對(duì)現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討

1、<p>　　對(duì)現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探討</p><p>　?。?浙江工業(yè)大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司；2浙江工業(yè)大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司） </p><p>　　摘要：現(xiàn)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是用結(jié)構(gòu)語言來表達(dá)建筑師所要表達(dá)的東西；建筑結(jié)構(gòu)語言就是結(jié)構(gòu)師從建筑和其它專業(yè)圖紙中所簡化出來的結(jié)構(gòu)元素；最后用這些結(jié)構(gòu)元素來構(gòu)成建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)體系。本文作者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)主

2、要介紹建筑結(jié)構(gòu)的基本內(nèi)容，然后針對(duì)目前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中因循守舊的現(xiàn)象，提倡采用概念設(shè)計(jì)思想來促進(jìn)結(jié)構(gòu)工程師的造性，推動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題做了分析，供同行參考！ </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)體系 </p><p>　　建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)的，全面的工作，需要扎實(shí)的理論知識(shí)功底、靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。千里之行始于足下， 設(shè)計(jì)人員要

3、從一個(gè)個(gè)基本的構(gòu)件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其它專業(yè)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在工作中應(yīng)事無巨細(xì)，應(yīng)善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。發(fā)展先進(jìn)計(jì)算理論，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，加快新型、高強(qiáng)、輕質(zhì)、環(huán)保建材的研究與應(yīng)用， 使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加安全、適用、可靠、經(jīng)濟(jì)是當(dāng)務(wù)之急。其中，打破建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的墨守成規(guī)，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)工程師的創(chuàng)新能力，是相當(dāng)必要的，

4、因?yàn)樗麄兪墙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)革命的推動(dòng)者和執(zhí)行者，這則需要工程界和教育界進(jìn)行共同的努力，推廣概念設(shè)計(jì)思想是一種有效的辦法。 </p><p>　　一、高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì) </p><p>　　在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，首先應(yīng)研究建筑所處的地基基礎(chǔ)對(duì)建筑抗震能力的應(yīng)力影響，再做出適當(dāng)?shù)倪x擇，這也是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容?；A(chǔ)作為高層建筑的根基，也是建筑中最重要的組成部分。一般高層建筑基

5、礎(chǔ) 類型的選擇較復(fù)雜，甚至比上部結(jié)構(gòu)的選型更難，由于高層建筑地基的影響因素諸多，因此要慎重選擇。 高層建筑的基礎(chǔ)類型，應(yīng)根據(jù)地基的性質(zhì)、載荷特性、結(jié)構(gòu)類型及施工條件等綜合因素加以考慮，應(yīng)制定多個(gè)方案以便選擇最經(jīng)濟(jì)合理的類型。 </p><p>　　二、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 </p><p>　　1.1 結(jié)構(gòu)平面圖 </p><p>　　在繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖前有個(gè)問題

6、需要說明一下， 就是要不要輸入結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行建模的問題。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)算的但應(yīng)符合有關(guān)的抗震措施要求。那么對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)來講如果時(shí)間不是很充足的話應(yīng)該可以不用在軟件中建模的，直接設(shè)計(jì)即可，但要注意受壓和局部受壓的問題。必要時(shí)進(jìn)行人工復(fù)核。對(duì)于局部受壓的防御措施是要按規(guī)定對(duì)梁下設(shè)梁墊以及設(shè)置構(gòu)造柱等措施。如果時(shí)間不是很緊張的話建議還是輸入建模較好， 有一個(gè)便利就是可以利用軟件

7、來進(jìn)行荷載導(dǎo)算。另外，當(dāng)建筑地處抗震設(shè)防烈度為7 度及以上時(shí)我的觀點(diǎn)是必須要輸入軟件建模計(jì)算的， 繪制結(jié)構(gòu)平面圖時(shí)如果沒有建模的話就可以直接在建筑的條件圖上來繪制結(jié)構(gòu)圖了， 這一步必不可少的是刪除建筑圖中對(duì)結(jié)構(gòu)來講沒有用的部分，簡單快捷的方法是利用軟件的圖層功能，直接凍結(jié)相關(guān)的層。然后再建立新的結(jié)構(gòu)圖層：圈梁層、構(gòu)造柱層、梁層、文字層、板鋼筋層等等。這樣做的目的是提高繪圖效率， 方便在不同結(jié)構(gòu)平面圖間的拷貝移動(dòng)和刪除。 </p&g

8、t;<p>　　1.2 屋頂（面）結(jié)構(gòu)圖 </p><p>　　當(dāng)建筑是坡屋面時(shí)，結(jié)構(gòu)的處理方式有兩種：梁板式及折板式。梁板式適用于建筑平面不規(guī)整，板跨度較大，屋面坡度及屋脊線轉(zhuǎn)折復(fù)雜的坡屋面。反之，則適用折板式。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法， 建議

9、采用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法。 </p><p><b>　　1.3 大樣詳圖 </b></p><p>　　大樣詳圖的繪制可以在建筑詳圖的基礎(chǔ)上直接繪制， 前提是建筑詳圖的準(zhǔn)確無誤。也可以在以前做過的詳圖的基礎(chǔ)上來局部改進(jìn)繪制。要注意的是在保持建筑外形的前提下盡量的使結(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業(yè)協(xié)調(diào)一致。需要提醒的是建筑標(biāo)高和結(jié)構(gòu)

10、標(biāo)高的關(guān)系要搞清楚。該減的減， 不該減的就不要減。 </p><p><b>　　1.4 樓梯 </b></p><p>　　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)折角處要斷開分別錨固防止局部的應(yīng)力集中。閣樓層處的樓梯由于有分戶墻的存在要設(shè)置抬墻梁。注意梁

11、下的凈空要求， 并要注意梯板寬度的問題。首段梯板的基礎(chǔ)應(yīng)注意基礎(chǔ)的沉降問題，必要時(shí)應(yīng)設(shè)梯梁。 </p><p><b>　　1.5 基礎(chǔ) </b></p><p>　　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?；A(chǔ)的配筋應(yīng)滿足最小配筋率的要求。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

12、大荷載時(shí)也要調(diào)整基礎(chǔ)的寬度。基礎(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。 </p><p><b>　　三、 概念設(shè)計(jì) </b></p><p>　　所謂的概念設(shè)計(jì)一般指不經(jīng)數(shù)值計(jì)算， 尤其在一些難以做出精確理性分析或在規(guī)范中難以規(guī)定的問題中， 依據(jù)整體結(jié)構(gòu)體系與分體系之間的力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、震害、試驗(yàn)現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)所獲得的基本設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想， 從整體的

13、角度來確定建筑結(jié)構(gòu)的總體布置和抗震細(xì)部措施的宏觀控制。運(yùn)用概念性近似估算方法， 可以在建筑設(shè)計(jì)的方案階段迅速、有效地對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行構(gòu)思、比較與選擇，易于手算。所得方案往往概念清晰、定性正確，避免后期設(shè)計(jì)階段一些不必要的繁瑣運(yùn)算，具有較好的經(jīng)濟(jì)可靠性能。 </p><p>　　概念設(shè)計(jì)就是從結(jié)構(gòu)總體方案 沒計(jì)一開始 ，就運(yùn)用人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)抗震 已有的正確知識(shí)去處理好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將遇到的問題 ，諸如：房屋體形 ，結(jié)構(gòu)體

14、 系、剛度分布、構(gòu)件延性等等。從宏觀原則上進(jìn)行評(píng)價(jià)、鑒別 、選擇等處理 ， 再輔以必要的計(jì)算和構(gòu)造措施。從而消除建筑物抗震的薄弱環(huán)節(jié)，以達(dá)到合理抗震 沒計(jì)的目的。也就是說概念設(shè)計(jì)是工程師運(yùn)用思維和判斷力 ，根據(jù)從大量震害經(jīng)驗(yàn)得出的結(jié)構(gòu)抗震原則，從宏觀上確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基本問題。 因此 ，工程師必須從主體上了解結(jié)構(gòu)抗震特點(diǎn) ，振動(dòng)中結(jié)構(gòu)的受力特征，抓住要點(diǎn)，突出主要矛盾，用正確的概念來指導(dǎo)概念設(shè)計(jì) ，才會(huì)獲得成功。由 于概念設(shè)計(jì)包括的范圍

15、極廣，因此不僅僅要分析總體方案確定的原則 ，還要 顧及非材料的正確使用和關(guān)鍵部位的細(xì)部構(gòu)造。但是首先和最重要的還是結(jié) 構(gòu)總體概念設(shè)計(jì)、材料選型和細(xì)部構(gòu)造等問題，這些設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)概念中， 較為重要的是結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)。 </p><p>　　概念設(shè)計(jì)的重要性：概念設(shè)計(jì)是展現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的關(guān)鍵，一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)就是在特定的建筑空間中用整體的概念來完成結(jié)構(gòu)總體方案的設(shè)計(jì)，并能有意識(shí)地處理構(gòu)件與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)的關(guān)

16、系。一般認(rèn)為，概念設(shè)計(jì)做得好的結(jié)構(gòu)工程師，隨著他的不懈追求，其結(jié)構(gòu)概念將隨他的年齡與實(shí)踐的增長而越來越豐富，設(shè)計(jì)成果也越來越創(chuàng)新、完善。遺憾的是，隨著社會(huì)分工的細(xì)化，大部分結(jié)構(gòu)工程師只會(huì)依賴規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)、計(jì)算機(jī)程序做習(xí)慣性傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，缺乏創(chuàng)新，更不愿創(chuàng)新，有的甚至拒絕對(duì)新技術(shù)、新工藝的采納。大部分工程師在一體化計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)全面應(yīng)用的今天，對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)果的明顯不合理、甚至錯(cuò)誤不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。隨著年齡的增長，導(dǎo)致他們?cè)诖髮W(xué)學(xué)的那些孤立的概