高層建筑結構設計的問題及對策

　　高層建筑結構設計的重要依據(jù)就是在設計過程中所運用的計算方法。諸如構件尺寸的計算、配筋率的計算等，這些計算都直接涉及到計算簡圖的選擇和使用。

　　摘要:

　　社會經(jīng)濟水平的進一步提升，城市化進程的快速推進，使得一棟棟高層建筑在城市拔地而起，日漸形成一道道亮麗的城市風景線。高層建筑和一般建筑相比較而言，其施工難度相對更大，施工過程也較為復雜。為確保高層建筑項目的順利開展，需在設計階段就全面考慮到施工過程中可能遇到的各種問題。尤其是在結構設計方面，更是應該重點把關。因此文章就高層建筑結構設計方面的問題及對策展開相關探討

　　關鍵詞:

　　高層建筑;結構設計;問題;對策

　　1高層建筑結構設計的必要性

　　高層建筑工程整體結構相對較為復雜，施工難度也較大，因此整個結構設計是便成為了整個工程項目的靈魂之處�？茖W合理的結構設計，能夠切實提升建筑使用功能和抗震性能等方面。總體而言，高層建筑結構設計直接關系到高層建筑結構的安全性、穩(wěn)定性，必須予以高度重視。

　　2高層建筑結構設計中存在的主要問題

　　(1)高層建筑的基礎埋深問題。在實際設計中，高層的基礎埋深常常容易被忽視。雖然在《高規(guī)》已經(jīng)明確規(guī)定了埋置深度的取值可以為房屋高度的1/15～1/18，但是在這個寸土寸金的時代，大多數(shù)建筑地下部分均為大型的地下車庫或者地下商場，那么這對整個建筑的抗傾覆和滑移來說是很不利的。這種情況一般會采用大底盤多塔結構進行計算，主樓與裙樓在地下部分連為整體，通過后澆帶來解決兩者之間的沉降差異及溫度應力的變化，同時可以將地下車庫的剛度折算為覆土厚土，然后再計算埋置深度來滿足高規(guī)的要求。

　　(2)高層建筑的嵌固端問題。在高層建筑結構設計中，如將嵌固端位置確定在地下室頂板時，則應該滿足《高規(guī)》中第12.2.1條規(guī)定，那么地下一層的抗震等級與上部結構相同，地下一層以下抗震構造措施的抗震等級可逐層降低一級，但不應低于四級。而在抗震高烈度區(qū)高層建筑中剪力墻布置較多，地下一層與首層的側向剛度比一般很難小于2，那么嵌固端就應該選擇在基礎頂部，隨之剪力墻的約束邊緣構件也應延續(xù)到基礎頂部，地下部分的抗震等級也應與上部結構相同。

　　(3)超高問題。超高問題的出現(xiàn)主要是受到經(jīng)濟利益的驅使，部分建設單位為了謀取經(jīng)濟利益，無視相關設計規(guī)范以及文件制度，人為的增加高層建筑的高度。這種做法，不僅違反了高層建筑結構的設計規(guī)范，還不利于高層建筑的穩(wěn)定性和抗震性能，進而導致高層建筑在自然災害發(fā)生時，出現(xiàn)倒塌或者斷裂等安全事故。

　　(4)雙連梁處理連梁超筋問題的合理性。對于剪力墻結構而言，連梁超筋的現(xiàn)象比較普遍，通常的做法是:在連梁梁截面高度中央位置設置100mm寬度的水平縫，進而使之產(chǎn)生兩個半高度的連梁。這種做法主要運用的是連梁計算截面的簡單等效替換。然而截面的選擇和計算假定會存在一定誤差，使得實際連梁和等效連梁在計算模型方面存在一定差異。若高層建筑位置高烈度區(qū)或者是地震災害較為嚴重的區(qū)域，使得連梁的強剪弱彎難以確保，進而導致連梁在地震作用下失效。嚴重情況下還可能導致剪力墻或者是整個結構體系遭受破壞。因此并非所有情況下均適用于雙連梁處理方式，需要具體問題具體分析。

　　(5)短肢剪力墻設置問題。短肢剪力墻主要指的是墻肢的截面高度和厚度比為5-8的墻。在高層建筑結構設計中盡量避免短肢剪力墻的設置，若由于使用功能要求限制必須設置時，則應滿足《高規(guī)》中7.2.2條規(guī)定。此外，若將短肢剪力墻設置在較短的墻肢上，由于受到異形柱以及墻肢受力性能等方面的影響，可能導致截面的抗扭性能不佳。

　　(6)剪力墻的截面厚度問題。在普通高層住宅中墻厚一般設計為200mm厚，如建筑底部設有商業(yè)功能，層高會比較高，則應適當加厚墻厚，以滿足墻體穩(wěn)定、剪力墻受剪截面限制條件、正截面受壓承載力要求及軸壓比限制的要求。此外，200mm厚的墻體如支撐平面外的梁時，那么梁縱筋在端部就不能滿足0.4LaE的水平錨固長度，那么在設計中應將梁端設計為鉸接，以減小該處梁縱筋的截面，如還不滿足要求的話可將梁的上部縱筋伸入另一側樓板中以滿足水平錨固長度。

　　3高層建筑結構設計問題的應對策略

　　(1)注重結構設計中的性能設計。在高層建筑結構設計工作中，結構性能設計是其中最為常見的一個問題�？梢哉f，高層建筑結構抗震設計的精髓就是性能設計。目前城市化建設速度逐步加快，大量的人口涌入到城市中，若在高層建筑結構設計時，僅僅考慮保護生命安全這一單一目標，顯然是不夠全面的。我們更應該去重點考慮如何確保建筑物免遭地震破壞，確保地震發(fā)生時建筑物的功能得以正常實現(xiàn)。要真正達到這個目標，需要綜合考慮不同地震水準條件構件的變形、承載能力以及局部構造。若單一的提升承載能力，能夠切實提升構件的安全性能，然而卻不一定能夠保障滿足變形的基本要求。因此要想實現(xiàn)性能設計，提升結構的承載能力，促使結構在進入塑性工作階段相對延遲，同時提升剛度以便于降低變形。只要找到結構構件的承載力和變形能力間的平衡點，便可以實現(xiàn)結構的性能設計。

　　(2)選擇科學合理的結構設計方案。合理選擇結構類型是高層建筑結構設計中的重要內容之一。為確保結構方案能夠科學合理，需要綜合多方面因素。第一，結構選型首先必須能夠滿足建筑物的基本功能。諸如為了實現(xiàn)較好的視覺或者傳音效果，則結構方案中需要舍棄一部分豎向支撐構件，換做大跨度結構。第二，針對部分建筑造型較為復雜的，且平面和立面不規(guī)則的建筑物。在進行結構設計的時候，還應該適當設置防震縫，從而促使其能夠形成規(guī)則的結構單元。第三，還應該結合建筑物所在的區(qū)域進行綜合考慮，諸如施工區(qū)域的地下水狀況、地質土層、周邊已建建筑物、工程造價等多方面因素，才能夠最終得出經(jīng)濟合理的結構方案。

　　(3)結構的包絡設計方法。目前，針對工程結構設計中的一些難題，可以采用包絡設計方法來予以解決。對于不同的工程條件，可以選用不同的包絡設計原則，也可以選取對于結構整體的包絡設計。諸如針對少量剪力墻結構的框架結構，可以將框架依據(jù)框架與剪力墻協(xié)同工作和純框架結構來分別進行計算。也可以針對重要部位開展包絡設計，諸如針對轉換結構的轉換層、連體結構的連接體等。此外，針對結構構件的包絡設計，可依據(jù)構件的具體受力狀況，對構件選用補充分析驗算，最后選取不利值包絡設計。

　　(4)使用計算簡圖。高層建筑結構設計的重要依據(jù)就是在設計過程中所運用的計算方法。諸如構件尺寸的計算、配筋率的計算等，這些計算都直接涉及到計算簡圖的選擇和使用。所以要求所選擇的計算簡圖或者是具體的計算模型，一定要最為接近實際狀況。然而由于高層建筑結構設計較為復雜，位計算簡圖的選擇增加了難度。因此具體選用計算簡圖時，需要綜合考慮各種影響到高層建筑結構的因素，從而確保最終的計算簡圖選用最為接近實際，從而得出更為精準的計算結果。

　　4結語

　　總之，伴隨著經(jīng)濟水平的不斷提升以及城市化進程的逐步加快，高層建筑日漸成為了城市建筑中的重要組成部分。由于高層建筑對于穩(wěn)定性、安全性方面有著更為嚴格的要求，使得對其進行結構設計的難度也相對較大。目前在進行高層建筑結構設計中還存在一些問題，要求設計人員切實結合實際狀況，嚴格遵循相關設計規(guī)范標準和法律法規(guī)，科學選取結構設計方案，優(yōu)化性能設計，合理運用包絡設計，選用合理的計算簡圖以及設計方法，從而切實提升高層建筑結構設計的質量水平，最終確保整個高層建筑的安全性、穩(wěn)定性，真正為民眾打造一個安全放心的居住環(huán)境。

　　參考文獻：

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