高層房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管理

丁芳 張紀(jì)春

摘要：高層房屋的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，因此我們要因地制宜的實(shí)行全過程的管理和控制。以使整個高層房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，工程建設(shè)順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞： 高層房屋 建筑結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)特點(diǎn) 管理

1 高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

高層房屋的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與我國傳統(tǒng)的低層和多層房屋的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是不同的。高層房屋不僅在建筑設(shè)計(jì)方面要求有藝術(shù)感的立面效果和流暢合理的平面布置，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也要具備較強(qiáng)的抗震性能和抗風(fēng)能力。從而就需要了解高層房屋在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的特點(diǎn)，做好充分的考慮和周密的計(jì)算，并做好相應(yīng)的控制。

1.1 控制指標(biāo)的側(cè)移

建筑高度的增加會導(dǎo)致水平的荷載作用之下的結(jié)構(gòu)側(cè)向產(chǎn)生更大的變形，結(jié)構(gòu)側(cè)移和建筑的高度四次方是成正比的，因此結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求的同時(shí)，還要考慮足夠抗側(cè)移的剛度，保證結(jié)構(gòu)于水平的荷載作用下所產(chǎn)生的側(cè)移是在規(guī)范限定范圍內(nèi)。當(dāng)側(cè)移過大的時(shí)候，位于建筑物里的人會產(chǎn)生心理不適； 建筑物里的電梯軌道、建筑裝飾以及填充墻等設(shè)施易產(chǎn)生裂縫、變形、損害狀況； 且側(cè)移過大會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂甚至損害狀況，最終危及結(jié)構(gòu)使用的期限。因此要確保建筑物的正常使用功能，就必須做好控制建筑結(jié)構(gòu)側(cè)移的工作。

1.2 水平力

影響高層房屋的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要因素的是水平力，和控制多層或底層房屋結(jié)構(gòu)的荷載產(chǎn)生的力是不同的。在高層建筑里，水平荷載對房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有十分重要的影響，其中常見的為風(fēng)荷載，以及地震所產(chǎn)生的水平荷載，這就對高層建筑要求較高的剛度。

1.3 軸向變形不容忽視

在外力的作用下所有的建筑結(jié)構(gòu)都會產(chǎn)生剪切變形、彎曲變形、和軸向變形這三種位移。由于一般的結(jié)構(gòu)構(gòu)件其軸力與剪力產(chǎn)生的影響比較小，因此在低層的房屋建筑結(jié)構(gòu)中經(jīng)常忽視軸向變形與剪切變形。然而高層房屋建筑結(jié)構(gòu)的軸向變形由于軸力大和建筑層數(shù)比較多對高層房屋的結(jié)構(gòu)內(nèi)力存在較大的影響，再加上建筑高度的升高會給軸向變形帶來顯著的變化。因此高層房屋的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對剪力墻、柱的截面考慮就要非常慎重。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的管理原則

2.1選擇合適的計(jì)算簡圖

由于在建立結(jié)構(gòu)計(jì)算模型時(shí)必須作必要的簡化，以計(jì)算簡圖作為基礎(chǔ)而進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算簡圖的選擇不合適會造成結(jié)構(gòu)安全事故，因此為了保證結(jié)構(gòu)的安全就必須選擇合適的計(jì)算簡圖，并且還需要配合相應(yīng)的構(gòu)造措施。盡管實(shí)際的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)不能是純粹的剛接點(diǎn)或者鉸接點(diǎn)，然而我們也要分析判斷，將誤差設(shè)計(jì)在合理的范圍內(nèi)。

2.2選擇合適的結(jié)構(gòu)方案

選擇合適的結(jié)構(gòu)方案即選擇可行的結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)形式。結(jié)構(gòu)體系需要滿足傳力簡捷，受力明確的條件。同一結(jié)構(gòu)單元不能混合使用不一樣的結(jié)構(gòu)體系，地震區(qū)要盡可能的符合豎向和平面規(guī)則。同時(shí)要綜合分析工程的建筑使用功能、房屋高度、地理環(huán)境、材料供應(yīng)情況、施工技術(shù)、有無抗震設(shè)防等情況，和其他專業(yè)進(jìn)行充分的協(xié)商，然后進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型，以確定好結(jié)構(gòu)方案。在有必要的情況下需要進(jìn)行多方案的比較，建立模型分析比對，選擇最合理的結(jié)構(gòu)方案。

2.3 選擇恰當(dāng)?shù)幕A(chǔ)方案

要根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的類型、工程地質(zhì)條件、施工條件、使用功能、相鄰建筑物影響、載荷分布等因素來選擇恰當(dāng)?shù)幕A(chǔ)方案。在設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡可能的發(fā)揮地基潛力，在必要的時(shí)候要做好地基變形的驗(yàn)算。并配合詳細(xì)的地質(zhì)報(bào)告來做基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，以及進(jìn)行現(xiàn)場的查看或者對臨近的建筑資料進(jìn)行參考。

2.4 做好計(jì)算結(jié)果的分析

目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多為選擇計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算軟件種類比較多，不同的軟件采用不同的計(jì)算模型會導(dǎo)致不同的計(jì)算結(jié)果。設(shè)計(jì)前應(yīng)全面了解程序的適用力學(xué)模型，熟悉設(shè)計(jì)規(guī)范，讓計(jì)算機(jī)作為輔助設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中容易出現(xiàn)錯誤，如人工輸入錯誤； 軟件本身對復(fù)雜高層工程經(jīng)驗(yàn)滯后； 結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況和程序的計(jì)算模型不符等，都會導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，所以設(shè)計(jì)師針對復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)需要采用不少于兩個合適的不同力學(xué)模型進(jìn)行校核，應(yīng)對電算結(jié)果認(rèn)真分析審核，從力學(xué)概念和工程經(jīng)驗(yàn)等方面加以必要的分析判斷，確認(rèn)其合理性和可靠性，以確保結(jié)構(gòu)安全。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前期的質(zhì)量管理問題

建筑設(shè)計(jì)單位需要與業(yè)主簽訂設(shè)計(jì)合同，設(shè)計(jì)工作人員不僅需要了解業(yè)主在建筑項(xiàng)目上的明確要求，還需要了解其隱含的要求，并及時(shí)向業(yè)主索要相關(guān)的設(shè)計(jì)資料，例如委托書、規(guī)劃總平面圖、立項(xiàng)文件等，并且這些資料都需要業(yè)主親自簽字確認(rèn)，防止設(shè)計(jì)工作缺少重要資料。

在接到設(shè)計(jì)任務(wù)之后，首先需要進(jìn)行的是組建設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，一個井然有序的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)是保證設(shè)計(jì)工作正常進(jìn)行的重要保證。安排好各個設(shè)計(jì)人員的職責(zé)，并根據(jù)業(yè)主的要求安排好設(shè)計(jì)工作的進(jìn)度表。

建筑結(jié)構(gòu)的選擇針對不同的工程類型而定，選定的原則可以參考建筑工程的地址要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的制圖標(biāo)準(zhǔn)等。對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要擬定一套統(tǒng)一的技術(shù)措施，經(jīng)過總設(shè)計(jì)工程師審核之后，下發(fā)到每一個設(shè)計(jì)人員，通過專業(yè)的負(fù)責(zé)人對設(shè)計(jì)人員進(jìn)行統(tǒng)一安排，從而讓整個團(tuán)隊(duì)行動一致，有組織有計(jì)劃，井井有條。

4 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的質(zhì)量管理

建筑結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)和施工圖的設(shè)計(jì)是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，在這個過程中設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)所制定的統(tǒng)一的技術(shù)措施行動。如果個人對技術(shù)措施有異議，那么應(yīng)該及時(shí)同專業(yè)負(fù)責(zé)人進(jìn)行探討，通過專業(yè)負(fù)責(zé)人和總工程師對整個設(shè)計(jì)任務(wù)的把握最終確定標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)中不能夠由于個人的意見而違反全面的設(shè)計(jì)質(zhì)量管理，影響整個團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)進(jìn)度和設(shè)計(jì)質(zhì)量。

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往涉及到多個階段，多個設(shè)計(jì)人員，為了保證設(shè)計(jì)工作的正常進(jìn)行，設(shè)計(jì)工作人員之間應(yīng)當(dāng)相互配合，坦誠相待，互相提供信息和基礎(chǔ)資料，不能夠因一己私欲而造成整個設(shè)計(jì)任務(wù)的失敗。在互相的監(jiān)督下和約束下，各個設(shè)計(jì)人員的責(zé)任應(yīng)當(dāng)充分明確，這樣在發(fā)生責(zé)任事故之后能夠快速找到相關(guān)負(fù)責(zé)的設(shè)計(jì)人員。

在設(shè)計(jì)工作中，在遵循設(shè)計(jì)進(jìn)度的要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系的前提下，設(shè)計(jì)人員可以充分地發(fā)揮自己的才能，拓展設(shè)計(jì)思路，對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的改進(jìn)。但是，在經(jīng)過更改后的方案需要報(bào)到負(fù)責(zé)人處進(jìn)行進(jìn)一步審核，在通過了審核之后才可以進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)工作。建筑設(shè)計(jì)往往在時(shí)間上的要求是非常嚴(yán)格的，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，如果確實(shí)因?yàn)橐恍┎豢杀苊獾囊蛩囟绊懥诉M(jìn)度，那么負(fù)責(zé)人應(yīng)該安排另外的設(shè)計(jì)人員在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，不能夠出現(xiàn)違約的現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對于建筑房屋的需求和人們對建筑的觀念改變，使得我國的建筑行業(yè)突飛猛進(jìn)地發(fā)展起來。然而高層房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在諸多問題，造成設(shè)計(jì)過程中安全性和經(jīng)濟(jì)性不能有效的把握。我們必須重視這些問題，并探尋恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方法，以促進(jìn)我國高層房屋建設(shè)工作的穩(wěn)定發(fā)展。

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