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摘要:随着我国经济的持续高速发展,建筑行业也进入到了快速发展阶段。现如今,尽管城市化进程不断推进,但是城市的土地资源却是很有限的,那么如何利用这些有限的资源就成为了最迫切解决的问题。高层建筑的出现,对解决城市人口快速增长和节约土地资源的问题做出了突出贡献。同时,高层建筑结构的设计也是非常复杂的,在设计过程中,应综合考虑各方面的影响因素,充分了解高层建筑结构的设计特点,遵守高层建筑结构设计的规范规定,采取有效的构造措施保证质量和安全。本文首先阐述了高层建筑结构设计中存在的问题,接着分析了高层建筑结构设计常见问题的优化对策。
关键词:高层建筑结构设计;问题;对策
引言:
高层建筑的结构设计和普通的多层建筑结构设计有很大的不同,高层建筑结构有更高的设计要求。高层建筑结构具有自重大、扭转效应大、水平荷载影响大等特点。所以,在实际高层项目的结构设计过程中,设计人员应综合考虑高层建筑结构实际受力的特点,并满足相关建筑结构规范的规定及施工要求,切实做好结构设计,以保证整个建筑物的安全稳固。
1高层建筑结构设计中存在的问题
1.1设计中计算简图使用问题
在进行高层建筑结构设计的过程中,需要把各种复杂的结构进行合理的抽象和简化,使之既能反应实际建筑物的受力特征,同时又能大大的缩短计算时间。正确的选择计算简图是保证高层建筑结构安全性的重要基础,高层建筑随着建筑高度的增加,需要满足更严格的规范要求,结构本身也需要承担更多的荷载,因此在高层建筑结构的设计过程中,应特别仔细的选择计算简图,保证计算简图与实际建筑物的结构体系在设计误差范围内,从而避免结构的计算结果出现较大的失误,影响高层建筑物的施工和使用安全。
1.2设计中结构扭转问题
在高层建筑结构设计时,随着建筑物高度的增加,建筑结构的扭转现象将越来越明显。因此,在设计过程中,设计人员应重视建筑结构平面和竖向的不规则性。由于建筑功能、建筑造型以及建筑场地的不同,很多高层建筑的平面与竖向布置均会出现不规则的情况,同时结构的质量中心与刚度中心很难集中在一个统一的位置,这就造成了高层建筑结构在地震作用下出现扭转现象,从而导致建筑结构的严重破坏。此时,设计人员应对建筑结构布置进行优化设计,尽可能的限制结构的扭转效应并同时满足相应的规范要求。
1.3超高问题
现阶段,一些单位为了在有限的土地上最大限度的获取利益,为了降低资金投入,就不按照建筑行业相关的规章制度进行设计,而是一味地追求建筑物的高度,这样就给建筑结构造成了很大的安全隐患。在现行建筑结构规范中,规定了建筑的限制高度为A级建筑和B级建筑,一旦结构为B级建筑或超过了B级建筑,其设计方法和处理措施都将有很大的不同。过度的增加建筑高度,会极大地影响建筑结构的抗震性能,在地震和强风灾害下,建筑结构会出现较大程度的损伤。在出现超高问题后,应对建筑设计方案重新进行评定,或者召开专家会,论证其可实施性,设计人员在设计过程中,应该严格遵守相关的规范和标准,从而保证建筑结构的安全可靠。
2高层建筑结构设计常见问题的优化对策
2.1结构计算参数优化
在高层建筑的结构设计中,需要对结构计算模型的参数进行优化。在计算机计算的时代,很多设计人员由于对结构设计的理论概念不清楚且设计周期短,从而容易对建筑造成安全隐患或造成比较大的浪费。设计人员合理的选择结构计算参数非常重要,一旦选择错误,结构模型计算的结果也是错误的,这样会直接影响建筑结构的合理性、安全性和经济性。
由于现在设计人员对计算机的依赖性较大,使得很多错误很难被发现,这就需要设计人员努力提高自己的综合素质和能力,以避免此类错误发生。此外,在整个高层建筑结构的设计过程中,不能只依靠计算机软件的分析计算结果,还需要设计人员对结构软件分析的计算结果进行分析判断,确认其合理有效后,才能作为结构设计的依据。
2.2科学设计结构缝
结构缝的设置是高层结构设计中的一个重要组成部分。结构缝包括伸缩缝、沉降缝和防震缝。通过合理的设置结构缝,可有效的减少因温度变化而产生的混凝土裂缝、因不均匀沉降产生的附加应力对结构的破坏和因建筑平面体型的复杂而产生的地震破坏。此外,在采用有效的施工和构造措施且经过综合分析考虑后,也可减少对结构缝的设置。结构缝设计的好坏是影响房屋安全的关键,要充分重视结构缝的设计,对结构缝的理论知识进行深入的学习,提高设计人员自身水平与能力。相关设计人员要以现场为指导,深入施工现场对各种数据进行复核,做好相应勘察与分析,在掌握大量科学数据的前提下,做好结构缝的设计。
2.3有限元分析软件的选择
在高层建筑结构的设计过程中,合理地选择和应用有限元分析软件是非常重要的。目前国内开发的有限元分析软件中被广泛应用的主要有PKPM、YJK、3D3S等。同时,在国内被普遍应用的国外引进的有限元分析软件主要有ETABS、SAP2000、MIDAS等。这些软件中每款软件都有其特别之处,熟悉每款软件的应用范围,便于我们在工作中针对各个建筑工程的结构特点,来选择不同的有限元分析软件,从而使我们的工作效率达到事半功倍的效果。在根据建筑图创建结构计算模型的过程中,为了得到有效适用的计算结果,设计人员应通过选择合适的有限元分析软件,尽可能的减少计算模型与实际建筑之间的差距。此外,随着计算机有限元分析软件的大量使用,人们大量使用手工计算的方式已经成为了过去时,工作效率得到了大大的提升。然而这种软件的大量应用,人们在享受其所带来便利的同时,对它的依赖性也越来越大,从而过度的相信了软件的计算结果,而逐渐忽视了结构的概念设计。目前,我们广泛使用的有限元分析软件并不能适用各种情况,它们或多或少都存在着一定地局限性和近似性。由此可见,设计人员应对有限元分析软件的适用范围、基本假定和力学模型进行充分的了解,通过分析判断计算结果确认其正确合理、有效后才能用于实际的工程设计。
2.4高层建筑结构抗震的优化设计
在高层建筑结构抗震设计时,首先应做好概念设计,那么合理的选择抗震结构体系便是概念设计中非常重要的一个环节。我们选择的抗震结构体系应该具有如下特点:受力明确且有合理的地震作用传递途径、具有多道抗震防线、具有合理的刚度和承载力的分布。在高层建筑结构设计中,一般可以选择框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构等结构形式。结构形式的选择对结构的抗震性能起着决定性的作用,选择了合理的结构形式,才能得到最为经济合理的结构设计方案,才能达到合理抗震设计的目的。其次,还应采用有效的结构措施,比如可以采用设置后浇带等措施避免设置结构缝,以消除因设置结构缝带来的不利影响,在高层建筑的设计过程中,设计人员必须高度重视各种结构措施的使用,合理的结构措施是保证结构安全的关键。最后,需要合理的选择建筑材料,随着科学技术的发展,且建筑材料的多种多样,设计人员应选择环保且性价比高的建筑材料。设计人员也应遵守国家在绿色环保上的政策要求,尽可能的减少资源浪费现象的出现,为社会节约资源,同时减少对环境的污染和破坏。
结束语:
高层建筑的结构设计是一项复杂且具有挑战性的技术工作,结构设计的好坏对建筑物的实用、安全和经济性有着非常重要的意义。随着城市化进程的加快推进,高层建筑在城市里越来越多,且高层建筑结构设计的难度较大,需要设计人员不断提高自己的技术水平,及时发现问题并找出相应的解决措施,在满足相关建筑结构的规范下完成高层建筑的结构设计。
参考文献:
[1]探讨高层建筑结构的设计问题及对策[J].陈敏.智能城市.2019(19)
[2]试论高层建筑结构设计中所注意的问题分析[J].王海.江西建材.2017(19)
[3]高层建筑结构设计中存在的问题及对策[J].宋祥.山东工业技术.2017(12)