1、綜述高層建筑結構設計中的問題及方法    摘要：隨著城市規(guī)模的不斷擴大，建筑物使用功能的不斷改進，建筑設計的工作也正在大量化、結構設計復雜化。因此，重視建筑結構的設計，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施解決，在建筑活動中具有重要的作用。 關鍵詞：高層建筑結構設計方法 中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號： 一、建筑結構設計中的基本原則 1、注重關鍵點的突破 在建筑結構體系中，由于結構體系是一種變化的統(tǒng)一，因此關節(jié)無處不在。從以往的災害中可以看出，相當大比例的建筑破壞是從節(jié)點開始的。所以，合理的建筑結構中應該是渾然一體、沒有任何關節(jié)的，這樣有助于外力迅速地

2、傳遞并消減?；趯Υ说姆治觯O計者應考慮將建筑結構中的關節(jié)“打通”，讓力量在關節(jié)處的疏散暢通無阻。在結構設計中涉及到的四個原則，其中“取大舍小”、“剛柔并濟”以及“多道防線”是設計理念中的戰(zhàn)略問題，但是實現(xiàn)這些戰(zhàn)略思想的根本保證則是“打通關節(jié)”這一原則。結構設計的最終操作，全部歸于“打通關節(jié)”的落實與實施。在設計的原則中，若想打通關節(jié)，首先要解決的是外力在結構體系中重新分配，以確保力量根據(jù)各構件的剛度情況而合理分配，避免集中用力，最終目標則是靜態(tài)的平衡。打通關節(jié)而保持平衡的最終目的就是原始靜態(tài)的永恒，若力量無法暢通疏散，各構件之間的靜態(tài)平衡就會被破壞，導致結構的變化。 1.2、分清主次，有大有

3、小的原則 “強剪弱彎、強柱弱梁、強節(jié)點弱構件”等是建筑結構設計的基本理念，結構由構件組成，每個構件發(fā)揮著不同的作用，按照重要性劃分也應有所區(qū)別。一旦有不可預測的破壞力產生，每個構件之間應具備協(xié)作抵抗的能力，以保護結構免受摧毀或者延長被摧毀的時間，保護人民群眾的生命財產安全。若設計中讓構件處于平均用力的位置，那么會發(fā)生“玉石俱焚”的場面，造成巨大的經濟和社會損失。因此，在建筑結構中，為避免事故的發(fā)生和經濟損失，設計中分清主次，做到取大舍小。 1.3、多點開花的原則 在一個安全的建筑結構體系中，應該是按照多道防線設防的。當災難帶來的外力作用時，建筑中每一個構件都應共同抵抗外力。若將保障建筑安全的希

4、望寄托在某一個單獨的構件上，那是非常危險的。單片墻不如多肢墻，純框架不如框架剪力墻等，這都是多道防線設計思路的表現(xiàn)形式。 1.4、剛柔并濟的原則 “剛柔并濟”是每一個合理的建筑結構體系應遵循的原則之一。結構剛度大的構件變形能力就差，當承受巨大的偶然荷載時，建筑結構剛度大的構件承受的外力大，產生的內部應力就較大，容易造成局部嚴重受損而導致整體破壞；若結構太柔，雖然能夠助于消減外力，但是容易引發(fā)大幅度的變形而最終整體傾覆。因此，雖然建筑結構究竟是剛好還是柔好，目前尚未有明確的界定，但是剛柔并濟是當前設計者堅持的原則。 建筑結構設計中常見的問題分析 1、地下室設計中常見問題 地下室外墻混凝土的強度、

5、厚度等，均要根據(jù)建筑現(xiàn)場的條件、地下水位狀況、上部結構承載力等，與地下室的層數(shù)、埋深、水平荷載大小等進行綜合考慮。高層建筑地下室的外墻厚度不能小于250mm，其混凝土強度應選擇等級較低的，若混凝土強度的等級過高，會大量使用水泥造成收縮裂縫。地下室外墻配筋的選擇，主要考慮其受到垂直于墻面的水平荷載力的控制，這種水平荷載力包括室外地面荷載發(fā)生的側壓力、地下水壓力等。 2、選擇建筑基礎的問題 現(xiàn)代建筑越來越趨向于高層化，因此高層建筑應該選擇整體性能好、能承受一定壓力、允許一定程度的變形且能夠調節(jié)不均勻沉降，以達到經濟與安全雙合理的目的。一般有筏板基礎、調性交叉梁基礎及箱形基礎等，應按照上部結構的類型

6、、荷載力、地基承載力等選擇相應的基礎形式。 3、連梁超筋的問題 在剪力墻結構的設計中，連梁超筋也是一種常見問題。某一段剪力墻的各墻肢通過連梁的方式形成了整體，成為壁式框架或者連肢墻，增強該墻段的抗側剛度，此現(xiàn)象的基礎則是倚靠連梁的約束彎矩。連梁超筋問題實際是計算剪力無法滿足剪壓比的要求。一般連梁超筋的位置在剪力墻結構中，豎向在總樓層的約1/3左右高度，平面中則是較長墻段的中間部位易發(fā)生連梁超筋，若某個墻段中墻肢截面高度的大小懸殊不均，那么在大墻肢上的連梁容易超筋。 4、關于回彈再壓縮的問題 當開始挖掘基坑時，處于摩擦角范圍內的坑邊的基底土會受到約束而不反彈，坑中心的地基土則會反彈，其回彈主要以

7、彈性為主，回彈部分由人工清理。若基礎比較小，坑底受到的約束就會大，若是獨立基礎，可以忽略回彈現(xiàn)象，在計算其沉降時，要按照基底附加的應力來計算；若基坑很大，受到的約束較小，在計算其沉降時應按照基底的壓力來計算，將坑邊土被約束的部分作為安全儲備，這就是計算沉降常常大于實際情況的重要原因。 三、改進建筑結構設計中常見問題的措施 1、做好建模前的處理工作 在開始建模計算前要做好處理工作。例如對荷載能力要準確計算、不能估算，要根據(jù)建筑做法或者使用要求來輸入懸挑構件和轉換層構件能否考慮施工活荷載的不利而影響到樓梯洞口的輸入局部開澗的處理，以及飄窗部位倚載處理等，一些比較難處理的復雜地方，要運用力學的知識來

8、簡化，進行等效處理，以減少用于計算的工作時間。 另外，墻體圍護的主材料會因地區(qū)差異而有所區(qū)別，因此要根據(jù)實際選用的材料來確定墻體荷載情況。而且一些特殊的重要建筑結構，還要根據(jù)類似工程的經驗來確定如何取值各種參數(shù)。在設計開始之前，要充分收集在設計中所需的各種規(guī)范、資料等，根據(jù)不同的地區(qū)、工程類型等確保計算參數(shù)的準確度，以此避免由參數(shù)不合理等問題造成的資源浪費或者返工。 2、注意資料的來源 注意資料的收集與整理，利于準確確定計算參數(shù)。由于建筑工程受到所處地理位置的制約，在設計中需涉及一些特殊性的參數(shù)。例如基本雪壓、基本風壓、場地土類別以及抗地震烈度等參數(shù)的選擇，可根據(jù)全國基本雪壓分布圖、全國基本風

9、壓分布圖以及該工程的地質報告來最終確定參數(shù)。 3、熟悉結構設計輔助軟件的應用 在進行結構建模這一環(huán)節(jié)時，需對每一個參數(shù)的含義都有所了解，修改參數(shù)要有依據(jù)，不能隨意而行。要注意參數(shù)適用的范圍，同一個參數(shù)會有其自身的適用性，在磚混結構中適用的準確參數(shù)，但是未必能應用到框架結構中；在多層結構中適用的準確參數(shù)，在高層結構中卻無法應用，這種參數(shù)的適用性在軟件計算時要有所考慮，每一種計算的理論都有本身的假定條件，軟件的編制一般均符合這一種特定的技術，所以在軟件使用前要對其技術條件有充分的了解，否則無法解決結構設計中的實際問題，還會帶來錯誤的判斷。因此，有些時候設計輔助軟件也需手算來復核，不能完全依賴軟件計

10、算的結果，尤其是帶轉換的構件。 4、加強與其他專業(yè)的溝通與配合 首先，拿到提資圖后不要盲目開始建模計算與上機繪圖，要先開展全面的分析，同時與建筑設計人員及時溝通，對工程的各種情況如選型、功能等充分了解，對建筑圖的意圖及平立剖的關系要有透徹的理解。必要時要組織各專業(yè)之間開展協(xié)調會議，明確每個專業(yè)之間需要配合并注意的地方，統(tǒng)一標準及做法，確定出原則性的解決方案，讓各專業(yè)的條件圖發(fā)揮真正作用，避免已經出圖后還需返工調整方案，推遲工期。 5、注重結構的優(yōu)化 在計算時，既要考慮滿足技術條件，又要顧及經濟性。不能“少動腦筋，多加鋼筋”，盲目加大配筋量或構件截面，導致粗梁、胖柱、深基礎，一些設計人員計算不準，加鋼筋及層層附加保險性“，而造成超筋梁柱，將延性構件設計成脆性構件。在設計中，要始終遵循“強柱弱梁、強壓弱拉、強剪弱彎”的原則，同時注意構件延性的性能，關注薄弱部位，關注鋼筋的錨固長度尤其是直線段錨固，考慮到溫度應力產生的影響。 另外，還要注意按照對稱、均勻、規(guī)整的原則來考慮平面及立面的布置，綜合考慮多道防線抗震等，以避免薄弱層的存在。這些都可作為設計理念來重視。在優(yōu)化設計中，從結構的選型、分析計算、布置到截面設計等