关于高层建筑结构设计关键性问题的探讨李冰--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

关于高层建筑结构设计关键性问题的探讨李冰

发表时间：2020/11/4 来源：《基层建设》2020年第21期作者：李冰

[导读] 摘要：目前，随着我国社会经济的快速发展，城市化规模也逐渐扩大，同时城市土地面及也紧张起来，为了更加合理使用土地资源，高层建筑由此而生。

        身份证号码：41142119861206xxxx
        摘要：目前，随着我国社会经济的快速发展，城市化规模也逐渐扩大，同时城市土地面及也紧张起来，为了更加合理使用土地资源，高层建筑由此而生。由于高层建筑的建设对施工质量有着较高的要求，所以结构设计是质量达标的关键，其严重的影响着建筑的使用和后期的稳定。本文就对高层建筑结构设计关键性问题进行深入探讨。
        关键词：高层建筑；结构；设计；关键问题
        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、高层建筑结构设计要点
        1.1重视轴向变形的问题
        随着当前建筑技术的进步，建筑的层数越来越多。设计阶段是高层建筑项目正式施工前的关键阶段，必须重点关注结构设计中的关键点，以确保高层建筑结构设计的科学性、合理性。首先，高层建筑结构设计图团队必须重视轴向变形问题。高层建筑层数较高，在施工的不断进行下，来自垂直方向的载荷会越来越大，若在建筑结构设计方面未能重视轴向变形问题，便有较大的可能出现正弯矩值提高、连续梁支座弯矩值下降等情况，进而导致建筑物出现变形，降低安全稳定性。
        1.2重视结构形式及结构延性问题
        高层建筑项目的建设耗时较长，对设计人员专业素质的要求较高。设计团队在设计时，必须详细了解建筑功能项目的用途、施工区域周围情况等多方面情况，进而有针对性地选择结构形式，一般情况下高层建筑的结构形式为钢结构和钢筋混凝土结构两种，其中以钢筋混凝土的应用频率最高，不仅具有良好的经济性，同时在钢筋混凝土的支持下，高层建筑物的整体结构耐久性、防火性也会得到较大的提升。因此，建筑结构设计人员必须加强对结构形式及结构延性问题的重视度。
        1.3重视载荷与高度问题
        高层建筑物在设计之初便必须以安全第一为基本建设原则，而影响建筑物整体安全性的主要影响因素便是载荷与高度，高度越高，所需要的材料质量越高，同时载荷也会随之增加，且在我国部分地区地震、洪涝等自然灾害发生率较高，在保障建筑物安全性的前提下还要考虑防震、抗冲击、防风性能。设计团队在拿出相关设计方案后，相关管理部门应对设计方案进行详细研讨或利用现代化信息技术模拟抗震、抗冲击，若未能达标，应立即改进。
        2、高层建筑结构设计中存在的问题
        2.1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。
        2.2高层建筑结构框架设计问题
        结构合理的设计对高层建筑结构设计的安全和质量有着重要影响作用，可是现在部分设计师却忽视了高层建筑的纵向结构框架的合理设计，使得出现工程质量问题。所以要保证高层建筑结构工程的安全和质量，就必须重视高层建筑结构框架建设中垂直框架和纵向框架的设计，因为要是设计过程中不全面考虑纵向框架的结构设计，那么对工程的质量以及后面的使用过程都会带来重大的危险问题。
        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。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

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结合安全问题做好结构设计工作
        对当前的建筑结构设计进行分析，在整体结构设计过程中，对建筑剪力墙设计要求不断提升，但是，在具体设计工作中，剪力墙设计问题凸显，为解决建筑结构剪力墙问题。在具体工作中，首先，应结合建筑承载能力，对剪力墙设计进行优化，在这一过程中可以针对建筑整体结构与抗震等核心问题，对剪力墙设计进行优化。其次，做好剪力墙结构设计中材料选取工作，从材料着手，不断提升建筑剪力墙承载能力，并提升建筑抗震性能。最后，建筑结构设计具体工作完成后，对不同结构设计进行核验，确保剪力墙结构的作用得到充分发挥，最终解决建筑结构设计存在的安全问题，进一步强化建筑整体结构安全与质量。
        3.3确保结构的延性抗震能力
        在科学合理的选择建筑结构之后，还需要通过一定程度的抗震措施为建筑结构具有的实际延性抗震能力做出保障，进而为建筑结构中的大震、中震下实现抗震目标，系统防震抗震能力保证下述几方面内容：①建筑强柱弱梁。人为造成的增大柱会对量体产生较大的抗弯压力，使得钢筋混凝土构成的建筑框架处于大地震之下，梁端塑性出现较早。到达最高非线性位移时面对的塑性转动较低，完全不会发生该有的塑性铰。通过这样的方式来保证建筑框架能够具有更加平稳的塑性能耗能力和塑性耗能机构；②强剪弱弯。在处于剪切破坏的情况下基本不会产生延性，对柱端造成的剪切破坏依旧有可能造成结构的整体倒塌或者局部破坏。所以能够通过人为的方式保护结构性能不会发生剪切破坏的情况。
        3.4合理的高层建筑结构体系参数设计以及计算分析
        针对形式比较复杂的建筑结构形式，需要考虑到多种地震情况下产生的变形和内力作用时，需要使用两个以上的不同类型的力学模型，就目前而言，主要使用的计算方式有以下两种：①主拉应力理论；②对应的剪摩理论，二者能够有效作用于砌块结构，在使用计算机进行计算之后，能够得出更加科学合理的计算结构，有效的提升后续的工程设计工作。对于结构设计工作而言，能够有效的控制有效质量系数等相关的数据值。对于地下室的水平位移而言，能够保证转换层处于刚度方面的需求区间之内，将有层刚度作为计算依据，充分考虑到建筑的振型数，因为高层建筑的结构性计算难以一次完成，所以需要根据实际取得的计算结果做出多次计算，保证建筑物安全性能够达到最高标准。
        4、结语
        随着我国综合国力的强盛与城市的快速发展，人们对于建筑的质量，尤其是代表时代发展的高层建筑提出了更新且更高标准的要求。对于建筑行业的工程师来说，他们必须对自己有更高的要求，从思想上与时俱进、推陈出新，但要在合乎规范与科学原理的基础上进行创新与发展，在实践的过程中不断总结经验，用积累的经验为后续的工作与创新铺垫，不断提高自身的专业素养与设计建设水平。我们有充分的理由相信，我们国家的工程师会在今后的高层建筑的设计与建设中发挥更大的能量，为推进我国高层建筑使用的耐久性、安全性与美观做出更大的贡献。
        参考文献
        [1]宋斌.探究高层建筑结构设计的问题及对策[J].建筑工程技术与设计，2017，（5）：362.
        [2]张向前.高层建筑结构设计的问题及对策[J].山西建筑，2017，43（20）：48-49.
        [3]张世涛.探析高层建筑结构设计的问题及对策[J].房地产导刊，2019，（3）：44.