高层建筑结构设计存在的问题及对策

发表时间:2020/9/1   来源:《工程管理前沿》2020年第13期   作者:王超
[导读] 文章围绕高层建筑结构设计中的问题及解决对策进行了分析。
        摘要:在当前现代化技术、可持续观念推行的背景下,高层建筑物类型越来越多,大幅度减少了土地资源的应用面积,但据实际情况看,我国高层建筑结构设计中存在较大的问题,必须解决,以确保高层建筑在承受巨大的垂直、外力载荷下依然可以保证其安全稳定性。文章围绕高层建筑结构设计中的问题及解决对策进行了分析。
        关键词:高层建筑结构;设计问题;研究对策
        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高层建筑结构设计的主要特征
        高层建筑结构设计是独特的,例如其与多层建筑结构之间有着较大的差异,因为高层建筑最为明显的就是建筑较高,需要承受竖直和水平两个方向的载荷,竖直载荷被高度决定,水平载荷被多种环境因素控制,因此高层建筑比多层建筑需要承受的力度更大。高层建筑负载荷数是建设建筑中不能忽视的因素,地区的风力、地势以及建筑的移动都会影响负载荷数的变化,建筑物移动的速度越快,则建筑物的高度越高,两者的增长或减少是同步的,最关键的是,建筑移动的增加会影响建筑的性能寿命,还会降低日常人们使用建筑的舒服程度,更甚者会对建筑的功能产生影响,危害着人们生活的方方面面。所以建筑物进行设计一定要确保多种负荷因素最优,在不影响建筑物的安全和质量的前提下,使用最好的高层建筑结构设计方案。
        2高层建筑结构设计中存在的问题
        2.1地基与基础设计不科学
        在高层建筑工程项目施工开始后,首要任务便是加强地基建设。地基的施工对整体高层建筑的安全稳定性有关键性影响作用,高层建筑结构设计人员必须做好地基设计,且应保障地基与基础设计相统一,并符合标准。但当前部分高层建筑结构设计人员在设计时可能存在基础类型选择不合理的情况,导致地基与基础设计在配合度方面有着极大的不足,同时在施工后建筑物可能会出现倾斜、地基沉陷的情况,会极大影响建筑物的整体安全稳定性。
        2.2建筑结构过高问题
        在现在的建筑行业,建筑结构超高,不符合设计规范是很平常的事情,因为有部分建筑公司为了增加自己的经济效益,不会按照明确的建筑高度规定和要求来设计建筑结构,而且是人为的提高高度,这样会使建筑结构过高,让建筑物陷入非常大的危险境地中,并且如果遇到地震洪水等自然灾害,会立马危害到人们的生命,因此要保证建筑施工能够安全顺利进行,就必须按照相关规定和要求对建筑结构高度进行合理设计,这样才会促进建筑的性能在后期使用中得到完美发挥。
        2.3建筑结构中剪力墙设置的问题
        建筑结构中剪力墙有很多不同的结构特点,它有多种称呼,如:结构墙、抗风墙、抗震墙。风荷载、地震等等因素所产生的竖直和水平双重荷载的重力作用是建筑结构中剪力墙的主要承受者,当进行建筑结构设计时,如果对建筑的抗风结构、抗震结构、刚度和强度的能力不充分考虑,将会致使建筑结构被严重破坏在遇到外力因素和自然因素下,并且如果建筑结构中剪力墙刚度的设计没有符合建筑的标准要求和相关规定,会致使建筑结构设计不合理,随之导致高层建筑结构出现向旁边移动,当出现地震、洪水等自然灾害时,所带来的波动和冲击力会对建筑结构造成重大的破坏,对后期建筑带来相当大的使用隐患。


        3高层建筑结构设计问题的应对策略
        3.1选择科学的建筑结构设计方案
        科学地选择建筑结构设计方案是我国高层建筑结构设计的重要前提。为了确保高层建筑结构设计符合相关的应用要求,相关设计师需根据实际情况,选择最佳的结构设计方案,综合分析各个影响因素。第一,确保高层建筑结构设计方案与国家相关建筑设计文件制度、标准规范,尽可能规避对高层建筑予以超高建设;第二,设计师在设计高层建筑结构过程中,还要认真勘察施工现场附近的环境,并综合分析现场的实际条件,特别对工程涉及的地下水位、地质条件、基础土层、周边建筑、风雪荷载等因素予以充分地考虑,结合现场情况,选择最合适的建筑结构设计方案,为工程后期投入施工环节打下良好的基础。
        3.2合理计算与应用简图
        建筑结构设计过程中,对简图的应用频率较高,一般情况下多采用简图来计算配筋率、构件尺寸、建筑物高度等。高层建筑物机构设计比较复杂,不仅需要严格按照相关标准进行设计,同时还应结合实际情况,因此计算量非常大。在计算过程中,要着重围绕结构载荷能力、抗震能力、稳定性、安全性等方面进行重点计算,且还应结合建筑区域地理环境,做好简图计算工作,确保计算结果的精确度。
        3.3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、短肢剪力墙的设置非常重要;第二,有效地控制建筑结构的水平力,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、地震荷载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,设计师需科学地进行建筑物高度的设置,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。很多高层建筑均带有防空设置及地下室。以上设置对于建筑工程整体的抗震性、稳定性产生不同程度的影响,为了做好高层建筑的延性设计,设计师应有效地把控高层建筑物的嵌固端上下刚性及抗震等级的比例,结构刚度要保持在变形限值区域内,为了控制高层建筑结构的共振现象,在进行结构刚度设置时,要尽可能小,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。
        3.4根据实际情况设置建筑结构中的剪力墙
        对于建筑结构剪力墙的使用要根据实际情况,利用简图计算保证建筑结构设计过程具有准确性,增强建筑施工质量,所以要结合实际观测的数据来合理设计,因为在建筑结构设计中出现了很多错误的话,会对后期工程的质量和功能产生问题,进而危害到整个工程的经济效益和安全。从此看出简图计算的重要性,对建筑工程结构设计起到重大作用,结合建筑建造中的多种影响因素进行分析,减少建筑施工的影响,并且结构设计过程与实际需求相联系的软件一起计算,可以保证计算结果真实又准确,促进结构设计工作加快完成,有效保证结构设计方案合理进行。
        结语
        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
        [1]郑世华.高层建筑结构设计问题分析及对策[J].现代物业(中旬刊),2019(09):81.
        [2]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.
        [3]张嘉乐.高层建筑结构设计的问题及对策研究[A].居舍,2018(1):107.
       
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