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摘要:近些年随着社会经济的发展,城市化进程逐渐加快,使得城市规模日渐扩大,但与此同时城市土地面积也越发紧张起来,为了更合理使用土地资源,高层建筑由此产生。由于高层建筑的建设对施工质量有着很高的要求,所以结构设计是质量达标的关键,影响建筑的使用性能以及后期的稳定性。本文针对高层建筑结构设计中存在的一些问题和相关的解决措施做了简要分析,期望对我国高层建筑事业的发展提供有益的借鉴。
关键词:高层建筑结构;设计问题;研究对策
引言
近年来,随着我国城市经济的不断发展,高层建筑的建设数量不断增多,结构形式越来越复杂,很多新型的设计方案以迅猛的速度呈现在城市的建设之中,在高层建筑结构设计中既要适应市场需求,又要满足规范要求,还要进行必要的抗震设计,高层建筑结构设计也越来越成为设计研究的重点工作,在这种形式下,高层建筑结构的设计变得极其重要。本文结合工作实践,主要论述了高层建筑结构设计的原则及注意问题。
1高层建筑结构的选型
高层建筑物抗侧力结构体系的质量及其合理程度会直接关系到整个建筑的结构是否合理,此外该结构体系的合理与否在很大程度上关系到施工成本与企业的经济效益。抗侧力结构的组成体系目前来说主要有以下几个方面:框架、筒中筒、剪力墙、框架-剪力墙以及框架-核心筒等等。在实际施工对抗侧力结构体系的选择其实并没有统一规范的选择标准或体系,大多是施工方或相关技术部门根据建筑施工的功能、环境等实际条件的约束来进行选择或改变的,每一种结构体系都有其自身的优缺点,因此结构工程师在选择时必须要进行实地考察对比与研究,结合实际情况选择合理且经济有效的抗侧力结构类型。对于不同类型各自的特点:①框架结构:该结构类型的建筑其对平面设计与布局的约束较小,其构建类型数目少,因而平面布置较为灵活,且设计阶段与施工过程较为简单易于操作,但该结构类型的缺陷在于抗侧的刚度较小,若建筑物过高,梁柱截面比较大会影响室内空间的大小及使用;②剪力墙的结构类型整体性比较好,抗侧刚度比较大,受力侧移现象小,但在进行平面布局的过程中比较烦琐且不够灵活,通常会在住宅和旅馆中使用;③框架-剪力墙结构:该结构类型结合了剪力墙结构与框架结构二者的优势,能够被设计为双重抗侧力的结构体系,该结构的设计理念在于要考虑剪力墙的安置设计要均匀,刚心和质心二者之间最好要重合或者相互接近,但剪力墙在数量上不宜太多,通常认为达到规范中要求的侧移限值即可;
2高层建筑结构设计的原则
(1)设计主导目标要参照刚度、延性以及承载力方面的要求,采用多道防线以及刚柔相互结合的结构类型。(2)在设计时若要用到计算公式,首先考虑采用最简单、直接、常用且概念清晰的公式进行运算,通过对公式的合理选择可以将建筑结构的传受力途径更加清晰、明确、简洁地呈现。此外在设计过程中最好尽量规避以抗扭作为主导的关键性传力构件的应用。(3)为了减小或者尽可能杜绝风荷载或者地震作用发生的扭转效应,在布置的过程中要尽可能是平面上的正交抗侧力刚度的中心,即所说的刚心和建筑物的表面受力,即风力的作用中心或质心相互重合,或者靠近。(4)构件的设计要均匀且连续,杜绝软弱层、上下层弯曲刚度与轴压刚度突变的现象。(5)要重视结构相互作用的机理,在设计规划过程中参照规范与相应机理。
3高层建筑结构设计问题的解决措施
3.1严格按照规定进行建筑结构设计,保证结构设计方案的合理性
政府应当出具相关的政策法规,明确规定在高层建筑结构设计过程中要严格按照相关规章制度来进行,不能采用不合理的设计方案,预防安全隐患的发生。
建筑结构设计方案中的数据,要符合我国相关建筑设计要求和标准规范,保证结构设计方案在建造过程中实施的可靠性和安全性,还要对于建筑结构实际要求进行合理设计,有利于加快施工作业的顺利进行和施工进度的提高,很好地解决了施工中出现的难题。而且实施建筑设计方案时要充分考虑附近环境的水文地质条件的情况以及施工场所,掌握施工场地附近环境因素的影响并结合相关的状况和因素设计出合理科学的建筑结构设计方案。因为合理的、科学的和可行的建筑结构设计方案是高层建筑顺利施工进行的关健环节,是高层建筑结构设计问题的有力解决措施。
3.2高层建筑结构框架设计要完善
高层建筑结构作用要想得到完全展现,就必须从竖立框架和水平框架角度考虑建筑结构框架设计。在确保水平结构框架质量的状况下,高层建筑结构框架设计过程中,水平结构框架设计是最为关健的,这有利于竖立结构框架和水平结构框架的更加有效结合在一起,促进了建筑行业的加快发展,保证了高层建筑施工顺利进行。
3.3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。
3.4合理计算与应用计算简图
在高层建筑结构设计中,需要以计算简图的计算作为重要依据。由于在结构设计中会涉及到配筋率、构件尺寸及建筑物高度等问题,这些问题都离不开准确的计算,在实际计算过程中还需要合理选择计算简图,以此来保证计算模型或是计算简图能够与实际工程状况相符。对于高层建筑而言,其对于结构荷载承受力、抗震能力及其他功能、性能等都具有较高的要求,因此建筑结构设计较为复杂,在实际设计过程中设计人员会受到诸多因素的影响,特别是需要合理计算和应用计算简图,从而保证计算过程和计算结果的精准度。
3.5科学进行结构设计
相较于高层建筑结构设计理论的发展,结构设计相对滞后。计算机技术在结构设计中的应用,有效地提高了结构设计的效率,但在实际结构设计过程中还存在一定的约束因素,这也使建筑结构优化设计的难度较大。在当前部分结构设计时,设计人员往往觉得设计与规范要求相符,计算准确即可,但在实际工作中建筑结构设计方案一般需要根据工程施工变化而进行相应的调整。因此在实际建筑结构设计中,要求其要能够满足各种性能的要求,以此来保证结构设计的科学性和合理性,而且建筑在后期使用过程中的安全性和稳定性也能够得到有效的保障.
结语
综上所述,要完全了解设计过程中遇到的多种因素所造成的影响,才能设计出科学的、切实可行的、高效的高层建筑结构设计方案。高层建筑结构功能必须要符合相关建筑要求和标准规定,同时设计师在高层建筑结构设计过程中作为最重要的人物,要努力提高自身的修养,增强专业知识,有意识的去总结过去所出现的设计错误,来增加自己的经验,确保以后的高层建筑设计方案顺利实施。国家相关部门也要对建筑行业重视起来,必须要建设强有力的相关法律法规,对不符合建筑行业规定的工程要实行惩罚措施,这样使得建筑行业的工程项目中也有了更多的约束。虽然我国建筑行业的发展道阻且长,但随着有识之士的引导和社会的注意与督促,能够提高我国建筑物的设计水平,推动我国建筑行业的进步发展。
参考文献:
[1]刘竹青.高层建筑结构设计的问题及对策[J].门窗,2019(15).
[2]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.