有關(guān)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及對策的探討

1、    有關(guān)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及對策的探討    楊雪娟【摘要】隨著社會(huì)日新月異的發(fā)展與進(jìn)步，高層建筑在城市建筑中占據(jù)著愈來愈重要的位置。作為高層建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的研究也具有十分重要的意義。本文簡要地介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)特征及相關(guān)原則，并著重分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題并提出了相對應(yīng)的對策措施建議?！娟P(guān)鍵詞】高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題；對策：tu97 ： a1.前言本文首先對我國現(xiàn)階段高層建筑的概念進(jìn)行了系統(tǒng)分析，詳細(xì)闡述了當(dāng)前高層建筑對于我國的重要性和重要地位。筆者又從理論出發(fā)對我國高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了觀點(diǎn)性和理論性的

2、分析論述。最后就我國高層建筑一般設(shè)計(jì)方法問題筆者進(jìn)行了系統(tǒng)性的論述分析2.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則2.1基礎(chǔ)方案合理高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)方案的設(shè)計(jì)需要以實(shí)際的工程地質(zhì)條件為前提，對其確立時(shí)應(yīng)極大程度地發(fā)揮地基潛力，并配以詳細(xì)的地質(zhì)勘察報(bào)告，必要時(shí)進(jìn)行地基的變形演算。并結(jié)合相鄰建筑物的影響以及建筑物自身上部結(jié)構(gòu)類型與載荷的分布情況等各種因素進(jìn)行綜合性分析，最后得出經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案。2.2計(jì)算簡圖適當(dāng)計(jì)算簡圖是保證建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性的重要條件，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算應(yīng)在計(jì)算簡圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行。實(shí)際結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)不是單純的鋼節(jié)點(diǎn)與鉸結(jié)點(diǎn)，計(jì)算簡圖需要配合相應(yīng)的構(gòu)造措施，從而保證計(jì)算簡圖的誤差在設(shè)計(jì)的允許范圍

3、之內(nèi)。2.3構(gòu)造措施完善建構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要注意結(jié)構(gòu)組件的延展性能如鋼筋的錨固長度及其執(zhí)行段的錨固長度等，還需考慮到薄弱部位的加強(qiáng)及溫度對組件的影響，遵循“強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)壓弱拉”的原則。3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題及對策3.1高度問題我國現(xiàn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(jgj3-2002)結(jié)合適用與經(jīng)濟(jì)的原則給出了多種結(jié)構(gòu)體系最大的適宜高度，此高度是與我國整體土木工程規(guī)范體系相互協(xié)調(diào)的，也是與目前城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、建筑水平以及施工技術(shù)水平相吻合的。然而在實(shí)際中有許多的混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑物的高度卻超過了規(guī)范高度限制，例如，高達(dá)322m混凝土結(jié)構(gòu)體系的中信廣場以及高達(dá)420.15m組合結(jié)構(gòu)體系

4、的金茂大廈等建筑物。隨著建筑物高度的增加，建筑物自身的參考系數(shù)也會(huì)超出適宜的規(guī)定范圍，例如延性要求、安全指標(biāo)、荷載取值、材料性能以及力學(xué)模型的選取等。除此之外，在地震力的作用下超高建筑物的形態(tài)會(huì)發(fā)生極大變化從而產(chǎn)生變形破壞力，因此對于超過高度限制的建筑物應(yīng)當(dāng)保持科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。3.2鋼筋混凝土梁承載能力城市高層建筑一般是寫字樓的辦公場所，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮到消防、空調(diào)等設(shè)備，由于這些設(shè)備通常置于樓層梁底之下，并且需要在梁腹部進(jìn)行開孔后才能進(jìn)行設(shè)備的安裝，因此需要將鋼筋混凝土梁腹部開孔的承載能力作為考慮要素之一。腹部開孔之后梁的承載能力相較于未開孔之前會(huì)大大減小，并且在剪力、洞口以及彎矩等

5、處極易發(fā)生破壞，在極大程度上增加了梁的腹部破壞的概率，一般而言，可以通過計(jì)算開孔梁撓度、孔洞周邊補(bǔ)強(qiáng)筋以及裂縫寬度等數(shù)據(jù)來分析鋼筋混凝土腹部開孔后的承載力?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊與高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中對鋼筋混凝土梁腹部開孔的大小、位置、流程與環(huán)節(jié)等方面都進(jìn)行了相關(guān)的規(guī)范，除此之外，在計(jì)算過程中還需參考不同種類的腹部開孔方式，例如，南京國展中心工程中，其主體是兩層部分預(yù)應(yīng)力的混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑物的總長度為292m，寬為158m，縱橫向不設(shè)縫都超過相關(guān)規(guī)定中的限制值；而杭州江干區(qū)全民健身中心長為117m，寬為51.6m，于梁上設(shè)置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋及加強(qiáng)配筋來減少溫度應(yīng)力對建筑結(jié)構(gòu)的影響，有效的

6、承載力度計(jì)算以及裂縫控制措施對于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性而言具有十分重要的意義。3.3結(jié)構(gòu)體系與材料的選擇建筑結(jié)構(gòu)體系與材料的選擇是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程技術(shù)人員所重視的問題之一，我國城市高層建筑主要采用的結(jié)構(gòu)體系為筒中筒、框一筒以及框架一支撐，并且鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與混合結(jié)構(gòu)占據(jù)了90%以上。由于混合結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主，因此變形控制需要以其位移限制為標(biāo)準(zhǔn)，然而因?yàn)閺澢冃螘r(shí)側(cè)移距離較大，剛度較小的鋼框架無法有效地減小側(cè)移從而會(huì)增加鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，所以需要設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)或者加大混凝土筒的剛度，進(jìn)而形成有效的加強(qiáng)層來滿足規(guī)范的側(cè)移限制值。與此同時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)體系或者柱間距離發(fā)生變化時(shí)，還需要根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)模式

7、合理地設(shè)置結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層以及加強(qiáng)層，因?yàn)檗D(zhuǎn)換層與加強(qiáng)層在本層形成剛度時(shí)有導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度突變的可能，因此需盡量降低其本身的剛度以減少不利影響。除此之外，根據(jù)我國建筑鋼材的品種、類型以及鋼結(jié)構(gòu)的加工能力，采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)或者鋼結(jié)構(gòu)能夠改善結(jié)構(gòu)的抗震性能及減小柱斷面的程度。當(dāng)建筑物的高度超過一定程度時(shí)，鋼骨及鋼管混凝土是減小風(fēng)振的首選材料，而采用實(shí)腹式的熱軋型鋼或者焊接工字鋼能夠有效地減少震害。3.4抗震措施與構(gòu)造措施的采取我國現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定安全程度已經(jīng)逐漸不能適應(yīng)國情發(fā)展的需求，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全水平應(yīng)得到進(jìn)一步的提升。我國現(xiàn)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)相對較低的原因在于國家的財(cái)力物力有限

8、，抗震設(shè)防裂度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基本地震的加速度之間有對應(yīng)關(guān)系，因此設(shè)防烈度的構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)具備一定的彈性分析。若以50年為分析年限時(shí)，小震烈度的重現(xiàn)期是50年，被超越率是63.2%；中震烈度的重現(xiàn)期是475年，被超越率是10%；大震的重現(xiàn)期約為2000年，被超越率是2%，。除設(shè)防烈度較低之外，我國建筑構(gòu)造規(guī)定的安全度及抗震計(jì)算方法也相對較低，且在軸壓比、配筋率以及梁柱承載力匹配程度等抗震延性的相關(guān)規(guī)定也不夠嚴(yán)格。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展進(jìn)步，建筑結(jié)構(gòu)失效所帶來的損失不可小覷，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造價(jià)在建筑整體投資之中比例的減少也應(yīng)給予重視，尤其是在高烈度區(qū)域應(yīng)有嚴(yán)格的抗震方法以及構(gòu)造措施來保證建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與

9、安全性。4.結(jié)語隨著我國建筑行業(yè)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，高層建筑在日新月異的變化之中于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的要求也愈來愈高，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)集綜合性、技術(shù)性、安全性為一體的工作，對于建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展而言有著十分重要的意義與作用。筆者以高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為中心，探討分析了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題及對策，希望能夠?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供相關(guān)的參考與依據(jù)，以及引起人們對這一問題的進(jìn)一步關(guān)注。參考文獻(xiàn)1劉少宏，陳曉光。高層住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例分析j。中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，(20)。 2王緒華，董衛(wèi)青，李昆，賀云軍，梁佶。昆明江東和諧廣場超高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)j。建筑結(jié)構(gòu)，2011，(10)。3 錢磊，沈金. 超高層建筑地下結(jié)構(gòu)考慮施工過程的關(guān)鍵設(shè)計(jì)j. 建筑施工. 2011(10): 909-911.4 葉浩. 梁式轉(zhuǎn)換層的高層建