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摘要:随着我国经济的不断发展,高层建筑正逐渐增多,带动了我国建筑行业的发展。但高层建筑结构设计较为复杂,为保证建筑结构设计的稳定性,需要对现存问题进行分析,如结构设计、地震问题、建材问题等,以此实现综合考虑,提高工程建设质量。基于此,本文对高层建筑结构设计存在的问题进行探讨,并提出了具体的解决措施,以期能够为相关人士提供参考借鉴。
关键词:高层建筑;结构设计;措施
前言:
高层建筑结构设计问题不容忽视,其可以有效提高工程后期实际应用的稳定性和安全性,进而提高建筑的使用寿命。由于高层建筑工程的结构在垂直方向的载荷远超于多层建筑,且建筑本身还会受到水平载荷力的影响,因此需要在设计阶段最大程度预防结构安全问题。同时,高层建筑工程的结构主体较为庞大,需要对高层建筑结构的特性进行分析,并以此提出解决措施。
一、高层建筑结构的特征
高层建筑区别与单层或多层建筑,整体结构特征存在较大差异,就结构体系而言一般分为三种,首先高层建筑结构复杂建造材料种类繁多,加上内部系统复杂,增加了结构设计的难度;其次高层建筑是人员高度集中的场所,其层数较多,使得建筑结构设计安全变得愈发重要,具体如以下几点。
(1)框架结构体系:框架结构体系需要以柱、梁为基本框架,并在在此基础上完成整体建设优化。框架结构体系的空间设计较为灵活,但抗侧能力较差
(2)剪力墙结构体系:剪力墙结构体系能够增加建筑抗剪强度和刚度,在高层建筑中的应用较为广泛,结构形式为混凝土剪力墙,实际应用较为复杂。
(3)框架剪力墙:框架剪力墙融合了上述两种结构的优势,能够有效避免了单一结构的缺点,因此受到了高层建筑的广泛应用。
同时,由于高层建筑的作用有所不同,如综合建筑、高层住宅、商用办公楼、写字公寓等,要求功能也各不相同,因此在设计中需要根据实际情况确定建筑结构的标准,合理选择高层建筑结构体系,以此提高高层建筑的质量,为行业发展提供推动力[1]。
二、高层建筑结构设计存在的问题
(一)建材问题
建筑结构的设计是建筑后期使用的安全性和使用寿命的保障,但很多设计施工单位都会考虑到自身的利益,在建筑结构设计中过度的降低施工的成本,在设计过程中会选择价格低廉质量差的施工材料。材料的强度不合格,材料的稳定性能比较差,材料在使用中变形,材料出现裂缝,材料的静荷载力不符合规定,这些材料问题都不符合工程的结构设计要求。
(二)结构设计
建筑结构设计是一项非常复杂的系统工程,在结构设计中不仅要考虑到建筑的安全性、适用性和美观性,所以在整个建筑结构设计中,如果管理不到位很容易出现设计问题。建筑结构设计需要通过建筑图纸来体现,如果某一个设计出现问题,将直接影响整个设计结构,需要更改图纸等信息,所以结构设计如果出现问题会影响工期。
(三)抗震问题
建筑的抗震性是目前我国建筑结构设计需要注意的问题之一,建筑的抗震性能从建筑的结构设计来看,主要有以下表现:建筑结构设计的稳定性不能达到抗震的标准,导致建筑在验收中不能达标,在实际使用中也存在很大的安全隐患。因为建筑自身的抗震性能不能达到要求,后期的维护中,也存在安全隐患,对施工工人的人身安全也造成了很大的影响。
三、高层建筑结构设计的具体措施
某项目总建筑面积13万m2,是一座综合性高层建筑,工程项目地下2层,地上17层,抗震等级为二级,单层建筑高度为3.5m,在结构设计中本着“技术先行、样板引路”的方针,提高了工程建设质量。下面以该工程为例,浅谈高层建筑结构设计的具体措施。
(一)提高材料应用质量
建筑结构设计中,必须保证建筑材料能够满足功能需求及负载,设计人员在设计建筑结构前,要仔细的勘察当地的地质条件,根据勘察结果认真选择符合工程建设承载力的建材,且建筑地基设计要严格按照国家行业标准进行计算,计算要保证零误差,这样才能保证建筑的质量。如该工程要求结构设计中的护筒直径>桩径30cm,中心偏差≤5cm,倾斜度≤1%,设计后进行了技术交底,提高基础设计质量。
(二)结构设计人员管理
建筑结构设计需要注重人员应用与管理,从而提高建筑的安全质量,在设计中需要设立考核标准,并在此基础上对设计人员进行系统培训[2]。例如该工程在结构设计初期出现了合格率较低及设计材料浪费的情况,因此对设计人员进行了考核,通过考核的人员需要结合本工程实际情况进行为期一周的培训,提高了工程的结构设计质量,工程合格率和工程材料使用情况的对比如表1.所示。
表1.对比表
(三)结构设计优化
高层建筑结构设计方案首先要明确基础参数,相关设计要严格按照国家有关规定执行,尽可能规避各类设计问题;其次结构设计人员要对场地环境进行了解,分析各类因素对结构安全性的影响程度,优化高层建筑结构设计方案,保障建设施工环节的顺利实施。最后,针对高层建筑结构中出现的扭转问题,相关设计人员应以参数为依据,尽可能采取长方形、圆形等相对常规的建筑平面,科学设计建筑物外形,使高层建筑的结构更加稳定。
(四)重视抗震设计
为满足高层建筑结构的抗震要求,可以针对高层建筑的结构特点合理布置抗侧力构件,在水平方向形成应力分布系统,提高结构受力的连续性和均匀性。其次需要通过加深高层建筑桩基深,提高地基的抗震能力,使高层建筑的抗倾能力满足建设要求;最后,需要采用框架剪力墙结构,优化建筑的承重结构,以剪力墙吸收下部结构传递的地震能量,形成了抵御地震作用的二道防线,高层建筑内部还需要适当提高墙体与楼板的刚度,以此有效降低高层建筑损毁程度,防止各类建设问题的出现。
结束语:
在对建筑的结构设计过程中,首先要保证建筑结构设计的设计质量,才能保证建筑的安全和适用性,建筑结构设计是一项繁琐和系统的工程,需要参考实际的勘察结果进行设计,也需要进行大量的实际勘察计算,才能设计出安全可靠的高层建筑结构。
参考文献:
[1]李子懿,肖从真,李建辉,等.复杂高层建筑结构抗震设计方法研究现状与展望[J].建筑科学,2019,35(9):120-125.
[2]郭鹏.高层建筑框架剪力墙结构工程主体的施工技术分析[J].智能城市,2019,5(9):111-112.