高層建筑結(jié)構(gòu)合理構(gòu)成與高效率結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

孫電付

摘? ? 要：隨著城市化的不斷發(fā)展，城市人口增多土地尤為稀缺，相應(yīng)高層建筑在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用越來越普遍，其中彰顯出一些問題，設(shè)計(jì)是保證建筑安全重要的一環(huán)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)往往涉及人身財(cái)產(chǎn)安全，因此安全合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要?；诖?，以下對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)合理構(gòu)成與高效率結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu);合理構(gòu)成;高效率結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1? 引言

因?yàn)槿藗儗?duì)現(xiàn)代高層建筑功能要求的提高及一些其它因素，無形中增加了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的工作難度。在高層民用住宅設(shè)計(jì)過程中，需要參考國家發(fā)布的與高層建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)相關(guān)的文件，針對(duì)建筑高度，明確建筑要求，并從經(jīng)濟(jì)、安全、適用等方面出發(fā)進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，這樣才能根據(jù)規(guī)定要求設(shè)計(jì)出安全、穩(wěn)固的建筑。

2? 高層建筑結(jié)構(gòu)特征分析

高層建筑的高度較高，結(jié)構(gòu)本身需要承受較大的橫向荷載和豎向荷載，且高層建筑的住戶較多，周邊設(shè)施較全，這對(duì)高層建筑的抗震性能提出了較高的要求。一般來說，高層建筑中較低的部分受水平方向風(fēng)力荷載的影響并不明顯，而高層建筑中較高的部分則會(huì)受到風(fēng)荷載和地震的影響，進(jìn)而產(chǎn)生明顯的側(cè)向剪切力。建筑高度越高，結(jié)構(gòu)受外力影響就越明顯，進(jìn)而出現(xiàn)不同程度的位移，降低人們居住的舒適度。所以，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考量不同因素，合理選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

3? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題分析

3.1? 超出規(guī)定高度的問題

從本質(zhì)上的追求來說，高層建筑的出現(xiàn)，主要是為了節(jié)約建筑用地，優(yōu)化建筑布局和結(jié)構(gòu)，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，雖然高層建筑的在層高上有一定的具體要求，但在具體實(shí)踐中，基于建設(shè)需求和建設(shè)成本的要求，建筑設(shè)計(jì)超過規(guī)定限度的情況還是比較常見的，超高后，整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承重情況都會(huì)發(fā)生變化，這不僅從直接的表現(xiàn)上體現(xiàn)出建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的違規(guī)，從建筑本身的質(zhì)量方面分析，超出限定的高度，也會(huì)影響整體的質(zhì)量水平。例如，導(dǎo)致建筑的抗震水平降低，抵御外界環(huán)境影響的能力降低等。

3.2? 消防設(shè)計(jì)問題

消防安全也是超高層建筑設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的因素之一。超高層建筑消防安全防控體制是否完善是影響超高層建筑使用質(zhì)量的核心要素。所以在設(shè)計(jì)超高層建筑中，要加強(qiáng)對(duì)消防問題的關(guān)注，保證消防設(shè)計(jì)的質(zhì)量。但在部分超高層建筑中，其消防設(shè)計(jì)質(zhì)量并不盡人意，對(duì)關(guān)鍵問題忽視不前，對(duì)材料沒有進(jìn)行明確地劃分，導(dǎo)致易燃材料與不易燃材料其防護(hù)措施是一樣的，假如發(fā)生問題，很難對(duì)易燃物實(shí)行有效的處理措施，也就會(huì)導(dǎo)致火勢蔓延，增加危險(xiǎn)。其次就是超高層建筑的疏散出入口的設(shè)計(jì)，不管是發(fā)生什么災(zāi)害，重點(diǎn)疏散出入口的設(shè)計(jì)部分仍然存在缺陷，火災(zāi)一旦發(fā)生，電源被切斷，不能坐電梯，超高層建筑用戶如何逃生？這是在當(dāng)初超高層建筑設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該考慮到的問題，要優(yōu)化地下車庫與地上建筑的排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)，消防通道過程中預(yù)留出較寬大的人員疏散空間，為人員逃生提供足夠的條件

3.3? 剪力墻設(shè)置方面的問題

剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑中是維持其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)性的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)。一方面，剪力墻對(duì)于建筑主體的承重能力會(huì)產(chǎn)生很大的影響。但從現(xiàn)實(shí)的角度來講，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在目前的高層建筑中，存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)典型問題，就是短肢剪力墻的出現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)雖然在建筑結(jié)構(gòu)中能夠滿足一定的建設(shè)需求，但從總體的建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性來講，是會(huì)對(duì)其穩(wěn)定性造成不良的影響的。

4? 高層建筑結(jié)構(gòu)合理構(gòu)成與高效率結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

4.1? 根據(jù)建筑的整體、實(shí)用和經(jīng)濟(jì)性選型

進(jìn)行建筑選型設(shè)計(jì)的過程中，需要從整體、實(shí)用及經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，思考建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)選型有箱型基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要根據(jù)建筑類型、載荷及地基可以承受的范圍作為設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的重要參考因素，設(shè)計(jì)的方案必須要滿足以上提到的這些方面。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還需要考慮整體結(jié)構(gòu)的變形范圍，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)方案可以在滿足國家對(duì)建筑安全方面要求的基礎(chǔ)上，還可以做到經(jīng)濟(jì)、美觀。層數(shù)及地基的承載能力是高層建筑設(shè)計(jì)工作中必須重點(diǎn)注意的參數(shù)，如果不重視這方面的參數(shù)，可能會(huì)使施工單位因設(shè)計(jì)方案缺陷而損失大量的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2? 合理解決房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際復(fù)雜問題

在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，往往會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，如何解決這些問題非常重要。通常情況下，在進(jìn)行房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確保的就是房屋建筑的安全性能，提高建筑物的穩(wěn)定性。除此之外，我國大部分地區(qū)處于地震帶上，抗震設(shè)防要求十分重要，因此，對(duì)地震頻發(fā)地區(qū)的房屋建筑的抗震設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，要對(duì)房屋建筑的建造材料進(jìn)行選擇，選擇合適的材料，提高房屋的抗震性能。房屋建筑的耐久性也是非常關(guān)鍵的因素，提高房屋的性能及指標(biāo)非常關(guān)鍵，選擇合適的建筑材料可降低房屋建筑的修筑成本，最大程度地降低問題情況的發(fā)生，優(yōu)化房屋建筑的設(shè)計(jì)方案，推動(dòng)我國房屋修筑行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。

4.3? 注重設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)性能發(fā)揮

這一點(diǎn)主要是指，設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)從延展性、水平方向的結(jié)構(gòu)力以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性三個(gè)主要方面做合理的考量，從而在各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性能的有效發(fā)揮。例如，在延展性方面，實(shí)際上延展性是影響建筑變形情況的主要指標(biāo)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)充分考慮建筑結(jié)構(gòu)中的柔性，為延展性的效果打好基礎(chǔ)。另外，從水平結(jié)構(gòu)力的角度分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)注意通過設(shè)計(jì)維持水平結(jié)構(gòu)力的均勻分布和穩(wěn)定性。最后，在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵的問題在于將短肢剪力墻的設(shè)計(jì)位置和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析和優(yōu)化，到達(dá)充分發(fā)揮設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)性能的目的。

4.4? 提高消防設(shè)計(jì)水平

對(duì)超高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于消防安全方面，一定要著重分析，應(yīng)使消防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為整個(gè)建筑物的安全提供服務(wù)。首先，對(duì)影響超高層建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素進(jìn)行全面分析，是超高層建筑所有設(shè)計(jì)均能與國家規(guī)定的設(shè)計(jì)規(guī)范相符，在合理合法的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其次，重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)消防環(huán)節(jié)的分析，結(jié)合超高層建筑的具體特點(diǎn)，設(shè)計(jì)完善的消防環(huán)節(jié)，確保超高層建筑提高安全性。最后根據(jù)超高層建筑所使用的易燃性材料分析，對(duì)模擬火災(zāi)情景下的安全管理需求進(jìn)行評(píng)估與考察，全面落實(shí)消防安全觀念，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的防火控火工作，保證所有消防設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)均在建筑排煙體系建設(shè)要求內(nèi)，促進(jìn)超高層建筑消防環(huán)節(jié)的優(yōu)化。

5? 結(jié)束語

目前高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一些問題，包括多方面的原因，不經(jīng)意的疏忽可能會(huì)帶來大的隱患，一名合格的結(jié)構(gòu)工程師要在可控的范圍內(nèi)最大可能地減少問題的發(fā)生。在平時(shí)的設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格要求自己加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，結(jié)構(gòu)計(jì)算方面建立正確的模型并且可以正確分析判斷計(jì)算結(jié)果，加強(qiáng)構(gòu)造措施的學(xué)習(xí)，要重視非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)（高層幕墻女兒墻引起事故不少），現(xiàn)在建筑造型趨于多樣化復(fù)雜化，同時(shí)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作帶來新的挑戰(zhàn)，設(shè)計(jì)師需要具備良好的專業(yè)素質(zhì)、高度負(fù)責(zé)的態(tài)度以及與時(shí)俱進(jìn)的學(xué)習(xí)能力以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的形式，為國家的基礎(chǔ)建設(shè)和人民的人身財(cái)產(chǎn)安全貢獻(xiàn)一份力量。

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