高层建筑结构设计基本原则及合理设计方案

发表时间:2021/3/11   来源:《中国建设信息化》2020年22期   作者:鲍毅,刘太山
[导读] 对于高层建筑而言,结构设计是一项系统而全面的工作,也是关系建筑安全的基础性工作。
        鲍毅,刘太山
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        摘 要:对于高层建筑而言,结构设计是一项系统而全面的工作,也是关系建筑安全的基础性工作。高层建筑的结构设计问题也成为建筑设计人员必须关注的问题,与一般建筑相比,高层建筑对于结构设计的要求更高。在高层建筑中,结构设计和结构选型是最主要的方式,能够充分体现出建筑的外形特征,还能够最大程度的发挥建筑各项功能。因此,必须优化高层建筑结构设计管理,促进高层建筑的设计质量,保障建筑的使用安全。
关键词:高层建筑;计算;结构设计;经济性
        前言:
房屋建筑结构设计将会直接影响到房屋建筑的稳定性、可靠性以及安全性。在对高层建筑进行结构设计时,要结合现场的实际情况,对设计施工的重点和难点进行分析,提出切合实际的、科学合理的结构设计方案,是高层建筑的结构设计更加经济适用、安全可靠,进而推动建筑行业的发展。


一、高层建筑结构设计原则
1严谨性原则
        建筑结构方案的选择对于建筑的施工有着至关重要的影响,关系着建筑工程的施工和质量。在高层建筑中,抗震能力和水平荷载能力都是决定建筑结构的主要因素。设计中对房屋建筑整体结构影响因素进行充分研究和考虑,然后将其中影响较大的因素作为因        变量,而影响较小的影响则作为参考数据,进而以此为基础构建房屋建筑整体结构优化模型,确保对房屋建筑整体结构进行实际优化时,相关影响因素的快速发现和解决,确保设计优化效率得到有效提升。同时,设计人员必须对软件计算的结果进行正确的分析和验证,从而对计算结果和设计方案进行合理判断,确定最佳的设计方案,确保结构设计的准确性和合理性。
2实用性原则
建筑结构方案的选择对于建筑的施工有着至关重要的影响,关系着建筑工程的施工和质量。在设计方案的过程中,需要综合考虑建筑结构类型、荷载分布、施工现场基础条件和地质特征等内容,制定出最佳的设计方案,提前研究施工现场的地质勘测报告以及各种相        关资料,掌握施工现场真实地质状况,以全面的数据信息作为有效支撑,促进建筑结构设计的有序进行。在对高层建筑的设计方案进行选择时,要根据建筑地点的实际情况以及建筑施工企业的实际情况,选择最为经济合理的结构设计方案,不能一味选择最优方案而忽视实用性原则,导致工程成本过高或施工困难。在满足现阶段居民需求的基础上,还应顺应时代的发展趋势,满足未来一段        时间内房屋的扩建或改造工程。
3经济性原则
建筑的结构设计进行优化和改进,需要在满足建筑各项功能的前提下进行,保证建筑的安全性、舒适性,满足国家的相关标准和制度,对建筑的成本进行控制,将成本造价降到最低。判断高层建筑项目能否满足预期的设计要求的衡量标准就是经济指标,施工单位的        技术人员在制定施工方案时,要确保建筑结构的安全性,并且要不断的优化建筑结构配置,进而实现效益的最大化。在选择好施工方案后,还要制定恰当的计算简图,细致计算工程施工的进展和资金等的利用,其与实际情况的误差应该在设计允许的范围内。考虑到建筑的安全性能,还要对其经济性进行关注,在满足建筑年限持久、安全与舒适的基础上,更要关注建筑的经济性,对建筑中各个环节的成本进行探究。
二、高层建筑结构方案设计要点
1建筑结构受力准确性
        高层建筑的结构设计通常需要考虑很多方面、满足多种功能。在风或者水平地震作用下的侧向力主要影响结构变形、内力与建筑构建方面。一般情况下,高层建筑物体都需要承受垂直荷载、风和地震等水平力。在设计过程中,还要重点关注建筑结构的延性,比如强剪弯和强柱弱梁等。对于较为常见的剪力墙结构,在施工时,尽可能的将相邻的两侧墙体对齐和拉通,通过这样可以加强结构        的抗侧移能力。

如果高层建筑内设有洞口或者窗户等,要尽量保证上下对齐一致,各架构界限分明,明确整体结构受力结构。高层建筑结构抗风抗震矛盾是比较常见的问题,在处理过程需要了解各个结构的刚性需求,选择合理的结构体系,布置合适的受力构件,保障结构的延性,在符合设计要求同时,合理控制结构屈服的应力重分布,从而获取更为明确的传力体系。在对高层建筑进行结        构设计时,设计人员往往会犯一种通病,即对地基和承重墙十分关注,对于建筑竖向方面的受力情况有着一套十分完备的处理体系,但往往会忽略水平方向的受力情况,进而使建筑存在严重的安全隐患。对于高层建筑的结构设计,必须充分考虑建筑高层的水平受力情况,确保建筑的使用安全。
2优化结构选择
随着城市化建设的持续推进,如今高层、超高层、复合型建筑数量也在不断增加,对于房屋建筑结构设计合理性日益关注。在房屋建筑结构设计过程中,要充分遵循实事求是原则,对设计方案中实施        的约束性因素进行综合分析和考虑,然后通过新技术、新手段将约束性因素转化为非约束性因素,确保优化后的设计方案可以在实际应用过程中发挥出最大的应用成效。高层建筑结构选型的具体内容包括选择合理的承载结构、基础建筑结构等,其中承载结构有剪力墙和框架等形式。这种方式一般都在结构设计初期,为了选择更为合理的建筑形式,需要对结构设计的适用范围和结构荷载能力等进行详细了解。高层建筑设计时,对于结构的规则性、结构高度等的选择必须经过精确的计算和分析,找到高层建筑设计方面存在的问题和产生的原因,并对房屋建筑结构设计的细节性内容进行        充分研究分析,尤其是针对房屋建筑的细节构造,主体结构、屋顶结构、围护结构、地基结构等结构的细节性内容的分析,确定其中不符合用户需求或者不合理设计内容,然后对其进行全方位优化完善。对于高层建筑实际尺寸、建筑整体强度、房屋各部分实际受力情况、满足房屋建筑的构造要求,并借助相关算法进行优化,同时将其编写为相应程序,以提高其科学性、全面性以及综合性。同时,设计人员必须事先掌握房屋内地震作用的传递路径,在对其进行构建设计时,应注意尽量内部应力实现均匀性,从而提升整体建筑结构的稳定性,实现抗震设计还需要各个构建之间的配合支        持,根据其自身强度和刚度形成可靠连接。最后,设计中还要引入多学科领域技术以及其他全新的理念和方法,并在该些新知识、新技术、新理念的支持下,更好地完成设计方案的优化工作。
3计算分析问题
高层建筑的结构设计是一项复杂的工作,涉及的数据和力学计算问题众多,必须充分重视起来。 建筑设计的各项参数中,一般以刚度为核心,所谓刚度,是指建筑能够承受破坏的能力上限,体现的是建筑的稳定性,要求设计人员针对当地实际情况进行反复计算,包括沉降率、水位、土质条件、建筑自重等。在进行设计的过程中        ,设计人员必须对细节性的数据和指标认真对待,对三维空间中的相关数据计算重视起来,选择精确度较高的计算软件,在对细节进行计算分析时,要结合工程整体,避免部分与整体的脱离。同时,建筑结构设计人员必须对软件计算的结果进行正确的分析和验证,从而对计算结果和设计方案进行合理判断,确保结构设计的准确性和合理性,将建筑的所有参数和数据进行细致的分析和计算        ,避免因为计算上的失误而造成的施工事故,结合概念设计进行计算,可以提高计算结果的准确性。设计人员通过计算机分析计算,得出最终成果,并根据自身经验对结果进行合理甄别。如此,不仅能够保证计算准确性、真实性,还能促进我国建筑领域实现健康、平稳发展。
 
三、结语
建筑结构为建筑行业最为关键的内容也是重要的支撑,当前得到了相关部门和人们更多的关注和重视。因此,应当对于结构设计的要        点有着清晰的了解,从而能够在此基础上有效的促进房屋建筑结构整体水平的顺利提升。在高层建筑结构设计时,需要谨慎选择,相关技术人员采用科学合理的方式,制定行之有效的措施,进而保障高层建筑的质量安全和结构稳定。
参考文献:
        [1]郝鑫佳.高层建筑结构设计存在的问题及对策[J].工程建设与设计,2018(10):4-5
[2]王永强.试析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].建材发展导向,2019(1):70-70
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