試論鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾個常見問題

潘海楠

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口數(shù)量的不斷增多，高層建筑得到了很大的進(jìn)步。伴隨著建筑高度的增加，建筑難度也越來越大，結(jié)構(gòu)體系呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。所以，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)成為了建筑企業(yè)的重要工作，文章重點(diǎn)闡述了在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，供大家參考。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；地基與基礎(chǔ)設(shè)計；概念設(shè)計

1 概念設(shè)計

當(dāng)前，在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中我們通常會使用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，這是保證結(jié)構(gòu)具有一定優(yōu)良抗震性的方法。選擇最佳的抗震結(jié)構(gòu)方案，采取抗扭剛度的措施，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行延性分析，對高層建筑結(jié)構(gòu)薄弱部分采取相應(yīng)的措施，提高建筑結(jié)構(gòu)的使用年限。在設(shè)計時，應(yīng)該避免靜定結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計，把整個建筑結(jié)構(gòu)能夠結(jié)合起來貫穿結(jié)構(gòu)概念設(shè)計。作為工程設(shè)計人員應(yīng)該認(rèn)識到結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要性，并能夠根據(jù)工程建設(shè)的需要選擇最佳的設(shè)計方案，遵守設(shè)計規(guī)定，避免進(jìn)入設(shè)計誤區(qū)。下面我們就對結(jié)構(gòu)設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行探討。

1.1 結(jié)構(gòu)體系的選擇，應(yīng)該重視布局的科學(xué)性和規(guī)范性，選擇抗震性和抗風(fēng)性能好的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)應(yīng)該有具體的計算簡圖，通過分析了解傳遞地震的途徑，最好是保證結(jié)構(gòu)中的兩個主軸有相近似的動力特性。

1.2 一般的建筑工程都只是采用小震級的設(shè)計，而使用概念設(shè)計就可以保證建筑結(jié)構(gòu)達(dá)到“中震可修，大震不倒”的作用，但是如果在工程設(shè)計中，沒有進(jìn)行驗算和證實(shí)，能夠真的實(shí)現(xiàn)這種作用嗎，我們還不知道。對于那些重要建筑以及超限建筑，設(shè)計人員都會提出具體的設(shè)計指標(biāo)，例如，設(shè)計必須全方位考慮建筑的抗震性、要求設(shè)計單位能夠?qū)崿F(xiàn)具體的設(shè)計目標(biāo)，進(jìn)而保證工程的順利進(jìn)行。

1.3 我們不僅要考慮到建筑的質(zhì)量，還要使建筑物有自己的個性，避免出現(xiàn)千篇一律的情況。建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計理念應(yīng)該考慮建筑物自身性能，從具體目標(biāo)向宏觀目標(biāo)過渡，施工單位也應(yīng)該參考業(yè)主的要求，選擇滿足建筑結(jié)構(gòu)抗震性能的設(shè)計，業(yè)主也可以提出更高的抗震要求，設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況盡量滿足，保證建筑在地震時不受到影響，而不僅僅是不倒就可以。

1.4 從物理結(jié)構(gòu)來說，水平方向上的地震是雙向的，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置的時候，應(yīng)該保證結(jié)構(gòu)具有能夠抵抗來自各個方向的地震力，特別是兩個主軸方向上應(yīng)該具有足夠的抗震能力；在選擇結(jié)構(gòu)剛度的時候，不僅要考慮場地特征方面，還應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)變形問題，如果產(chǎn)生過大的變形，則會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)遭到破壞，所以，結(jié)構(gòu)不僅要滿足一定的剛度和抗震性外，還應(yīng)該具有足夠的抗扭轉(zhuǎn)剛度的能力，這樣才能夠保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1.5 在一個獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，應(yīng)避免應(yīng)力集中的凹角和狹長的縮頸部位；避免在凹角和端部設(shè)置樓、電梯間；減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向體型盡量避免外挑，內(nèi)收也不宜過多、過急，結(jié)構(gòu)剛度、承載力沿房屋高度方向不宜均勻、連續(xù)分布、避免造成結(jié)構(gòu)的軟弱或薄弱的部位。應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載力。根據(jù)具體情況，結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)采取加強(qiáng)連接的方法。

2 結(jié)構(gòu)選型問題

2.1 結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題

通過對新舊規(guī)范中該部分內(nèi)容進(jìn)行對比，我們發(fā)現(xiàn)了在新規(guī)范中有了很大變動，添加了很多的限制條件，這就進(jìn)一步增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度，而且在新規(guī)定當(dāng)中還強(qiáng)制性的規(guī)定了在建筑中不應(yīng)該使用不規(guī)范的設(shè)計方案，所以建筑設(shè)計師應(yīng)該在新規(guī)定的技術(shù)上通過對這些限制條件的了解，避免在今后的設(shè)計中發(fā)生沖突，影響工程進(jìn)度。

2.2 結(jié)構(gòu)的超高問題

我國的抗震規(guī)范以及高層建筑規(guī)范中，對建筑結(jié)構(gòu)的總體高度有著嚴(yán)格的控制，特別是新規(guī)范中對以前的超高問題有了明確的規(guī)定，不僅把原來的限制高度改為了A級高度，而且還新增設(shè)了B級高度，所以我們在進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該嚴(yán)格的按照新規(guī)定中這方面的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計，注意該設(shè)計內(nèi)容的控制因素，如果結(jié)構(gòu)高度超過了B級高度的規(guī)定，那么相應(yīng)的具體施工技術(shù)和方法都會有所改變。在具體的工程設(shè)計中，出現(xiàn)過結(jié)構(gòu)類型變更而被忽略的情況，這就導(dǎo)致施工審核沒有通過，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。

2.3 嵌固端的設(shè)置問題

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，在這個問題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設(shè)計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計算時嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計工作的大量修改或埋下安全隱患。

3 地基與基礎(chǔ)設(shè)計問題

地基與基礎(chǔ)設(shè)計一直是結(jié)構(gòu)工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設(shè)計過程的好與壞將直接影響后期設(shè)計工作的進(jìn)行，同時，也是因為地基基礎(chǔ)也是整個工程造價的決定性因素，因此，在這一階段，所出現(xiàn)的問題也有可能更加嚴(yán)重甚至造成無法估量的損失。在地基基礎(chǔ)設(shè)計中要注意地方性規(guī)范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，作為國家標(biāo)準(zhǔn)，僅僅一本《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》無法對全國各地的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定，因此，作為建立在國家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)。地方性的“地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類型和設(shè)計處理方法等一些成熟的經(jīng)驗描述和規(guī)定得更為詳細(xì)和準(zhǔn)確，所以，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計時，一定要對地方規(guī)范進(jìn)行深入地學(xué)習(xí)，以避免對整個結(jié)構(gòu)設(shè)計或后期設(shè)計工作造成較大的影響。

4 結(jié)構(gòu)計算與分析問題

4.1 結(jié)構(gòu)整體計算的軟件選擇。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，計算機(jī)軟件在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中有了廣泛應(yīng)用。但是當(dāng)前來看，有很多軟件只能在相應(yīng)的計算模式中應(yīng)用，所以就會產(chǎn)生計算結(jié)構(gòu)各不相同的情況。設(shè)計人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算和分析的時候，不僅要考慮結(jié)構(gòu)類型，還要考慮計算機(jī)各類軟件的特點(diǎn)，選擇最為合理的計算方式，并比對計算結(jié)果，通過技術(shù)手段判斷哪個結(jié)果更為合理一些，這些是設(shè)計人員應(yīng)該做的工作。否則，就會耗費(fèi)大量的人力物力，甚至?xí)霈F(xiàn)不安全因素。

4.2 是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。振型數(shù)目是否足夠。在新規(guī)范中增加一個振型參與系數(shù)的概念，并明確提出了該參數(shù)的限值。由于在舊規(guī)范設(shè)計中，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規(guī)范的要求，因此，在計算分析階段必須對計算結(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。多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算。

4.3 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算與設(shè)計。在高層建筑當(dāng)中往往為了美觀而設(shè)置一些非結(jié)構(gòu)構(gòu)建，其并非是主體承重結(jié)構(gòu)，針對這部分構(gòu)件來說，特別是建筑物頂端的裝飾構(gòu)件，在設(shè)計時為了能夠避免地震作用對該部分的損害，我們應(yīng)該加強(qiáng)對這部分的重視，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定中的計算處理措施進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計，保證這部分工程的質(zhì)量。

5 結(jié)束語

綜上所述，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個十分復(fù)雜的過程，而是是長期的循環(huán)往復(fù)的過程。在具體的施工中，如果出現(xiàn)一些問題沒有解決就會到整個設(shè)計過程產(chǎn)生影響，所以我們必須認(rèn)真負(fù)責(zé)的對待工程中的任何一道工序。

參考文獻(xiàn)

[1]傅龍君.試析高層結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].知識經(jīng)濟(jì)，2013.

[2]張琳，李晶.淺談超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].深圳土木與建筑，2008.