摘要：文章就高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時存在的一些問題進(jìn)行簡要總結(jié)分析，并提出一些對策，分別從規(guī)則性、上部結(jié)構(gòu)模型、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以及隱患規(guī)避等方面展開論述。
關(guān)鍵詞：高層建筑； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 不規(guī)則； 安全隱患；
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)往往涉及人身財產(chǎn)安全，因此安全合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。一個建筑從開始規(guī)劃到交付使用再到設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)可以正常使用是一個長期的過程，出現(xiàn)問題不可避免，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身的、施工方面的以及在使用過程中可能會遇到的人為的或自然的損壞，本文主要就高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這個層面存在的問題做一個簡單的分析并提出一些對策。
1 建筑不規(guī)則問題及其對策
高層建筑規(guī)范要求平面力求簡單規(guī)則、豎向受力構(gòu)件上下連續(xù)布置和門窗上下沖齊，以上均是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)合理適用要求的有利基礎(chǔ)。如今人們對建筑使用的要求呈現(xiàn)多樣化特點(diǎn)，建筑平面相應(yīng)變得復(fù)雜，建筑方案制定時，有時為滿足建筑使用要求或者消防的要求，建筑平面會出現(xiàn)凹凸不規(guī)則情況，比如細(xì)腰型的建筑，此類建筑抗震不利，細(xì)腰部位屬于抗震薄弱部位，地震時凹口位置更是極易出現(xiàn)應(yīng)力集中造成樓板開裂。設(shè)計(jì)時應(yīng)盡量避免此類建筑，當(dāng)必須采用此類建筑時，需要采取一系列結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施，應(yīng)采用加強(qiáng)相關(guān)范圍樓板厚度、樓板雙層雙向配筋并加大配筋面積，凹口設(shè)置配筋拉梁等；此外，隨著建筑外立面造型的多元化，高層結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)門窗洞口重疊上下層不對齊的情況（疊合錯洞墻），此類墻體應(yīng)力分布、計(jì)算及構(gòu)造都較為復(fù)雜，傳力路徑混亂導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果不易判斷不可靠，此時應(yīng)采取措施將洞口規(guī)則化（將疊合錯洞墻轉(zhuǎn)化為大洞口剪力墻），門窗洞口多余部分可采用加氣混凝土砌塊填充，以便形成明確連梁和墻肢傳力路徑，并采用彈性平面有限元方法進(jìn)行設(shè)計(jì)以及校核，達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)的目的。
2 上部結(jié)構(gòu)模型不合理問題及其對策
模型正確是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果正確的基本，在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑具有一定的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)人員的疏忽或者對生產(chǎn)工藝不了解，就會導(dǎo)致一些建模失誤，錯誤的模型也是可以進(jìn)行計(jì)算的，這樣會帶來不必要的安全隱患。軟件操作中，因模型參數(shù)了解不準(zhǔn)確導(dǎo)致輸入不正確，當(dāng)前建筑越發(fā)復(fù)雜，同一個建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，或許用到不止一個軟件，不同軟件中相同的參數(shù)規(guī)定或許不同，比如模型采用PKPM和YJK兩種軟件時，嵌固端參數(shù)填寫是不同的，例如嵌固端都是在基礎(chǔ)頂面，PKPM嵌固端所在層號填寫為1,YJK嵌固端所在層號填寫為0;嵌固部位選擇不合理，一般地下室頂板作為結(jié)構(gòu)嵌固端經(jīng)濟(jì)，約束邊緣構(gòu)件不需要延伸至基礎(chǔ)頂面，地下室頂板是否可以作為結(jié)構(gòu)嵌固端，需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員正確地判斷。
3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不合理問題及其對策
高層建筑一般采用整體性好的基礎(chǔ)形式：筏板基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)或者處理地基加筏板基礎(chǔ)。合理的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是保證上部結(jié)構(gòu)安全以及傳力的基礎(chǔ)，需要綜合考慮地基情況以及經(jīng)濟(jì)性可行性，現(xiàn)在土地形勢緊張，許多抗震一般或者抗震不利的地段被用于高層建筑的開發(fā)，液化土、地下水位較高、軟土、濕陷性黃土、塌陷區(qū)等不良地基情況在實(shí)際設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的比重加大，進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時，一定要認(rèn)真分析地質(zhì)勘查報告，并結(jié)合當(dāng)?shù)卦牧瞎⿷?yīng)以及施工經(jīng)驗(yàn)，做出安全經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)�；A(chǔ)考慮抗震時，應(yīng)注意液化土的影響，存在液化土層屬于抗震不利因素�！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》2016年版本規(guī)范頒布實(shí)施后，全國抗震設(shè)防烈度以及地震分組發(fā)生了很大的變化，在2016年之前是6度抗震設(shè)防區(qū)域的一般不需要考慮液化土層影響，有些工程整體體量大建筑單體分別在規(guī)范修改前后不同時期來設(shè)計(jì)完成，這種情況尤其需要引起注意，新規(guī)實(shí)施后如果該地區(qū)變?yōu)?度抗震設(shè)防，必須考慮液化土層的影響，根據(jù)液化程度采取相應(yīng)措施，不處理、部分消除液化或者全部消除液化。
4 安全隱患問題及其對策
高層住宅建筑，一般帶有地下車庫，近年來地庫垮塌事故頻發(fā)。有些施工單位在地下室頂板大面積堆土，再加上遇到雨季時，如果采用遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)允許荷載大型運(yùn)輸車運(yùn)輸原材料，導(dǎo)致頂板荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)所考慮的荷載，將有可能造成事故。原因是多方面的。作為一名設(shè)計(jì)人員，在進(jìn)行帶有車庫的高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明中，一定要注明地下室頂板考慮的堆載荷載，一定要注明嚴(yán)禁超載，實(shí)際考慮綠化消防車施工荷載并留有余富，消防車路線在圖紙中明確表示出來，在進(jìn)行技術(shù)交底時，對類似安全隱患問題并且加以強(qiáng)調(diào)。有些甲方通過壓縮地下室層高以降低成本，高層建筑地下室上部無主樓部分，無梁樓蓋成了一種受歡迎的結(jié)構(gòu)形式，但是地下室采用此種結(jié)構(gòu)形式，其冗余度低，大量堆土?xí)a(chǎn)生很大的面外變形，同時該形式不利于抗震，尤其是嵌固端在地下室頂板時，水平地震大大加重面外變形，造成其破壞，這也是引發(fā)垮塌的一個不利因素，設(shè)計(jì)時在主樓相關(guān)范圍內(nèi)應(yīng)采用梁板式結(jié)構(gòu)，其余部分采用無梁樓蓋時做好各種驗(yàn)算并采用加強(qiáng)措施。地下水位較高時，建筑需要進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)，抗浮不夠時，可以采用加大配重、抗浮錨桿和抗拔樁等措施，在設(shè)計(jì)說明中一定明確注明停止降水的時間，比如進(jìn)行抗浮計(jì)算時，會考慮地下室頂板的覆土的有利作用，此時在設(shè)計(jì)中要明確注明必須在地下室頂板覆土施工完成后停止降水，并在技術(shù)交底時予以強(qiáng)調(diào)，防止因施工疏忽導(dǎo)致的安全問題。
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)度以及與時俱進(jìn)的學(xué)習(xí)能力以應(yīng)對復(fù)雜的形式，為國家的基礎(chǔ)建設(shè)和人民的人身財產(chǎn)安全貢獻(xiàn)一份力量。
參考文獻(xiàn)
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