù)氐牡鼗A(chǔ)，符合當?shù)爻雠_的地方性《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》。

3.2設(shè)計深度不合要求

由于設(shè)計人員對高層建筑設(shè)計未能引起高度重視，盲目地套用其他建筑的設(shè)計結(jié)果；也有的是設(shè)計過程中對設(shè)計規(guī)范和設(shè)計方法理解不周；更有一些是設(shè)計者對力學(xué)知識理解不透切，計算模式不正確，計算結(jié)果判斷有誤。更由于一些設(shè)計人員貪圖便利，制作圖紙時偷工減料，設(shè)計不夠精細，施工圖紙中應(yīng)有的系統(tǒng)圖缺漏，設(shè)計的施工圖表述不完整，該詳細說明的未能具體陳述，未能較好地反映工程的全貌，未能在總說明中把一些重要的設(shè)計依據(jù)、設(shè)計參數(shù)、工程類別、安全等級、耐火等級等說明白。

3.3 高層建筑各部分組合設(shè)計不合理

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)組合設(shè)計不合理，出現(xiàn)這種情況的原因是設(shè)計人員對建筑物各部分的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性未加以重視而造成的。例如在高層建筑結(jié)構(gòu)部分設(shè)計中建筑構(gòu)件最大配筋率及其最小配筋率的限度問題，以及抗地震倒塌能力的延性問題，以及屋面溫度應(yīng)力設(shè)置問題等，這些問題因素的集合就導(dǎo)致高層建筑設(shè)計穩(wěn)定性和安全性問題。

4、存在問題的處理對策

4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理的處理

結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理的，要求設(shè)計人員對高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計有一個整體的認識，進行全面的考慮，并根據(jù)整體性的設(shè)計要素進行局部結(jié)構(gòu)設(shè)計，這樣既能保證建筑結(jié)構(gòu)整體性不受破壞，還能為局部的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一個可靠的依據(jù)。再接著進行建筑構(gòu)件和屋面溫度應(yīng)力的設(shè)計，就可以最大限度的限制因構(gòu)件標準不合格造成建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降以及溫度應(yīng)力設(shè)計值過大或是過小造成的墻體開裂現(xiàn)象。

4.2 重視高層建筑結(jié)構(gòu)受力與地基的關(guān)系

地基的不均勻沉降會引起建筑物構(gòu)件開裂或破壞，為了避免這種危害，可以從建筑措施、結(jié)構(gòu)措施、地基和基礎(chǔ)措施多方面加以控制。盡可能避免復(fù)雜的平面形狀和多陰角的平面布置，加強上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的剛度。

對于一個建筑物來講，最初的方案設(shè)計，建筑設(shè)計師考慮更多的是其空間組成特點，而并非詳細地確定建筑物的具體結(jié)構(gòu)。高層建筑結(jié)構(gòu)的重力總是向下作用于地面的。因此高層建筑設(shè)計的一個基本要求就是要弄清楚設(shè)計師所選擇的結(jié)構(gòu)體系中，向下的作用力和地基的承載力之間的相應(yīng)關(guān)系。因此，在高層建筑設(shè)計的方案選擇階段，就需要對主要的承重墻和承重柱的布局和數(shù)量進行總體上的設(shè)想。

4.3提高高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能

高層建筑設(shè)計除了要考慮正常使用時的豎向荷載、風(fēng)荷載外，還必須使結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，達到小震不壞、中震可修、大震不倒。在高層建筑設(shè)計規(guī)范中，對建筑結(jié)構(gòu)的高度有著嚴格的要求和限制。但是在實際的建筑工程設(shè)計中，往往會出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題的情況，從而導(dǎo)致施工圖在審查時未能通過。這時就必須重新進行設(shè)計或者需要開專家會議來對設(shè)計方案進行論證。

5、結(jié)語

綜上所述， 隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，土地資源的缺乏越來越嚴重，在建筑設(shè)計中為了節(jié)省用地面積都采用高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，這樣既能減少土地資源的浪費，實現(xiàn)人口數(shù)量的有效集合，還能減少建筑施工的材料浪費，達到節(jié)約資源促進生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展的戰(zhàn)略目標。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在滿足國家對建筑工程設(shè)計標準的前提之下，對高層建筑進行結(jié)構(gòu)的加強設(shè)計。在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意提高高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的準確性、安全性和經(jīng)濟合理性。

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作者簡介：葉楓（1987—），男，福建福州人，助理工程師，主要從事工業(yè)與民用建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。