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高層建筑結構設計問題及對策的探討 袁劍

發表時間:2019/8/23   來源:《建筑細部》2018年第28期   作者:袁劍
[導讀] 重點研究了高層建筑結構設計問題及對策,從而更好促進我國建筑行業的發展。

袁劍
        身份證號碼:32031119900830xxxx  江蘇徐州  221000
        摘要:進入新時期以來,我國各種建筑施工技術在新時期取得了很大的發展。隨著城市化建設的不斷推進,導致城市的可用空間也來越小,如何提高空間利用率成為了一個重要議題,高層建筑的出現為解決這個問題提供了可行的解決方案,但是高層建筑對于施工的質量以及施工技術提出了更嚴格的要求,一般是高度越高,技術難度越大,如何最大程度保障施工技術的安全可靠是目前施工單位遇到的共同難題,本文在此基礎上做了一定的探究,重點研究了高層建筑結構設計問題及對策,從而更好促進我國建筑行業的發展。
        關鍵詞:高層建筑;結構設計;問題;對策
       
       
        1高層建筑結構設計概述
        對于高層建筑結構設計來說,在設計過程中不是考慮建筑的美觀性和經濟性,首先要重點考慮的高層建筑的安全性和可靠性。高層建筑不同于其他建筑,由于重點較高,在收到外力作用時,尤其是一些自然災害的影響(比如地震),很容易導致高層結構發生坍塌,因此如何安全性和可靠性是高層結構設計第一原則。另外隨著我國城市土地資源越來越緊張,如何在有效的空間內更好地進行建筑設計也是高層建筑設計需要考慮的問題。
        同時在進行建筑空間的設計時需要進行統籌兼顧,從而全局的角度來進行設計,將建筑的消防、防水、抗震等方面要求都考慮在設計環節。在滿足這些要求的基礎之上還要考慮施工的可行性和經濟性,很多建筑設計在設計過程中沒有考慮到材料和施工技術對于建筑的影響,使得高層在建筑在建設過程中造價成本很多,導致企業的經濟效益不高。因此進行高層建筑設計需要從宏觀角度出發,充分利用經濟學、設計學和美學的知識使得建筑在滿足安性的基礎,盡量降低高層建筑的成本,從而保障企業的經濟效益。
        2高層建筑結構設計問題
        2.1抗震設計問題
        抗震設防目標是高層設計中一個重要的設計指標。因為高層建筑在考慮建筑的抗震指標時需要考慮到建筑物所處的地質環境。對于不同地質環境下的抗震設計的要求是不同的。同時在進行高層建筑設計時還需要滿足設計結構的延展性要求,保障高層建筑的設計的合理性,在實際設計時嚴格遵守多道設防的設計原則,這種設計原則能夠保證高層建筑的穩定性和可靠性,通過多道防線可以使得建筑物在震動中受到的破壞得到最小。因為當第一道防線被破壞之后,第二道防線就開始發揮作用,這樣就能夠保障建筑物不會發生整體性塌方,從而造成較大的破壞。高層建筑物因為重心高,在地震作用下很容易導致坍塌。在地震時容易出現塌方的原因就是因為自身的重力負荷過大引起的,因此如何合理設計房屋的結構,減少自身負荷就顯得格外重要了。為了更好地保障高層建筑的安全可靠,一般會選擇高質量、高強度的施工材料,這樣就能夠最大程度保障高層建筑的穩定性和可靠性。同時設計人員在進行防震設計時,一定要了解相關施工技術的可行性問題,從而保障施工的效率。
        2.2建筑結構設計不合理
        我國建筑結構設計主要存在以下幾點問題。第一我國在消防結構設計不合理,消防結構的設計對于高層設計顯得至關重要,不同于一般的房屋,由于高層樓房的高度高、空間狹小,如果樓房結構設計不合理,一旦發生火宅,人們就很難進行逃生,因此這就要求我國在設計消防結構時一定要保障設計的合理性和科學性。第二,現在很多建筑材料都具有一定的可燃性,這樣就家中火宅的隱患,如何合理進行材料的選擇和設計也是高層設計需要面臨的重要難題。


第三,我國在高層建筑的抗風設計環節也是存在著很多問題的,很多建筑在進行建筑設計時甚至沒有考慮到建筑結構的防風設計,但是方案是很不科學合理的。
        3高層建筑結構設計對策探究
        3.1提高建筑物的抗震載荷設計
        在高層建筑結構設計中首先根據我國的相關的規定來制定合理的抗震設計目標,同時要對于施工地方進行充分地調研,根據不同的項目需求制定不同的施工方案,從而進行論證選擇最佳的方案。另外在進行高層建筑結構設計時,需要將延性的原則考慮在內。另外,在進行建筑物的抗震荷載時要充分利用設防原則,采用多道防線設計的思路可以讓建筑在地震中所受到的破壞得到最小。另外在結構設計時盡量使用輕質高強度材料,以保證高層建筑物穩定性的要求,同時可以有效降低建筑物的荷重。另外為了更好地加強建筑物的減震控制,可以通過安裝隔振裝置系統來實現最終的效果。另外在實際的設計過程中要充分考慮材料和施工的影響,只有這樣才能保障建筑的抗震性能達到最優。
        3.2有效滿足結構設計中各類性能需求
        高層建筑結構設計的指標往往有很多,設計師在設計過程中要綜合考慮各個方面的影響因素,盡可能滿足各個方面的要求。這樣做到各個設計指標滿足相應項目的設計要求,才能夠保障高層建筑項目的最終質量。設計結構對于高層建筑保持長期穩定發揮著至關重要的作用,否則高層建筑在長期使用過程中會存在著很多質量問題,造成一定的安全隱患。因此在進行高層結構設計時,需要注意以下的問題。(1)結構延性升級,高層建筑在長期使用過程中容易變形,在受到強力外力作用時會出現坍塌。因此在設計時盡量保障建筑結構的可擴展性和靈活性。(2)注意高層建筑的結構穩定性,穩定性是高層設計過程中最重要的指標之一,通過一定的輔助技術來加強高層建筑的穩定性,常用的方法有設置短肢剪力墻等措施。(3)結構延性設計。同多層建筑相比,高層建筑的高寬比更大,剛度更小,在地震作用下側向變形更顯著,周期比、位移比、剪重比、剛重比均應符合相關規范要求,確保建筑物具有足夠合理的剛度。剛度大則地震作用大,為了更好地消耗地震力需要采取合理的抗震構造措施,使結構進入塑性變形階段仍具有一定的變形能力,而不至倒塌。即確保結構優化設計時具有足夠的延性。(4)水平荷載設計。隨著高度的增加,除軸力基本與高度程正比外,彎矩、位移都呈指數增加,水平荷載與豎向荷載相比成為結構設計的主導因素。因此盡量采用輕質高強材料減小水平及豎向荷載,合理選用及布置抗側力構件抵抗水平力作用,才能優化結構設計,既降低工程成本又確保安全。
        3.3高層建筑結構體系的選擇
        高層建筑結構體系種類較為繁多,進行結構體系選擇時肯定要對比經濟性、安全性。既能夠提高承載力,造價還增加不多,結構體系的優化就顯得尤為重要了。例如增加建筑物的寬度,增加寬度可以直接增大抗傾覆力臂,提高結構剛度,進而減少變形問題的產生。在其他條件不變的情況下,側移將會按照寬度增加的三次方逐漸減小。結構設計過程中,應細化到每個構件的承載力同時注確保構件之間的連接方式最合理,充分利用材料性能,提升整個結構體系的承載力。例如采用現澆樓屋蓋來增加結構體系的整體性,使各種抗側力構件共同工作成為一個整體。
        4結束語
        綜上所述,高層建筑在設計過程中需要考慮多方面的影響,同時也要把材料因素和施工的因素考慮在內,只有這樣才能更好促進我國高層建筑的發展。
       
       
        參考文獻:
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        [4]郝鑫佳.高層建筑結構設計存在的問題及對策[J].工程建設與設計,2018,No.384(10):11-12.
        [5]游小兵.高層建筑結構標準化設計的問題及對策探討[J].中國標準化,2017(12x).

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