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高层建筑结构设计问题与应对对策

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[摘要]随着人类社会的发展,科学技术的进步,整个建筑结构也产生了翻天覆地的变化,高层建筑在不断增多,但高层建筑对结构设计有着严格要求,在建筑结构设计上要确保其充分的科学与合理,最大限度地满足市场客户的生活需求,并且高层建筑结构设计要具备较强的安全性能,不仅能够让用户获得安全性保障,还要具备抗风、抗震的作用。

[关键高层建筑;建筑结构;结构设计

1高层建筑结构设计原则

1.1采用合理的高层建筑结构计算简图

根据选择的建筑结构计算简图对高层建筑结构设计进行准确计算,若存在不合理的情况,则会因建筑结构设计问题导致安全事故发生。所以计算简图的选择关乎着整体高层建筑结构的安全性。在高层建筑结构设计方面,建筑结构的节点并非单一的钢节点,需要将计算简图中可能出现的误差控制在最小范围。

1.2对高层建筑结构基础进行科学合理的设计

从高层建筑所处区域的具体地质状况入手,选择最为合理的结构设计方案,通过对高层建筑结构类型、荷载的具体分布状况作出全方位分析,综合工程的施工条件等确定最佳的建筑结构设计方案。其中,须选用地基潜力可充分发挥的结构设计方案,同时对建筑地基的变形情况进行全面检查。另外,高层建筑结构设计要具有详细的地质勘查报告,若缺少地质勘查报告,则需重新进行勘查,保证高层建筑结构设计的合理性。

1.3挑选合理的高层建筑结构设计方案

在高层建筑结构设计方案挑选的过程中,结构设计师的主要工作就是精准、高效地做好高层建筑工程的内力分析,要对相关设计规范要求进行全面性的了解,在综合性分析后进行建筑结构的整体设计,其关乎高层建筑工程的最终设计质量。整体而言,我国新规范的相继推出,在建筑结构计算与分析方面做出了大范围的改进,设计师在进行高层建筑设计时要特别加以关注。在挑选建筑结构设计方案的过程中须确保设计方案的合理性,然后按照建筑物所处地理方位、具体地质状况,对工程造价进行掌控,确定最为经济、合理的设计方案。

2目前高层建筑结构设计中存在的问题

2.1嵌固端设置不当

在高层建筑结构设计中,嵌固端是非常关键的构成要素,在目前嵌固端的设计上主要存在以下3个问题。(1)位置的选择。目前大部分的高层建筑在地下室进行嵌固端设置。(2)刚度比例设计。通常情况下,嵌固端的上下层刚度比例将会成为整个高层建筑结构设计的关键性标准,但在日常中常有计算错误等问题发生。(3)嵌固端和抗震缝隙处理过程中的问题,造成建筑结构平衡性较差,这会对高层建筑的稳定性造成极大影响。

2.2结构体系选择缺乏科学性

从高层建筑的角度分析可知,地震高发地区的建筑物多为钢结构,较常见的有混合结构、钢混结构。在高层建筑结构设计过程中,受到钢混结构形状容易改变的影响,导致整个建筑结构刚性较差,使整个高层建筑结构具有沉重负担的同时,建筑结构效果无法充分发挥。为此,建筑结构体系的科学性至关重要。

2.3超高情况

现代化高层建筑结构设计中超高是广泛性问题,其通常是由高层建筑设计未严格遵循相关规定,随意调整建筑物实际高度所造成的。在房地产迅猛发展的过程中,高层建筑超高问题日益显著,因高层建筑超高而引发的一系列安全事故也较多,若建筑物层数过高会给整个建筑结构的稳定性、抗震性造成严重影响,在有地震、强大风暴来临的情况下极易导致建筑物倒塌,对人们的生命健康安全造成巨大的威胁。

2.4其他设计问题

高层建筑结构设计过程中要进行综合性分析,密切关注建筑物的重要性能。总之,高层建筑结构设计中也要对建筑结构的稳定性、抗震性及应力处理进行综合考虑,以免影响建筑结构的设计质量和设计成效。此外,高层建筑结构设计过程中要进行结构位置的精准性设计,以免影响整个建筑设计水平。设计过程中数据的完整度,计算公式运用的合理性及对于计算机的实际操作技术等都有可能对建筑结构设计结果造成不利影响。

3提升高层建筑结构设计质量的应对策略

3.1重视并应用好计算简图

高层建筑结构设计过程中对相关数据进行精准计算,在实际建筑结构设计过程中确定科学合理的计算简图会存在困难,但在确定计算简图的同时,一定要对建筑结构影响因素进行全方位分析,确保计算过程与结果真实无误,才可保证最终建筑结构设计数据的准确。

3.2选择科学合理的建筑结构体系

在我国房地产业突飞猛进发展的时期,我们赖以生存的自然环境也发生了十分显著的变化,为此,对高层建筑结构设计方面提出了更高的要求。目前,高层建筑结构在设计方面需面对一系列问题及制约,为此,高层建筑施工作业中若不想出现任何工程变更情况,则须挑选科学合理的建筑结构体系。为此,工程施工企业须选择科学合理的建筑结构设计方案,其中应考虑建筑区域内的具体地质状况、土壤情况及周边环境,同时要保证高层建筑结构点与负载呈现科学合理的分布状态。此外,需对建筑物周围环境进行全面考虑,做好工程施工周边情况的实地调查,在全面了解的基础上挑选最为合理的建筑结构设计方案。

3.3做好高层建筑的严格审查工作

整体来看,我国高层建筑在最近几年向更高层的方向不断发展,在建筑施工技术方面,国家相关部门也提出了更高的标准。由于高层建筑高度日益提高,更需要对建筑结构的抗震性能更加重视,以避免地震发生时造成建筑物的坍塌及人员的伤亡。由于高层建筑高度日益提高,更需对建筑结构的抗震性能加以重视,以避免地震发生时造成建筑物的坍塌及人员的伤亡。

3.4满足结构设计中有关性能

高层建筑结构设计工作的开展是为了更好地满足人们日益增长的多元化需求,以达到最佳的设计成效。既为人们建设出高质量的建筑物,还可保证建筑结构的稳定与安全。对此,可针对经常发生形状改变的情况进行建筑结构的拓展性设计,对做好建筑结构设计有重要意义。

4某工程建筑结构设计分析

4.1工程概况

以某工程为例对高层建筑结构设计问题进行深入探究。此高层抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度值0.20g,设计地震分组:第3组,共24层,主要建筑功能为综合类办公,主要层高4.5m,3.9m,主要跨距9m×9m,结构主体高度94.50m,建筑平面主要为规则对称的井字形平面。

4.2结构布置兼

顾高层建筑的相关使用性能,建筑结构设计过程中通常以框架–核心筒结构体系为主。其中,结构平面的布置过程中对有助于抵抗水平及竖向荷载的因素应作出综合性分析,将剪力墙布置在核心筒上,促使其能够进行明确受力,确保墙体的均匀对称。在此过程当中要注意扭转的影响,在不对建筑性能产生任何影响的基础上,在建筑平面四角的位置进行双向抗侧剪力墙的合理布置,把扭转后造成的影响减少到最低程度。在布置建筑结构构件的过程中,应最大限度地把柱与梁的重心有效重合在一起,才能保证直接传力;梁柱中心线无法实现重合的情况下,一定要计算偏心距对梁柱节点核心受力与构造产生的不利影响;在偏心距超出该方向柱宽25%的情况下,则需采取相应的补救措施,从而将偏心造成的不利影响降到最低。一般情况下,剪力墙在抗震过程中的抗侧力性会充分呈现出来,但有一个重要的前提是对建筑结构进行科学合理的设计。对剪力墙结构进行布置的过程中,一定要顺着两个主轴方向或其他方向进行双向布置,确保两个方向侧向刚度的一致;剪力墙自下至上连续布置,避免刚度突变,门窗洞口上下对齐,成列布置,形成明确的墙肢和连梁;与此同时,单片剪力墙的墙长度应控制在8m的范围。

4.3结构布置结果分析

本工程上部结构整体计算运用“多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件”SATWE进行内力和变形计算,通过电算输出结果可知。(1)结构第一扭转振型周期Tt和第一平动振型周期T1的比值小于0.9,满足规范要求。(2)最大层间位移角小于1/1000,在考虑±5%楼层质量偶然偏心的单向地震作用下,结构楼层最大层间位移和平均层间位移值的比值小于1.2,属扭转规则结构。(3)楼层侧向刚度均不小于上部楼层的0.7倍及其上相邻3个楼层刚度平均值的80%;楼层受剪承载力大于相邻上一层的80%,属竖向规则的结构。(4)结构承载力和变形计算结果达到规定要求,没有任何超筋超限的问题存在。由此可见,挑选合理的建筑结构体系是确保高层建筑质量问题的关键所在。

5结束语

在我国城市化进程迅猛发展的今天,高层建筑工程越来越多,但在整体建筑工程施工方面仍存在很多困难,从而引发一系列高层建筑结构设计问题。对此,针对目前常见的高层建筑结构设计问题要采取相应的解决策略。首先要挑选最为合理的建筑结构设计方案,对建筑结构各方面参数进行精准计算,同时,工程设计人员也需对取得的成功经验进行不断总结,不断提高自身专业设计水准。

参考文献

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[2]吴必正,赵永辉.试论高层建筑结构设计存在的问题及对策[J].门窗,2014(1):95,98.

[3]林建辉,韩志成,施利凤.浅谈高层建筑结构设计的问题及对策[J].科技与企业,2016,8(13):388–389.

[4]舒林,谭继可,贾善坡.高层建筑结构抗震性能评估实例[J].建筑技术,2016,47(4):371–374.

[5]戴旻.高层框架结构抗震加固方案的比较与探讨[J].建筑技术,2017,48(4):378–380.

作者:何华艳 单位:智诚建科工程设计有限公司

高层建筑结构设计问题与应对对策责任编辑:张雨    阅读:人次