高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題及對(duì)策解析

潘 攀

華藍(lán)設(shè)計(jì)(集團(tuán))有限公司

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題及對(duì)策解析

潘 攀

華藍(lán)設(shè)計(jì)(集團(tuán))有限公司

高層建筑工程設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)可以說(shuō)是至關(guān)重要的一個(gè)方面，如果高層建筑的結(jié)構(gòu)方面出現(xiàn)了較多問題和缺陷，勢(shì)必會(huì)影響到整個(gè)高層建筑的應(yīng)用價(jià)值，因此對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行有效分析和優(yōu)化，是十分必要的。本文重點(diǎn)圍繞高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工作，首先分析了當(dāng)前存在的各類問題和缺陷，然后又具體探討了相應(yīng)的解決對(duì)策和具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望能夠?qū)υO(shè)計(jì)工作具有一定的參考價(jià)值。

高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題；對(duì)策

1 引言

建筑工程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性是確保其能夠得到較好應(yīng)用的重要條件，這也就需要設(shè)計(jì)工作者對(duì)相應(yīng)建筑工程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，保證其能夠?yàn)榻ㄖ暮罄m(xù)應(yīng)用創(chuàng)造理想的條件，這一點(diǎn)對(duì)于高層建筑而言更是如此。很多高層建筑結(jié)構(gòu)之所以不是特別理想，和設(shè)計(jì)的不合理存在著密切聯(lián)系，因此，圍繞著高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行重點(diǎn)分析是十分必要的。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題分析

結(jié)合現(xiàn)階段我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作來(lái)看，雖然說(shuō)設(shè)計(jì)人員的綜合素質(zhì)得到了較為明顯的提高，運(yùn)用的計(jì)算理論、相關(guān)設(shè)計(jì)手段和技術(shù)水平也越來(lái)越先進(jìn)，但是其在最終設(shè)計(jì)成果的呈現(xiàn)上依然存在著一些問題和缺陷，這些問題和缺陷主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)高層建筑主體結(jié)構(gòu)的高度不合理。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的有效設(shè)計(jì)而言，相應(yīng)的高度設(shè)計(jì)無(wú)疑是比較核心的一個(gè)方面，也是最為基本的一個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)所在，如果在高層建筑的結(jié)構(gòu)高度設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)了問題，不僅僅會(huì)影響到高層建筑的應(yīng)用實(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性，甚至還有可能會(huì)對(duì)于高層建筑的自身安全可靠性產(chǎn)生較大威脅。這種高層建筑結(jié)構(gòu)的高度設(shè)計(jì)問題主要就是指相應(yīng)的設(shè)計(jì)人員未能較為清晰準(zhǔn)確把握好高層建筑的基本設(shè)計(jì)需求，并且對(duì)于相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的理解不清晰，最終也就導(dǎo)致其設(shè)計(jì)高度的不合理，難以使整個(gè)建筑體系發(fā)揮出最佳效果，甚至違反國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的條文。例如，對(duì)于框架剪力墻高層建筑，依據(jù)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，應(yīng)根據(jù)計(jì)算出的框架部分承受的地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總傾覆力矩的百分比，來(lái)確定主體結(jié)構(gòu)的最大適用高度是按框架結(jié)構(gòu)確定或是按框架剪力墻結(jié)構(gòu)確定。

(2)高層建筑結(jié)構(gòu)體系方面設(shè)計(jì)不合理。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)方面的有效設(shè)計(jì)而言，其在結(jié)構(gòu)力學(xué)體系方面同樣也容易表現(xiàn)出一些不合理及不適用，這些結(jié)構(gòu)體系方面的問題主要就表現(xiàn)為相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式選擇不合理，導(dǎo)致其自身的受力形態(tài)出現(xiàn)缺陷，最終也可能會(huì)對(duì)于高層建筑工程結(jié)構(gòu)的抗震性產(chǎn)生威脅。基于這種高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)體系方面的設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析，其表現(xiàn)同樣也是多方面的，比如對(duì)于不同的建筑高度區(qū)間及建筑所在區(qū)域的地震烈度等，應(yīng)根據(jù)規(guī)范選擇適應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，否則，設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可能不經(jīng)濟(jì)甚至將存在安全隱患。此外，在具體的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于荷載動(dòng)態(tài)變化沒有進(jìn)行充分考慮的話，同樣也會(huì)導(dǎo)致其整體受力不合理，相關(guān)問題同樣也會(huì)出現(xiàn)。

(3)結(jié)構(gòu)材料方面的使用存在問題。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作來(lái)看，其在相應(yīng)材料的選擇方面存在的問題同樣也是當(dāng)前比較常見的，這種結(jié)構(gòu)材料選擇方面帶來(lái)的問題主要就是指容易導(dǎo)致其無(wú)法發(fā)揮出較為理想的承載力效果，不利于高層建筑的后續(xù)長(zhǎng)久應(yīng)用。結(jié)合當(dāng)前這種結(jié)構(gòu)材料方面的選擇而言，其首先表現(xiàn)在基本材料類型的選擇上不合理，沒有參考高層建筑對(duì)于內(nèi)部空間以及基本需求的限定，進(jìn)而也就容易導(dǎo)致其所選擇的結(jié)構(gòu)材料不適合于具體施工建設(shè)，給后續(xù)運(yùn)用帶來(lái)較大麻煩。此外，相應(yīng)材料方面的使用缺陷還表現(xiàn)在具體施工材料的應(yīng)用數(shù)量方面，比如對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋材料的配筋率控制不當(dāng)，就容易導(dǎo)致其相應(yīng)的承載力出現(xiàn)問題，帶來(lái)安全隱患。

(4)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙呈現(xiàn)方面存在問題。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，相應(yīng)的設(shè)計(jì)結(jié)果主要是呈現(xiàn)為具體的設(shè)計(jì)圖紙，而這種設(shè)計(jì)圖紙方面存在的問題也就必然會(huì)嚴(yán)重影響相應(yīng)設(shè)計(jì)的價(jià)值呈現(xiàn)，并且容易給后續(xù)施工帶來(lái)較大的不利影響。針對(duì)這種設(shè)計(jì)圖紙方面表現(xiàn)出來(lái)的問題，主要是相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙呈現(xiàn)中所要表達(dá)和解釋的內(nèi)容不清晰，無(wú)法保證施工人員進(jìn)行有效解讀。

(5)設(shè)計(jì)過程中忽視了成本方面的控制。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的落實(shí)來(lái)看，為了更好促使其能夠在相應(yīng)的施工建設(shè)及后續(xù)使用中體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性，從成本方面進(jìn)行管控也是比較重要的一個(gè)方面，而在當(dāng)前很多設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)單位往往僅考慮到高層建筑結(jié)構(gòu)的合理性以及穩(wěn)定性指標(biāo)，對(duì)于經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)考慮不足，最終也就必然會(huì)影響其設(shè)計(jì)價(jià)值的效果。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的解決對(duì)策

針對(duì)上述高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中表現(xiàn)出來(lái)的各個(gè)問題和缺陷來(lái)看，為了較好提升其后續(xù)優(yōu)化效果，必須要選擇較為有效地方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，其主要的解決對(duì)策有以下幾點(diǎn)：

(1)合理限制高層建筑結(jié)構(gòu)的高度。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的落實(shí)而言，必須要首先確保相應(yīng)結(jié)構(gòu)高度較為合理可靠，尤其是對(duì)于以往高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中無(wú)限制的增高問題，更是需要進(jìn)行嚴(yán)格控制，充分分析當(dāng)?shù)貓?chǎng)地特點(diǎn)，結(jié)合高層建筑施工構(gòu)建的基本需求，進(jìn)而也就能夠確定最為合理的高層建筑結(jié)構(gòu)高度，促使其這一高度能夠有效滿足于高層建筑應(yīng)用價(jià)值的最大化，并且不會(huì)帶來(lái)安全性方面的隱患。

(2)做好結(jié)構(gòu)體系的選擇及計(jì)算分析。為了使高層建筑結(jié)構(gòu)能夠表現(xiàn)出較為理想的穩(wěn)定性和安全性效果，從結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)方面進(jìn)行有效控制也是比較重要的一個(gè)方面，這種結(jié)構(gòu)體系方面的選擇及計(jì)算分析也就需要圍繞著具體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其具體組成進(jìn)行考慮。在設(shè)計(jì)完成后，還需要進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)算分析，對(duì)于可能存在力學(xué)失穩(wěn)現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)區(qū)域予以修正。

(3)做好結(jié)構(gòu)材料使用的選擇。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計(jì)而言，恰當(dāng)選擇合理的材料類型，并且針對(duì)材料的用量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)也是比較重要的一個(gè)方面，使相應(yīng)高層建筑結(jié)構(gòu)材料能夠滿足于各個(gè)方面指標(biāo)的基本要求。這種材料方面的選擇和應(yīng)用還需要考慮到相應(yīng)結(jié)構(gòu)類型的要求，并且在各類材料應(yīng)用后能夠達(dá)到的強(qiáng)度方面進(jìn)行分析，促使其能夠有效合理地發(fā)揮自身性能。

(4)規(guī)范設(shè)計(jì)圖紙的呈現(xiàn)。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙的呈現(xiàn)中，同樣需要引起設(shè)計(jì)人員的高度重視，為了較好提升其出圖的質(zhì)量水準(zhǔn)，可以借助于一些先進(jìn)的設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行操作，比如當(dāng)前越來(lái)越常用到的BIM技術(shù)就能夠發(fā)揮出較為理想的積極作用效果，對(duì)于設(shè)計(jì)成果的準(zhǔn)確性能夠形成較強(qiáng)的保障機(jī)制。此外，相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖紙可用價(jià)值提升還需要做好詳細(xì)全面的標(biāo)注處理，準(zhǔn)確解釋設(shè)計(jì)圖紙中可能存在的一些理解不到位問題。

(5)做好限額設(shè)計(jì)。對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作落實(shí)而言，為了促使其能夠體現(xiàn)出較為理想的經(jīng)濟(jì)性效果，避免在后續(xù)施工中出現(xiàn)超預(yù)算問題，應(yīng)用限額設(shè)計(jì)進(jìn)行處理是比較有效的一種方式，這種限額設(shè)計(jì)的應(yīng)用需要充分考慮到高層建筑的投資需求，促使高層建筑的結(jié)構(gòu)能夠在資金許可下進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于超出限額的方案需要進(jìn)行有效調(diào)整改進(jìn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作而言，其對(duì)于整個(gè)高層建筑構(gòu)建的重要性是極為突出的，為了較好提升高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)效果，必須要重點(diǎn)從相應(yīng)問題入手進(jìn)行分析，了解當(dāng)前存在的各個(gè)問題及其影響因素，進(jìn)而也就能夠有效提升其設(shè)計(jì)水平。

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