摘要:随着城市人口的暴增,高层建筑和超高层建筑越来越多,其实现了对土地资源的有效节约,同时其也成为未来建筑结构设计发展的主要方向。设计师在具体的设计过程中,一定要严格按照相关的规定和要求来进行操作,并充分结合市场的实际发展环境对设计方案进行不断地完善,进一步有效推动我国建筑行业的可持续发展。
关键词:高层建筑;结构设计;不足;对策
1高层建筑结构设计遵循的原则
1.1确定结构方案的合理性
高层建筑工程要注重结构的安全性,技术性,经济性,方便施工等要求。结构体系应受力明确,传力简单。设计人员要高度重视结构的选型和平立面布置的规则性,加强构造措施。择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系,保证结构的整体抗震性能,使整体结构具有必要的承载能力、刚度和延性。密切配合建筑专业,尽可能实现建筑的功能,美观等要求。与设备专业相互协调,从而确定合理的结构方案。
1.2确保地基基础方案的合理性
地基基础在保证稳定性的条件下,满足建筑物基础沉降要求所能承受荷载的能力。在地基基础设计时,要熟悉地质勘察报告的场地类别、土层、地质情况、水位及建议的地基基础设计方案。通过综合分析工程的地质地貌、施工条件、上部结构类型、相邻建筑物的影响及荷载分布等因素的考虑再进行基础设计,并对各种基础方案进行安全性,经济性,合理性等对比工作。最终确定最优基础方案。
1.3分析计算结果的准确性
在结构计算与分析阶段,如何准确,高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理,是决定建筑工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进。要求设计人员在全面了解软件使用的范围和条件的前提下,选择合适的软件进行计算。对复杂的结构用采用两种以上的不同结构软件计算,并进行对比分析,结合实际选取不利结果或选取最终包络的计算结果。建筑结构受到各种不可掌控的实际情况的制约,计算结果不能完全吻合。此时,设计人员应根据自己的经验做出科学的判断,确保计算结果的可靠性。
1.4保证结构设计的完整性
在对高层建筑结构设计时,设计人员应该确保高层建筑结构设计的完整性。不同建筑结构的承载力不一样,造成高层建筑的整体性能也存在差异。所以,在设计时应该全面考虑到各种结构的性能包括各种构件的承载力情况,以方便各种构件的组合可以发挥出重要的作用。并且还应该注重气候等自然因素对高层建筑的影响,合理有效地进行高层建筑结构设计。
2高层建筑结构设计的不足
2.1地基基础设计和嵌固端取值的不合理
地基基础设计对建筑物质量和安全起决定性作用。地基基础设计包含对基础的设计和对地基的处理,两者密不可分。建筑物的埋深取值的忽略;承载力深宽度修正的不合理;桩型,桩长选用的不合理;沉降过大;抗浮等问题的忽略等都会造成结构的安全隐患。有些设计人员的只考虑安全性,不考虑经济性造成不必要的浪费等。
在高层建筑结构设计中,嵌固端也是极为重要的一个组成部分。仅对地下室顶板或直接定义到基础顶作为嵌固端的定义,在一定程度上存在着较大的安全问题。
2.2 高宽比限值的必要性
高宽比限值一般而言,随着建筑物高度的增加,倾覆力矩也将迅速增大,高宽比大的结构其安全性和经济性较差。现代高层住宅建筑过分要求南北通透,建筑方案时力求空间的通透感,常常设计的户型出现高宽比超出规范限值的要求,所以高宽比限值原则上是需要的。但目前高宽比限值中考虑的因素过于简单。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3抗风结构问题
高层建筑由于较高,使得风在建筑表面的流动性和空气动力效应很容易就发生改变,可能会对高层建筑结构中相对柔软部分产生动力或者静力形式的震动。对于高层建筑的支撑结构和装饰结构等都会产生较大的影响。但是很多设计人员在实施高层建筑结构设计时,比较容易忽略这一点,造成高层建筑在遭遇强风时,造成危害。
3高层建筑结构设计的优化措施
3.1注重地基基础设计
3.1.1在全面正确的了解场地工程地质条件的基础上,根据建筑物对地基的要求,进行合理的地基基础设计。要注意必须满足建筑物的埋深要求,特别是只有一层地下室的建筑工程。计算地基承载力时根据工程的具体情况进行深度及宽度的合理修正。桩型的选择必须在了解各类桩型的适用条件及优缺点,根据地勘提出的建议性进行方案的深入对比。桩长伸入持力层的深度要满足规范要求。对有湿陷性黄土的地基处理,要根据规范要求控制土层的剩余湿陷量。在计算沉降时,要认真分析地基变形,结合当地同类建筑土层的沉降经验,正确估计沉降差,并控制建筑施工后沉降在允许的范围内。对于水位较高的场地,要综合分析历年来的最低水位和最高水位,合理确定抗浮水位,对建筑地下室,挡土墙,基础进行抗浮设计。总之设计时要全面考虑地基基础的复杂性,也需要多种地基基础方案进行比较,得出最优方案。
3.1.2正确嵌固端取值
特殊的坡地建筑,高层的存在多层地下室的情况,如何选取合理的嵌固端变的十分重要。一般都是设置在地下室顶板或人防顶板。需要设计人员分析嵌固端楼板的设计,结合嵌固端上层和下层的刚度比变化。考虑实际嵌固和计算嵌固的位置,分析上部竖向抗侧力构件在地震作用下预定出现塑性铰的具体部位,是否作为合适的嵌固层。必要时需包络设计。
3.2适当控制高宽比限值
高层建筑的高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。现代高层住宅建筑户型要求南北通透,出现高宽比超出规范限值的要求,导致横墙偏多,纵墙较少较短,两个方向的刚度和侧移相差甚远。设计此类建筑时适当加强结构的抗侧构件刚度,确保结构的剪重比指标。尽量使质量和刚度保持均匀,适当减少建筑的荷载和刚度,有效的减少吸收地震力的能力,严格控制层间位移角,并与规范最低要求相比,有一定的余量。对剪力墙底部加强区、外边缘柱等轴压比进行控制。并进行结构整体抗倾覆及稳定验算。确保结构设计时无薄弱环节。为保证结构有较好的抗震性能,在构造上采取了一些加强措施以保证构件的延性。通过合理的设计保证结构的刚度,承载力,最大限度的控制结构的经济合理性。
3.3抗风结构设计方案措施
想要保证高层建筑构构造具有强的防风能力,就要对以下内容引起高度关注:1)提高基础的抗拔能力,保证回填料的整体密实度。必要时在基础持力层中加设抗拔锚杆。2)适宜的增多高层建筑里耗能构造的设计,对一些非承重构件可利用耗能构件来抵消风力对建筑的作用。3)上部设计时选用高性能混凝土,高效的控制风力引起的水平结构内力。4)提高结构承载能力和抗风力,计算时考虑风荷载参与的地震组合。
结束语
随着我国社会经济的快速发展,建筑行业也取得了很大的进步,人们对建筑结构设计的要求也在不断地提升,特别是近些年高层建筑和超高层建筑工程数量的不断增多,对于施工技术也有了更高的要求,在实际施工过程中也随之出现了各种各样的问题,这就需要相关工作人员对建筑结构的设计工作引起足够的重视,对设计中存在的问题进行详细的分析,紧抓设计要点,不断提升建筑结构设计的经济性和安全性,更好地满足人们对于居住环境的实际需求。
参考文献:
[1]王海.试论高层建筑结构设计中所注意的问题分析[J].江西建材,2017(19):13-14.
[2]潘峰.高层建筑结构设计的问题分析及对策探讨[J].江西建材,2017(15):62+69.
[3]何柳辰,石建光.高层建筑结构设计质量的探讨[J].福建建筑,2017(08):47-50+80.
[4]宋大任.高层建筑结构设计的问题与对策[J].江西建材,2017(12):27-28.
论文作者:徐燕
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/5/31
标签:结构论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 建筑论文; 刚度论文; 建筑结构论文; 地基基础论文; 《基层建设》2018年第9期论文;