《关于高层建筑结构设计中的问题与对策探究》

发表时间:2020/7/24   来源:《建筑实践》2020年3月第7期   作者:周昊
[导读] 随着中国的城市化进程不断加快,建筑领域也在稳步发展
        摘要:随着中国的城市化进程不断加快,建筑领域也在稳步发展,建筑工程的质量直接影响着居民的生命财产安全,受到社会各界的广泛关注。所以,工程参建单位要加强对建筑结构设计的关注度,积极采取先进的结构设计技术,并加大对现场施工的管理和监督,保证项目施工的顺利进行,最终全面提升工程建筑结构设计的质量,给人们营造出一个安全舒适的居住环境。
        关键词:高层建筑;结构设计;问题;对策
        随着经济的不断发展,以节约资源、保护环境为核心的绿色建筑设计越来越受到人们的重视。而建筑结构设计优化对于节约建筑材料、改进结构性能具有重要的意义,是绿色建筑设计的重要组成部分。一般来说,建筑结构设计优化分为三个层面,第一个层面是结构构件层面的优化,一般用混凝土用量和含钢量作为评价指标。第二个层面是结构方案及地基基础的优化,这个层面的优化不仅涉及到工程造价的降低,还涉及到结构性能的改进、施工的便利等方面。第三个层面是建筑方案的优化。
        1?高层建筑结构设计在中存在的问题
        1.1?构造柱和承重柱的问题
        在高层建筑建设过程中,要想提升建筑的抗震性能,就需要对梁、柱的结构进行科学、全面的结构设计,以此来避免裂缝的出现,保证工程的整体质量。在实际工程设计中,一些设计人员对承重柱和构造柱的定义不甚清晰,导致一旦发生地震等震动较大的事故,极易出现建筑裂缝,严重的还会造成建筑倒塌,此外,由于截面积减小,在受到外力影响时很容易出现柱梁开裂,最终缩减建筑使用寿命。
        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?忽略环境因素
        建筑工程设计过程中需要对环境因素进行全方位分析,不仅要考虑工程的安全性、耐久性,还要对土壤的温度、湿度、硬度和水土的酸碱性进行综合考量,然而在实际设计过程中,设计人员常常忽略外部环境因素,导致实际施工过程中意外频发。
        2?提升高层建筑结构设计质量的策略
        2.1?注重承重墙和承重柱的结构设计
        建筑承重柱的数量和建筑安全成正比。然而部分建筑企业在开始结构设计时会选用更少的承重柱,这在很大程度上忽略了建筑物的整体安全,最终给人们的生命财产安全造成极大的威胁。因此,建筑设计人员在设计过程中就要遵循科学的原则,做到设计的客观精确,加大对承重柱的重视度,全面保证建筑结构设计的质量。
        2.2?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。
        2.3?板的配筋设计
        板设计和配筋的结构设计需要对短边的长度进行综合分析,采用双向板计算的方法,如果差距较大,则采用短边进行计算,并且需要对长边的位置布置足够的构造钢筋。此外,还可以选择弹性方法,该方法需要根据板的大小对双向板跨中最大的弯矩进行计算,然后根据工程的实际荷载分布情况,进行间隔布置。


        2.4?内力组合设计
        高层工程结构设计承载力的抗震结构是设计的重点,需要根据内力组合进行综合考量,在此设计过程中,需要对建筑物的承载抗震力系数进行适当的调整,并注意对抗震材料的筛选,根据建筑的具体设计要求选择合适的建筑材料,加以调整之后全面提升建筑的承载力。
        2.5?加大对周围环境的重视度
        在建筑结构施工过程中,需要专业人员加大对建筑环境的重视度,时刻到施工现场进行勘察,并做好施工场地周围的温度、湿度和水土酸碱性的记录。一旦出现超过指标的因素,要立即调整结构设计策略,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。
        2.6?注重材料质量问题
        建筑行业中最关键的就是基础材料问题。近些年来建筑材料问题始终被广泛关注,而随着材料利润的不断降低,新型建筑材料逐渐得到广泛应用,在建筑设计中需要广泛应用这些材料,以提升建筑工程设计的质量和安全性。
        2.7?注重图纸设计
        科学技术的进步意味着各个领域都将朝着信息化、智能化发展,土木工程建筑业也出现了许多新的绘图工具,这些高科技工具具备较高的精度,极大地提升了施工图纸的精确度、降低了误差,对于提升土木工程建筑结构设计的质量有着重大作用。此外,土木工程设计的依据是力学理论,在工程设计中适当运用,能够取得良好的成效。然而随着现代工艺技术的更新,传统的结构设计方式逐渐被淘汰,需要设计人员在实践中不断完善设计体系和更新设计方法。
        2.8 梁板设计优化
        高层剪力墙结构住宅中,梁、板钢筋用量分别占标准层钢筋用量的35%~45%,12%~16%。高层住宅中,在合理的板跨内,应尽量少设置次梁,梁宽尽量与隔墙一致。对于住宅内厚度不大于120 mm的轻质隔墙,墙下可以不设置梁,采用板底加强筋进行加强。
        由于住宅内的大部分板跨不是很大,大部分板底筋是由最小配筋率控制的(HRB400级钢筋的板最小配筋率,混凝土强度等级为C35时为0.20%,C30时为0.18%,C25时为0.16%),所以楼面梁板应采用高强钢筋和低强度混凝土,一般采用HRB400级钢筋,C25,C30强度等级混凝土。采用低强度混凝土不仅可以降低混凝土的造价,还可以减小板的最小配筋率,进而降低板钢筋的造价。此外,梁板采用低强度混凝土,还可以降低梁板混凝土的水化热,减少混凝土收缩裂缝的产生,改善结构的性能。在满足规范要求及方便施工的前提下,住宅楼板配筋宜细而密。
        2.9 地基基础设计优化
        从造价角度考虑,在确保承载力满足计算要求的前提下,应优先选用天然地基,当天然地基不能满足要求时,可以依次采用CFG桩复合地基、预应力混凝土管桩、钢筋混凝土钻孔灌注桩。一般情况下,CFG桩复合地基造价是预应力混凝土管桩的40%~80%,钢筋混凝土钻孔灌注桩造价是预应力混凝土管桩的1.1倍~1.3倍。高层住宅一般采用平板式筏板基础,不宜采用肋梁式筏基。
        3?总结
        综上,随着现代建筑领域发展速度不断加快,高层建筑工程结构设计也在不断趋向于复杂化。这对建筑物的结构设计提出了更高的要求,需要设计人员选择先进的施工技术,做好地基设计、内部板筋设计以及图纸设计,并在施工过程中不断完善设计手段,提升自身的施工经验,最终全面提升工程的施工质量,为我国建筑行业的良性发展打下基础。
        参考文献
        [1]周正海.房屋建筑结构设计中常见问题及解决措施[J].工程技术研究,2019,4(2):171-172.
        [2]艾凯,杨洁.高层建筑结构设计存在的问题及对策[J].中国住宅设施,2020(1):8-9.
        [3]王继慧.高层建筑结构设计问题及对策分析[J].住宅与房地产,2019(15):36.
        [4]张振新.高层建筑结构设计中的问题及对策研究[J].工程技术研究,2017(7):218-219.
       
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