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简述高层建筑结构设计的问题及解决措施

2020-09-17胡剑虹

建筑与装饰 2020年25期
关键词:结构设计高层建筑问题

胡剑虹

摘 要 随着建筑行业的不断发展,高层建筑迅速发展起来,在实际建设过程中,结构设计发挥着越来越重要的作用,只有提升自身稳定性,才能确保高层建筑整体质量。因此,文章先对高层建筑结构设计中的问题进行分析,并对处理策略以及发展进行阐述。

关键词 高层建筑;结构设计;问题;策略

引言

随着城市化进程的加快,对建筑物提出越来越高的要求。虽然建筑行业具有良好的发展,但由于当前土地资源较紧张,对现代建筑行业来说,为了更好地应对这一客观因素,就要由多层建筑向高层建筑转变。高层建筑的兴起,是城市发展的重要组成部分,在工程进行设计与建设过程中,由于层数较多,因此,确保建筑物结构具有重要作用。不仅能够保障工程质量,还能够降低对土地资源的消耗。

1高层建筑结构设计中的问题

当前,虽然建筑行业具有良好的发展形势,但由于土地资源紧张,使建筑用地出现供不应求的局面。对于这一现状,建筑行业逐步向着高层建筑方向发展,与普通建筑比较,不管是层数还是高度,都存在着一定的差异,在结构以及地基基础方向,提出更高的质量要求。特别是建筑物结构设计是否稳定,都对工程质量产生直接影响。虽然结构设计必须确保设计的合理性,但当前在设计过程中,仍存在着较多问题,使设计达不到相关要求[1]。

(1)结构设计人才管理不完善。随着经济的不断发展,建筑行业迅速发展起来,同行业间的竞争不断增强,设计单位中,设计人才管理不完善,导致设计水平存在着一定的差异性,如设计师专业素质以及技能水平不一,进而存在着明显的层次差异,甚至部分设计人员不是结构设计专业的人员。

(2)结构设计市场缺乏完善的管理。当前,部分设计单位能够脱颖而出,大都依靠内部关系实现的。此外,通过调研得知,设计市场价格比国家制定的标准要低很多。多数设计在激烈的市场竞争下,想要获取更多的经济效益,大都采用压价的形式,进而造成整个市场秩序的混乱性。此外,部分资质以及信誉较高的单位,由于受“关系户”影响,面临着淘汰的现状。正是由于受到此类因素的影响,导致多数设计单位存在着较多的问题,究其原因是由于市场管理缺乏规范化,因此,需对其引起重视。

2高层建筑结构设计的有效策略

(1)科学选择设计方案。高层建筑结构设计过程中,结构的稳定性,对工程整体质量产生直接影响,特别是高层建筑,因其层数多,对结构提出更高要求。此外,还要充分了解各种不同变量等因数,从而找到适合的设计方法。例如,目前较常使用的是直接优化和间接优化法。在制定与选择设计方案的过程中,想要确保结构设计的合理性,就要对其中各类因素以及指标进行剖析。可将材料消耗作为重点,对指标分析过程中,会发现对结构构件截面产生直接影响。在具体实践过程中,必须确保构件自身截面尺寸,同时,结合力学分析方法,找到强度计算值和位移条件。但对于实际进行分析过程中,发现应用数据解析方法,不能对相关函数进行表达,因此,不能通过较小值方式,获取结构设计方案。对于此类问题,在对高层建筑结构进行设计过程中,往往会采用直接优化法。此方法在实际进行应用过程中,经过测算与分析后,达到目标值的要求,且能够选择与利用。因此,通过此种方式,能够使结构设计得到完善[2]。

(2)科学选择加强层。当前,高层建筑已成了各大城市的主要建筑群体,甚至部分高层建筑因其外形特征,具有一定标志性。其质量以及结构设计是否稳定有着直接关系。但由于在实际进行设计过程中,提出越来越高的要求,因此,就要对结构设计进行完善,以确保结构的安全性。在制定结构设计方案过程中,对于其中一些重点部位,要确保方案的合理性。例如,在设计加强层时,往往会设置在结构的中部或上部,不仅能够实现对结构的控制,还能够避免位移问题,同时,对于地震还能够起到一定的缓解作用。因此,在结构进行设计过程中,必须要认识到加强层设计的重要性,从而更好地保证结构设计效果。

(3)合理选择荷载取值。现代高层建筑的主要特点是层数多、单元重复性强,因此,一点荷载效应就会出现重复变化,进而造成结构问题。例如,一个接近百米的高层建筑,由于业主的需求,设计单位需在施工图阶段,对夹层荷载进行充分考虑,设计完成以后,因业主与之前成本进行对比,认为高层成本较大,需进行完善。在拿到工程图以及模型研究后得出,设计方对夹层荷载应用的是钢筋混凝土楼板荷载,随着逐层的增加,最终导致荷载较大。因此,可应用钢结构夹层荷载,达到降低荷载的目的,进而很好地对造价进行了控制。

(4)强化结构抗扭刚度。高层建筑实际进行结构设计时,如果构件以及质心具有较大的距离,就会增加抗扭刚度。为了有效提升结构抗扭刚度,就要在结构周围,设置剪力墙或者大刚度的抗侧力构件。除此以外,还可以局部强化四周框架刚度来设计其结构,同时,在高层建筑四角设置L形的剪力墙。还要应用有效方法强化剪力墙厚度。除此以外,可增加剪力墻梁周边高度,设计人员把楼面窗下处设置成连梁,同时预留一定的窗洞,以保障结构的抗扭刚度[3]。

(5)计算简图的科学应用。高层建筑结构实际进行设计过程中,要准确进行计算,同时,针对计算简图中的问题进行明确,对其影响因素进行分析,强化计算过程以及结果的准确性,提升结构设计数据的合理性。

3高层建筑结构的发展趋势

随着科学技术的不断发展与进步,高层建筑结构设计工作不断进行完善,为了确保其质量,可引进先进的技术手段以及材料,而高性能混凝土会成为高层结构设计的重要选择,此种材料与传统混凝土相比,不管是强度还是韧性,都得到很大的优化,还能够有效控制结构自重,为结构的稳定性提供重要保障[4]。

4结束语

综上所述,随着经济的不断发展,高层建筑工程已成了当前发展的主要趋势,为了确保建筑工程整体质量,就要对结构进行合理设计。针对结构设计中存在的问题,制定切实可行的结构设计方案,同时,对重点部位引起重视,引进先进技术与材料,促进高层建筑结构设计整体水平的提升。

参考文献

[1] 李盛勇,吕坚锋,徐麟,等.高层建筑结构合理构成与高效率结构设计[J].建筑结构,2020,50(4):1-7,24.

[2] 马玲.建筑结构设计中的抗震结构设计理念[J].建材与装饰,2019(36):74-76.

[3] 王海燕,王海骄.提高房屋建筑结构设计安全性的研究[J].工程建设与设计,2019(20):18-19.

[4] 李波.超高层建筑结构设计的关键问题分析[J].建材与装饰,2019(14):121-122.

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