【摘要】隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化水平不斷提升。在城市發(fā)展的過程中，高層建筑作為城市的重要標(biāo)志，發(fā)展速度越來越快。高層建筑相對于普通建筑來說，最大的特點就是體量比較大，對于技術(shù)等各方面因素要求比較高。這就需要優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題，提高建筑物使用的質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)水平。本文以試論高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題與對策為題，主要就高層建筑結(jié)構(gòu)的特點和設(shè)計原則進(jìn)行分析，指出了當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題，并且提出了有效的解決辦法。通過這樣的方式，希望能夠?qū)崿F(xiàn)提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平，保證城市化發(fā)展的水平，推動社會的和諧發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題；對策
隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著的變化。隨著城市化水平不斷提升，城鎮(zhèn)人口不斷增加，為了提高資源的利用效率，建筑物的高度也越來越高。高層建筑對于結(jié)構(gòu)設(shè)計比較嚴(yán)格，需要承擔(dān)的風(fēng)險因素比一般建筑物更多。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該保證其科學(xué)性與合理性，從而能夠更好地滿足用戶的生活需求。高層建筑結(jié)構(gòu)還應(yīng)用具有很好的安全性，能夠很好抵抗大風(fēng)、地震等自然因素，能夠使用戶的生活得到安全的保障。所以，這就需要對于高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行細(xì)致的分析，提出科學(xué)的設(shè)計原則。
1.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點
1.1水平荷載具有非常重要的作用。高層建筑與低層建筑除了在體量上有一定的區(qū)別之外，其水平荷載也存在著一定的差異。低層建筑所受到的外力主要以重力為主要的豎向荷載。但是高層建筑結(jié)構(gòu)受到水平荷載與豎向荷載的共同作用，尤其是當(dāng)建筑物的高度不斷增加的時候，水平荷載對于結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力也就會迅速增加，對于結(jié)構(gòu)設(shè)計有著重要的影響。
1.2軸向容易出現(xiàn)變形的情況。高層建筑如果承受的豎向荷載數(shù)值比較大，那么就會容易導(dǎo)致柱中出現(xiàn)軸向變形，從而影響連續(xù)梁彎矩，導(dǎo)致其中間支座負(fù)彎矩值減小，增大了跨中的彎矩值。同時，預(yù)制構(gòu)件下料長度也會有一定的影響，應(yīng)該隨著軸向變形的計算值來計算，合理調(diào)整下料的長度。
1.3結(jié)構(gòu)延性比較大。在高層建筑結(jié)構(gòu)施工過程中，除了要保證建筑物具有一定的強度，還應(yīng)該注重提升建筑物的延性。這樣可以很好地提升建筑物的變形能力，避免在建筑物出現(xiàn)震動的時候，導(dǎo)致缺少延性出現(xiàn)的建筑物倒塌事故。相對于一般的底層建筑來說，高層建筑需要的延性更大，這樣主要的目的就是為了能夠更好地保證建筑的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提升建筑結(jié)構(gòu)的柔性。
2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則
2.1科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)計算簡圖。在計算簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的計算，如果計算簡圖選擇不夠合理，那么就會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)容易發(fā)生安全事故。因此，在開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，保證計算簡圖選擇的合理性是保證建筑結(jié)構(gòu)安全的重要手段。同時，在計算簡圖中，還應(yīng)該選擇相應(yīng)的構(gòu)造方法，更好地保證安全。因此在實際的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)節(jié)點不僅僅是鋼節(jié)點或者餃節(jié)點。因此應(yīng)該保證計算計算的誤差處于規(guī)定的范圍內(nèi)。
2.2合理選擇結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計。在選擇結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計的過程中，應(yīng)該根據(jù)高層建筑地質(zhì)條件進(jìn)行選擇。同時，應(yīng)該綜合分析高層建筑上部的結(jié)構(gòu)類型和荷載分布，分析施工的條件和其中各個影響因素，再這樣的基礎(chǔ)上進(jìn)行基礎(chǔ)方案的選擇。在這個過程中，應(yīng)該使地基的潛力得到更加有效的發(fā)揮，做好地基變形的檢驗工作。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，需要有詳細(xì)的地質(zhì)勘查報告，從而為開展建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供有效的指導(dǎo)。
2.3選擇合理的結(jié)構(gòu)方案。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)該注重保證結(jié)構(gòu)設(shè)計方案滿足經(jīng)濟(jì)性的要求，能夠與結(jié)構(gòu)形式和體系相適應(yīng)。在結(jié)構(gòu)體系中要求受力比較明確，傳力比較簡單。在相同的結(jié)構(gòu)單元中，需要選擇相同的結(jié)構(gòu)體系。尤其是當(dāng)高層建筑在地震區(qū)的時候，應(yīng)該按照平面和豎向的規(guī)則應(yīng)力。只有在對于地理條件、工程設(shè)計需求和施工等綜合分析的前提下，選擇科學(xué)的結(jié)構(gòu)，從而確定合理的結(jié)構(gòu)方案。
2.4準(zhǔn)確分析計算結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計算機技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)用比較廣泛。當(dāng)前，市場上有許多中計算軟件，得到的結(jié)果也會有一定的差別。所以，這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)該加強對于軟件使用進(jìn)行研究找到最適合的軟件開展設(shè)計計算工作。有的時候，由于計算機與實際的情況存在著一定的差異，所以工程師應(yīng)該注重對于計算機軟件得到的結(jié)果進(jìn)行校核，利用自身的專業(yè)知識進(jìn)行合理化判斷，得出計算的準(zhǔn)確結(jié)果。
3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題
3.1短肢剪力墻問題。在高層建筑中，一些看起來比較小的問題有的時候會導(dǎo)致建筑物受到致命的影響，嚴(yán)重影響建筑物的安全使用。在這之中，短肢剪力墻設(shè)置不夠合理就是非常典型的問題之一，有的時候設(shè)計人員容易增設(shè)短肢剪力墻，這樣就會使高層建筑的安全性和穩(wěn)定性受到一定的影響。嚴(yán)重的時候會使建筑物的抗震能力受到影響。
3.2嵌固端問題。嵌固端作為高層建筑設(shè)計重要組成部分，設(shè)計的不合理也會影響到建筑結(jié)構(gòu)的安全性。例如，嵌固端設(shè)置在人防頂板或者地下室，那么就會存在著一定的安全問題。其二，嵌固端上下層不合理剛度比設(shè)計也會影響建筑結(jié)構(gòu)的安全性。
3.3超高問題。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，由于一些開放商為了追求經(jīng)濟(jì)效益，會超高建設(shè)建筑解雇。建筑結(jié)構(gòu)高度的增加會帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益，但是對于高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性卻會產(chǎn)生非常重要的影響。尤其是在高度增加之后，建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性能都會大大減弱。嚴(yán)重的還會使建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂和倒塌的情況，給居民的人身安全帶來嚴(yán)重的威脅。
4.解決高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在問題的策略
4.1優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案選擇。在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，應(yīng)該注重選擇科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。只有這樣，才能夠保證建筑結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性。在選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的時候，由于涉及的問題比較多，所以需要進(jìn)行細(xì)致的分析。首先應(yīng)該注重對于相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定進(jìn)行研讀，避免與相關(guān)的規(guī)定出現(xiàn)沖突的地方。同時，在選擇結(jié)構(gòu)方案的時候應(yīng)該充分考慮施工現(xiàn)場的實際情況，做好勘測和調(diào)查工作。只有在充分分析，考量各種因素的基礎(chǔ)上，才能夠得到最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
4.2注重滿足各種性能。再設(shè)計高層建筑結(jié)構(gòu)的時候，應(yīng)該注重滿足各種性能。保證安全是滿足各種性能的基礎(chǔ)，因此這就需要做好各個方面的工作。首先，應(yīng)該加強高層建筑結(jié)構(gòu)的延展性，這樣可以很好地應(yīng)對建筑結(jié)構(gòu)的斷裂、倒塌和地震等自然災(zāi)害。其次，應(yīng)該關(guān)注高層建筑結(jié)構(gòu)的水平力。只有關(guān)注高層建筑結(jié)構(gòu)平面內(nèi)各個方向的力的總成，才能夠更加科學(xué)地設(shè)計方案。最后，高層建筑結(jié)構(gòu)核心性能就是安全穩(wěn)定性，保證穩(wěn)定性是保證安全的首要基礎(chǔ)。所以，應(yīng)該做好短肢剪力墻設(shè)置工作，做好嵌固端的設(shè)計工作。
4.3重視對于計算簡圖的使用。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，應(yīng)該高度重視與計算相關(guān)的內(nèi)容，這些因素對于建筑結(jié)構(gòu)有著非常重要的影響。在計算的過程中，關(guān)鍵在計算簡圖的選擇和使用。因為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相對來說比較復(fù)雜，計算簡圖設(shè)計的難度也就會大大增加。所以，在選擇設(shè)計簡圖的時候，應(yīng)該對于高層建筑結(jié)構(gòu)的各種影響因素進(jìn)行分析，避免計算過程中出現(xiàn)差錯，影響建筑建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工。
4.4提高工作人員的責(zé)任心。工作人員對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計起到了重要的影響，所以，想要優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高設(shè)計人員的責(zé)任性對于保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有著重要的影響。這也就需要企業(yè)加強培訓(xùn)，督促工作人員能夠以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的有效性。
5.結(jié)語
綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計作為一項綜合性的技術(shù)工作，對于建筑整體設(shè)計具有非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的快速發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求越來越高。也只有不斷提升高層建筑設(shè)計的質(zhì)量和水平，保證結(jié)構(gòu)的安全性，才能夠更好地為居民提供安全的生活環(huán)境。本文通過對于高層建筑的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，提出了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要原則，闡述了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，并且重點提出了怎樣更好地開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案。希望可以通過本文的分析，為開展高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
[1]吳其彪.探討高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題與對策[J].技術(shù)與市場,2016,(09):174.
[2]趙軍.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題與對策研究[J].門窗，2016,(01):137-138.
[3]王號.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計相關(guān)問題及對策分析[J].低碳世界，2015,(01):233-234.
[4]郭懷祥.淺談超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵性問題[J].中華民居(下旬刊),2014,(09):357-358.
[5]嚴(yán)慶平.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題及對策探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013,(18):221.
[6]趙東曉.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題與對策研究[J].商品混凝土,2012,(09):132-133.
