高层建筑结构优化设计中的问题与对策分析陈际全--中国期刊网

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高层建筑结构优化设计中的问题与对策分析陈际全

发表时间：2021/4/21 来源：《基层建设》2020年第33期作者：陈际全

[导读] 摘要：随和城市化进程的加快，越来越多的高楼平地而起，原来矮小破旧的建筑追歼被各式各样的高层建筑所代替。

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        摘要：随和城市化进程的加快，越来越多的高楼平地而起，原来矮小破旧的建筑追歼被各式各样的高层建筑所代替。当高层建筑的高度逐渐增高时，其侧向位移和内力也会随之增加，这对高层建筑的结构体系、材料用量以及工程造价等方面有着重要的影响，文中探讨高层建筑结构优化设计中的问题与对策，对于改进城市结构，推动我国建筑行业发展具有重要意义。
        关键词：高层建筑；结构设计；问题
        引言
        随着我国现代化建设的不断推进以及城市的不断扩建，高层建筑越来越为人们所青睐。但是由于高层建筑自身存在的一些特殊性，导致高层建筑在施工和设计时具有相当的难度和挑战性。为了进一步优化这些问题，寻求更加合理的高层建筑结构设计和施工方案，本人再次探讨高层建筑结构的优化设计问题，并且根据相关的问题给出对策，为进一步促进我国建筑领域发展做出贡献。
        1.高层建筑结构设计中存在的问题
        1.1水平荷载所产生的影响较大
        随着建筑高度的增加，其水平荷载产生的位移及内力也随之增加，这些变化对建筑材料的用量、建筑结构方案的确定以及工程造价等有着决定性的影响。由于建筑结构力的作用，会对下层材料产生挤压，下层材料的负荷增加，会使材料发生水平方向的位移，这个向下的作用力，也会作用到下层，使其内力发生改变。在建筑施工时需要对其水平荷载产生的力进行具体分析，根据各个材料的受力能力和弹性系数的不同，选择适合的建筑材料，更改优化自身的建筑结构方案，在承重保证的前提下，尽可能地减少工程的造价，提高施工的效率。
        1.2 扭转问题
        在建筑领域，扭转问题是非常关键和核心的一个问题，在世界范围内都受到了普遍的关注和研究。高层建筑对扭转设计直接关乎到高层建筑地理自然灾害的能力，尤其是在面对台风和地震时，建筑的扭转问题直接关乎到建筑的安全性。建筑在进行设计和施工时，因为某些不可抗的因素难免的会出现建筑的不平衡，不对称。在低层建筑中，这种不平衡，不对称可以被忽略不计，而在高层建筑中，这种不对称、不平衡则可能会酿成灾难性的后果。高层建筑中楼体的平衡关系以及力学构架是整个扭转问题产生和解决的核心。随着人们的物质生活水平发展以及审美需求的提高，单一的完全对称性建筑已经不能够再满足人们对建筑的期盼，更加多元化的高层建筑受到人们的追捧，这为设计师的工作带来了更大的挑战性和难度。
        1.3防火设计不合理
        调查研究结果显示，部分高层建筑的防火设计并不合理，并未划分防火分区。另外，加之高层建筑内部杂物较多，装饰装修材料遇火后产生有毒物质的可能性较大，会有人员中毒死亡的情况。高层建筑火灾自动报警系统功能不全，消防设施布局很不合理，人员疏散通道常常堆放杂物，无法发挥火灾后及时疏散内部人员的重要作用，这些隐患直接导致了救援难度的增加。
        2.高层建筑结构优化对策分析
        2.1 扭转问题的解决办法
        随着人们审美需求的提高，单一的完全对称性的建筑设计已经不能够再满足人们的需求。个性化，多样化的建筑正成为城市发展的趋势。而即便如此，设计师在设计时仍然要在一定范围内寻求建筑形状和结构的对称，以此来保证建筑的受力合理。尽力使建筑物的质量重心和力量调度中心结合在一起，最大限度的增强建筑的抗灾害能力。并且在设计完之后，施工方在实地操作时要与专业的建筑人员相互合作，相互促进，最大限度的调整因设计上的缺陷而造成的建筑结构上的不足。

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即使在设计不规则建筑时，设计师也应从更大的层面上，从整体的层面上去思考建筑的平衡性，力求通过力学结构的改变来解决建筑的扭转问题，减少因不规则而造成的建筑不稳定
        2.2切实加强高层建筑防火设计与管理
        为了消除高层建筑的防火安全隐患，在高层建筑内部结构的设计阶段，必须加强科学化的防火设计。具体而言：需要按照《高层建筑消防安全管理规定》中的具体要求，想方设法强化高层建筑的防火设计，同时结合高层建筑的功能布局、使用性质，进一步提升防火设计水平的必要性不言而喻[3]。要想保证高层建筑的防火设计更合理、更科学，还应得到高层建筑施工单位、设计单位和验收单位的大力支持，施工阶段统一按照相关标准，进行高质量的建筑施工，验收工作开展中及时发现防火设计的不足之处，严格执行防火设计的验收标准，加强审批后交付使用。高层建筑防火安全的排查人员主动沟通设计部门、施工人员等，仔细检查各区域的防火安全隐患，施工单位积极配合，优化设计方案以及施工方案后，进一步提高高层建筑的防火设计安全性，内部结构设计稳定性。多方努力，集中了专业力量，一边细化防火安全管理，一边强化高层建筑的安全性能，有效预防高层建筑火灾的发生，才能更好地保证居民群众的生命安全及财产安全。有效管控高层建筑的防火设计，不断优化了防火安全的设计效果，火灾隐患及时有效的排查出来，在此基础上加强防火安全管理，有序推进防火安全的管理工作意义重大。
        2.3基于最优化理论的结构分析方法
        随着时代的进步，建筑结构分析方法的种类也日渐增加，还有许多的结构分析方法在原有的结构分析方法基础上融入了新的理论知识，对建筑结构力学分析方法进行了创新。结构最优化设计是当前最新适用面最广的新型分析方法，这种分析方法将飞速发展的计算机技术融入到了建筑结构力学分析的实践中来，这种分析方法可转被动的分析、检验为主动的“设计”。建筑剪力墙的建筑强度非常强，不允许像地下内壁一样进行个人钻孔，否则会破坏建筑物的整体结构设计并进一步威胁其稳定性。剪力墙是建筑结构中的重要阻力因素。用梁、薄板、柱子和其他组件构成建筑物的填充墙不是承重组件，而仅用于保持和分隔空间。
        2.4 引进现代信息化技术，提高预埋锚栓施工效率
        施工效率问题一直以来都是高层建筑钢结构预埋锚栓施工的核心问题。在当前技术条件下，预埋锚栓施工效率的影响因素趋于多样化，必须对相关影响因素进行充分辨识与界定。对此，应积极引进现代化信息技术，搭建预埋锚栓施工质量控制系统平台，将计算机技术、网络技术、通信技术等融入其中，实现可视化、模型化、数字化操控，并以信息化系统平台为基础，实现预埋锚栓施工质量信息的互联互通互享[5]。以 BIM技术为例，它可将复杂抽象的预埋锚栓施工工艺直观形象地展现出来，对预埋锚栓施工过程进行仿真模拟，大大提高了预埋锚栓施工质量控制措施的针对性和有效性。BIM 技术即建筑信息模型，它是以三维立体技术为基本框架，以工程项目数据信息为主要面向对象，通过构建立体化、直观化数据模型，对工程项目进行定向与定量分析。在现代数字化技术发展节奏日趋加快的背景下，BIM技术应用价值逐渐凸显出来。BIM 技术基于参数化、数字化、智能化、可模拟化的应用优势，展现出强大的生命力，实现了对工程项目建设不同阶段的动态化跟踪。
        结束语
        综上所述，随着人类社会与文明的不断发展，建筑多样化正成为当前建筑发展的趋势，尤其是高层建筑多样化。人们更加倾向于把其作为城市的地标建筑来对待，由此可见高层建筑在人们心中的重要地位。进一步提出优化高层建筑结构的对策，有利于推动我国建筑行业的发展，为进一步促进高层建筑安全性能的提高奠定理论基础。
        参考文献：
        [1]陈爽.高层建筑结构设计中的常见问题与对策［J］.住宅与房地产，2020（18）：70.
        [2]易宁湘.关于高层建筑结构设计中的问题与对策探究［J］.科技创新与应用，2020（17）：93-94.
        [3]曲哲，张令心.日本钢筋混凝土结构抗震加固技术现状与发展趋势[J].地震工程与工程振动，2013，33( 4) : 160－161.