論高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題及對(duì)策

劉繼嶸

湖南省第五工程有限公司 湖南 株洲 412000

引言：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的影響下，有效的推動(dòng)了高層建筑施工技術(shù)水平的提高。高層建筑的出現(xiàn)，有效的緩解了當(dāng)前城市建設(shè)土地資源供應(yīng)不足的問(wèn)題，促進(jìn)了土地資源利用效率的提升，并且這樣也與社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)是相統(tǒng)一的。但是，因?yàn)楦邔咏ㄖ陨泶嬖诘奶攸c(diǎn)，所以高層建筑對(duì)于施工技術(shù)整體水平需求較高，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，需要綜合多個(gè)方面的因素加以考慮。這篇文章主要圍繞高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)展開(kāi)全面的分析研究，明確的指出了其中存在的問(wèn)題，并針對(duì)性的提出了解決的建議，希望能夠促進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體水平的不斷提升。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

1.1 嵌固端設(shè)置存在問(wèn)題

嵌固端位置選擇問(wèn)題:部分高層建筑在嵌固端位置的設(shè)計(jì)方面存在諸多的問(wèn)題，不合理的設(shè)置使結(jié)構(gòu)存在重大安全隱患，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)準(zhǔn)確確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位，應(yīng)創(chuàng)造條件使地下室頂板符合作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位。

1、地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與上層建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量存在一定的關(guān)聯(lián)，務(wù)必要針對(duì)地下結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)二者之間的側(cè)向剛度比加以切實(shí)的管控。

2、如果地下室頂層板不能充當(dāng)上部結(jié)構(gòu)的嵌固結(jié)構(gòu)的時(shí)候，需要控制地下二層與上部結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比，并滿足上述1款的要求，地下二層仍不滿足時(shí)，以此類推驗(yàn)算以下各層。

3、嵌固部位結(jié)構(gòu)側(cè)剛度比按等效剪切剛度比計(jì)算，地下室計(jì)算的平面范圍可取相應(yīng)上部結(jié)構(gòu)及其相關(guān)范圍(取三跨且不大于20m范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)，上部為多塔樓結(jié)構(gòu)時(shí)，地下室相關(guān)范圍不共用)，不考慮回填土的約束剛度。

4、上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位應(yīng)優(yōu)先采用梁板式結(jié)構(gòu)，當(dāng)樓板厚度足夠厚時(shí)，也可以采用厚板結(jié)構(gòu)。

5、地下室頂板不能作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，仍應(yīng)考慮地下室頂板的實(shí)際嵌固作用，按地下室頂板嵌固和向下延伸的嵌固端分別計(jì)算，包絡(luò)設(shè)計(jì)。約束邊緣構(gòu)件應(yīng)延伸至嵌固端，地下室頂板及其向下延伸的嵌固端樓層，均應(yīng)滿足嵌固端樓層的構(gòu)造要求。

1.2 短肢剪力墻設(shè)置存在問(wèn)題

就現(xiàn)如今大部分高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，通常都會(huì)發(fā)生過(guò)增設(shè)短肢剪力墻的問(wèn)題，短肢剪力墻的設(shè)置如果缺少嚴(yán)禁的設(shè)計(jì)，避免會(huì)對(duì)整個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量造成嚴(yán)重的損害，長(zhǎng)時(shí)期使用過(guò)程中將會(huì)存在安全隱患。由于短肢剪力墻抗震性能較差，為安全起見(jiàn)，在高層建筑結(jié)構(gòu)中短肢剪力墻不宜布置過(guò)多，不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)改進(jìn)對(duì)策

2.1 優(yōu)選設(shè)計(jì)方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重視概念設(shè)計(jì)，重視結(jié)構(gòu)的選型和平面、豎向的規(guī)則性，結(jié)構(gòu)應(yīng)傳力清晰，明確豎向荷載和水平作用的傳力途徑，對(duì)承載力、剛度和延性的關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。合理的建筑形體和布置在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是頭等重要的，需要結(jié)構(gòu)工程師與建筑師及相關(guān)專業(yè)相互配合。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重視結(jié)構(gòu)方案的技術(shù)合理性、實(shí)施的便利性和工程的綜合經(jīng)濟(jì)性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案，提出的各類參數(shù)必須要能夠滿足結(jié)構(gòu)實(shí)際需求，同時(shí)還要達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的主要控制指標(biāo)如下：

（1）軸壓比：其主要作用是針對(duì)結(jié)構(gòu)整體的延展性加以合理的管控，規(guī)范對(duì)墻肢以及支撐結(jié)構(gòu)主體都設(shè)定了專門(mén)的極限參數(shù)值。

（2）剪重比：要想從根本上對(duì)各個(gè)樓層的穩(wěn)定性加以控制，保證結(jié)構(gòu)的安全性，就要保證見(jiàn)抗規(guī)5.2.5，高規(guī)3.3.13。

（3）剛度比：其實(shí)質(zhì)主要是針對(duì)結(jié)構(gòu)的垂直方向的作用力加以控制，避免縱向剛度出現(xiàn)形變的情況。見(jiàn)抗規(guī)3.4.2，高規(guī)4.4.2；對(duì)于形成的薄弱層則按高規(guī)5.1.14予以加強(qiáng)。

（4）位移比：其核心作用就是針對(duì)結(jié)構(gòu)橫向規(guī)則加以控制，規(guī)避因?yàn)檩^大的偏心力而造成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)形變，見(jiàn)抗規(guī)3.4.2，高規(guī)4.3.5。

（5）周期比：主要是針對(duì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)加以合理的管控，避免扭轉(zhuǎn)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成不良影響，見(jiàn)高規(guī)4.3.5。

2.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

結(jié)構(gòu)計(jì)算分析以及計(jì)算方法的不同可以劃分為兩種形式，即：程序計(jì)算和手算。結(jié)構(gòu)計(jì)算分析其實(shí)質(zhì)就是針對(duì)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的量化和驗(yàn)證，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要保證良好的準(zhǔn)確性，要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)計(jì)算方法加以選擇，計(jì)算模型需要與實(shí)際手里模型保證良好的統(tǒng)一性，如果條件允許可以進(jìn)行多模型分析，對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)采用不少于兩個(gè)不同力學(xué)模型的程序進(jìn)行比較計(jì)算。

1、結(jié)構(gòu)整體指標(biāo)(如周期、位移、扭轉(zhuǎn)位移比、傾覆力矩比等)計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用強(qiáng)制剛性樓板假定:構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，可采用彈性樓板假定。

2、計(jì)算構(gòu)件拉力或溫度應(yīng)力分析時(shí)，應(yīng)采用彈性樓板假定。

3、驗(yàn)算地下室對(duì)上部結(jié)構(gòu)的嵌固剛度比時(shí)，應(yīng)采用基礎(chǔ)頂面嵌固模型。

4、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用地下室頂板的嵌固模型，當(dāng)?shù)叵率翼敯宀荒芡耆鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)嵌固部位時(shí)，還應(yīng)補(bǔ)充嵌固端向下延伸的計(jì)算模型，并按兩次計(jì)算的不利值進(jìn)行承載力包絡(luò)設(shè)計(jì)。

結(jié)合實(shí)際情況，采用有效的方法針對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)論實(shí)施綜合分析，能夠?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供有力的支持，只有保證計(jì)算結(jié)果的精準(zhǔn)性，方能確保各項(xiàng)信息的準(zhǔn)確性，這樣才能促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)安全性的不斷提升。

3結(jié)束語(yǔ)：因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作牽涉到的層面較多，所以具有一定的復(fù)雜性，高層建筑設(shè)計(jì)工作人員需要秉承嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的研究分析，并針對(duì)設(shè)計(jì)中可能遇到的問(wèn)題進(jìn)行綜合分析，制定出專門(mén)的預(yù)防和解決方案，從而對(duì)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作給予完善和創(chuàng)新，促進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)工作水平和質(zhì)量的不斷提升，從而為后期的工程施工工作給予規(guī)范指導(dǎo)。