高层建筑结构设计问题研究 董煜1

发表时间:2020/9/3   来源:《基层建设》2020年第11期   作者:董煜1 杨凯2 王少飞3 魏宁4
[导读] 摘要:目前,在社会进步过程中,对于高层建筑设计来说,不仅要关注建筑美观度,更要关注建筑质量。
        1.身份证号码:13050319820810XXXX2.身份证号码:13050219821228XXXX3.身份证号码:13062219881023XXXX4.身份证号码:13020219810605XXXX
        摘要:目前,在社会进步过程中,对于高层建筑设计来说,不仅要关注建筑美观度,更要关注建筑质量。高层建筑结构相对复杂,一旦建筑结构设计不合理,势必会增加隐患问题。因此,在实际的高层建筑施工前,应结合高层建筑作用以及架构需求,做好高层建筑设计工作,最大限度提升高层建筑结构稳定性,从而为高层建筑行业稳定发展奠定良好基础。
        关键词:高层建筑;结构设计;问题研究
        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高层建筑结构的基本特征
        对高层建筑整体结构进行观察与分析,高层建筑最明显特征就是高度,不断增长的建筑高度,势必会对建筑带来较大水平力、竖向力。这也意味着,如果高层建筑结构设计不稳定,不仅会影响高层建筑质量,更降低高层建筑整体抗震能力。相对于传统建筑来说,在相同风力情况下,高层建筑随着高度增加,所受到的风荷载逐渐增加,这些不断增加的风荷载,势必会产生一定剪切力。受到不同外力因素影响,如果高层建筑结构设计出现问题,不仅会影响结构稳定性,更威胁大众生命健康。因此,在高层建筑设计工作中,一定要给予结构设计工作充分重视,并在结构设计过程中,结合多方面因素,制定更为科学、合理的建筑结构设计方案,最终提升高层建筑结构整体合理性,提升高层建筑整体质量。
        2高层建筑结构体系设计的基本要求
        2.1结构体系需要具有更加合理的地震作用途径
        在进行对楼屋的竖向结构和盖梁进行设计时,需要令其具有的荷载垂直重力持续在最短路径传递,保证力量传递至墙与竖向柱结构的过程中,需要尽可能的房主竖向构件之间发生的处置重力承担的荷载重量超过一到二次的转换再次传递到建筑的下部结构体系内部的竖向构件中。在此过程中,需要由支撑部分、简体部分、剪力墙部分、框架部分等有机构件组成的更有效的抗侧力结构方面需要保证体系明确,保证传力更加直接,尽可能的保证贯通能够连续,一旦发生顺延竖向结构的变化,就需要保证变化状态均匀且缓慢。
        2.2结构体系需要具备一定的承载能力和对应的变形能力
        因为有钢筋混凝土构成的塑性内力具有更好的重分布能力,需要在一定程度内积极消耗并主动吸收地震产生的能量。针对框架中产生的地震抗破坏机制则需进一步保证其节点不会被主动破坏,将各个处于同一水平中的柱体两端历程需做出有效延长,达到其最长值,其中,建筑的梁比柱的表现出的屈服现象还要进行多发生和早发生的过程,保证底层驻底能够满足标准,塑性方面则需要晚一些形成。在建筑的剪力墙体内,需要保证各个墙段之间的变形能力足够强,用于保证剪力墙能够发挥出更加优秀的抗震作用。
        2.3结构体系需具有合理的刚度
        对于高层建筑而言,其主体具有的抗侧力就够需要保持较高的刚度,能够满足相关的建筑施工规范,并且还要保证建筑整体具有的平稳性以及对应的强度延性需求,但是,因为高层建筑主体中具有的主体抗侧力体系大多不会有过高水平的刚度,用于防止空间过大、占地面积过大,对建筑作用造成影响。


        3高层建筑结构设计
        3.1优化建筑结构整体设计合理性
        要想进一步提升建筑整体结构质量,在实际的建筑结构设计工作中,一定要遵循这一原则,以结构整体为主。首先,应结合建筑施工现场环境,做好实地勘察工作,并在建筑施工环境勘察结束后,选择适合的建筑设计方案。在确定基本设计方案后,从高层建筑结构设计理论出发,对建筑结构设计可行性进行分析,其次,应积极引入先进技术,例如BIM技术,将BIM技术与高层建筑结构设计工作相互结合,并将设计方案中多项数据进行输入,以更为直观方式,对建筑结构设计方案进行优化,从而选择最为合理结构设计方案。最后,可以借助BIM模拟与计算能力,对高层建筑每一层结构进行更为精准计算,从而为建筑设计工作提供精准数据支持,解决高层建筑设计或是施工不当导致的超高问题,只有遵循规范要求,才能确保高层建筑结构更为合理。
        3.2优化平面和立面布置
        (1)建筑结构相对简单性。由于建筑结构比较简单,在一般情况下均指地震作用下将会具有更加清晰或直接的作用传力途径。用来保证传力途径方面的简单情况,只有这样才会对结构自身的计算模型、建筑位移分析与作用内力。进一步对建筑结构中的薄弱部位做出有效把握,所以最终的结构性抗震性能估算也会比较可靠。(2)建筑结构的抗震水平和刚度。在一般情况下,水平地震产生的作用力是双向的,在建筑结构的正式布置阶段需要保证结构能够有效的抵抗任一方向上产生的地震作用。基于上述现象,通常使用的是建筑结构沿着平面向上两个主轴的方向最初足够有力的抗震能力和刚度。(3)建筑结构整体性。处于高层建筑的整体结构中塔顶楼盖会对结构自身的整体性起到一定的作用,对于楼盖而言,在建筑中的作用大致和水平隔板等同,在传递并且聚集建筑惯性力传递向各个竖向结构,在此基础上对建筑体系内的子结构做出对应的要求,最后还能够承受地震作用,尤其是在竖向抗侧力方面的结构布置不够均匀时,或者是需要使用形式更加复杂的水平抗侧力子结构需要保证楼盖和抗侧力子结构可以协同作业。
        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。
        结语
        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:
        [1]曹建华.高层建筑结构设计的问题及对策[J].居舍,2019(34):90.
        [2]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.
        [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.
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