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摘要:随着我国城镇化水平的不断提高,建筑行业迎来了前所未有的发展机遇。在高层建筑的整个实施过程中有很多重要阶段,其中以结构设计为最重要的阶段,结构设计在整个设计过程中居于核心位置,是保障高层建筑后期使用安全结稳定性的最关键性因素之一。本文先以高层建筑结构设计过程中可能出现的主要问题进行列举,在对这些问题进行有针对性地解决,提出有效的建议,希望从事楼层结构设计的同行,可以提出更好的、更有效的建设性指导意见。
关键词:高层建筑;结构优化设计;问题;对策
引言
尽管我国高层建筑结构设计起步相对较晚,但近年来,我国各大城市高层建筑数量倍增,甚至出现了很多超高层建筑。在高层建筑中,结构设计至关重要,对高层建筑的使用质量与使用寿命有决定性影响。由于业主对建筑的设计与功能的要求不断提高,无形中对高层建筑结构的设计人员也提出了更高的要求。唯有妥善解决高层建筑结构设计中存在的常见问题,才可以提高高层建筑的建设质量,并为高层建筑结构的合理设计与使用安全提供保障。
1高层建筑结构设计的主要特征
高层建筑结构设计是独特的,例如其与多层建筑结构之间有着较大的差异,因为高层建筑最为明显的就是建筑较高,需要承受竖直和水平两个方向的载荷,竖直载荷被高度决定,水平载荷被多种环境因素控制,因此高层建筑比多层建筑需要承受的力度更大。高层建筑负载荷数是建设建筑中不能忽视的因素,地区的风力、地势以及建筑的移动都会影响负载荷数的变化,建筑物移动的速度越快,则建筑物的高度越高,两者的增长或减少是同步的,最关键的是,建筑移动的增加会影响建筑的性能寿命,还会降低日常人们使用建筑的舒服程度,更甚者会对建筑的功能产生影响,危害着人们生活的方方面面。所以建筑物进行设计一定要确保多种负荷因素最优,在不影响建筑物的安全和质量的前提下,使用最好的高层建筑结构设计方案。
2高层建筑结构设计中存在的问题
2.1超高问题
对高层建筑结构进行设计过程中,必须重视超高问题。充分地考虑楼层的实际高度给整个建筑物的施工质量造成的影响,再对建筑结构展开有效地设计。对于高层建筑工程而言,超高问题在设计中是极为常见的。因此,相关工程设计人员有必要根据建筑物的实际建设要求,全方位地考虑后期使用过程中可能出现的安全问题,确保工程后续使用的安全性。
2.2扭转问题
关于扭转问题,是在全世界范围内的关于高楼层建筑这项重要的非常核心的问题导航,扭转问题不仅是世界各地关注的关于高楼层建筑的关键问题,还是可以影响着高楼层建筑物在自然灾害面前的重要导向因素,在地震面前和台风面前更加能体现出扭转问题的重要作用。为什么会产生扭转问题,就是因为在地理上高楼层的建筑会受到各种各样地理作用及其他原因的因素影响,这些因素都可以间接或者直接的使高楼层建筑的结构在设计建造过程中不完全对称,这种不完全对称才是导致高楼层建筑产生扭转问题的根本所在。所以,这就要求相关的设计单位或者设计的人在对高楼层建筑进行设计时,一定要使这种建筑物保持对称的状态,不要保持不对称的状态,这样才能百分之一百的保证设计出来的建筑符合一定的标准,这样才能确保建筑没有什么大的问题,建筑的质量可以过关,最关键的是可以最大程度上避免建筑出现扭转问题。
2.3建筑结构中剪力墙设置的问题
建筑结构中剪力墙有很多不同的结构特点,它有多种称呼,如:结构墙、抗风墙、抗震墙。
风荷载、地震等等因素所产生的竖直和水平双重荷载的重力作用是建筑结构中剪力墙的主要承受者,当进行建筑结构设计时,如果对建筑的抗风结构、抗震结构、刚度和强度的能力不充分考虑,将会致使建筑结构被严重破坏在遇到外力因素和自然因素下,并且如果建筑结构中剪力墙刚度的设计没有符合建筑的标准要求和相关规定,会致使建筑结构设计不合理,随之导致高层建筑结构出现向旁边移动,当出现地震、洪水等自然灾害时,所带来的波动和冲击力会对建筑结构造成重大的破坏,对后期建筑带来相当大的使用隐患。
3高层建筑结构优化设计策略
3.1选择科学的建筑结构设计方案
科学地选择建筑结构设计方案是我国高层建筑结构设计的重要前提。为了确保高层建筑结构设计符合相关的应用要求,相关设计师需根据实际情况,选择最佳的结构设计方案,综合分析各个影响因素。第一,确保高层建筑结构设计方案与国家相关建筑设计文件制度、标准规范,尽可能规避对高层建筑予以超高建设;第二,设计师在设计高层建筑结构过程中,还要认真勘察施工现场附近的环境,并综合分析现场的实际条件,特别对工程涉及的地下水位、地质条件、基础土层、周边建筑、风雪荷载等因素予以充分地考虑,结合现场情况,选择最合适的建筑结构设计方案,为工程后期投入施工环节打下良好的基础。
3.2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。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。
3.3根据实际情况设置建筑结构中的剪力墙
对于建筑结构剪力墙的使用要根据实际情况,利用简图计算保证建筑结构设计过程具有准确性,增强建筑施工质量,所以要结合实际观测的数据来合理设计,因为在建筑结构设计中出现了很多错误的话,会对后期工程的质量和功能产生问题,进而危害到整个工程的经济效益和安全。从此看出简图计算的重要性,对建筑工程结构设计起到重大作用,结合建筑建造中的多种影响因素进行分析,减少建筑施工的影响,并且结构设计过程与实际需求相联系的软件一起计算,可以保证计算结果真实又准确,促进结构设计工作加快完成,有效保证结构设计方案合理进行。
结语
总之,相对其他建筑,高层建筑结构更为复杂,因此,设计人员在设计过程中,应更加全面地考虑各方面的影响因素。同时,设计人员需要充分了解高层建筑结构设计特征,遵循高层建筑结构设计原则,善于发现并采取有效措施解决问题,防止出现质量或安全问题。高层建筑的安全性是重中之重,所以,设计人员不仅需要提高本身的专业能力,还应不断积累经验,进行创新突破,推进我国建筑行业的长期、稳定发展。
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