高層建筑結(jié)構(gòu)設計問題及策略研究

呂梅 蘭月英

摘 要：針對高層建筑結(jié)構(gòu)的設計問題，采取實例分析的方法，做簡單的論述，提出結(jié)構(gòu)設計策略。從結(jié)構(gòu)設計的角度來說，優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案，運用計算簡圖，做好建筑功能性把控，避免傳統(tǒng)設計常見的問題，能夠獲得不錯的成效。文章結(jié)合具體研究進行分析。

關(guān)鍵詞：高層建筑;建筑設計;結(jié)構(gòu)設計

1 高層建筑結(jié)構(gòu)的設計問題

基于過往的設計實踐經(jīng)驗，高層建筑結(jié)構(gòu)設計，常見的問題如下：（1）剪力墻。設置在建筑結(jié)構(gòu)中的剪力墻，發(fā)揮著承載水平力以及豎向重力的積極作用。若布局不合理，強度和剛度不達標等，都很容易造成結(jié)構(gòu)破壞，影響著結(jié)構(gòu)性能發(fā)揮，當發(fā)生地震時無法有效吸收沖擊力。（2）建筑結(jié)構(gòu)超高?，F(xiàn)行的高層建筑設計規(guī)范，對建筑結(jié)構(gòu)高度做出了明確具體的規(guī)定。不過部分企業(yè)為了獲得更多的經(jīng)濟效益，存在著隨意增加高度的行為，使得建筑存在很大的安全隱患。若遇到強風或者地震情況，很容易出現(xiàn)破壞的情況?；诖?，開展結(jié)構(gòu)設計時，要嚴格按照現(xiàn)行的規(guī)定和標準，做好高度設計的把控。（3）嵌固端的設置。一般來說，嵌固端設計常見的問題為位置選擇和剛度大小。具體體現(xiàn)為：將嵌固端布置在人防地下室頂板位置，增加了結(jié)構(gòu)整體的安全風險;剛度設計比例不合理，影響著結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)的設計實例分析

2.1 結(jié)構(gòu)選型和布置

此項目建筑平面比較復雜，保證塔樓體形、平面以及剛度相同，進而減少耦聯(lián)振動。各塔樓之間設計用喇叭形布置。設計的連接體轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，使用的鋼骨混凝土梁，用作連接體的支撐。通過設計計算，整個鋼骨混凝土梁的斷面最大值是900mm×3000mm，會增加施工作業(yè)的難度。出于安全和經(jīng)濟性考慮，建筑主體結(jié)構(gòu)和連接體結(jié)構(gòu)設計，選擇剛性連接的方法。連接位置連接主梁，選擇各層設置的混凝土梁，梁的尺寸大小設計為500mm×1800mm，進而保證連接位置的剛度達標。因為連體的結(jié)構(gòu)振型比較豐富，同時扭轉(zhuǎn)振型和平動振型采取耦合形式，運用平扭耦聯(lián)方法，開展結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應的計算，并且基于雙向地震的影響做充分分析，做好相應的把控。因為連接位置很復雜，所以運用彈性樓蓋開展計算。

2.2 連接體結(jié)構(gòu)設計

因為塔樓相互連接位置的高度大約為50m，所以開展連接體結(jié)構(gòu)的設計時，要最大程度上保障連接體結(jié)構(gòu)位置的施工安全。選擇在48m位置設置1個鋼結(jié)構(gòu)，用作施工平臺。因為連接體梁板自身的重量很大，若想確保施工作業(yè)的安全和經(jīng)濟效益，選擇混凝土澆筑振搗作業(yè)方法，進而減少自重范圍，用梁承擔相應的荷載。為了滿足施工方案的基本要求，對連接體進行設計優(yōu)化，根據(jù)施工作業(yè)順序，開展混凝土澆筑內(nèi)力的計算，選擇下層連接體梁板，當作上層連接體的作業(yè)平臺，用于承受施工荷載，同時開展配筋計算。經(jīng)過計算，部分梁的配筋通過施工控制，進而達到建設標準。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)的設計策略總結(jié)

3.1 優(yōu)選設計方案

從高層建筑設計實踐來說，結(jié)構(gòu)設計方案為關(guān)鍵內(nèi)容，要做好科學性以及合理性的把控，做好剪力墻和嵌固端布置等的優(yōu)化設計，保證建筑工程建設的質(zhì)量。結(jié)構(gòu)設計的方案，提出的各類參數(shù)必須要能夠滿足結(jié)構(gòu)實際需求，同時還要達到設計規(guī)范以及技術(shù)標準。開展結(jié)構(gòu)設計，要考慮到后期施工活動的開展，做好結(jié)構(gòu)設計，為后期施工作業(yè)的進行，提供安全保障。除此之外，加大對現(xiàn)場環(huán)境的調(diào)查，結(jié)合結(jié)構(gòu)方案設計的特點，優(yōu)選設計方案，確保整個方案具有科學性以及可行性。

3.2 運用計算簡圖

從結(jié)構(gòu)方案設計的角度來說，運用計算簡圖，能夠有效保證設計的質(zhì)量和準確性，減少設計誤差的出現(xiàn)。若產(chǎn)生設計誤差，比如配筋誤差等，將會引發(fā)系列問題，影響著建筑建設的質(zhì)量和效益?；诖耍_展結(jié)構(gòu)設計時，運用計算簡圖，綜合分析各類因素，做好全面的把控。需要注意：要結(jié)合實際需求，選擇適宜的結(jié)構(gòu)設計計算軟件，輔助結(jié)構(gòu)設計作業(yè)的開展，保證設計方案參數(shù)計算結(jié)果的真實性和準確性，提高結(jié)構(gòu)設計工作的質(zhì)量和效率。

3.3 滿足性能需求

從建筑結(jié)構(gòu)設計實踐來說，若想獲得不錯的成效，必須要保證滿足各項性能需求。設計時做好以下性能指標的把控：（1）延展性。結(jié)構(gòu)設計的開展，要做好延展性的把控，進而保證當樓體出現(xiàn)變形和受到地震作用時能夠保持安全狀態(tài)。（2）結(jié)構(gòu)的水平力。結(jié)構(gòu)設計環(huán)節(jié)，做好結(jié)構(gòu)水平力的高效。通過分析相同水平面內(nèi)力學載荷分布特征，把控好結(jié)構(gòu)水平力，進而保障結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量達標。因為水平力因素能夠給建筑結(jié)構(gòu)造成很大影響，需要高度重視。（3）穩(wěn)定性。開展建筑結(jié)構(gòu)設計時，做好穩(wěn)定性能的分析，強化對關(guān)鍵環(huán)節(jié)的控制，比如短肢剪力墻，保證建筑建設的質(zhì)量。

3.4 把控好抗震設計

高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設計，需全面把控，做好設計要點的把控。具體實踐中采取以下措施：（1）合理設計抗震結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)設計是否合理，將會給建筑抗震性能造成直接影響。目前來說，高層建筑建設選用的結(jié)構(gòu)形式，主要包括框筒體系、筒中筒與框架體系、支撐體系。近年來，鋼結(jié)構(gòu)被廣泛應用，增強了建筑抗震能力。開展抗震設計，要積極采用軟性模式，通過消減地震條件下的作用力，保障建筑的安全性。（2）優(yōu)選建筑材料。材料的質(zhì)量水平，影響著建筑的抗震性能?；诳拐鹪O計層面選擇建筑材料，要做好整體分析，有效把控建筑物延性，實現(xiàn)材料的優(yōu)選，保證建筑物整體性能。（3）合理設計抗震防線。若想增強建筑整體的抗震能力，采取增加抵御路線的方法，增強抵抗力。發(fā)生地震時，綜合發(fā)揮各類防線的積極作用，形成強有力的保護，避免建筑出現(xiàn)大規(guī)模倒塌破壞的情況。在進行抗震設計時，選擇設置多肢節(jié)和框架式結(jié)構(gòu)等，來增強抗震性。一般來說，設計的框架結(jié)構(gòu)，擁有多層次防線，剪力墻作為重要構(gòu)成部件，發(fā)揮著重要的抗震作用。若想實現(xiàn)抗震功能，要控制好數(shù)量設置。當剪力墻被破壞后，每個樓層的框架的地震剪力，其超過了結(jié)構(gòu)底部的剪力，進而實現(xiàn)了保護的目的。

3.5 做好超限設計的把控

從建筑結(jié)構(gòu)設計角度來說，現(xiàn)行的各類規(guī)范，提出了計算要求以及構(gòu)造措施，難以有效保證超限結(jié)構(gòu)在地震條件下的安全性以及可靠性，在進行建筑結(jié)構(gòu)設計時，需嚴格控制。

4 結(jié)語

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)的設計，要做好全面的把控，提出高質(zhì)量的設計方案，保障建筑結(jié)構(gòu)性能達標。設計工作的開展，從多個方面入手，做好結(jié)構(gòu)水平力和穩(wěn)定性等指標的把控，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，為建筑施工提供高質(zhì)量方案。