关于高层建筑结构设计中的问题与对策研究

发表时间:2020/7/6   来源:《工程管理前沿》2020年3月第9期   作者:张森
[导读] 随着社会的不断发展,农村人口不断涌向城市,导致城市用地越来越多。
        摘要:随着社会的不断发展,农村人口不断涌向城市,导致城市用地越来越多。为了更好地解决城市用地问题,通过建设高层建筑可以很好地节约城市用地面积,满足人们的需求。在高层建筑施工中,由于高层建筑施工周期比较长,而且施工工艺比较复杂,因此要提升人员专业水平。在高层结构设计中,需要考虑的因素比较多,还需要很多要完善的地方,所以需要加强对高层建筑结构设计研究,从而更好地提升高层建筑施工质量。
关键词:高层建筑;结构设计;问题;策略
中图分类号:TU973
文献标识码:A
引言
        在建筑工程中,高层建筑工程的结构在垂直方向的载荷远超于多层建筑。而垂直载荷指的是高层建筑受到自重的影响在垂直方向产生的载荷量。同时,由于高层建筑工程的结构主体较为庞大,风力的接受面积较大,高层建筑还会受到水平载荷力的影响。此外,高层建筑工程极易产生侧移的问题,侧移程度主要与建筑高度相关。相关的设计师必须在设计阶段做好高层建筑的结构设计,最大化地提升高层建筑物的稳定性和居住性能。
1高层建筑结构设计在中存在的问题
        1.1超出规定高度的问题
        从本质上的追求来说,高层建筑的出现,主要是为了节约建筑用地,优化建筑布局和结构,因此,在结构设计中,虽然高层建筑的在层高上有一定的具体要求,但在具体实践中,基于建设需求和建设成本的要求,建筑设计超过规定限度的情况还是比较常见的,超高后,整个建筑结构的稳定性和承重情况都会发生变化,这不仅从直接的表现上体现出建筑结构设计的违规,从建筑本身的质量方面分析,超出限定的高度,也会影响整体的质量水平。例如,导致建筑的抗震水平降低,抵御外界环境影响的能力降低等。
        1.2建筑沉降问题
        导致建筑物容易出现沉降的原因有两个,一是地质原因,二是结构原因。(1)地质条件是引发建筑物地基下沉的主要原因。随着我国社会经济的快速发展,建筑物的规模也在不断增大,建筑工程可能面临的地质环境也越发复杂,容易导致出现不同程度的地基沉降,最终导致建筑物变得更加不稳定。(2)结构原因则是建筑物自身工程规模扩大而导致建筑物的重量不断增大,使得建筑物各个位置的受重不均匀,最终使得建筑物地基出现不均匀的下沉,严重影响到整个建筑工程的质量。
        1.3扭转问题
        在高层建筑结构设计中,扭转问题也是其中不可或缺的问题,该问题目前已上升到全球范围高层建筑结构设计的核心问题,事关整个建筑物的整个抗风、抗震性能。受到自然地理环境及条件的影响,在对高层建筑结构设计中,部分设计人员难以有效地确保建筑物完全对称,进而易产生扭转问题。设计人员在展开设计工作中,需竭力满足建筑物的对称性,提高建筑物的施工质量与建筑高度,最大化地规避扭转问题的发生。
        1.4受力性能问题
        不管是哪种类型建筑物,在设计方案期间,需要对空间组成的基本特征进行全面考量,因不同类型建筑物其结构特点也不尽相同,设计方案要给予高度重视,才能使建筑物有着较高的受力性能。针对高层建筑物而言,为了确保其具备受力性能,高层建筑物重力要保持与地面是垂直向下作用,但是在实际高层建筑结构设计过程中,往往忽视此问题,促使高层建筑物受力性能面临困境问题。
2高层建筑结构设计的有效对策
        2.1对建筑结构设计方案进行合理选择
        在高层建筑结构设计中,需要对高层建筑结构设计方案进行合理选择,从而更好地保证工程可以正常施工。

在高层建筑结构设计方案选择上,一是需要保证结构设计方案达到了使用标准,不能出现超高问题。二是在高层建筑结构设计中,需要对建筑周围环境进行实地勘察,然后根据实际情况进行设计,保证高层建筑结构设计和周围实际情况相符合,保证高层建筑后期施工的稳定性,提升施工质量。
        2.2高层建筑结构稳定性的有效保障
        在高层建筑物建设期间,短肢剪力墙的设置时常会面临许多问题,受其作用影响,促使高层建筑稳定性效果不佳,如若短肢剪力墙材料选取不规范,也会对稳定性造成进一步影响。为了使高层建筑结构稳定性得到有效保障,需要在结构设计环节中尽可能规避短肢剪力墙的结构设计。除此之外,在结构设计期间,还应该对其他稳定性的影响因素多加考量,例如混凝土墙等,促进建筑结构稳定性的提升。结构设计过程中会对材料规定提出确切的要求与标准,采购工作者在材料采购期间如若存在尚未明确的问题,需要与设计工作者进行及时沟通,避免由于材料问题对建筑结构稳定性造成不良影响。
        2.3应用工程地基加固技术
        建筑地基加固中可供选择的技术较多,主要有灌浆加固技术、基础加宽加固等。灌浆加固技术就是通过改变土质结构的方式来实现对建筑地基的加固,具体的施工过程就是将钻机安置在施工区的地面上,然后通过高压灌浆器械把搅拌好的水泥灌浆灌入到该区域的土层中,这时候水泥灌浆会和土层中的物质发生化学反应,使得土质变得胶化,最后再利用凝结、挤压的方式让土壤结构发生变化,最终达到提升建筑工程地基稳定性和固定性的目的。当地基面积不足或者地基不能支撑整个建筑物的质量时,就需要适当对地基进行加宽加固处理,通过增加地基底面积的方式来减小建筑的压强,最终达到减少地基沉降的效果。
        2.4扭转问题的处理
        高层建筑结构设计中的扭转问题已成为世界地震工程领域的一项重要课题。通常状况下,在基础设计中,要求遵循“规则、简单、对称”的工作原则,尽量促进结构刚度中心和质量中心重合。在对施工方案进行设计的过程中,结构专业要协同建筑专业,引用抗震概念设计理念,特别遇到不规则的扭转现象时,要考虑扭转产生的影响,且在规定的水平地震力影响下,最大化地维持高层建筑主体结构的对称性。
        2.5针对安全问题加强设计效果
        这里所指的安全问题,主要就是指在设计工作中的抗震性能、消防安全等各方面的问题,这些问题也是建筑结构设计中最为核心的问题。具体的设计方法方面,设计人员应当针对抗震性能、消防设计等问题,从原材料的筛选应用以及建设设计中抗震缝、消防系统和出口等具体的设计工作入手,结合建筑应用的实际需求合理地进行规划和设计,切实实现结构设计为抗震和消防服务的效果。另外,应当对这部分设计工作的效果进行及时检验和分析,确保相关的设计在实际应用中的效果,切实发挥设计的安全保障作用。
结束语
        总之,高层建筑结构需要承受的荷载大,若其稳定性、抗震性能未能达到国家相关建筑设计标准,则极易引发建筑物坍塌、位移等安全问题,给人们的正常生活带来不便。高层建筑的结构设计是确保建筑整体结构性能、功能稳定的重要基础,设计师应科学地选择建筑结构的设计方案,根据实际情况,综合考虑各方面因素,合理地规避可能出现的问题,提升建筑物的抗震性、稳定性能,提高建筑物的利用价值。
参考文献
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