摘要:高层建筑目前已经成为我国建筑行业中比较常见的一种建筑类型,这种类型的建筑由于层高的要求,其在结构设计这一专业领域方面也有相应的要求。随着这种建筑项目的需求量的增大,与之相匹配的建筑设计的专业性和技术性却存在与建筑项目建设需求不符的情况,具体表现为建筑设计的过程中存在的一些具体问题。本文从建筑设计的专业角度出发,探讨结构设计工作中存在的实际问题,并且提出相应的解决策略。
关键词:钢筋混凝土;高层结构设计
引言
随着城市化的不断发展,城市人口增多土地尤为稀缺,相应高层建筑在现代社会中的应用越来越普遍,其中彰显出一些问题,设计是保证建筑安全重要的一环,结构设计往往涉及人身财产安全,因此安全合理的结构设计至关重要。一个建筑从开始规划到交付使用再到设计使用年限内可以正常使用是一个长期的过程,出现问题不可避免,包括结构设计本身的、施工方面的以及在使用过程中可能会遇到的人为的或自然的损坏,本文主要就高层建筑在结构设计这个层面存在的问题做一个简单的分析并提出一些对策。
1、钢筋混凝土高层结构设计常见问题
1.1、嵌固端设置问题
目前对高层建筑结构进行分析要整合结构嵌固端实际位置,此类位置在选取过程中会受到多方面因素影响。如果未设置地下室或是项目基础埋设较大,基础形式差异性较大等。综合各项因素确定嵌固端位置,在结构设计计算中进行提前预判,其中涉及到不同构件内力分布情况,对结构侧移也会有较大影响。针对此类问题,相关设计人员要重视以下方面内容。针对嵌固端楼板设计、上下部分抗震等级设定、刚度比控制等,要注重各个方面操作,避免后续设计阶段要重复修改,也会产生较大的安全隐患。
1.2、设计图问题
在建筑工程的结构设计工作中,设计图纸就是结构设计的重要体现,建筑的后期施工都是在设计图纸的基础上进行,所以设计图纸的质量对于建筑工程结构的质量和施工质量的影响很大。但是我国一些建筑施工单位在开展建筑结构设计时,其设计图纸经常会存在各种各样的问题,通常体现在设计图纸的数据和标识上,比如数据错误、失误或不规范,或者是其中的一些关键信息,如施工材料、抗震等级、强梁柱标号等不合理,这些都很容易导致后期施工出现混乱,影响工程的施工质量。
1.3、建筑不规则问题
高层建筑规范要求平面力求简单规则、竖向受力构件上下连续布置和门窗上下冲齐,以上均是结构设计达到安全经济合理适用要求的有利基础。如今人们对建筑使用的要求呈现多样化特点,建筑平面相应变得复杂,建筑方案制定时,有时为满足建筑使用要求或者消防的要求,建筑平面会出现凹凸不规则情况,比如细腰型的建筑,此类建筑抗震不利,细腰部位属于抗震薄弱部位,地震时凹口位置更是极易出现应力集中造成楼板开裂。
2、解决问题的具体对策
2.1、提升建筑结构设计方案的合理性
这一点主要是指,在实施建筑设计的过程中,应当注重基础的建筑结构设计方案的合理性。在方案确定的阶段,为了提升高层建筑结构设计的合理性,一方面应当从理论的专业方面,选择应用建筑结构设计的科学理论作为指导,达到提升建筑结构设计效果的目的,另一方面结构设计的工作,也可以通过应用专业的结构设计模拟软件,实现对结构设计方案中各个层面的要点进行模拟和分析,从而为建筑方案的设计提供依据[1]。
2.2、结构整体计算软件应用
近些年我国各项技术全面发展,在对高层建筑结构分析中大多都是应用计算机软件,但是计算机软件应用并不能完善[完全]代表设计人员一直遵循的设计理念。计算机技术应用前后,要对软件基本计算原理与应用范围进行分析。在结构精确化计算与分析中,要对工程内力进行设计与处理,是提升项目设计质量的重点。现阶段在建筑行业中应用较多的计算软件有SAP、TAT、SATWE、TBSA等。
但是应用软件不同其计算模型也具有相应差异,对计算成果也具有较大影响。所以当前在项目结构计算中要对结构类型与计算软件模型特征进行分析,提升结构计算效率,控制安全隐患。
2.3、加强建筑结构设计的优化处理
在实际建筑结构设计的过程中,需要加强对建筑质量的重视,并采取有效的措施对工程造价进行控制,但是不能过分的重视降低成本,从而影响施工质量。此外,要明确投资商的经济实力和施工要求,设计出经济的、合理的建筑结构设计方案,实现对建筑结构设计的优化处理,在保证施工质量的基础上,将企业的利益最大化。
2.4、提高设计图的质量
设计图纸会直接影响工程的后期施工,所以在建筑的结构设计工作中,设计人员需要努力提高设计图纸的质量,以此来保证建筑结构的质量和建筑本身的质量。出于后期施工工作的需要,建筑设计图纸的绘制必须尽量详细和标准,相关数据必须精确,还要对其中的一些关键信息进行明确的标识。在制作的过程中可以与其他部门合作,以此来完善设计图纸。设计人员需要加强与施工单位各部门之间的沟通和协作,了解各个部门获取的相关信息和数据,对其进行综合的分析,然后将其纳入建筑结构设计工作中,通过对相关数据和参数的合理应用,提高设计的完善性和准确度,并最终形成一个高质量和准确的结构设计图纸[2]。
2.5、注重设计中的结构性能发挥
这一点主要是指,设计中,应当从延展性、水平方向的结构力以及结构稳定性三个主要方面做合理的考量,从而在各个环节的设计中,实现结构性能的有效发挥。例如,在延展性方面,实际上延展性是影响建筑变形情况的主要指标,在建筑结构设计中,应当充分考虑建筑结构中的柔性,为延展性的效果打好基础。另外,从水平结构力的角度分析,结构设计中,应当注意通过设计维持水平结构力的均匀分布和稳定性[3]。
2.6、多塔之间地震周期干扰
目前多塔楼、大底盘高层建筑大量出现,对此类高层建筑进行分析计算,要将结构作为完整整体通过多塔类型或是人为划分计算是设计人员要探究的重点问题。当多塔间刚度值差距较大,这样会出现塔楼地震力计算误差问题,对结构设计整体安全性具有较大负面影响[4]。
2.7、建筑不规则对策
设计时应尽量避免此类建筑,当必须采用此类建筑时,需要采取一系列结构加强措施,应采用加强相关范围楼板厚度、楼板双层双向配筋并加大配筋面积,凹口设置配筋拉梁等;此外,随着建筑外立面造型的多元化,高层结构可能出现门窗洞口重叠上下层不对齐的情况(叠合错洞墙),此类墙体应力分布、计算及构造都较为复杂,传力路径混乱导致结构设计计算结果不易判断不可靠,此时应采取措施将洞口规则化(将叠合错洞墙转化为大洞口剪力墙),门窗洞口多余部分可采用加气混凝土砌块填充,以便形成明确连梁和墙肢传力路径,并采用弹性平面有限元方法进行设计以及校核,达到安全经济的目的[5]。
结束语
综合上述,在现代化建筑行业发展中钢筋混凝土高层结构是建筑行业发展基本形式,能全面提升建筑行业发展速率。在高层结构设计优化过程中,要全面控制建筑应用功能与外部表现成效,确定设计安全问题,提升设计稳定性。本文分析了目前高层建筑混凝土高层结构设计中的各项问题,从选型设计、地基设计和结构设计中落实各项操作,优化结构计算,保障钢筋混凝土高层结构设计水平全面提升。
参考文献:
[1]周伟.建筑结构设计中如何提高建筑的安全性[J].中国住宅设施,2019(11):64-65.
[2]艾凯,季园园.浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题[J].中国住宅设施,2019(11):68-69.
[3]邵李娜,华全庆.高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策[J].工程建设与设计,2019(22):24-25.
[4]文钟亮.建筑结构设计中的安全性问题研究[J].科学技术创新,2019(33):113-114.
[5]马倩.建筑结构设计和相关问题框架思路构建[J].门窗,2019(22):162+165.