摘要：文章就高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并探討結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及解決對(duì)策。
關(guān)鍵詞：高層建筑；設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
高層建筑作為時(shí)代高速發(fā)展的產(chǎn)物，其需求量不斷增大。為了滿足人們對(duì)建筑的外觀及功能性的需求，高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和施工難度也在逐漸增大，如何在滿足建設(shè)需求的同時(shí)，設(shè)計(jì)出科學(xué)性、合理性以及可行性較高的建筑，成為當(dāng)前設(shè)計(jì)師重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。下面就針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用及原則進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，并對(duì)其中存在的問(wèn)題及對(duì)策進(jìn)行探討。
1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作用
首先，滿足高層建筑架構(gòu)需要，隨著建筑層數(shù)的不斷增高，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就需要考慮達(dá)到一定高度后建筑的應(yīng)用需求問(wèn)題，考慮如何進(jìn)行上層建筑結(jié)構(gòu)的架構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作前期是對(duì)建筑的需求，如材料、結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用效果等方面對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，但在確保滿足建筑整體結(jié)構(gòu)的合理性和完整性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出符合高層建筑特點(diǎn)及功能性需求的結(jié)構(gòu)。其次，滿足高層建筑的安全性和穩(wěn)定性需求。對(duì)于任何建筑來(lái)說(shuō)，其穩(wěn)定性和安全性是判定建筑是否合格的重要指標(biāo)，隨著建筑層高的不斷提升，對(duì)安全性和穩(wěn)定性的要求也隨之提高。若建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案具備科學(xué)性、合理性，則建筑的安全性和穩(wěn)定性就有了保障［1］。最后，滿足建筑的應(yīng)用性能。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)從用戶角度出發(fā)，豐富建筑的實(shí)用性和功能性，使得用戶能高效運(yùn)用室內(nèi)空間。合理科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠影響其結(jié)構(gòu)空間的應(yīng)用性能，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重注意。
2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
2.1合理的簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)尤為重要，對(duì)其要求也比較高。簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)需要精確的數(shù)據(jù)作為支持，若數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，不合理。因此，在設(shè)計(jì)前需要對(duì)項(xiàng)目場(chǎng)地進(jìn)行細(xì)致的勘察，確保數(shù)據(jù)的精確性，提高簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)合理性的同時(shí)，也為后續(xù)施工提供了良好的數(shù)據(jù)支持和依據(jù)。2.2合理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)�；A(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層建筑施工的重要依據(jù)，其對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性有著十分重要的作用。在設(shè)計(jì)前，不僅需要對(duì)周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、水文情況等進(jìn)行勘探分析，還需要對(duì)周邊的建筑影響因素進(jìn)行總結(jié)，然后選擇出最為合理的、可行性較高的設(shè)計(jì)方案。
3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及解決對(duì)策
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍存在諸多問(wèn)題亟待解決，筆者只選定了其中較為重要的三點(diǎn)進(jìn)行分析，其他不再一一贅述。3.1存在的問(wèn)題。3.1.1超高問(wèn)題。高層建筑從本質(zhì)上說(shuō)，是為了節(jié)約建筑用地，將建筑空間得到最大限度的開發(fā)。我國(guó)現(xiàn)行建筑規(guī)范規(guī)定，超過(guò)10層且高度＞27m的建筑極為高層建筑，＞100m則為超高層建筑，高層設(shè)計(jì)和差高層設(shè)計(jì)之間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較大的差別，如果高層建筑超過(guò)規(guī)范規(guī)定的線稿，就必須要按照超高層建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在高層建筑設(shè)計(jì)中，超高是一種較為常見的現(xiàn)象，主要是由于業(yè)主方過(guò)度重視經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，對(duì)相關(guān)制度的了解不夠，導(dǎo)致超高問(wèn)題發(fā)生，甚至有些單位在明知建筑超高，還按照高層建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，以降低建筑成本，獲取更高利潤(rùn)。這種情況下，超高建筑結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性以承重情況均會(huì)發(fā)生變化，超高后不僅影響建筑整體質(zhì)量，同時(shí)還導(dǎo)致建筑的抗震性能以及抵御外界環(huán)境影響的能力下降，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大的安全隱患［2］。3.1.2沉降問(wèn)題。高層建筑出現(xiàn)沉降，輕則建筑結(jié)構(gòu)整體下沉，重則建筑傾斜倒塌。造成建筑物沉降的主要原因有：第一，地質(zhì)條件引發(fā)的沉降。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，地基設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致基礎(chǔ)斜面坡度較大，影響地基解耦股穩(wěn)定性，或是地基設(shè)計(jì)未能充分考慮地質(zhì)和地下水情況，導(dǎo)致建筑出現(xiàn)不均勻沉降；第二，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，隨著高度的增加，建筑自重不斷增大，建筑物各部位受重不均導(dǎo)致不均勻沉降出現(xiàn)；第三，地下室設(shè)計(jì)時(shí)，未能合理配置底板筋，導(dǎo)致地下室結(jié)構(gòu)承重能力下降，引發(fā)的不均勻沉降。3.1.3嵌固端設(shè)置問(wèn)題。嵌固端的設(shè)置直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)能否與上下層結(jié)構(gòu)形成有機(jī)的整體，若設(shè)置不合理則會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的安全性下降，甚至引發(fā)安全事故。嵌固端問(wèn)題具有以下幾個(gè)方面：首先，嵌固端選擇缺乏合理性。高層建筑的嵌固端通常設(shè)置在地下室或人防結(jié)構(gòu)頂板上，本身就存在很大的安全問(wèn)題。若地下結(jié)構(gòu)的頂板出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)直接影響上層建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。其次，設(shè)計(jì)剛度的大小控制不足，這是由于嵌固端上下層的剛度比例不合理，或是設(shè)計(jì)剛度計(jì)算誤差較大。最后，抗震設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致抗震裂縫處理不當(dāng)，引發(fā)結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題。3.2解決對(duì)策。3.2.1優(yōu)化高層建筑設(shè)計(jì)方案，避免超高問(wèn)題出現(xiàn)。在對(duì)高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊環(huán)境進(jìn)行勘察，明確地下水分布、地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況、風(fēng)雪荷載等，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，確保建筑結(jié)構(gòu)符合工程要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。設(shè)計(jì)時(shí)需要嚴(yán)格按照我國(guó)現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理選擇設(shè)計(jì)方案，并驗(yàn)證其科學(xué)性、合理性，在掌握各方數(shù)據(jù)的情況下對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，避免出現(xiàn)與實(shí)際情況不相符的現(xiàn)象，尤其避免超高。因此，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要在建筑高度允許的情況下，精確相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，為高層建筑施工提供依據(jù)，保證施工質(zhì)量［3］。3.2.2合理設(shè)計(jì)地基基礎(chǔ)，避免沉降發(fā)生。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要全面掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、水文及地下水分布情況，通過(guò)對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，可以有效提升建筑結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)時(shí)通常采用天然地基、防水板與錨桿組合的形式進(jìn)行，同時(shí)準(zhǔn)確計(jì)算基礎(chǔ)配筋量，增加基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免因承載能力較差而導(dǎo)致建筑失穩(wěn)。若高層建筑設(shè)有地下室，可以采用褥墊方式設(shè)置不同持力層，提升地下室結(jié)構(gòu)的承載能力和強(qiáng)度，避免地下室頂板因持力不足而出現(xiàn)裂縫，影響地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。同時(shí)，在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)對(duì)地下水水的分布情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)地基基礎(chǔ)做好防水排水設(shè)計(jì)，提高建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。針對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的地區(qū)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮地質(zhì)構(gòu)成，然后對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，增加土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保地基基礎(chǔ)能夠承載整個(gè)建筑荷載。3.2.3科學(xué)設(shè)置嵌固端。選取嵌固端設(shè)置位置時(shí)，需要從有效埋深基礎(chǔ)頂面及頂面兩部分進(jìn)行選取。嵌固端選取位置高于頂面時(shí)，需要保證嵌固端與埋深位置一致，并控制好與室外地面的高度差。嵌固端選取位置的先決條件，就是需要該部位具備較高的強(qiáng)度和承載能力，能有效避免柱塑性鉸下移。高層建筑地下室嵌固端應(yīng)設(shè)置在地下室頂板上，且頂板厚度≮16cm，且保證頂板具有較好的抗彎剛度，頂板設(shè)計(jì)不能留有孔洞，保證頂板結(jié)構(gòu)的整體性。
4結(jié)束語(yǔ)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建筑工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要遵循嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的態(tài)度，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可能存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并針對(duì)這些問(wèn)題制定行之有效的預(yù)防措施和解決方案。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，設(shè)計(jì)人員還需要深入到建設(shè)場(chǎng)地，對(duì)其周邊環(huán)境和地質(zhì)情況等進(jìn)行細(xì)致的勘察，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持，也為后續(xù)工程的施工給予正確的指導(dǎo)和規(guī)范。
參考文獻(xiàn)
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