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摘要:在社会经济繁荣发展的过程中,由于人们对高层建筑的要求越来越高,随之而来的就是高层建筑的不断更新,加上人们对高层建筑结构的设计越来越重视,给了结构设计员更大的挑战。虽然我国高层建筑行业取得了较好的发展,但是在结构设计方面仍然存在一定的问题。
关键词:高层建筑工程;结构设计;问题
1高层建筑结构设计应该遵循的原则
1.1根据要求讨论并确定合适的设计方案。现代任何一个建筑要想顺利施工,必须先要制定一个科学合理的设计和施工方案。设计者必须综合地理地质、物理、设计、计算机技术等各个领域的知识来进行高层建筑结构的设计。通过综合分析各种影响因素,确保设计方案的可行性和实用性。
1.2抗震设计要合理。拥有良好的抗震性能是对现代高层建筑的基础要求之一。设计者在进行高层建筑结构设计的时候,要充分考虑到施工地点的地质结构和板块构造的特点,通过分析该地的地震频率和级别等数据,有针对性地进行高层建筑结构设计。保证抗震设计的合理性,保护人民群众的生命财产安全。
1.3保证高层建筑结构设计的完整性。在对高层建筑结构进行设计的过程中,设计者要保证高层建筑结构设计的完整性,不同的建筑结构的承载力不同,导致高层建筑的整体性能也各不相同。因此,在设计的过程中要充分考虑到不同的结构的性能以及各种构件的承载力情况,以便于各种构件的组合能够发挥出最大的作用。同时还要重视气候等自然因素对高层建筑的影响,科学合理地设计高层建筑的结构。
2高层建筑结构设计存在的问题
2.1结构体系不合理
当前,在高层建筑结构体系设计中存在很多不合理地方,特别是结构力学体系设计方面,导致其自身受力形态出现问题,最终影响建筑结构稳定性和抗震性能。在高层的建筑结构设计中,不同地区抗震等级要求有所不同,设计过程中,应根据当地抗震等级要求,合理选择结构形式,例如框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等,此外,还要考虑高层建筑的荷载分布情况。
2.2高层建筑超高问题
随着建筑物高度的增加,其结构稳定性会降低,同时,受到水平荷载和竖向荷载影响较大,抗震性能也会降低。《抗规》及《高规》都对高层建筑的高度有着严格要求和限制,高层建筑分为A类和B类,二者的设计方法和处理措施都存在较大差异,在实际工程设计中,往往会出现由于结构层高的变更而忽略高层建筑类别变化的情况,从而导致施工图审查未能通过,这时就得重新进行设计或者召开专家会议对原设计方案进行论证,这些情况势必会对建筑工程造价、工期、成本等造成较大的影响。因此在结构设计中必须对高层建筑的超高问题予以重视,并按相关设计规范进行设计。
2.3轴压比与短柱问题
由于高层建筑的整体结构具有塑性特点,假如柱(墙)的塑性变形能力较小,那么整体结构的延性就差,在遇到地震等情况时,就无法有效的缓解地震作用力,进而导致建筑物的整体质量受到影响,因此限制柱(墙)轴压比是保证柱(墙)延性的主要措施。在高层建筑特别是超高层建筑结构设计中,为满足规范对轴压比限值的要求,柱截面往往较大,在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。众所周知,短柱的延性很差,尤其是超短柱几乎没有延性,在建筑遭受本地区设防烈度或高于本地区设防烈度的地震影响时,很容易发生剪切破坏而造成结构破坏甚至倒塌。为了避免短柱脆性破坏问题在高层建筑中发生,首先要正确判定短柱,然后对短柱采取一些构造措施,提高短柱的延性和抗震性能。
3针对高层建筑结构设计问题提出的解决对策
3.1结构方案要合理
在针对高层建筑结构进行具体设计的时候,最关键的一点就是要与实际情况进行结合,制定出符合实际要求,并且具有全面性的结构设计方案,将该方案落实到实处,体现在高层建筑结构设计的各个环节当中。结构设计方案的制定和落实,不仅能够为后期施工打下良好基础,而且还能够为结构设计的最优化状态提供有效保障。在多个结构设计方案中选择最优化方案时,需要对各方面因素条件进行综合考量。首先,在针对结构设计方案进行制定和落实时,必须要保证方案本身能够达到建筑结构在设计时的各种标准化要求。尽可能避免设计方案与这些标准或者是规范要求存在冲突;其次,建筑结构设计方案的制定必须要与实际情况进行结合,这样才能够保证方案的针对性和有效性,为结构设计提供有效保障。因此,在针对高层建筑结构设计方案进行有效落实时,应当对施工现场的实际情况进行重点考量。特别是在其中会涉及到一些施工现场的地质条件、地下水位等,这些因素都需要被综合考量,这样才能够最大限度保证设计方案的最优化。
3.2计算简图要准确
高层建筑结构在设计时,会涉及到很多构件,这些构件本身的尺寸大小、配筋问题等,都会涉及到相对应的计算问题。这些计算数据和相对应的信息,具有非常重要的作用,一旦在某一个计算环节当中出现偏差,必然会直接导致结构设计的效果受到影响。在针对相关内容进行具体计算时,会涉及到计算简图的选择和利用,因此,在针对计算简图或者是计算模型进行计算和具体选择的时候,一定要保证简图、模型与实际情况相符和。但是由于现阶段在高层建筑结构设计过程中,其整个结构设计的流程具有一定的复杂性,所以在很多环节和方面,想要真正保证计算简图的合理性和有效性,都具有一定难度。针对这一现象,需要从各个方面的条件因素出发,对其进行综合分析,这样才能够保证计算简图在选择过程中的合理性。
3.3各种性能要满足
高层建筑结构设计的最终目的是为了满足高层建筑在后期使用过程中各个性能的基本需求。只有保证设计效果能够满足相对应的要求,才可以将其称之为具有一定科学性和合理性的结构设计,同时为高层建筑在后期使用过程中的安全性和稳定性提供有效保障。在保证高层建筑结构设计质量的同时,能够最大限度延长高层建筑的使用寿命,为人们的日常生活质量和水平提升提供有效保障。首先,必须要对结构本身的延性特征给予一定的重视。延性这一指标在制定和具体落实过程中,其主要是针对高层建筑结构在设计和使用过程中出现的变形、倒塌等问题。特别是高层建筑如果遭遇到严重的地震时,这一特性就显得尤为重要。其次,高层建筑结构所受的水平力也是高层建筑结构设计需要考虑的非常重要的一部分。高层建筑结构在实际应用时,即使是在某一个平面水平方向上,也会受到各种不同类型的荷载作用影响。
3.4构造措施要到位
始终牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”设计原则;注意构件的延性性能;注意对薄弱部位和薄弱层进行加强;注意各构件内钢筋的锚固长度;考虑温度应力对结构的影响。除此之外,还应注意按均匀、对称、规整原则考虑建筑平面和立面的布置;综合考虑结构抗震的多道设防防线;尽量避免结构薄弱层的出现;注意结构正常使用极限状态下的各项指标验算等等都需要结构概念设计作指导,结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法。
结束语
社会的发展对高层建筑的样式、性能等要求越来越高。因此,为了不断满足社会发展对高层建筑提出的新要求,高层建筑设计者要对高层建筑的结构设计不断进行探索,从而不断提高高层建筑的质量和使用寿命,提高人们的生活水平和生活质量,促进我国建筑行业的长远发展。
参考文献:
[1]罗军.高层建筑结构设计中存在的问题及对策分析[J].建材与装饰,2018(15):6-7.
[2]余晓阳.高层建筑结构设计中存在的基本问题及对策简析[J].建筑工程技术与设计,2018(29):432.