高层建筑结构设计存在的问题及优化措施分析
摘要
关键词
高层建筑;建筑结构设计;问题;优化措施
正文
1 前言
城市化进程的不断加快,使得高层建筑的数量逐渐增加,高层建筑的优势在于可以有效的减少对土地资源的使用,缓解城市用地紧张,并达到人们居住、工作等多个方面要求[1]。但是高层建筑对比一般建筑,其结构更加复杂和繁琐,因而在施工上也存在较大的难度,安全风险更高[2]。在此背景下,高层建筑设计工作者,需要从全局出发,使得结构的设计达到安全、稳定、耐久的效果,以此避免出现高层建筑的安全事故。
2 高层建筑结构设计的特点
目前,高层建筑结构的设计特点主要表现在以下几个方面:
第一,轴向变形。在进行高层建筑结构的设计上,竖向的载荷值通常会较高。此方面在结构设计上是非常重要的,如未设计合理,则会造成柱体发生不同程度的轴向变形问题,干扰到连续梁弯矩,使其连续梁弯矩减小,端支座的副弯矩数值以及跨中正弯矩数值出现变大的状况。结合轴向变形的程度,调整预制构件的下料尺寸。轴向变形对于构件的剪力以及侧移的浮动也会存在一定的干扰,使得其结构设计存在不安全的隐患。
第二,结构延性。高层建筑在外部强烈震动的影响下,则会出现较大的结构变形问题,因而加强建筑结构的变形力是非常关键的,可以有效的降低高层建筑受到振动后发生倒塌的情况。在具体的结构设计上,设计工作者需要加强结构的延性,以此可以提高抵抗震动的能力。
第三,侧移幅度。建筑物出现侧移也是高层建筑结构中比较常见的,因而在进行结构的设计上,需要充分考虑到侧移这一因素,通过提高水平的荷载;i,降低建筑结构发生侧移的幅度,以此使得高层建筑的安全性提升,将建筑结构水平荷载的侧移幅度可以保持在规定的范围内。
3 高层建筑结构设计的问题分析
高层建筑结构设计的问题主要体现在以下几个方面:
3.1 抗风的设计问题
抗风设计是高层建筑结构设计中非常关键性的内容,突出表现在一些经常出现大风气候和风力数值比较高的地区。频繁的大风天气和强力的风速,均会影响到高层建筑的整体建筑结构[3]。对比于一般的建筑物,高层建筑的楼层比较高,因而比较受到对风流动性的影响发生变化。在高层建筑结构设计中,由于建筑玻璃幕墙及钢结构的干扰,使得建筑结构的刚度变小。在设计中忽视了对风力以及建筑抗风力的有效、科学计算,则会导致在风力作用下,高层建筑的墙体、支撑结构以及外部的装饰出现不安全的状态,使得整体的高层建筑性能受到较大的威胁。
3.2 抗震的设计问题
在高层建筑设计中,抗震设计的难度比较高。我国不同区域的受到地震情况存在较大的差异,有些区域不处于地震带区域,则很少会受到地震的影响,而靠近地震带区域的建筑则需要受到较大的影响,地震属于自然灾害,属于不可抗力的因素,因而在高层建筑结构的设计上必须要考虑到这一点。但是很多高层建筑结构设计工作者,在设计前没有对高层建筑所在区域的地震数据进行分析和总结,因导致了在设计上,高层建筑结构的抗震设防烈度达不到要求和标准。
3.3 消防的设计问题
高层建筑中需要加强对消防设计的重视,如果发生火灾,高层的疏散和逃生的困难性更高。这就需要在设计阶段,提高对火灾处理和应急方案的制定[4]。高层建筑的高度比较高,而一般的消防救援力量基本是只可以满足于一般的建筑物,这种情况下,如果高层建筑发生火灾,则会存在较大的危险性,在进行设计中对于消防设计的要求高于一般的建筑,包括:消防通道、消防设施等,但是目前很多的高层建筑结构设计中没有预留出足够的消防设计空间,达不到高层建筑对于消防的要求,不利于提高建筑的整体功能性。
3.4 扭转问题
高层建筑的高度较高,因而在结构上设计上需要保证其结构的稳定性,需要充分结合建筑物的几何中心、刚度中心以及结构重心,使其达到合理的配置进而实现高层建筑的稳定性。但是现实是很多的高层建筑结构设计想要达到三心合一是比较困难的,因而也使得建筑结构的稳定性受到较大的干扰。
4 高层建筑结构设计问题的优化措施
4.1 加强建筑的抗风荷载作用
在进行高层建筑结构设计前,选哟充分结合当地的地质水文、气候等多个方面的因素,设计出合理的抗风荷载力。加强对建筑基础部分的设计,应用高品质的原材来,增加基础持力层的抗压力[5]。同时还需要加强对建筑楼体的轮廓以及投影的面积设计,合理配置区域的布局,利用四周的绿化,对其风向和风荷载形成影响,以此减少风荷载对于高层建筑楼体的不良干扰。
4.2 加强抗震设计
加强对高层建筑的承重力,可以减小震动对于高层建筑结构的干扰。合理设计框架剪力墙形式的设计,继斌啊是震动将剪力墙破坏,框架结构还可以支撑主楼体,以此较好的保护整体的建筑安全。在设计上严格按照跪地给的建筑刚度,突出表现在地震区域附近的高层建筑,增强抗震的刚度要求,在水平翻盖你合理布置构件,建立科学的抗侧力,以此达到对高层建筑爆出的分布结构。
4.3 加强消防设计水平
在高层建筑的消防设计方面,需要严格的按照高标准进行,结合高层建筑设计的要求,合理的布置消防通通道,可以做好紧急的疏散和救援。对于高度不同的建筑,其消防通道的设计数量是存在差异的,因而在条件允许的情况下,需要预留出较多的消防通道[6]。同时还需要合理设计防烟区,降低火灾烟气的危害。楼宇之间保持合理的距离,可以通过安全距离的测量确定。
4.4 高层建筑平面的合理设计
设计出合理的高层建筑平面,可以确保高层建筑的整体稳定。为了追求外部多元化的造型,因而在外观的设计上,形成了较多的不规则的情况,这就造成了建筑物的整体性不规则,对建筑结构性能也存在一定的影响,在施工也存在一定的困难,基于此,在进行高层建筑结构的设计上,尽量选择圆形、长方形等规则性比较墙的图形,以此增强整体的高层建筑结构稳定,同时根据实际的施工环节、周边的地质条件、气候环境、温水环境等,合理设计出建筑物的功能以及外部造型,达到合理的建筑结构设计方案标准。
5 结束语
对于高层建筑结构设计的影响因素比较多,如果一个环节设计不合理,则会影响到整体的高层建筑,对其性能和安全性存在威胁,基于此,则需要加强对高层建筑结构的优化设计,提高高层建筑结构设计的抗震、抗风荷载、消防、平面布局等,以此提高高层建筑结构的设计水平,增强高层建筑结构的稳定性和安全性,有利于进一步推进我国的高层建筑设计水平及施工质量。
参考文献:
[1]涂金龙,高玉春.超高层建筑结构设计问题及优化研究[J].江西建材,2022(08):105-107.
[2]赵祖儿,葛健良.高层建筑结构设计存在的问题及优化措施分析[J].建设科技,2021(11):94-97.
[3]杨元秀.高层建筑结构设计常见问题与解决措施研究[J].科技创新与应用,2021,11(13):57-59.
[4]钟声华,贺可可.高层建筑结构设计中存在问题及相应措施[J].建筑技术开发,2020,47(06):26-28.
[5]杨玉堂.建筑结构设计中存在的问题与优化措施[J].现代物业(中旬刊),2018(11):99.
[6]柴红杰.试析高层建筑结构设计存在的问题及解决措施[J].城市建设理论研究(电子版),2018(04):88.
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