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高层建筑结构设计存在的问题及优化措施分析陈磊

发表时间：2021/5/27 来源：《基层建设》2021年第2期作者：陈磊

[导读] 摘要：高层建筑结构设计相比于普通楼层建筑结构设计更具有挑战性，为保证高层建筑结构安全，加强结构设计问题分析至关重要。

        宜昌电力勘测设计院有限公司湖北省宜昌市 443000
        摘要：高层建筑结构设计相比于普通楼层建筑结构设计更具有挑战性，为保证高层建筑结构安全，加强结构设计问题分析至关重要。下面文章主要对建筑结构设计工作进行了解，并探讨结构设计问题与改善措施。
        关键词：建筑结构；高层建筑；结构设计；设计问题
        引言
        在整个关于房屋建筑结构设计的过程中，设计人员要根据行业法规和项目标准针对最终建筑项目的建成进行系统规划，针对每一个环节中遇到的问题及时做出解决方案，并且要把先进的计算机技术等高效率的工作手段运用到工程中，使设计工作兼具科学性、合理化和可信度。
        1建筑结构设计工作概述
        现阶段，我国国民对居住环境提出了更高标准的要求，因此，建筑设计院的相关工作人员只有做好建筑结构的规划与设计工作，才能完整体现该结构具有的功能性结构特点。当然，当前的建筑种类可被分为多种类型，且不同结构类型的建筑呈现的社会职能也有着明显的划分，因此，设计单位应该站在更为全方位的角度加以分析，将建筑结构中的重点环节及关键性施工过程点明，进而进行深入性的探究，以做好建筑结构设计工作的系统性优化及整合工作，促使建筑结构的设计内容更为完善。这样的建筑结构设计方案施工而成的建筑才能满足市场提出的要求，而该院所的建筑结构的整体设计质量才能有较大幅度的提升。
        2高层建筑结构设计存在的问题分析
        2.1建筑结构设计不够详细
        建筑工程施工中一个最为基础的要素就是图纸，这也是必不可少的一大关键要素，整个施工过程相关工作的开展都需要以图纸作为基本参照，只有设计出一个科学完善的建筑结构图纸，才能为施工提供方便，避免在后期出现不必要的变更。然而，当前部分施工企业所提供的建筑结构设计图纸并不完善，图纸中的细节内容不够详细，经常出现结构类型不明确、缺乏抗震等级要求、没有规定墙体材料类型等问题，另外，还有些图纸本身设计不够专业，没有严格按照相关标准进行图纸的绘制，图纸中的内容标识也不是很清晰，这种不规范的设计图纸对施工造成的不良影响非常大，严重时甚至会致使现场施工陷入混乱无序的状态，最终引发施工安全事故。
        2.2抗震问题
        高层建筑抗震结构设计一直以来都是建筑结构设计中的一个难点。因为地震属于自然因素，而每个地区的抗震设防烈度不同，计算得出的数据也并不是所有地区都适用，并且计算地震结构设计数据时，存在许多不确定性因素，加之一些设计人员的灵活性不足，不能很好地完善抗震结构设计。
        2.3细节结构设计问题
        房屋结构设计的环节，主要有：排水、围护、电路等。这些细节在工程后期会产生重要的影响，其中最常见的问题有：细节处理不当造成不断修改以及返工的状况、围护设计不当造成房屋整体采光不好。这些问题重复得进行修改会让基础设计成本提高，工程中的工程建设质量和效率减低，从而耽误后续工作的开展。这些小问题常常会被人们忽视，但不可否认，因为细节的忽视会造成工程重复施工，工期延缓，成本提高等问题。
        3高层建筑结构设计问题的改善措施
        3.1施工图纸设计必须科学合理
        房屋建设要以图纸为依据，进行房屋设计时，一定要重视图纸的设计。通过图纸设计，满足建筑结构功能需要，对施工结构设计重视，形成科学合理的布局，完成好图纸落实工作，进一步提高建筑物的质量。要通过规范科学的验证公式，提高数据应用能力，对房屋的结构进行相应分析，确保施工图纸设计更加科学有效。图纸设计要与现场相协调，充分考虑当地自然环境、气候条件、地质水文、周边地貌、房屋地址等各项内容进行详细勘察和分析，标注到建筑图纸上，为施工提供科学依据。

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当前，随着技术创新发展，一些高精设备应用到了图纸设计工作中，例如，房屋建筑结构设计时，会使用到智能系统，对智能系统CAD进行应用，形成仿真性的拟态化数据信息，减少人力劳动，提高数据的计算精准性，有效减少误差，为后期的房屋建设提供强大支撑。
        3.2重视抗震设计
        设计建筑抗震结构的时候，要保证数据计算的准确，使得承重柱的横截面积满足标准要求。为此，在施工建设前应测验预应力，使其能够承受特定范围的外界作用力。在设计阶段，要求支柱、横梁和剪力墙处于平衡状态，以免设计出现刚度过强的情况，同时要具备变性能力，能够根据外力对承受能力加以调节，并保护剪力墙，使得建筑抗震能力不断增强。同时，要根据国家规定要求设计抗震等级，因工程环境与外力影响，设计的抗震等级应高于规定标准，确保建筑在作用力下同样具有延展性与承载能力。为此，设计人员在设计期间应强调钢筋结构配比与混凝土间作用力，使得抗震安全更加有效。
        3.3强化细节管理
        通常在一项工程中，我们为了保证土木工程房屋结构设计避免小细节失误，设计人员都会在正式工作展开之前进行充分的准备，查阅一些基本必备的房屋结构系数和相关标准条例，以保证房屋质量为标准，最大程度地扩大房屋性能，使其居住稳定性、通风良好性、安全质量等各个方面都必须要达到最高的标准，确定好每一个工程中需要的建筑设备以及建筑材料发挥的特点及功能，并且还要将环保概念与之充分融合，积极响应国家号召。把土木工程建筑设计结构的整体标准提高不止一个级别，积极促进土木工程事业的优质发展。
        3.4重视材料的选择
        建筑材料的单价和用量很大程度上决定了建筑工程的成本，对建筑材料的优化选择是建筑结构优化设计最直接的方向。对于非结构构件材料的选择，由于自重对结构受力影响较大，非结构构件如填充墙、隔墙等应尽量选用轻质材料，可显著减轻自重，减小结构构件的荷载，降低结构构件的材料用量。对结构构件材料的选择，应充分考虑材料的力学特性和经济性，尽可能做到经济合理。混凝土抗压强度高、抗拉强度低，适用于墙、柱等受压构件；钢材抗拉强度高、抗压性能差，适用于网架杆件、拉索等受拉构件。混凝土价格相对较低，钢筋价格相对较高，在钢筋混凝土结构中可适当提高混凝土强度等级或者增大截面，以减少钢筋用量。高强度等级的钢筋价格会高于低强度等级的钢筋，钢筋混凝土构件中的受力钢筋应尽量采用高强度等级钢筋，构件中的构造钢筋可以采用低强度钢筋。钢筋混凝土自重大、单位效率低，钢结构自重小、单位效率高，对于大跨度楼盖或者屋面应尽量采用钢结构。从建筑材料出发进行优化，不仅能节省建筑材料的用量，还能节省人力成本，降低工程造价。当然，建筑材料的优化选择必须结合建筑结构的特征及其相应的功能进行正确选择，且须符合国家相关规范和标准要求，切不可为了获取眼前利益而选择劣质材料以次充好，牺牲结构的安全性。
        3.5准确计算结构设计参数
        对于建筑结构设计而言，为保证结构与工程要求标准契合，应在准确计算结构性能参数的基础上，对比实际要求，亦或是根据要求参数计算结构性能，增强结构设计合理化。以楼板设计为例，为避免设计与后期施工建设不发生形变和裂缝，应科学计算结构形变的范围。在计算数据的时候，工作人员应根据设计要求与规范开展，坚决不允许受主观意识影响判断，也不应简化处理计算数据。
        结语
        综上所述，建筑结构设计可靠性一直是结构设计工作中不可缺少的一部分。伴随着我国建筑技术的不断发展，结构设计的可靠性研究水平不断提高，其应用领域也越来越广泛。建筑结构设计人员在进行结构设计中需要关注建筑结构常见设计问题，并采取有效措施，保证结构设计的科学性、合理性。
        参考文献：
        [1]陈敏.探讨高层建筑结构的设计问题及对策[J].智能城市，2019，5（19）：30-31.
        [2]宋祥.高层建筑结构设计中存在的问题及对策[J].山东工业技术，2017（12）：120.
        [3]贾庆茂，吴敏，胡洁.高层住宅结构优化设计分析[J].建筑结构，2018（S1）：88-90.