- 相關(guān)推薦
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要依據(jù)就是在設(shè)計過程中所運(yùn)用的計算方法。諸如構(gòu)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(jì)水平的進(jìn)一步提升，城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，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(fēng)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(fù)雜。為確保高層建筑項(xiàng)目的順利開展，需在設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計方面，更是應(yīng)該重點(diǎn)把關(guān)。因此文章就高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的問題及對策展開相關(guān)探討
關(guān)鍵詞:
高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;問題;對策
1高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的必要性
高層建筑工程整體結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，施工難度也較大，因此整個結(jié)構(gòu)設(shè)計是便成為了整個工程項(xiàng)目的靈魂之處。科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠切實(shí)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(jié)構(gòu)設(shè)計直接關(guān)系到高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，必須予以高度重視。
2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的主要問題
(1)高層建筑的基礎(chǔ)埋深問題。在實(shí)際設(shè)計中，高層的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)進(jìn)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(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計中，如將嵌固端位置確定在地下室頂板時，則應(yīng)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(jié)構(gòu)相同，地下一層以下抗震構(gòu)造措施的抗震等級可逐層降低一級，但不應(yīng)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(cè)向剛度比一般很難小于2，那么嵌固端就應(yīng)該選擇在基礎(chǔ)頂部，隨之剪力墻的約束邊緣構(gòu)件也應(yīng)延續(xù)到基礎(chǔ)頂部，地下部分的抗震等級也應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同。
(3)超高問題。超高問題的出現(xiàn)主要是受到經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使，部分建設(shè)單位為了謀取經(jīng)濟(jì)利益，無視相關(guān)設(shè)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(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范，還不利于高層建筑的穩(wěn)定性和抗震性能，進(jìn)而導(dǎo)致高層建筑在自然災(zāi)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(jié)構(gòu)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(shè)置100mm寬度的水平縫，進(jìn)而使之產(chǎn)生兩個半高度的連梁。這種做法主要運(yùn)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(shí)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(zāi)害較為嚴(yán)重的區(qū)域，使得連梁的強(qiáng)剪弱彎難以確保，進(jìn)而導(dǎo)致連梁在地震作用下失效。嚴(yán)重情況下還可能導(dǎo)致剪力墻或者是整個結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計中盡量避免短肢剪力墻的設(shè)置，若由于使用功能要求限制必須設(shè)置時，則應(yīng)滿足《高規(guī)》中7.2.2條規(guī)定。此外，若將短肢剪力墻設(shè)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(dǎo)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(shè)計為200mm厚，如建筑底部設(shè)有商業(yè)功能，層高會比較高，則應(yīng)適當(dāng)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(shè)計中應(yīng)將梁端設(shè)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(cè)樓板中以滿足水平錨固長度。
3高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的應(yīng)對策略
(1)注重結(jié)構(gòu)設(shè)計中的性能設(shè)計。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，結(jié)構(gòu)性能設(shè)計是其中最為常見的一個問題。可以說，高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的精髓就是性能設(shè)計。目前城市化建設(shè)速度逐步加快，大量的人口涌入到城市中，若在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，僅僅考慮保護(hù)生命安全這一單一目標(biāo)，顯然是不夠全面的。我們更應(yīng)該去重點(diǎn)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(shí)現(xiàn)。要真正達(dá)到這個目標(biāo)，需要綜合考慮不同地震水準(zhǔn)條件構(gòu)件的變形、承載能力以及局部構(gòu)造。若單一的提升承載能力，能夠切實(shí)提升構(gòu)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(shí)現(xiàn)性能設(shè)計，提升結(jié)構(gòu)的承載能力，促使結(jié)構(gòu)在進(jìn)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(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和變形能力間的平衡點(diǎn)，便可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的性能設(shè)計。
(2)選擇科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。合理選擇結(jié)構(gòu)類型是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。為確保結(jié)構(gòu)方案能夠科學(xué)合理，需要綜合多方面因素。第一，結(jié)構(gòu)選型首先必須能夠滿足建筑物的基本功能。諸如為了實(shí)現(xiàn)較好的視覺或者傳音效果，則結(jié)構(gòu)方案中需要舍棄一部分豎向支撐構(gòu)件，換做大跨度結(jié)構(gòu)。第二，針對部分建筑造型較為復(fù)雜的，且平面和立面不規(guī)則的建筑物。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，還應(yīng)該適當(dāng)設(shè)置防震縫，從而促使其能夠形成規(guī)則的結(jié)構(gòu)單元。第三，還應(yīng)該結(jié)合建筑物所在的區(qū)域進(jìn)行綜合考慮，諸如施工區(qū)域的地下水狀況、地質(zhì)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(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案。
(3)結(jié)構(gòu)的包絡(luò)設(shè)計方法。目前，針對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些難題，可以采用包絡(luò)設(shè)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(luò)設(shè)計原則，也可以選取對于結(jié)構(gòu)整體的包絡(luò)設(shè)計。諸如針對少量剪力墻結(jié)構(gòu)的框架結(jié)構(gòu)，可以將框架依據(jù)框架與剪力墻協(xié)同工作和純框架結(jié)構(gòu)來分別進(jìn)行計算。也可以針對重要部位開展包絡(luò)設(shè)計，諸如針對轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層、連體結(jié)構(gòu)的連接體等。此外，針對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的包絡(luò)設(shè)計，可依據(jù)構(gòu)件的具體受力狀況，對構(gòu)件選用補(bǔ)充分析驗(yàn)算，最后選取不利值包絡(luò)設(shè)計。
(4)使用計算簡圖。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要依據(jù)就是在設(shè)計過程中所運(yùn)用的計算方法。諸如構(gòu)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(shí)際狀況。然而由于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)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(jié)構(gòu)的因素，從而確保最終的計算簡圖選用最為接近實(shí)際，從而得出更為精準(zhǔn)的計算結(jié)果。
4結(jié)語
總之，伴隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升以及城市化進(jìn)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(yán)格的要求，使得對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度也相對較大。目前在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中還存在一些問題，要求設(shè)計人員切實(shí)結(jié)合實(shí)際狀況，嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)，科學(xué)選取結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，優(yōu)化性能設(shè)計，合理運(yùn)用包絡(luò)設(shè)計，選用合理的計算簡圖以及設(shè)計方法，從而切實(shí)提升高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)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(xiàn)：
[1]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程《JGJ3-2010》(文中簡稱《高規(guī)》)
[2]趙華琪.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策探討[J].江西建材，2015(17):18+24.
[3]陳波.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策探討[J].建材與裝飾，2015(49):115-116.
[4]李奪偉，孫靜斌.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策分析[J].中華民居(下旬刊)，2014(05):98-99.
[5]潘力，劉道富.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的幾個問題[A].《建筑科技與管理》組委會.2014年6月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會論文集[C].《建筑科技與管理》組委會:，2014∶2.
【高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題及對策】相關(guān)文章：
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題及策略論文02-22
高層建筑防火安全隱患的問題及應(yīng)對策略論文12-16
畢業(yè)論文寫作存在的問題及對策03-01
小學(xué)教育存在的問題及對策論文10-09
大學(xué)體育教學(xué)存在的問題與對策論文04-29
煤礦安全管理問題及對策論文05-18
目前教育科研的問題與對策論文03-30
供應(yīng)鏈管理的問題與對策論文03-17