高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題及對策的論文

　　摘要:高層建筑的出現(xiàn)為現(xiàn)代城市建筑的發(fā)展指出了一條明路。在筆者看來，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計應該踐行“物盡其用”的設(shè)計理念。從現(xiàn)狀分析上看，相對于低層建筑，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要更加注重水平方向上的位移影響因素;在問題研究中發(fā)現(xiàn)，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮到方方面面的影響因素，尤其是要注重與具體施工條件的對接;針對這些現(xiàn)狀與問題，筆者提出了一些可行對策，以期對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展有所幫助。

　　關(guān)鍵詞:高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；現(xiàn)狀分析；問題研究；可行對策

　　關(guān)于建筑的“實用美”與“藝術(shù)美”兩種設(shè)計理念之間的辨證討論歷久彌新［1］，無數(shù)設(shè)計師前赴后繼，都試圖在二者的“找平”中成長為真正的設(shè)計大師［2］。但在筆者看來，建筑的“藝術(shù)美”難有定論，畢竟仁者見仁、智者見智，不同時代、不同地區(qū)都有其各自擁躉眾多的潮流與經(jīng)典;而建筑的“實用美”卻是要經(jīng)過實踐檢驗，并且每個使用者都說得上話的，更值得設(shè)計者加以關(guān)注。結(jié)構(gòu)設(shè)計作為高層建筑這一龐雜系統(tǒng)的設(shè)計核心，其合理性直接影響著高層建筑的安全和性能。筆者試圖通過對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀分析和問題研究，提出切合實際的可行對策，從而最大程度地滿足使用者的功能需求，踐行“物盡其用”的設(shè)計理念。

　　1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀分析

　　(1)與低層建筑相比較，高層建筑要更注重水平方向的結(jié)構(gòu)設(shè)計在過去，低層建筑結(jié)構(gòu)受到的垂直方向上的影響比較大，設(shè)計者往往重視多樓層壓力所引發(fā)的負荷，而對水平方向上的位移影響較為忽略。在現(xiàn)在，較高乃至超高的樓層使得高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，不但要考慮垂直方向上由于較多樓層所引發(fā)的壓力負荷;更要考慮水平方向上由于外界空氣流動所產(chǎn)生的位移距離，。(2)在外形選擇上，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要更注重對地震抵抗能力的要求。通常來說，隨著樓層高度的增加，垂直方向上的壓力負荷是一個可預見的定值，水平方向上的影響則會因建筑結(jié)構(gòu)特性的不同而被急劇放大或縮小。例如，將球形結(jié)構(gòu)與方形結(jié)構(gòu)相對比，高層建筑的位移距離會有很大差距。如果不在結(jié)構(gòu)設(shè)計上重視這一點，水平面上的過大位移不但會降低高層建筑使用者的舒適度，還容易損壞高層建筑的基本構(gòu)件，從而逐漸減弱高層建筑的使用性能，降低高層建筑對地震的抵抗能力，甚至大大縮短高層建筑的壽命�？傊�，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀就是，要更多地考慮水平方向的影響因素，在方案與細節(jié)設(shè)計上加重對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)方面的考量。

　　2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題研究

　　對好的建筑設(shè)計者來說，最突出的表現(xiàn)就是能考慮到方方面面的因素，并在前期設(shè)計中就加以體現(xiàn)。但在當前高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，產(chǎn)生問題最多的就是“不接地氣”，即不能與具體施工條件接軌而修圖乃至重畫圖紙。

　　2．1因預留數(shù)據(jù)不足凸顯出的設(shè)計方案不合理

　　眾所周知，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)就是設(shè)計方案，高層建筑的安全保障首先是選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計方案。當下，因結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理而產(chǎn)生的施工困難，絕大多數(shù)都是源于結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對預留數(shù)據(jù)的估計不足而造成的設(shè)計方案計算不合理。例如，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計方案計算中，僅僅預留出結(jié)構(gòu)節(jié)點因不同材料特性產(chǎn)生的延展空間，而未充分考慮不同天氣下溫度、濕度等條件的變化產(chǎn)生的延展作用，造成實際施工時預留數(shù)據(jù)的不足，最終凸顯出簡圖方案的不合理。

　　2．2因施工標準不一表現(xiàn)出的設(shè)計功能不完善

　　在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中踐行“物盡其用”的設(shè)計理念，具體來講，就是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的功能是否完善的唯一標準為，使用者的多元化需求是否得到了滿足。但是，設(shè)計師往往會發(fā)現(xiàn)，在高層建筑中，同樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)過不同的施工者的手，其設(shè)計功能的實現(xiàn)效果就大為不同。有時甚至由于施工標準的極大差異，在實際使用中表現(xiàn)為設(shè)計功能的缺失。例如，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計功能中，即便同樣的管道口設(shè)計也會因不同的施工標準而產(chǎn)生較大差異，造成實際安裝使用時的不便，甚至表現(xiàn)為同一建筑上某一樓層電路、排氣管道的功能無法實現(xiàn)。

　　2．3因盲目相信軟件計算結(jié)果造成的設(shè)計數(shù)據(jù)誤差

　　科技進步大大簡化了建筑設(shè)計中的計算工作量，尤其是高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計師越來越依賴各種各樣的計算軟件。這些軟件固然可以加快高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計進度，但由于這些軟件的條件設(shè)置與實際建筑的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)并不完全相符，多元化的軟件計算對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一把雙刃劍。例如，利用軟件輔助高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，由于軟件本身可能存在缺陷以及人工輸入造成的誤差，極易出現(xiàn)計算結(jié)果不準確的問題［3］。因此，過度依賴這些層出不窮的計算軟件，最終得到的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)，與實際施工時的情況并不一定相符，甚至會存在較大的誤差。

　　3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行對策

　　針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計當下的發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問題，筆者試提出以下可行對策，以供設(shè)計師在以后的高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中參考。

　　3．1確定高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案時，要考慮多種需求下的多元設(shè)計方案

　　在確定結(jié)構(gòu)設(shè)計的方案時，明確受力、經(jīng)濟傳力是最基本的要求。而在確定高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案時，在綜合分析使用需求、施工條件、地理條件、材料等的基礎(chǔ)上，要考慮使用者的多種需求，在各種條件的綜合考量中選擇最合理的結(jié)構(gòu)，從而確定高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的多元方案。例如，按結(jié)構(gòu)形式分類，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系包括“框架結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)、框架一抗震墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)、部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)、板柱一抗震墻結(jié)構(gòu)”［4］等等。各種結(jié)構(gòu)體系適用的高度范圍，因其剛度、強度上的巨大差距也存在極大差異，要組合應用，考慮多種需求下的多元設(shè)計方案，真正踐行“物盡其用”的設(shè)計理念。

　　3．2在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計功能方面

　　要預留足夠的施工誤差空間。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計必須考慮到方方面面的影響因素。而在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計功能方面，要真正滿足使用者的多元化需求，保證即使經(jīng)手不同的施工者，設(shè)計功能的實現(xiàn)效果也不會被削弱。因此，在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計功能方面，就不能不考慮不同施工標準下這些設(shè)計功能的實現(xiàn)條件，從而預留施工的誤差空間。例如，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(gòu)造措施的預設(shè)中，應當把握“強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁”［5］的原則，關(guān)注材料在不同溫度、濕度條件下的性能，充分考慮應力、溫度對結(jié)構(gòu)元件的影響，注重與具體施工條件的對接，從而預留足夠的施工誤差空間，真正做到“接地氣”。

　　3．3使用高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件時，要對軟件計算結(jié)果進行多方面的測試

　　使用高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件時，為了盡可能地減少數(shù)據(jù)誤差，筆者主要從以下兩方面考量解決的問題的對策:一是軟件本身可能存在缺陷;二是人工輸入造成的誤差。

　　3．3.1使用多個不同的軟件模型

　　以防止單個軟件可能存在的缺陷。例如，分析突發(fā)地震時的內(nèi)力作用和變形作用，高層建筑這一復雜結(jié)構(gòu)應當使用多個不同的軟件模型，并對其力學計算結(jié)果進行分析比較，最大程度地避免因單一軟件存在缺陷造成的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)誤差。

　　3．3.2進行多次測試，核對最終的計算數(shù)據(jù)

　　應對重要軟件進行多次數(shù)據(jù)輸入的測試，并核對最終的計算結(jié)果，以防止單次的人工輸入失誤造成的數(shù)據(jù)誤差�？偠�言之，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計應該踐行“物盡其用”的設(shè)計理念。相對于低層建筑，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要更加注重水平方向上的位移影響因素，在方案與細節(jié)設(shè)計上加重對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)方面的考量。同時，還必須考慮到方方面面的影響因素，尤其是要注重與具體施工條件的對接。最終，提出高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮多種需求下的多元設(shè)計方案、預留足夠的施工誤差空間、對軟件計算結(jié)果進行多方面的測試等可行對策。筆者僅以上述拙見在此拋磚引玉，希望能引起更多學者對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)注，并因此對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的發(fā)展有所助益。

　　參考文獻:

　�。�1］王麗娜，錢曉輝．圖書館建筑設(shè)計理念與實用功能分析［J］．管理新論，2013(02)．

　�。�2］韓曉嬌．貝聿銘設(shè)計理念在現(xiàn)代建筑景觀設(shè)計中的應用研究［D］．浙江農(nóng)林大學，2012．

　�。�3］孫凱．高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策探討［J］．價值工程，2011(25):88－89．

　�。�4］田龍．淺談高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］．價值工程，2011，30(03):99－99．

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