高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法和作用.doc

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法和作用 郭文起GUOWen-qi （山東太航建筑設(shè)計(jì)有限公司，濟(jì)南250014） （ShandongTooAirlinesArchitecturalDesignCo.，Ltd.，Jinan250014，China） 摘要：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確保建筑質(zhì)量的首要步驟，特別是對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，由于建筑層數(shù)較多而且結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)復(fù)雜情況，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問(wèn)題尤其多。本文將結(jié)合結(jié)合筆者結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，探討進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)題，以及提出有效提高高層建筑結(jié)構(gòu)水平的相應(yīng)處理措施。 Abstract:Thestructuredesignisthefirststeptoensurethequalityofbuilding,especiallyforhigh-risebuilding,becausetherearemanylayersofthebuildingandthestructureisplex,manydesignproblemsshouldbepaidattentiontoespecially.Combinedwiththepracticalexperienceofstructuredesign,Thispaperdiscussestheproblemsshouldbeconsideredinthedesignoftallbuildingstructures,andputsforwardcorrespondingtreatmentmeasuresthatcaneffectivelyimprovetheleveloftallbuildingstructures. 關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；措施；設(shè)計(jì)參數(shù) Keywords:high-risebuilding；structuredesign；measures；designparameter ：TU972：A：1006-4311（xx）34-0119-02 作者簡(jiǎn)介：郭文起（1984-），男，河北館陶人，工程師，研究方向?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)。 0引言 隨著高層建筑的不斷發(fā)展以及建筑內(nèi)部的復(fù)雜性，給高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)更大難度。如何設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理可靠的高層建筑結(jié)構(gòu)，是設(shè)計(jì)人員要面對(duì)的問(wèn)題。而掌握高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，正確合理地處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)所出現(xiàn)的問(wèn)題，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須具備的一項(xiàng)基本素質(zhì)。 1概述 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化理念注重以實(shí)際為準(zhǔn)則，根據(jù)工程建設(shè)的基本狀況，以計(jì)劃成本控制為中心來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其內(nèi)容就是利用對(duì)建筑基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案以及圍護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案等環(huán)節(jié)，建立起一種關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型，通過(guò)對(duì)各種不同的影響變量參數(shù)中的若干關(guān)鍵參數(shù)的科學(xué)的計(jì)算，確立最終的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化結(jié)果方案。 房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)意義主要有兩點(diǎn)：一是大大提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性，房屋建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可節(jié)省材料，有利于抗震，減少內(nèi)外表面裝修，提高了其受力性能，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能；二是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)大大降低了建筑工程的總成本造價(jià)。節(jié)約用地，大量資料表明，房屋建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠有效降低工程成本造價(jià)25%左右，同時(shí)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)能夠?qū)κ┕げ牧系男阅芾酶雍侠砘軌蜃尳ㄖこ探Y(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)不同單元之間更加充分互協(xié)調(diào)，提升了建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。 2房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法 2.1結(jié)構(gòu)平面圖在繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖時(shí)，是否要輸入結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行建模，當(dāng)建筑地處抗震設(shè)防烈度為6度區(qū)時(shí)，根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，是可以不用進(jìn)行截面抗震驗(yàn)算的，但必須符合有關(guān)的抗震措施要求。因此對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)可以不用在軟件中建模，直接設(shè)計(jì)即可。 2.2屋頂（面）結(jié)構(gòu)圖當(dāng)建筑是坡屋面時(shí)，結(jié)構(gòu)的處理方式有梁板式及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規(guī)整，板跨度較大，屋面坡度及屋脊線(xiàn)轉(zhuǎn)折復(fù)雜的坡屋面。折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構(gòu)件。板配筋時(shí)應(yīng)有部分或全部的板負(fù)筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構(gòu)造需要一般不宜小于120厚。此外梁板的折角處鋼筋的布置應(yīng)有大樣示意圖。至于坡屋面板的平面畫(huà)法，通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法。 2.3大樣詳圖在建筑詳圖的準(zhǔn)確無(wú)誤的基礎(chǔ)上，大樣詳圖的繪制可在建筑詳圖的基礎(chǔ)上直接繪制，也可在以前做過(guò)的詳圖的基礎(chǔ)上來(lái)局部改進(jìn)繪制。這階段需要注意在保持建筑外形的前提下盡量地使結(jié)構(gòu)受力合理和施工方便。在標(biāo)高和外形尺寸上一定要和建筑專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)一致。 2.4樓梯樓梯梯板要注意撓度的控制，梯梁要注意的是梁下凈高要滿(mǎn)足建筑的要求，梯梁的位置盡量使上下樓層的位置統(tǒng)一。局部不合適處可以采用折板樓梯。折板樓梯鋼筋在內(nèi)折角處要斷開(kāi)分別錨固防止局部的應(yīng)力集中。注意梁下的凈空要求，并要注意梯板寬度的問(wèn)題。首段梯板的基礎(chǔ)應(yīng)注意基礎(chǔ)的沉降問(wèn)題，必要時(shí)應(yīng)設(shè)梯梁。 2.5基礎(chǔ)基礎(chǔ)要注意混凝土的標(biāo)號(hào)選擇應(yīng)符合結(jié)構(gòu)耐久性的要求。（通常情況下可采用C25）基礎(chǔ)的配筋應(yīng)滿(mǎn)足最小配筋率的要求（施工圖審查中心重點(diǎn)審查部位）。條基交接部位的鋼筋設(shè)置應(yīng)有詳圖或選用標(biāo)準(zhǔn)圖。條基交叉處的基底面積不可重復(fù)利用，應(yīng)注意調(diào)整基礎(chǔ)寬度。局部墻體中有局部的較大荷載時(shí)也要調(diào)整基礎(chǔ)的寬度?；A(chǔ)圖中的構(gòu)造柱，當(dāng)定位不明確時(shí)應(yīng)給予準(zhǔn)確定位。 3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程造價(jià)的關(guān)系 3.1設(shè)計(jì)方案直接影響投資據(jù)研究分析。設(shè)計(jì)費(fèi)一般只相當(dāng)于建設(shè)工程全壽命費(fèi)用的1不到。但正是這少于1的費(fèi)用對(duì)投資的影響最高卻達(dá)到75。在單項(xiàng)工程設(shè)計(jì)中，建筑和結(jié)構(gòu)方案的選擇及建筑材料的選用對(duì)投資都有較大影響。 3.2設(shè)計(jì)方案影響經(jīng)常性費(fèi)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅影響項(xiàng)目建設(shè)的一次性投資，而且還影響使用階段的經(jīng)常費(fèi)用，一次性投資與經(jīng)常性費(fèi)用有一定的反比關(guān)系。但通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員努力可找到這兩者的最佳結(jié)合，使項(xiàng)目建設(shè)的全壽命費(fèi)用最低。 3.3設(shè)計(jì)質(zhì)量間接影響投資據(jù)統(tǒng)計(jì)。在工程質(zhì)量事故的眾多原因中，設(shè)計(jì)責(zé)任占401，很多的工程質(zhì)量事故都是由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)不合理造成的。 4建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)和選取 在選取結(jié)構(gòu)體系時(shí)必須針對(duì)所設(shè)計(jì)的建筑實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估分析，只有正確選取結(jié)構(gòu)體系才能設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)。目前高層建筑多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體系主要有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)等。對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)主要以剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)為主，對(duì)于低層建筑則多采用框架結(jié)構(gòu)。 框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系中以剪力墻作為主要抗側(cè)力構(gòu)建，而承受絕大部分水平荷載；而框架部門(mén)則主要承受豎向荷載?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)中框架和剪力墻兩者共同受力，合理分工。而剪力墻布置應(yīng)均勻設(shè)置在建筑物的周邊、電梯間等部位。由于該結(jié)構(gòu)以框架結(jié)構(gòu)為主，剪力墻為輔助，這種結(jié)構(gòu)體系適用于25層以下的建筑，最高不宜大于30層。 剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱的，剪力墻作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)，全部承受結(jié)構(gòu)的豎向和水平力。這種結(jié)構(gòu)體系通常采用平面布置形式，由于剪力墻受豎向荷載和水平荷載共同作用，剪力墻應(yīng)雙向或多向布置。同時(shí)由于該結(jié)構(gòu)全部由剪力墻組成，其剛度要比框架剪力墻結(jié)構(gòu)更好，該結(jié)構(gòu)體系常用于40層以下的高層住宅建筑等，而且該結(jié)構(gòu)高寬比不宜大于6，其高度也應(yīng)考慮抗震要求。 5計(jì)算簡(jiǎn)圖的處理 筆者將結(jié)合一些工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討其計(jì)算簡(jiǎn)圖的處理。對(duì)于無(wú)地下室的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)埋深較深時(shí)，為了加強(qiáng)底層的整體性，可以在0.00m附近設(shè)置基礎(chǔ)連系梁。由于基礎(chǔ)連系梁的設(shè)計(jì)僅為構(gòu)造設(shè)計(jì)，無(wú)法平衡底部柱腳的彎矩，其不可作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部分，對(duì)于底層計(jì)算高度H應(yīng)是取基礎(chǔ)頂面至連系梁頂面的高度，即把基礎(chǔ)連梁以下的部分作為計(jì)算簡(jiǎn)圖的底層，而把實(shí)際建筑的底層作為計(jì)算簡(jiǎn)圖第二層，層高取用連梁頂面標(biāo)高至一層樓面標(biāo)高距離。值得注意的是，這種情況下底層柱的配筋應(yīng)取用基礎(chǔ)連系梁頂面和基礎(chǔ)頂面中較大內(nèi)力設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于帶有地下室的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，計(jì)算簡(jiǎn)圖中合理確定上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置是非常關(guān)鍵的，這需要結(jié)合工程實(shí)際情況來(lái)分析。經(jīng)設(shè)計(jì)實(shí)踐驗(yàn)證采用這種方法計(jì)算簡(jiǎn)圖經(jīng)整體計(jì)算后，地震作用相對(duì)保守，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較安全。 6結(jié)束語(yǔ) 總之，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，融入概念設(shè)計(jì)，不僅可以體現(xiàn)工程師設(shè)計(jì)理念，也能夠?qū)こ探Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師專(zhuān)業(yè)水平和技術(shù)水平的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效衡量。因此分析概念設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以有效優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn)： 1沈蒲生.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)M.北京，中國(guó)建筑