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高层建筑结构设计存在问题及对策研究王昕

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：王昕

[导读] 摘要：高层建筑结构需要承受的荷载大，若其稳定性、抗震性能未能达到国家相关建筑设计标准，则极易引发建筑物坍塌、位移等安全问题，给人们的生命财产安全带来危害。

        新疆筑城建筑勘察设计咨询有限公司新疆乌鲁木齐 830000
        摘要：高层建筑结构需要承受的荷载大，若其稳定性、抗震性能未能达到国家相关建筑设计标准，则极易引发建筑物坍塌、位移等安全问题，给人们的生命财产安全带来危害。高层建筑的结构设计是确保建筑整体结构性能、功能稳定的重要基础，设计师应科学地选择建筑结构的设计方案，根据实际情况，综合考虑各方面因素，合理地规避可能出现的问题，提升建筑物的抗震性、稳定性能，提高建筑物的利用价值。
        关键词：高层建筑结构设计；问题；对策
        引言
        在建筑工程中，高层建筑工程的结构在垂直方向的载荷远超于多层建筑。而垂直载荷指的是高层建筑受到自重的影响在垂直方向产生的载荷量。同时，由于高层建筑工程的结构主体较为庞大，风力的接受面积较大，高层建筑还会受到水平载荷的影响。此外，高层建筑工程极易产生侧移的问题，侧移程度主要与建筑高度相关。相关的设计师必须在设计阶段做好高层建筑的结构设计，最大化地提升高层建筑物的稳定性和居住性能。
        1高层建筑结构设计中应该遵循的原则
        1.1结构方案的优良
        高层建筑结构设计过程中，要求保证建筑设计的可行性和经济性，具体的设计方案要合理，同时结构体系和结构形式要更具可行性。在同一结构设计单元中，尽量避免出现多种类型的结构设计体系，结构体系受力要明确，并深入分析各种可能的影响因素。针对于结构方案中的一些重要问题要加强与专业设计人员进行沟通，以此来保证高层建筑结构设计方案的合理性。
        1.2计算简图的合理性
        计算简图对于高层建筑结构具有极为重要的意义，其直接关系到高层建筑结构的计算公式及结构构造方式。因此在结构设计时如果选择的计算简图不恰当，必然会对高层建筑结构的安全性带来较大的影响。因此在针对于高层建筑结构设计时，计算模型的建立、必要的简化计算与处理，应符合结构的实际工作状况，需要保证计算简图的合理性和准确性，这样才能确保高层建筑结构的安全性。
        1.3分析计算结果的合理
        目前高层建筑设计普遍运用计算机来完成，建筑设计软件种类较多，当选择的设计软件存在差异时，即使同一建筑也会存在不同之处。这就要求设计人员在选择建筑设计软件时，需要针对每一个软件的适用范围和使用条件进行仔细研究，保证计算机辅助软件的合理性。在具体设计过程中，尽量避免选择不合理的参数的情况发生，对于输入的数据参数要仔细审查，确保分析计算结果的准确性和合理性。所有计算机计算结果，应经工程设计人员的分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。
        2建筑结构设计中存在的问题
        2.1图纸的结构设计存在不合理
        在建筑工程的施工前，图纸设计至关重要，其是后续施工主要的依据和资料，所以一定要保证图纸设计满足建筑工程设计要求的标准，做好科学和规范的设计，只有这样才能够确保建筑结构最佳功能的发挥。在建筑结构图纸设计中，主要包括各构件的承载力、受力结构的布局等设计。而在实际的图纸结构设计中，还受到诸多因素的影响，导致图纸结构的设计存在不合理的情况，比如，相关设计人员在设计图纸前，没有对所设计的工程的实际用途有充分的了解，对建筑条件也没有清晰和准确认识，这都会导致在图纸结构的设计中出现和实际情况的不符，进而造成图纸结构的设计出现不科学和不合理等情况。
        2.2扭转问题
        在高层建筑结构设计中，扭转问题也是设计中主要考虑的问题，该问题目前已上升到全球范围高层建筑结构设计的核心问题，事关整个建筑物的抗风、抗震性能。

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受到自然地理环境及结构整体布置的影响，在对高层建筑结构设计中，应重视其平面、立面和竖向剖面的规则性，宜优先选用规则的形体，其抗侧力构件的平面布置宜规则对称，侧向刚度沿竖向宜均匀变化、竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下面上逐渐减小、避免侧向刚度和承载力突变，最大化地规避扭转问题的发生。
        3高层建筑结构设计问题的应对策略
        3.1选择科学的设计方案
        在高层建筑项目之中，最为重要的就是结构设计方案，所以针对其实施结构设计的过程，要保障结构设计方案的科学合理性，并针对抗侧力构件的布置，建筑结构超高和设置嵌固端方面的问题来实施优化。第一，结构方案设计之中的全部参数都得要与建筑结构具体情况相符，还得要确保其与设计规范和技术标准一致。第二，在实施设计的时候，还得要针对施工过程之中的作业活动来予以考虑，在保障结构布置科学合理的前题下为后续施工提供安全可靠的基础。另外，合理的结构设计方案还可以简化施工工序，减小施工难度。所以，在选择并确定结构方案的时候，还得要深入到施工作业现场之中来进行实地考察，以更好地掌握所在区域的施工质量及施工水平。从而进一步优化结构设计方案，从根本上保障结构设计方案的科学合理性与可行性。
        3.2充分运用计算简图
        在针对高层建筑结构方案实施设计的阶段之中，科学化应用计算简图来显著提高结构设计的精准性，从而预防设计方案之中发生参数方面的失误。比如配筋和尺寸参数假使有误，不但会导至计算结果发生失误，后续也会引发一系列的设计安全问题。为了可以直接提升结构设计结果的精准性，在设计阶段中合理运用计算简图，由于结构设计工作尤为繁杂，因此在运用计算简图的时候还得要针对结构设计中的其他因素实施全方位考究，并依据实际需求来选择适宜的计算软件，以显著提高计算结果的精准性，确保结构设计人员可以更为高效化地完成设计任务。
        3.3满足性能需求
        依据建筑结构设计实践来分析，如果要想得到预期的成效，就务必要保障其可以达到各项性能的需求。在设计的时候严格把控以下几点性能指标。（1）延展性在进行结构设计的时候，严格把控延展性，从而确保在结构构件发生变形或是受到地震影响时，可以确保构件维持安全的状态。（2）结构的水平力设计环节，抗侧力构件的平面布置宜规则对称，侧向刚度沿竖向宜均匀变化，合理布置抗侧力构件，确保结构设计的质量。由于水平力方面的因素会威胁到建筑结构的安全，必须要予以充分的重视。（3）稳定性进行建筑结构设计时，要分析其稳定性方面的性能，加强针对其中重要环节的把控力度，例如短肢剪力墙的数量比例，确保建筑设计的水平与质量。
        3.4扭转问题的处理
        高层建筑结构设计中的扭转问题已成为世界地震工程领域的一项重要课题。通常状况下，在设计中，要求遵循“规则、简单、对称”的原则，尽量促进结构刚度中心和质量中心重合。在方案设计阶段中，结构专业要协同建筑专业，引用抗震概念设计理念，优先采用规则的结构体系，避免采用不规则的结构体系，不应采用严重不规则的结构体系。
        结束语
        建筑结构设计，对于高层建筑来说，需要结合建筑项目的层高以及各个层次之间的结构特点来进行设计，且对于建筑设计的流程也提出了规范性的要求，为了尽可能避免建筑设计中存在的问题，提升结构设计的科学性，针对具体问题进行分析研究是非常必要的。
        参考文献：
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