高层建筑结构设计中存在的问题及对策探讨
摘要
关键词
高层建筑;结构设计;问题;对策
正文
引言:在建筑工程中,高层建筑的竖向受力要比多层结构大得多。而竖向负荷则是指由于自身重量的作用,在竖向上所造成的荷载。同时,由于高层建筑的主体结构比较大,能够承受更多的风场,因此,在高层建筑中,也存在着横向荷载作用。另外,在高层建筑中,很容易发生侧向位移,其侧向度与建筑物的高度有关。因此,在设计过程中,有关设计人员要对高层建筑进行结构设计,使其稳定性和居住性能得到最大程度的提高。
1.高层建筑结构设计出现的问题
1.1剪力墙设计问题
目前,在新的设计规范中,短肢剪力墙的设置存在一些问题。短肢剪力墙是一种高厚比为5~8的高耸墙壁,由于大量的资料和实践证明,短肢剪力墙对于高层民用建筑的设计有很大的局限性,所以在高层住宅的设计中,应该尽量不要使用短肢剪力墙,以免造成不必要的麻烦。
1.2地基与基础设计不科学
地基是大楼的基石。在高层建筑工程开工后,强化基础的工作就是进行基础加固。地基的施工直接关系到整个高层建筑的安全稳定,因此,高层建筑的设计人员在进行地基设计时,要保证地基和地基的设计协调一致,并达到规范要求。但目前一些高层建筑的设计人员在进行地基设计时,会出现地基类型不合理的问题,使地基与地基的配合程度有很大差距,而且在工程结束后,房屋会出现倾斜、地基塌陷等问题,严重影响到建筑物的整体安全性。
1.3超高问题
对于高楼来说,最大的问题就是高度,会出现超高的问题。针对高层住宅的抗震、减震设计,国内有关的法规、规范,包括建筑高度等方面都有严格的规定。在新大楼的高度调整中,将原有的极限高度调整为A级,而B级的高度则大幅提升。并对高层住宅的结构设计进行了进一步的优化。在工程实践中,人们常常忽略了高层民用建筑的超高问题,从而造成工程评审的失败,从而影响工程的工期和整体造价。
1.4扭转问题
在高层建筑结构设计中,有三大核心因素:结构中心、几何中心和建筑刚度中心。然而,由于各种计算、测量误差等原因,导致了三个不同点的不同,尤其是在大厦的几何中心与刚性中心之间,难以实现理想的统一。这种方法使高层建筑在承受水平荷载作用时,很容易发生扭转问题,从而使其安全指标大为下降。
1.5消防结构中出现的问题
在建筑工程中,尤其是高层建筑,其防火设计是建筑整体设计中的一个重要环节。在我国有关建筑规范中,对高层建筑的防火设计有较清晰的规定。提出了在高层建筑中应保证其科学合理的设计。然而,从目前的情况来看,高层建筑的结构设计仍有很多问题。比如:高层建筑采用的是易燃性材料,一旦着火,很容易在高层建筑内扩散,造成无法弥补的损失。
1.6抗震结构设计的问题
在国内,由于建筑业的快速发展,导致了我国的高层建筑抗震能力普遍偏低,在这一层次上,我国的抗震能力还处在一个较低的水平。抗震结构的整体设计应综合考虑建筑材料、结构、承重以及相关抗震规范的设计。然而,由于我国地震频繁,许多高层建筑设计者忽视了防震环节,加之国内缺乏专业人士,整体上造成了我国建筑行业的抗震能力低下,存在着诸多隐患。目前,我国在地震作用下的地震分析多依靠计算机进行,但由于过分依靠计算机进行分析和计算,导致了设计的局限性和适用性的下降。因此,目前如何在建筑工业中加强对结构抗震设计的认识,并在地震作用下进行抗震分析的方法选择是非常关键的。
2.高层建筑结构设计问题的解决策略
2.1科学的布地平面布局
在高层建筑结构的设计工作中,由于存在着结构扭转问题,可能是由于没有达到“三心合一”的施工规范,导致了建筑的整体质量分布不均衡。所以,在建筑的设计中,相关的设计人员必须使用长方形、圆形、正多边形等一些比较规整的图案,这样才能确保建筑的整体稳定,同时也能保证建筑的对称。
2.2优化抗风设计结构方案
本文就目前高层建筑结构的抗风性进行了探讨:应优化施工地基,以最大限度地确保建筑结构的抗风能力。在施工的时候,地基的设计要选用等级较高的沙土,在地基的应力层上安装剪应力锚杆;为了提高高层建筑的能量消耗,在高层建筑的设计中,主要是考虑到楼板、剪力墙等承重构件的作用;在高层建筑施工中,由于受大风的影响,横向受力会对其造成很大的影响,很容易引起横向上的内应力,横向上的应力和风力会重叠,从而对建筑物造成很大的影响。所以,在进行相应的设计工作时,既要对横向应力进行有效的控制,又要选用性能更好的混凝土,才能在一定程度上减少内应力。在这个过程中,还必须考虑到地震对高层建筑的影响,因为高层建筑的抗震设计是一个很大的难题,所以在进行记忆设计时,通过抵抗应力结构的改变,可以在建筑物的横向上完成应力转移,从而形成一种比较完整的应力分配体系,从而确保整个工程的稳定性。
2.3科学合理地建立抗力体系
经过多年的研究与实践,认为在复杂、超高层建筑中,选取合适、合理的构造来构建抗风系统是保证其安全的先决条件。在进行抗压系统的选取时,必须确保在结构的基础上进行结构系统的选取。在建筑工程中,应结合工程实际,对多种抗性指标进行对比,并对各指标进行合理的打分。在进行多个抗性系统的结合时,务必要把衔接做好,这样才能在后期得到全面的结果。
2.4优化转换层的结构设计工作
目前,我国高层建筑工程正朝着结构功能多元化发展,并且在功能形态上,高层建筑越来越复杂,越来越多样化。目前某些高层建筑在设计时,往往会在不同的位置上设计出不同的功能,所以在具体的设计中,要有针对性地采取相应的对策,通过设置特定的替换部件,达到有效的连接,也就是转换层的最佳设计。在具体的转换层结构形式设计中,必须保证转换层的刚度和质量,并通过精密的计算找到转换层的弱点,根据不同的内力分布特点,进行相应的优化,从而提高转换层的整体性能,从而达到最大限度地提高转换层的功能。
2.5抗震概念设计要重视
在震区,建筑设计要达到“三水准”,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。结构的抗震性能取决于其承载力与变形能力。钢筋混凝土是一种弹性材料,其结构能发生塑性变形。当结构在地震作用下发生屈服时,通过结构的塑性变形吸收能量,增强结构的延性,既可以削弱结构的抗震性能,又可以极大地增强结构的抗震性能。同时,还应该做到“强剪弱弯,强柱弱梁,强节点弱构件,强锚,强基坑”,这样才能避免汶川大地震造成的破坏。因此,在抗震设计中,必须注重结构的抗震设计。
结束语
综上所述,随着城市化进程的加快,人们对技术人才的需求也在与日俱增,因为很多建筑工程都是高层,所以技术人员必须要认真对待,严格按照规定,采用科学、实用的结构方法,确保高层建筑的使用安全性。在某些参数的选用、材质的选用上,也要以一种认真负责的态度,不断总结,不断提高自身的核心竞争力,在竞争的市场经济环境下,为城市的发展作出更大的贡献。
参考文献
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