摘要:现如今,我国社会经济日新月异的发展,各个领域也得到了蓬勃繁荣,建筑业也亦如此,不管是数量亦或是规模都得到了前所未有的提升,特别随着城市化人口数量的与日俱增,建筑逐渐朝着高层方向发展。在时代持续发展进步的背景下,超高层建筑设计上也出现了很大的改变,尽管在超高层建筑结构设计上,我国获得了很大的进步,然而,实际发展中仍旧有一些列问题存在。今天,高层建筑设计的一个重要内容就是其结构设计,据此可知,超高层结构设计拥有巨大的作用。若高层建筑结构设计中存在的问题得不到有效而又及时的解决,就会对高层建筑的发展形成一定的阻碍。鉴于此,文章从高层建筑结构设计的问题着手,并进一步提出了解决问题的可行性对策,旨在可以为相关业界人士提供有价值的借鉴与参考。
关键词:高层;建筑结构设计;问题
前言:当前,我国社会经济与科技的持续发展和进步,使得建筑领域也发生了翻天覆地的改变,随着建筑物整体高度的不断增加,其中变化较大的就是建筑结构。随着城市化进程的加快,高层建筑越来越多,特别是在大城市。高层建筑的设计和施工难度很大,结构设计是提高高层建筑施工效率和质量的关键。在设计高层建筑结构时,首先应对设计的科学性和专业性进行充分体现,确保建筑物可以充分满足民众所需。其次,在设计高层建筑结构时要突出安全性,并对抗风、抗震等基本功能性要求进行满足,最终可以充分保证建筑能满足安全建设规范和标准。
1高层建筑结构设计中的问题
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1.1结构体系不合理
在高层建筑设计中,如果设计人员选择的结构体系缺乏合理性与科学性,将会使结构不但浪费材料,还会使整体稳定性大幅度降低。在对钢筋混凝土结构体系进行设计时,设计者应对工程结构特点进行综合考量,并结合建筑物所在地区的风荷载和抗震设防等级,科学、合理选择结构体系。如果设计人员选择的结构体系缺乏合理性,则会使结构既浪费材料,整体性又低。尤其是在选择钢筋混凝土结构体系时,一旦所选的的设计指标缺乏科学性,则会大幅度降低高层建筑整体结构的性能和可靠性,最终将会出现各种安全和质量问题。
1.2地基与基础的不科学设计
在高层建筑的基础与地基设计中,若选择的基础类型或者基础持力层不科学,很容易让建筑物产生不均匀的沉降,甚至导致整体倾斜。当地基基础进行了不合理设计,如果地基斜面有较大的坡度,就会影响地基基础的整体性,从而会使基础结构的稳定性受到影响,必须采取一定的构造措施来保证地基基础的稳定性。基础的持力层选择不合理,则会导致高层建筑基础产生一定的失稳情况,最终会使建筑物不均匀沉降量增加而导致整体倾斜甚至失稳倒塌。与此同时,若设计人员在对高层建筑结构进行设计时,有完全封闭地下室而未充分考虑到地下水对地基与基础带来的影响,进而也会因为浮力的作用而影响到地基与基础结构的稳定性与耐久性。
1.3短肢剪力墙设置问题
如今,有很多问题存在于高层建筑结构中,它们会对建筑结构带来巨大的危害,其中最具代表性的是短肢剪力墙设计的不合理。在对很多高层建筑开展设计时,增设短肢剪力墙的情况十分常见,短肢剪力墙设置的受力不平衡、不连续,此种情况会导致高层建筑在随后的地震中失稳。因此,它将影响整个高层建筑剪力墙的整体抗震性能,为以后高层建筑的长期使用中埋下一定的安全隐患。
1.4嵌固端设置问题
嵌固端在高层建筑结构设计中发挥着举足轻重的作用,所以,必须要做好嵌固端的设计工作。如今,嵌固端设计中存在的问题有:①嵌固端位置选择不科学:很多高层建筑在选择嵌固端位置时存在着不科学性,特别是部分高层建筑,在没有确定顶板一些部分与上部结构的刚度比是否满足规范嵌固端要求时,而将其选择在地下室或人防顶板位置,此种模式非常不科学,并且会有重大安全隐患存在,进而导致无法发挥出应有的作用。②嵌固端上下层刚度比例的不科学计算,嵌固端设计的合理性能通过上下层刚度比大小来衡量,如今部分嵌固端设计中,刚度比的计算方法在设计规范上有很多种,而且每种计算方法的结果会存在差异,如果计算方法选择不准确,则会埋下安全隐患。③在设计嵌固端时,其中一个非常麻烦的问题就是抗震缝隙处理难度较大,且彼此不容易协调,此问题会严重的影响到整个高层建筑结构的可靠性与稳定性。
2改进对策
2.1结构方案的合理选择
高层建筑结构设计的重点是满足建筑美观和功能的前提下合理选择结构方案,只有准确地选择结构方案,才能使高层建筑的整体结构设计水平达到预期的标准和要求。在选择具体结构方案时,我们需要综合考虑很多问题,第一,结合实际规范与标准要求做好设计前的分析,以期保证实际选用的高层建筑结构设计方案同有关标准和要求相符合。第二,实地考察建筑施工环境,在收集分析基本情况、工程规模等信息资料的基础上,并对前期工作做好的基础上,选用一套科学和优质的高层建筑结构方案。
2.2平面布局的科学布置
在设计高层建筑结构时,结构易出现扭转,所以在开展具体设计时,为了充分保证质量可以均匀分布,建筑物的结构形式需使用较为规则的图形,可实现建筑物稳定性的有效提高,保证建筑物结构够更为对称。也就是说,高层建筑结构进行设计时,通过对平面布局的科学布置,能够更好的提升建筑结构的稳定性和安全性。
2.3计算简图的合理计算与应用
在设计高层建筑结构设计时,结构设计涉及结构形式、结构高度、地震作用等相关问题,应以计算简图的计算为主要依据,这部分问题都要依靠精准的计算,并且在具体计算时,并对计算图进行合理科学的选择,以保证计算模型或计算图可同具体工程情况相符合。高层建筑的结构荷载力、地震力等功能和性能都有很高的要求,为此建筑结构的设计非常复杂,在开展具体设计时,因设计人员会受多重因素影响,特别是需要对计算图进行合理的计算和科学的应用,以确保计算过程和计算结果具有足够的准确性。
2.4科学开展结构设计
与高层建筑结构设计理论的发展相比,结构设计较为落后,在结构设计中应用计算机技术,可实现对结构设计效率的提升,然而,在具体结构设计中,建筑结构的优化设计还存在一些制约因素,给建筑结构的优化设计带来了很大的困难。在今天的一些结构设计中,会觉得设计同规范要求符合,精准计算便可,然而,在具体工作中,一般,建筑结构设计方案应根据工程施工变化实施调整。因此,在建筑结构的具体设计中,只有对各种性能的要求进行充分满足,才可充分保证结构设计更加合理与科学,只有这样,才能确保建筑物在后期使用中更加稳定与安全。同时,在结构设计中应注意结构的刚度,以保证降低高层建筑使用中的变形和倒塌风险,提高建筑对荷载的承载能力。除此之外,根据钢结构和钢筋混凝土结构的特点,在选择建筑结构形式时,应注意:要综合考虑建筑场地的地理环境,考虑建筑的实际使用情况,选择更合适的结构形式。近年来,虽然钢结构制造水平有了很大提高,然而,在防火上也有诸多问题存在,故此,在目前的高层建筑设计中,钢结构一般与钢筋混凝土结构相结合,从而确保建筑结构设计更为安全与稳定。
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结束语:
总体而言,对于高层建筑结构设计而言,是一个较为系统和复杂的过程,并且在具体设计中应对多种因素进行考虑,所以,每一个小问题均可能会对高层建筑的成败形成影响。在具体设计中,第一步需将好基础设计做好,然后关注容易出现的问题。在时代持续发展和进步的基础上,人们对高层建筑的要求也在持续提升,所以,建筑设计师需对自身的设计水平进行持续提升,并反复总结设计中的经验,最终才能确保更好地设计超高层建筑。
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