高层建筑结构设计问题研究 侯贵生

发表时间:2020/9/22   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:侯贵生1 王英伟2
[导读] 摘要:高层建筑是我国城市化进程不断推进的产物,现如今,随着农村人口大量向城市流动,使得城市建筑物与日俱增,高层建筑是城市建设工程中的重要分支,是极其寻常的一种建筑模式。
        1.身份证号码:41078119880220XXXX;  2.身份证号码:41012519710129XXXX  河南省  450000
        摘要:高层建筑是我国城市化进程不断推进的产物,现如今,随着农村人口大量向城市流动,使得城市建筑物与日俱增,高层建筑是城市建设工程中的重要分支,是极其寻常的一种建筑模式。具有结构复杂、建筑高度高、施工难度大等特点,在设计阶段必须进行科学地规划与安排,优化高层建筑工程的结构设计,提高建筑工程的整体性能,有利于顺利地开展施工环节,推动建筑行业的健康发展。基于此,文章介绍了高层建筑结构设计中常见的问题,提出了几点应对策略,以期为相关人员提供可靠的参考。
        关键词:高层建筑;结构设计;问题;策略
        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问题
        1.1建筑结构设计存在超高问题
        建筑行业在不断发展与变革过程中,从建筑行业本质进行分析,建筑工程出现最主要目的,不仅是为了提升建筑整体美观度,其中,更重要的是提升建筑质量,优化建筑结构,合理设置城市布局。但是,在高层建筑设计与施工过程中,部分高层建筑出现超高问题相对常见。建筑超高后,不仅会影响建筑整体稳定性[2]。严重时,甚至会导致建筑整体结构承重发生变化。从高层建筑质量进行分析,高层建筑超出既定限度,不利于维护建筑质量,甚至会降低高层建筑结构抗震能力,难以提升高层建筑承载能力。
        1.2嵌固端设置
        嵌固端在我国城市高层建筑结构设计中占据重要地位,有效地设置嵌固端十分关键。然而,在设计中,发现经常出现有些嵌固端的位置、嵌固端上下层的刚度设计比及处理抗震缝隙方面的问题,大部分设计师会选择把高层建筑工程的嵌固端设在人防顶板部位/地下室,或者在对嵌固端上、下层刚度比重确定时产生一定的计算误差。影响了嵌固端自身功能的发挥,也极易给建筑结构埋下不必要的安全隐患。此外,在设计嵌固端时,有的设计师对抗震缝隙无法进行妥善地处理,使得各个嵌固端之间的协调性较差,给高层建筑结构的稳定性、可靠性均造成不良影响。
        1.3剪力墙
        在针对建筑结构设置剪力墙的时候,会展现出来可以同时承载水平力和竖向重力的优势,假使规划布局不科学,那么刚度与强度就会出现不达标的情况,势必会出现结构损坏的情况,从而导致结构性能无法发挥出来,在地震的时候难以吸收冲击力。
        2高层建筑结构设计措施
        2.1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。


        2.2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。
        2.3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。
        2.4满足性能需求
        依据建筑结构设计实践来分析,如果要想得到预期的成效,就务必要保障其可以达到各项性能的需求。在设计的时候严格把控以下几点性能指标。(1)延展性在进行结构设计的时候,严格把控延展性,从而确保在楼梯发生变形或是受到地震影响时,可以基本维持安全的状态。(2)结构的水平力结构设计环节,要将结构水平力做好。经过分析统一水平面之内学荷载分布的情况,来将结构水平力进行合理把控,确保结构设计的质量。由于水平力方面的因素会威胁到建筑结构,必须要予以充分的重视。(3)稳定性进行建筑结构设计时,要分析其稳定性方面的性能,加强针对其中重要环节的把控力度,例如短肢剪力墙的数量比例,确保建筑设计的水平与质量。
        2.5基础埋深的处理
        在高层建筑结构设计中,基础埋深的问题常被忽略,影响了建筑物的整体性能。在进行概念设计的时候,可选择大底盘多塔结构的计算及设计,把主楼和裙楼视为一个整体,然后,采用后浇施工,降低温度应力、沉降差异带来的影响,把地下超高的、地下车库的刚度折算成覆土厚土,依据国家有关规定对埋置深度进行精准计算。
        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。
        参考文献
        [1]徐祥希.高层建筑结构设计的问题与对策研究[C].2016年4月建筑科技与管理学术交流会.
        [2]华苗,郑德标.基于高层建筑结构设计的问题与对策研究[J].文摘版:工程技术,2015(21):34.
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