探讨高层建筑结构设计的问题及对策沈兴宝

发表时间:2020/6/16   来源:《当代电力文化》2019年第22期   作者:沈兴宝
[导读] 本文针对高层建筑结构设计中存在的一些情况分析,并提出了具有针对性、合理性以及使用安全性的改善方案。仅供同行借鉴!
        摘要:随着我国经济快速发展,人口也得到了增长,高层建筑的数量一直都在取代传统的建筑潮流而变得越来越流行。高层建筑和普通的建筑的结构设计相比,其复杂程度、难度以及需要考虑的因素都更大更多。本文针对高层建筑结构设计中存在的一些情况分析,并提出了具有针对性、合理性以及使用安全性的改善方案。仅供同行借鉴!
关键词:高层建筑;结构设计;问题;对策
一、建筑结构的设计者应该明确建筑的概念设计
        一个建筑的灵魂在于其概念设计,也就是说建筑的概念设计在整个结构的设计中起着至关重要的作用。如果没有事先进行整体的概念设计,不管之后的计算程序多么精准,计算结果多么的准确,也很难成为优秀的设计项目。设计人员一定要对建筑的概念设计,要掌握设计之中比较容易忽略以下的重点问题:
        1.1高层住宅结构。
        对于一般的高层住宅结构而言,应该按照《建筑抗震设计规范》的具体要求,做到采用横墙承重或者纵横墙共同承受重量的结构体系,保证建筑结构的稳定;一般情况下,纵横墙会出现布置不均的现象,
        1.2钢筋较多的高层住宅
        对于钢筋较多的高层住宅而言,保证建筑的安全性,当然也存在相对比较复杂的结构,但是并不是说防震缝越多越好,对于防震缝的布置应该越少越好,以保证建筑的稳定;对于建筑的框架来说,应该和抗震墙的抗力相适应,采取双向布置,各自承担各自的压力;此外,还应该考虑到住宅的整体性与抗震墙的链接问题,要在保证美观的同时保证质量。
        1.3.高层建筑结构的特点
        多层建筑物在服役期间,所受的横向荷载主要由风力荷载组成,竖向荷载主要是自重产生,由于多层建筑物的高度有限,所以多层建筑物所受的风力荷载和竖向荷载都比较小,但是高层建筑结构,由于其本身高度较高,自重较大,竖向荷载就会随之而增加,由于与风力接触面较大,横向荷载也会增大,外力对高层建筑来说产生的直接影响是非常大的。
二、高层建筑结构设计存在的问题
        2.1建筑高度超限问题
        伴随着城市发展,以及城市人口的不断增长,城市范围内的土地越来越紧张,所以现在的业主就希望在有限的土地上建造更高的建筑物,从而获得更大的经济利益。随之而来,就出现了一些建筑物高度超越现行规范所规定高度的问题。
        2.2短肢剪力墙的使用问题
        由于人们生活水平的不断提高,对居住条件要求也越来越高。短肢剪力墙是近年来兴起的,由于其有利于住宅建筑布置,进一步减轻了结构自重,从而降低了基础的造价。但由于短肢剪力墙的抗震性能还有待进一步研究,故在现行规范对短肢剪力墙的截面设计提出了更高的要求,从而大大增加了短肢剪力墙的造价。这就为我们在结构设计时是否采用短肢剪力墙提出了问题。
        2.3结构的不规则问题
        高层建筑设计时,我们力求高层建筑的结构平面形状简单、规则,质量、刚度和承载力分布均匀,同时,也希望高层建筑的竖向体型规则、均匀,避免有过大的外挑和收进。但由于建筑平面功能及建筑立面造型的需要,建筑结构就或多或少会出现一些结构布置的不规则。从而,降低了高层建筑的抗震性能,也增加建筑的工程造价。所以,合理的结构布置在高层建筑设计中的地位极其重要。
        2.4抗震设计方面存在的问题
        从新闻里,我们都能看到地震对房屋的破坏是巨大的,而且,我们都知道地震是无法提前预测的,在实际地震中,高层建筑所受到的地震作用大小也是无法确定的。所以,高层建筑的抗震设计师也是需要相当重视。
        2.5高层建筑中楼梯设计的问题
        地震时,楼梯是重要的逃生通道,然而,四川汶川大地震震害表明,楼梯破坏是相当严重,甚至其破坏先与主体结构,影响应急使用。因此,楼梯的合理设计也是相当重要。


三、高层建筑结构设计意义
        3.1合理计算简图
        首先要保证计算简图合理,简图对结构有着决定性作用。为了确保结构的安全,需要采用相应的构造方法,除了要在钢节点与铰节点进行关注外,还需要不断减小计算误差,把计算简图控制在一定的范围之内。
        3.2基础设计选择
        其次,在进行基础设计时,要充分了解高层建筑所在的地质条件,另外对高层建筑的结构类型与荷载分布分析要全面,根据施工条件以及邻近相互影响进行综合考究,在全面了解基础信息的前提下进行科学合理的基础方案确定。基础方案中,地基的潜力将发挥最大的作用,需要提前进行地基检测。
        3.3结构方案选择
        合理的结构方案需要达到高层建筑结构设计的总体要求,并尽可能达到经济的目的。在相同的结构单元中,使用相同的结构体系,根据地理条件、工程要求、施工因素综合确定结构选择,从而制定出最佳方案。
四、高层结构设计存在问题的应对策略
        高层建筑结构设计存在的问题,笔者根据个人的实际经验做出分析,提出注重选择结构方案合理性、合理使用计算简图、在结构设计中注重建筑物各种性能的实现3个方面的应对措施,以下进行详细分析。
        4.1注重选择结构方案合理性
        结构方案选择的合理与否直接关系高层建筑工程的建筑质量。科学、合理的建筑结构方案能够使建筑结构水平设计的效果顺利实现,然而在建筑结构设计过程中要对结构方案的选择给予高度重视。结构方案选择的过程中,第一要针对结构方案的相关标准和规范仔细研究,以防因结构设计方案与相关标准冲突影响后续施工的顺利开展。第二,具体结构方案的选择还需根据建筑工程的施工区域和施工现场的实际情况等综合考虑。第三还需要根据建筑工程的规模、施工现场的基础情况进行实地勘察,在此基础上实现最优结构方案的选择。
        4.2合理使用计算简图
        计算简图是建筑结构设计的数据基础,计算简图中具有建筑结构设计的计算内容,是影响建筑结构设计的关键所在,因此加强计算简图的合理运用有助于建筑结构设计的安全、合理目标的实现。基于高层建筑结构设计具有极强的复杂性,在确定计算简图时存在一定的难度,计算简图的具体确定过程总必须综合考虑各种因素的影响,以确保后续计算工作的准确性、客观性。
        4.3在结构设计过程中
        注重建筑物各种性能的实现高层建筑结构设计的主要目的就是满足建筑物的各方面功能性的需要,只有各方面功能性需要良好实现才能说明该高层建筑结构设计是否合理科学,也才能保证建筑正常使用。建筑结构设计的性能指标主要表现为结构延展性、水平力、稳定性三者。①提升建筑结构延展性设计,建筑结构延展性设计主要是针对高层建筑容易出现倒塌、变形等问题而提出的。其中较为常见的建筑物遭受自然灾害,发生的结构变形和倒塌。因此提升建筑结构延展性具有现实意义。在结构设计过程中注重延展性的实现。②注重高层建筑结构水平力,水平力是指高层建筑结构在同一平面内受到的各种载荷力的总称。水平力对于高层建筑结构的影响十分明显,设计人员在设计过程总要做好相关控制工作。③满足高层建筑对于稳定性的要求,建筑结构稳定性是建筑结构设计中的最重要的性能指标。
结语:
        钢筋混凝土多层框架结构由于具有结构传力明确、结构灵活、整体性强、抗震能力强等诸多优点,因此被广泛的应用于现代建筑中。总而言之,加大对建筑设计结构中存在问题的关注度,并致力于解决存在的问题,才能开创多赢的局面,造福于社会。
参考文献:
        [1]符俊.高层建筑结构设计的问题及对策.北方建筑.2016.09
        [2]黄山.多层框架房屋结构设计中需要注意的问题分析.北方建筑.2016.09
        [3]孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].价值工程,2017,25:88-89.
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