探究高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題及解決措施

1、<p>　　探究高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題及解決措施</p><p>　　【摘 要】隨著建筑事業(yè)的發(fā)展，高層建筑越來越多，隨著建筑層次和復(fù)雜程度的增加，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了要求也越來越高，設(shè)計(jì)任務(wù)顯得復(fù)雜且繁重，這就要求我們設(shè)計(jì)人員認(rèn)真地學(xué)習(xí)規(guī)范，研究現(xiàn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中值得注意的問題，通過理論知識的提升，有效地把握住工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，努力做到讓結(jié)構(gòu)更安全、更合理。 </p><p>

2、;　　【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　隨著我國國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)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發(fā)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，下面就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問題進(jìn)行探討。 </p><p>　　1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)注意的

3、問題 </p><p><b>　　1.1 高度問題 </b></p><p>　　對于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。 </p><p>　　1.2 材料的選用和結(jié)構(gòu)體系問題 </p>

4、;<p>　　由于結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土核心筒為主，變形控制要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的位移限值為基準(zhǔn)。但因其彎曲變形的側(cè)移較大，靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作減小側(cè)移，不僅增大了鋼結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)，而且效果不大，有時不得不加大混凝土筒的剛度或設(shè)置伸臂結(jié)構(gòu)，形成加強(qiáng)層才能滿足規(guī)范側(cè)移限值。 </p><p>　　1.3 軸壓比與短柱問題 </p><p>　　在鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)中，往往為了控制

5、柱的軸壓比而使柱的截面很大，而柱的縱向鋼筋卻為構(gòu)造配筋。即使采用高強(qiáng)混凝土，柱斷面尺寸也不能明顯減小。限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態(tài)，防止受拉鋼筋未達(dá)屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小，則結(jié)構(gòu)的延性就差，當(dāng)遭遇地震時，耗散和吸收地震能量少，結(jié)構(gòu)容易被破壞。 </p><p>　　1.4 在某些烈度區(qū)采用較低的抗震措施與構(gòu)造措施 </p><p>　　現(xiàn)在許多專家學(xué)者提出，現(xiàn)行

6、的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度己不能適應(yīng)國情的需要，認(rèn)為我國“取用了可能是世界上最低的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度”并主張“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度水平應(yīng)該大幅度提高”。 </p><p>　　1.5 嵌固端的設(shè)置問題 </p><p>　　由于高層建筑一般都帶有兩層或兩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，在這個問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來的一

7、系列需要注意的方面：抗震設(shè)計(jì)的多高層建筑，當(dāng)?shù)叵率翼攲幼鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固端時，地下一層的抗震等級應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下結(jié)構(gòu)的抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級。地下室中超出上部主樓范圍且無地上結(jié)構(gòu)的部分，其抗震等級可根據(jù)具體情況采用三級或四級。 </p><p>　　1.6 短肢剪力墻的設(shè)置問題 </p><p>　　短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力墻。近年興起

8、的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，雖然有利于住宅建筑布置，也可減輕結(jié)構(gòu)自重，但在高層住宅中，剪力墻肢不宜太短，因?yàn)槎讨袅Φ目拐鹦阅茌^差，地震區(qū)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不多，為安全起見，高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思考 </p><p><b>　　2.1 提倡節(jié)約 </b></p><p>　　目前我國規(guī)范

9、中的構(gòu)造要求，并非都比國外低，有的已經(jīng)超過。國外大企業(yè)在北京買了按我國規(guī)范設(shè)計(jì)的大樓，說明我國規(guī)范不是進(jìn)不了國際市場?，F(xiàn)在對安全度進(jìn)行討論，應(yīng)注意不要引起誤導(dǎo)，千萬不要誤解提高建筑結(jié)構(gòu)安全度建筑物就安全了，造成不必要的浪費(fèi)。實(shí)踐已經(jīng)證明，現(xiàn)行規(guī)范安全度是可以接受的。這是重要的經(jīng)驗(yàn)，不能輕易放棄。但考慮到客觀形勢變化，國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力增強(qiáng)和住宅制度改革現(xiàn)狀，可以將現(xiàn)行設(shè)計(jì)可靠度水平適當(dāng)提高一點(diǎn)。這樣投入不大，卻對國家總體和長遠(yuǎn)利益有利。 &l

10、t;/p><p>　　2.2 考慮受力性能 </p><p>　　對于一個建筑物最初的方案設(shè)計(jì)，建筑師考慮更多的是它的空間組成特點(diǎn)，而不是詳細(xì)地確定它的具體結(jié)構(gòu)。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩(wěn)定和水平方向的穩(wěn)定都是非常重要的。由于建筑物是由一些大而重的構(gòu)件所組成的，因此結(jié)構(gòu)必須能將它本身的重量傳至地面，結(jié)構(gòu)的荷載總是向下作用于地面的，而建筑設(shè)計(jì)的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的

11、作用力與地基土的承載力之間的關(guān)系，所以，在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數(shù)量與分布作出總體設(shè)想。 </p><p>　　2.3 提倡使用概念設(shè)計(jì) </p><p>　　所謂的概念設(shè)計(jì)一般指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算，尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想。從

12、整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。運(yùn)用概念性近似估算方法，可以在建筑設(shè)計(jì)的方案階段迅速、有效地對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設(shè)計(jì)階段一些不必要的繁瑣運(yùn)算，具有較好的經(jīng)濟(jì)可靠性能。同時，也是判斷計(jì)算機(jī)內(nèi)力分析輸出數(shù)據(jù)可靠與否的主要依據(jù)。近十余年來我國的高層建筑建設(shè)可謂突飛猛進(jìn)，其建設(shè)速度和建造數(shù)量在世界建筑史上都是少有的。但是，從設(shè)計(jì)質(zhì)量方面來看卻不容樂觀，多數(shù)

13、設(shè)計(jì)追趕流行時尚，因此在實(shí)際中應(yīng)考慮長遠(yuǎn)因素。 </p><p>　　3 安全性、功能性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一 </p><p>　　雖然我國近些年經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，但是我們也應(yīng)該清晰地看到我國還是一個發(fā)展中的國家，應(yīng)該遵循建設(shè)節(jié)約型社會的原則，倡導(dǎo)節(jié)約，杜絕浪費(fèi)，將建筑的安全性、功能性和經(jīng)濟(jì)性幾個方面因素綜合考慮，對目前我國規(guī)范中的構(gòu)造要求進(jìn)行分析，有些已經(jīng)超過國外的建筑。從外國大企業(yè)近些年在我國

14、購置按我國規(guī)范設(shè)計(jì)的大樓這一現(xiàn)象來看就足以說明我國的規(guī)范完全可以進(jìn)入國際市場。不過在目前的建筑市場上存在著一定的誤區(qū)，誤解提高建筑結(jié)構(gòu)安全度建筑物就安全了，為此高標(biāo)準(zhǔn)提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì)，因此造成了相當(dāng)程度且不必要的浪費(fèi)。實(shí)踐已經(jīng)證明，現(xiàn)行規(guī)范安全度是可以接受的，這是重要的經(jīng)驗(yàn)，不能輕易放棄。 </p><p>　　國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力增強(qiáng)和住宅制度改革現(xiàn)狀，可以將現(xiàn)行設(shè)計(jì)可靠度水平適當(dāng)提高一點(diǎn)，這樣投入不大，卻對國

15、家總體和長遠(yuǎn)利益有利。在具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中倡導(dǎo)概念設(shè)計(jì)。尤其在一些難以作出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中，依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和下程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想，從整體的角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]王續(xù)