摘要:伴随着城市化进程的加快,格式各样的建筑拔地而起,同时当今社会的飞速发展也给建筑行业带来更多挑战。但是由于建筑工程技术和管理制度不完善等诸多原因,当下高层建筑结构设计还存在较大的问题,不仅给建设企业自身带来了不必要的经济损失,还在一定程度上浪费资源、污染环境影响了社会和谐、健康的发展。所以,如何合理的进行高层建筑结构设计已经成为当下亟待解决的问题。文章从建筑结构设计中存在的问题出发,提出了相应的解决策略,希望能够对如何合理的进行高层建筑结构设计起到一定的参考作用。
关键词:高层建筑;结构设计;问题;对策
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高层建筑结构设计中的突出问题
1.1建筑结构高宽比不符合设计规范
在目前大多数的建筑设计中,建筑物的高宽比超出设计规范的要求是建筑结构设计中普遍存在的问题。即使在规范中对于高层建筑高宽比有明确的规定和要求下,还是不可避免的会有部分高层建筑不能按规范中规定和要求的高宽比进行设计,特别是有些高层建筑收到场地的限制,使建筑的高宽比大大超出规范要求,给整个建筑结构设计带来极大困难和挑战。高层建筑的高宽比,是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制,对建筑本身的安全性及造价有较大影响。所以,在高层建筑设计中应尽可能的满足规范对于对高层建筑高宽比的要求,有利于优化结构布置重复发挥构件的承载能力,使含钢量处在一个合理的范围内,从而能够有效的降低造价。
1.2剪力墙设置方面的问题
剪力墙结构是高层建筑特别是高层住宅建筑中常用的一种结构形式。一方面,剪力墙对于建筑主体的承载能力会产生很大的影响。但从现实的角度来讲,剪力墙结构的设计在目前的高层建筑中,存在结构设计的一个典型问题,就是短肢剪力墙的出现,这种结构虽然在建筑结构中能够满足一定的建筑需要,但从总体的建筑结构的抗震性能来讲,是会对其抗震性能造成不良的影响的。
1.3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。
2提升高层建筑结构设计质量的策略
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。
2.2完善建筑结构设计的性能
第一,应确保高层建筑结构设计的稳定性。
稳定性是所有建筑物最关键的性能指标,为了提升高层建筑物的稳定性,需考虑很多注意事项,其中,有效地进行嵌固端的设置非常重要;第二,科学合理的布置结构抗侧力体系来抵抗高层建筑的水平力。对于高层建筑而言,在某一平面的水平方向,建筑结构受风荷载、地震作用以及各荷载之间的组合作用影响,易导致建筑物在水平方向发生很大的位移,所以,在设计的时候,设计师需反复优化抗侧力构件的布置,更好地对高层建筑结构的水平力加以控制;第三,重视高层建筑结构的延性设计。为了做好高层建筑的延性设计,设计师应严格控制短肢剪力墙特别是一字形短肢剪力墙的数量,加强其抗震构造措施,以增强建筑物的抗震性;第四,设计师还要对不同地震水准下构件的承载力、变形、刚度结构情况进行考虑。为了提高高层建筑的性能设计水平,增强结构的承载力,仅需准确地找到结构构件的承载力和变形能力二者的平衡点,然后展开计算及设计即可。
2.3利用结构设计软件合理确定结构计算简图确保结构设计的准确性
在建筑结构设计过程中利用结构设计软件合理确定计算简图,既能有效的模拟建筑物受力过程又能提高计算分析的效率减少设计过程的误差,保证了设计结果的准确性,更有利于提高建筑工程设计质量。如果在结构计算分析中出现了较多误差,就会产生工程设计质量问题,影响到整个建筑的安全性和经济性。所以,建筑工程结构设计需要合理确定计算简图,对计算结果进行准确的判断,对计算结果中的各项指标参数进行分析,不断的优化结构布置,使其各项指标参数都满足规范的要求。其中,结构设计过程需要选择与实际需求相适宜的软件进行计算,才能确保计算结果的真实性和精准性,有利于加快结构设计工作的完成,确保结构设计的有效性。
2.4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、基础加大截面加固等。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灌浆料灌入到该区域的土层中,这时候灌浆料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,就需要适当对基础截面进行加大加固处理,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。
2.5加大对建筑场地环境的重视度
在建筑结构设计过程中,需要加大建筑场地环境的重视度。应认真分析地勘资料中的内容,除了常见的地基承载力、地基处理建议及场地类别设防烈度外,还应重视抗浮设防水位等其他水文地质参数,及时采取应对措施,避免因为外界环境因素给建筑结构设计带来不良影响。
结语
目前高层结构设计存在一些问题,包括多方面的原因,不经意的疏忽可能会带来大的隐患,一名合格的结构工程师要在可控的范围内最大可能地减少问题的发生。在平时的设计中,严格要求自己加强概念设计的学习,结构计算方面建立正确的模型并且可以正确分析判断计算结果,加强构造措施的学习,要重视非结构构件设计(高层幕墙女儿墙引起事故不少),现在建筑造型趋于多样化复杂化,同时给结构设计工作带来新的挑战,设计师需要具备良好的专业素质、高度负责的态度以及与时俱进的学习能力以应对复杂的形式,为国家的基础建设和人民的人身财产安全贡献一份力量。
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