高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題探析

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題探析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題探析

【摘要】隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷開(kāi)展和人民生活的迅速提高。業(yè)主及建筑師的創(chuàng)新藝術(shù)使得鋼筋混凝土高層建筑開(kāi)展被廣泛應(yīng)用。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給工程設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求，本文就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾方面問(wèn)題進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1高層建筑結(jié)構(gòu)受力方面

對(duì)于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)根本原理都是相同的，但是，隨著高度的不斷增加。豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計(jì)的控制因素，其原因有兩個(gè)：其一，較大的垂直荷載要求有較大的柱、墻或者井筒；其二，側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多。

與豎向荷載相比，側(cè)向荷載對(duì)建筑物的效應(yīng)不是線性增加的，而隨建筑高度的增高迅速增大。在高層建筑中，問(wèn)題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，可見(jiàn)，高層建筑的結(jié)構(gòu)受力性能與低層建筑有很大的差異。

2結(jié)構(gòu)選型階段

對(duì)于高層結(jié)構(gòu)而言，在工程設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)選型階段，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

2.1結(jié)構(gòu)的規(guī)那么性問(wèn)題。

新舊標(biāo)準(zhǔn)在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動(dòng)，新標(biāo)準(zhǔn)在這方面增添了相當(dāng)多的限制條件，例如：平面規(guī)那么性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，新標(biāo)準(zhǔn)采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)那么的設(shè)計(jì)方案。〞因此，結(jié)構(gòu)工程師在遵循新標(biāo)準(zhǔn)的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意，以防止后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。

2.2結(jié)構(gòu)的超高問(wèn)題。

在抗震標(biāo)準(zhǔn)與高規(guī)中。對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制，尤其是新標(biāo)準(zhǔn)中針對(duì)以前的超高問(wèn)題，除了將原來(lái)的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度的建筑外，增加了B級(jí)高度的建筑，因此。必須對(duì)結(jié)構(gòu)的該項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意，一旦結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑甚或超過(guò)了B級(jí)高度，其設(shè)計(jì)方法和處理措施將有較大的變化。

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)過(guò)由于結(jié)構(gòu)類(lèi)型的變更而忽略該問(wèn)題。導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未予通過(guò)，必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開(kāi)專(zhuān)家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況，對(duì)工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。

2.3嵌固端的設(shè)置問(wèn)題。由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個(gè)問(wèn)題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往無(wú)視了由嵌固端的設(shè)置帶來(lái)的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等問(wèn)題，而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作的大量修改或埋下平安隱患。

2.4短肢剪力墻的設(shè)置問(wèn)題。在新標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)墻肢截面高厚比為5-8的墻定義為短肢剪力墻。且根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制，因此，在高層建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以防止給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。

3地基與根底設(shè)計(jì)方面

地基與根底設(shè)計(jì)一直是結(jié)構(gòu)工程師比擬重視的方面，不僅僅由于該階段設(shè)計(jì)過(guò)程的好與壞將直接影響后期設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行，同時(shí)，也是因?yàn)榈鼗滓彩钦麄€(gè)工程造價(jià)的決定性因素，因此，在這一階段，所出現(xiàn)的問(wèn)題也有可能更加嚴(yán)重甚至造成無(wú)法估量的損失。

在地基根底設(shè)計(jì)中要注意地方性標(biāo)準(zhǔn)的重要性問(wèn)題。由于我國(guó)占地面積較廣，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，僅僅一本?地基根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?無(wú)法對(duì)全國(guó)各地的地基根底都進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)。

地方性的“地基根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)〞能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗最?lèi)型和設(shè)計(jì)處理方法等一些成熟的經(jīng)驗(yàn)描述和規(guī)定得更為詳細(xì)和準(zhǔn)確，所以，在進(jìn)行地基根底設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)地方標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行深入地學(xué)習(xí)，以防止對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后期設(shè)計(jì)工作造成較大的影響。

4結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析方面

在結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析階段，如何準(zhǔn)確，高效地對(duì)工程進(jìn)行內(nèi)力分析并按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理，是決定工程設(shè)計(jì)質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。由于新標(biāo)準(zhǔn)的推出對(duì)結(jié)構(gòu)整體計(jì)算和分析局部相當(dāng)多的內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整和改良，因此，結(jié)構(gòu)工程師也應(yīng)該相當(dāng)?shù)貙?duì)這一階段比擬常見(jiàn)的問(wèn)題有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。

4.1結(jié)構(gòu)整體計(jì)算的軟件選擇。目前比擬通用的計(jì)算軟件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各軟件在采用的計(jì)算模型上存在著一定的差異，因此導(dǎo)致了各軟件的計(jì)算結(jié)果有或大或小的不同。所以，在進(jìn)行工程整體結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析時(shí)必須依據(jù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型和計(jì)算軟件模型的特點(diǎn)選擇合理的計(jì)算軟件，并從不同軟件相差較大的計(jì)算結(jié)果中，判斷哪個(gè)是合理的、哪個(gè)是可以作為參考的，哪個(gè)又是意義不大的，這將是結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)工作中首要的工作。否那么，如果選擇了不適宜的計(jì)算軟件，不但會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間和精力，而且有可能使結(jié)構(gòu)有不平安的隱患存在。

4.2是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對(duì)自振周期的影響。

該局部?jī)?nèi)容實(shí)際上在新老標(biāo)準(zhǔn)中都有提及，只是，在新標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)大量工程的實(shí)測(cè)周期明確提出了各種結(jié)構(gòu)體系下高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算自振周期折減系數(shù)。

4.3振型數(shù)目是否足夠。

在新標(biāo)準(zhǔn)中增加一個(gè)振型參與系數(shù)的概念，并明確提出了該參數(shù)的限值。由于在舊標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，并未提出振型參與系數(shù)的概念，或即使有該概念，該參數(shù)的限值也未必一定符合新標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此，在計(jì)算分析階段必須對(duì)計(jì)算結(jié)果中該參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行判斷，并決定是否要調(diào)整振型數(shù)目的取值。

4.4多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開(kāi)計(jì)算。一段時(shí)間以來(lái)，大底盤(pán)，多塔樓的高層建筑類(lèi)型大量涌現(xiàn)，而在計(jì)算分析該類(lèi)型高層建筑時(shí)，是將結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體并按多塔類(lèi)型進(jìn)行計(jì)算，還是將結(jié)構(gòu)人為地分開(kāi)進(jìn)行計(jì)算，是結(jié)構(gòu)工程師必須注意的問(wèn)題。如果多塔間剛度相差較大，就有可能出現(xiàn)即使振型參與系數(shù)滿足要求，但是對(duì)某一座塔樓的地震力計(jì)算誤差仍然有可能較大，從而便結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不平安的隱患。

4.5非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算與設(shè)計(jì)。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?xún)?nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。對(duì)這局部?jī)?nèi)容，尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于高層建筑的地震作用和風(fēng)荷載均較大。因此，必須嚴(yán)格按照新標(biāo)準(zhǔn)中增加的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算處理措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5結(jié)束語(yǔ)

總之，鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過(guò)程，任何在這過(guò)程中的遺漏或錯(cuò)誤都有可能使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果存在不平安因素。以上也只是筆者在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)問(wèn)題一些淺薄的認(rèn)識(shí)