1概念設(shè)計的問題及解決方案
根據(jù)建筑物投入使用中的需求進(jìn)行設(shè)計，這種理念稱為概念設(shè)計。先對場地進(jìn)行考察，得出一個宏觀的設(shè)計方案，再將方案中的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討，得出優(yōu)化方案，這種設(shè)計方法具有科學(xué)合理、節(jié)省時間的優(yōu)點，在現(xiàn)代建筑中得到了廣泛使用。
高層建筑結(jié)構(gòu)特殊，對抗震性能的要求高于其他建筑，概念設(shè)計通過對設(shè)計結(jié)構(gòu)中的承載力進(jìn)行分析計算，對不符合規(guī)范的主要承重部位進(jìn)行加固�；炷两Y(jié)構(gòu)在高強(qiáng)度的壓力作用下很容易出現(xiàn)裂縫，內(nèi)部鋼筋材料也會出現(xiàn)彎曲情況，促成這種質(zhì)量問題的因素一方面是材料選取不合理，更重要的是設(shè)計方案不夠科學(xué)，高層結(jié)構(gòu)概念設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題主要分為以下幾方面：
1.1結(jié)構(gòu)不合理、性能缺少驗證。在高層建筑設(shè)計中同時要考慮多種因素，保證結(jié)構(gòu)承載力的前提下盡量減少造價成本，需要將建筑結(jié)構(gòu)從總體至細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化工作多數(shù)是將設(shè)計圖紙中的一些參數(shù)進(jìn)行計算分析，適當(dāng)?shù)募庸虊w厚度，常出現(xiàn)缺少對地基承載力的實際考察情況。
高層建筑的抗震能力規(guī)定在中等強(qiáng)度地震時建筑物不會產(chǎn)生高危裂縫，并可通過修補(bǔ)達(dá)到預(yù)期效果，在發(fā)生高強(qiáng)度的地震時建筑物保證結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)坍塌。地震發(fā)生的幾率很小，一旦發(fā)生具有極大的毀滅性，高層建筑抗震性能只停留在設(shè)計層面，從數(shù)據(jù)上分析已經(jīng)達(dá)到了國家要求，但各施工地點基層土壤礦物質(zhì)組成存在差異，松軟程度也就不同，缺少驗證，真正發(fā)生危險時其穩(wěn)定性很難保證。
1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計缺少創(chuàng)新。高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計過程中受多種因素限制，為同時滿足多種需求，工程設(shè)計師都施行保守方案，缺少創(chuàng)新精神。鋼筋混凝土材質(zhì)的墻體承載能力與結(jié)構(gòu)有很大聯(lián)系，在剪力墻設(shè)計方案中，應(yīng)充分借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，基于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，解決承載力不足的問題，同時使高層建筑整體結(jié)構(gòu)更符合大眾審美，減少造價支出。概念設(shè)計在結(jié)構(gòu)優(yōu)化上的運用還受很多施工技術(shù)以及設(shè)備使用方面的限制，阻礙建筑工程行業(yè)進(jìn)步。
1.3受力分布不均勻。高層建筑上下層的結(jié)構(gòu)是不同的，為保證自身重力不會對建筑物造成破壞，基層修筑中會應(yīng)用到大量的鋼筋混凝土材料，加固底層的同時削弱上層，可減輕對地基的壓力，同時建筑物承受風(fēng)力和地震破壞的能力更強(qiáng)。
進(jìn)行概念設(shè)計過程中，沒有充分考慮轉(zhuǎn)換層占據(jù)的空間和對受力平衡的影響，承重柱滿足了承載上層壓力的要求，但墻體產(chǎn)生的剪力不能與內(nèi)部的應(yīng)力平衡，作用在水平方向時形成了破壞力。概念設(shè)計中缺少優(yōu)化環(huán)節(jié)導(dǎo)致這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，很難保障整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
1.4概念設(shè)計中常見問題的解決方案。設(shè)計過程中不可脫離實際情況，在前期準(zhǔn)備工作中對建筑場地進(jìn)行詳細(xì)的測量，將地區(qū)可能出現(xiàn)的自然災(zāi)害進(jìn)行模擬實驗，根據(jù)測試結(jié)果對設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。充分考慮建筑物的自重，滿足對抗震性能的要求，同時在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，應(yīng)用力學(xué)知識，節(jié)省建筑過程中的原材料使用。
合理修筑剪力墻，結(jié)構(gòu)在成體建筑中起到承重作用，但不能破壞空間整體性，注重格局的設(shè)計，將各單元的樓梯間進(jìn)行分別設(shè)計，根據(jù)不同區(qū)域的需求，可將方案進(jìn)行更改，保證整體結(jié)構(gòu)統(tǒng)一又各有特點。在樓體外觀的設(shè)計中加入符合當(dāng)?shù)厝宋奶厣脑�，使建筑物更具有中國特色�?/div>
應(yīng)用概念設(shè)計法時加強(qiáng)后期的優(yōu)化工作，注重從宏觀到細(xì)致的過渡，設(shè)計方案要具有靈動性，應(yīng)對施工進(jìn)展過程中的突發(fā)情況工程師要及時進(jìn)行探討，對原有結(jié)構(gòu)做出更改，保障施工連續(xù)進(jìn)展。設(shè)計測量工作中會涉及到很多變量，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)測量，確定合理的浮動范圍，作為施工開展的有力依據(jù)。
2結(jié)構(gòu)選型的問題
2.1結(jié)構(gòu)的超高。在抗震規(guī)范與高規(guī)中，對結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制，尤其是新規(guī)范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設(shè)定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑。因此，必須對結(jié)構(gòu)的該項控制因素嚴(yán)格注意，一旦結(jié)構(gòu)為B級高度建筑甚至超過了B級高度，其設(shè)計方法和處理措施將有較大的變化。在實際工程設(shè)計中，出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題，導(dǎo)致施工圖審查時未予通過，必須重新進(jìn)行設(shè)計或需要開專家會議進(jìn)行論證等工作的情況，對工程工期、造價等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。
2.2控制柱的軸壓比與短柱問題。在鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)中，往往為了控制柱軸壓比而使柱的截面很大，而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。即使采用高強(qiáng)混凝土，柱斷面尺寸也不能明顯減小。限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態(tài)，防止受拉鋼筋未達(dá)屈服而混凝土被壓碎。
柱的塑性變形能力小，則結(jié)構(gòu)延性就差，當(dāng)遭遇地震時，耗散和吸收地震能量少，結(jié)構(gòu)容易被破壞。但是在結(jié)構(gòu)中若能保證強(qiáng)柱弱梁設(shè)計，且梁具有良好延性，則柱子進(jìn)入屈服的可能性就大大減少，此時可放松軸壓比限值。
3結(jié)構(gòu)計算與分析
3.1計算模型的選取。對于常規(guī)結(jié)構(gòu)，可采用樓板整體平面內(nèi)無限剛假定模型；對于多塔或錯層結(jié)構(gòu)，可采用樓板分塊平面內(nèi)無限剛模型；對于樓板局部開大洞、塔與塔之間上部相連的多塔結(jié)構(gòu)等可采用樓板分塊平面內(nèi)無限剛，并帶彈性連接板帶模型；而對于樓板開大洞有中庭等共享空間的特殊樓板結(jié)構(gòu)或要求分析精度高的高層結(jié)構(gòu)則可采用彈性樓板模型。
在使用中可根據(jù)工程經(jīng)驗和工程實際情況靈活應(yīng)用，以最少的計算工作量達(dá)到預(yù)期的分析精度要求，既不能不分情況一概采用剛性樓板模型，造成小墻肢計算值偏小，不安全；也沒必要都采用彈性樓板模型，無謂地增大計算工作量。
3.2抗震等級的確定。對常規(guī)高層建筑，可按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2002，J186-2002）第4.8節(jié)規(guī)定確定抗震等級，與主樓連為整體的裙樓的抗震等級不應(yīng)低于主樓的抗震等級；對于復(fù)雜高層建筑還應(yīng)符合第10章的規(guī)定；對于地下室部分，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時，地下一層的抗震等級應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同，地下一層以下的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或更低等級。
3.3非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算與設(shè)計。在高層建筑中，往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。對這部分內(nèi)容尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計時，由于高層建筑地震作用和風(fēng)荷載較大，必須嚴(yán)格按照新規(guī)范中增加的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的處理措施進(jìn)行設(shè)計。
4結(jié)論
在進(jìn)行鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不僅要保證高層建筑的使用功能和外觀效果，還應(yīng)充分考慮設(shè)計安全質(zhì)量的問題，這也是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的重中之重。通過本文了解到了鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中常見的問題，并對其問題進(jìn)行討論和分析，從中分析出高層結(jié)構(gòu)設(shè)計需要注重選型設(shè)計、地基設(shè)計以及結(jié)構(gòu)計算三個方面的內(nèi)容。
