试析住宅建筑结构设计的优化分析

发表时间:2021/8/18   来源:《建筑实践》2021年40卷10期   作者:韩明章
[导读] 高层建筑基础结构设计中,应对地基和整体框架进行设计,同时注重细节控制,在剪力墙和梁板等重要位置,采取质量控制措施,促使建筑物安全稳定,达到行业先进设计标准。

        韩明章
        诸城贻河置业有限公司 山东诸城 262200

        摘要:高层建筑基础结构设计中,应对地基和整体框架进行设计,同时注重细节控制,在剪力墙和梁板等重要位置,采取质量控制措施,促使建筑物安全稳定,达到行业先进设计标准。同时,设计工作中,相关人员应不断总结经验,升级技术,注重在实践中贯彻落实最新设计理念,帮助企业实现经济效益。
        关键词:高层住宅;基础结构;设计
        一、在高层建筑设计中的要求
        (一)安全性要求
        高层建筑安全设计要求至关重要,影响人们生命安全,需要对相关要素进行控制,在设计阶段充分考虑基础结构安全问题。高层建筑具有使用时间长等特点,在建筑设计图纸和方案中,应规定安全管理和施工方面问题。例如,在建筑材料选择上,应选择抗震性能良好的材料,同时质量标准需要达到行业先进水平。
        (二)经济要素
        经济成本也是高层建筑设计中需要考虑的重要方面,根据以往设计经验,通过对施工技术优化,对建筑物基础结构进行控制,选择合适的施工方案是控制成本的主要措施。
        (三)舒适要求
        建筑设计中,给居住者带来舒适体验十分重要,建筑结构设计中,应考虑位置选择、是否把山临街、是否处于环境良好地区等等,同时对户型种类和室内空间的要素进行控制,以居住者体验度为目标,对各项设计方案进行优化。舒适度要求一直以来都是高层建筑设计重点,为体现相关设计原则,需要对基础结构进行优化,为居住舒适安全提供重要保障。高层建筑剪力墙和梁板直接影响室内空间布局方案选择,需要在设计阶段,对相关结构进行规范。
        二、在设计的影响因素
        (一)地基条件的影响
        地基分布均匀性和压缩性会影响地基受力结构变化,需要对相关要素分析,明确地基设计工作中主要问题。结合以往高层建筑设计和施工方案,地基部分出现的问题可能是整体弯曲,使得建筑物基础结构稳定性受到影响。实践中,高层建筑中,不同位置弯矩存在较大差异,需要结合设计图纸和现场施工变更等内容,对地基设计问题进行全面考虑,促使地基条件满足结构稳定性要求。因此,在地基设计中,应重点加强方案选择和稳定性设计。
        (二)结构刚度的影响
        结构刚度也是影响高层建筑设计的重要因素,需要考虑上部结构刚度与基础受力部分的关系。倘若施工中,上部建筑结构呈现绝对刚度,而地基部分发生变形,则问题出现在竖向构件方面,需要对剪力墙和梁板进行设计,考虑相关结构稳定性能,致力于对建筑物整体结构进行优化,提升其稳定性。
        三、在高层住宅基础结构设计内容
        (一)高层住宅的地基设计
        高层建筑中,地基设计关系到工程质量和后续维护问题,需要对地基设计方案进行优化,满足高层建筑稳定安全设计要求。高层建筑地基设计应注重控制地基强度和稳定性,施工过程中,倘若未能按照设计理念,对地基抗剪强度要求不足,会导致地基部分出现潜在风险,内部结构遭到破坏。对高层建筑而言,采用低承台桩基方案,对地基进行设计是保证质量安全的重要措施。对建筑物高层地基结构进行优化,可解决地基均匀性和压缩性不足问题。经验表明,建筑物地基土壤的压缩性得到控制,可有效降低基础结构弯曲率,使得建筑整体质量获得提升。相关措施应用,也可控制地基结构弯矩,提升基础结构稳定性,防止施工过程中,出现质量或安全问题。


        (二)高层住宅的控制整体结构
        高层建筑施工中,应控制整体结构,利用先进技术和管理措施,解决相关结构设计问题。例如,在某高层建筑设计中,对基础结构进行规划,明确建筑整体结构影响因素,如风载荷和建筑物自振周期等等。风载荷是指空气流动对高层建筑产生的影响,对相关问题研究是保证结构整体稳定的关键。
        设计人员需要考虑风洞模型,研究过程中,一般采取比例为1:300的建筑模型,对其风载荷承受力进行现场试验,得到结论,50年一遇风压需要控制在0.5kPa,10年一遇风压控制在0.3kPa。值得注意的是,在承载力计算中,阻尼比控制在5%,并且对风洞试验的风角进行控制,促使试验过程科学有效。通过风洞试验,对风载荷问题进行明确,可为设计人员提供一定参考,有利于设计方案的合理选择。实践过程中,需要根据风洞试验模型,对建筑物整体结构进行优化,考虑风向和风力对高层建筑物本身影响,确保设计质量。建筑整体结构设计中,可对布桩方式进行调整,合理解决地基和支撑结构沉降问题。
        (三)高层住宅的剪力墙和梁板
        决定高层建筑结构稳定性的关键是剪力墙设计,设计过程中,应尽量少用和不用短肢剪力墙,并且对剪力墙布局方案进行优化,重点关注剪力墙分布合理性与均匀性,促使建筑物整体结构稳定安全。针对目前高层建筑布局方案而言,内部剪力墙分布广、数量多,需要对剪力墙钢筋配置方案进行调整,根据建筑结构受力情况,明确设计要点。
        此外,对建筑物的梁板结构进行布局优化,可在结构梁中心位置放置刚性支架,代替钢筋混凝土梁板。同时,设计过程中,应控制梁高与板材厚度,对材料质量进行严格控制,满足建筑结构设计安全要求。并且计算梁板长度,对中心处弯矩进行规范,使得梁板结构设计优化合理,满足高层建筑结构稳定性要求。实践工作中,应认识最新工艺技术在剪力墙施工中的应用。目前,在高层建筑方案中,可通过装配式剪力墙设计与施工方案,提升施工效率、保证质量。
        高层建筑是城市进步发展的标志,目前高层建筑方案需要对基础结构设计理念提高重视,并且强化技术使用力度,提升整体设计与施工能力。随着施工技术发展,为提升行业效率,确保施工质量和安全性,对建筑物整体或部分结构实施装配设计方案。例如,在剪力墙结构施工中,采用了装配式设计理念,提高施工效率。装配式混凝土剪力墙是目前流行和应用较为广泛的施工方案,具体施工中,剪力墙主要是后浇混凝土或水泥基灌浆料形成的整体结构,是目前装配式混凝土结构技术的重要组成部分。高层建筑中,部分或全部剪力墙采取预制设计方案,技术应用过程中会产生连接处缝隙,需要对相关施工措施进行明确。一般情况下,接缝位置与楼面标高持平。采用套筒灌胶方式,对接缝位置进行连接,通过内搭和浆锚方式进行施工。
        值得注意的是,在装配式高层建筑中,剪力墙结构施工中,需要对每层楼的后浇带进行控制,并且设计连续纵向钢筋,保证结构稳定性。也需要在屋面相应位置设计封闭后浇圈梁,对剪力墙和梁板位置的稳定性做出严格要求。剪力墙和梁板结构设计,应满足国家和建筑行业相关标准。根据《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1要求,高层建筑中,剪力墙施工应加强技术应用,避免设计短肢剪力墙。相关要求也可在《高层建筑技术标准》GB/T51231文件中找到依据。因此,在高层建筑设计中,应加强技术应用,引导相关人员利用先进施工技术,对剪力墙结构和梁板质量进行控制,提升建筑质量和安全性能。
        结束语
        综上所述,近年来,高层建筑物越来越多,利用先进理念和设计方法,对基础结构进行优化,是保证建筑质量的关键。由于高层建筑层数多、自重大,对基础结构要求高,因此,需要在基础结构设计方面强化技术应用,严格按照最新设计方法和质量控制措施,规范建筑物地基、剪力墙和梁板等结构设计方案,提升设计能力。
        参考文献
        [1]黎海航.试析住宅建筑结构设计的优化分析[J].中国住宅设施,2020(09):24-25.
        [2]刘文甲,王坚,李晨.住宅建筑结构设计中优化技术的运用分析[J].低碳世界,2018(05):172-173.
        [3]范登辉.浅析住宅建筑结构设计的优化分析[J].智能城市,2017,3(07):171.
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