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高层建筑结构设计探究

孙磊
  
安家(建筑与工程)
2020年29期
海南元正建筑设计咨询有限责任公司武汉分公司 湖北 武汉 430071

摘要:随着我国经济的发展,社会结构发生了巨大变化,高层建筑也随之出现。近年来随着科技水平和人们生活质量不断提高以及城市建设速度加快,高层建筑工程在数量上、规模方面都有很大程度提升。高层建筑逐渐成为了城市建设中必不可少的一部分,其结构形式也越来越复杂。同时由于现代科学技术进步迅速使得高楼大厦大量涌现出来而带来的是钢筋混凝土结构等基础性设计问题日益严重起来,导致建筑物安全事故频发等一系列问题。这些现象的产生主要是由于我们国家对基础理论知识和技术应用不够重视导致,本文就针对此问题展开研究讨论分析并提出相关建议措施以供参考借鉴意义与目的。

关键词:高层建筑;建筑结构;结构设计

一、引言

高层建筑结构的设计是对整个建筑物进行科学合理性分析与评价,并根据实际情况来确定设计方案,从而使其满足人们使用功能和工作需求。在这个过程中要考虑到多方面因素,所以我们必须从不同方面入手。首先应该结合具体环境、工程特点及相关标准等制定出符合本工程需要的结构体系;其次就是分析该体系所包含的内容以及各个部分之间关系;最后是通过对建筑形式与平面布置进行比较来确定最优方案。随着我国经济的飞速发展,高层建筑越来越多,并且在使用过程中也出现了很多问题。所以我们首先要加强对高层建筑结构设计方面的重视和提高其规范化管理水平,其次应建立完善的规章制度来约束高层建筑在使用过程中存在不安全因素,从而确保整个工程项目的安全性、可靠性以及经济性[1]。

二、高层建筑结构概述

(一)高层建筑结构概念

高层建筑结构是指建筑物的高度,以及其与地下空间关系,主要由两部分组成:即上部结构和下部框架。在进行高层建筑设计时首先要确定该层主体的承重能力,然后根据荷载传递到下一层或者多层施工过程中所产生相应作用力大小来决定上层楼面、梁板等构件是否需要设置支撑体系或其他临时支护设施,最后再按照竖向布置将其水平楼层以及竖向上各部位的支柱连接起来,从而形成一个整体结构系统。

(二)高层建筑结构分类

1、框架剪力墙:框架承重式抗侧移砖是应用最为广泛,也是最常用到的一种材料,柱网复合箍筋就是在钢筋混凝土中发展出来了—种新型技术。在多层住宅中采用的是一种新形式的梁式体系,这种梁架由上下两层楼板组成并且与上部房屋连接在一起形成一个整体共同承受荷载作用而产生的竖向结构体,其刚度和抗震性都好于钢筋混凝土预制块。

2、单层式—在多层住宅中,外墙为双层幕墙:这种类型的建筑物是由砖块、水泥和砌体等材料组成,其优点在于刚度大并且保温隔热性能好;缺点是因为外墙空间小且层数多,所以就需要较高一层再加上两层以上楼梯才能够保证其耐久性不差[2]。

(三)研究高层建筑结构的意义

在建筑中,结构设计是一个非常重要的部分,它决定了高层建筑物的使用功能。随着社会的不断发展,高层建筑已经成为了城市建设中不可缺少一部分,高层建筑物是我们日常生活和工作的必备。而在现代的建筑设计当中结构设计是一个非常重要组成部分,结构设计作为整个体系运行规划、建筑设计以及施工过程中最重要环节之一也越来越受到人们重视并发挥着应有作用。在我国,由于人口基数大、土地资源相对紧张等问题使其成为城市化进程中所面临的一个重要难题。因此我们需要对高层建筑物进行研究分析和设计来缓解这一矛盾,同时还可以促进社会经济效益与环境生态效益相结合从而实现可持续化建设目标,最后通过结构优化设计提高整个城市的综合水平以及人们生活质量也非常有必要。所以我们要对高层建筑结构进行合理化、科学性和经济性地分析,提高使用性能和经济效益,以及提高建筑物抗震能力及刚度增强承载力,保证其稳定可靠运行等。

三、高层建筑结构的设计原则和方法

(一)高层建筑结构设计的基本原则

1、在进行结构分析时要充分考虑到当地气候环境和地形地质:比如,夏季要避暑,冬天避寒等。还要有一定程度上减轻寒冷天气对建筑物造成损害的措施,而对于冬季、炎热地区或严寒地带可以采用保温隔热材料来减少温度变化带来不利影响的措施。

2、根据建筑物功能、使用要求和施工条件,合理确定设计方案:在进行高层建筑结构分析时,要充分考虑到其特点。在满足基本功能需求下选择不同类型方案进行设计,还要保证建筑物本身的安全性能以及美观大方等因素对整个工程质量的影响,同时还应该综合各方面因素来决定设计方案可实施性强弱,以实现整体优化与协调化控制目标。

3、建筑物要有很强的承载力和防震能力:在地震作用下,高层建筑群会产生大量不均匀性变形,如果突然发生过大位移或沉降问题将影响建筑物本身。因此我们必须考虑到这些因素对其造成的不利影响,以及如何控制变形量、减少或消除建筑裂缝等措施和方法。同时结构设计应具有一定灵活度以适应多种使用条件和不同用途,需要设置必要功能单元及构件(如剪力墙)来满足要求,以及在高层建筑结构设计时应尽量保证其抗震性能与使用年限要求相适应[3]。

(二)高层建筑结构设计的方法

1、选择结构型式:根据工程规模和功能来确定所需各种构件形式和尺寸;然后再结合规范要求进行合理地布置,最后还要考虑到经济性的原则后才算出最理想的建筑方案;在施工过程中要保证房屋质量达到规定标准、满足使用需求。

2、对建筑结构的合理性、安全性以及经济型等方面进行考虑:首先就是要保证建筑物本身具有足够安全系数和稳定性,在进行多层建筑构造时,应当严格按照国家规定,保证其安全性能;其次是对于房屋自身来说也应具备一定的抗震能力与稳定性能,在设计过程中利用框架剪力墙和柱网复合式多层住宅结构体系,通过将钢筋混凝土作为主体来进行抗震设防,并且在设计中还应该充分利用楼板、柱子之间相互连接形式,并以此为基础进一步加强建筑的整体性;最后还需要保证其耐久性及使用年限,从而能够满足人们日常工作生活需求等。

3、充分的考虑到施工进度:首先是对现场施工人员、机械设备等资源配备充足;其次就是加强施工方案与技术规范方面的准备工作,以及增强相关人员之间协调配合能力和提高专业技术人员的水平和素质;最后注意在材料采购环节中所选用材料质量是否达到国家及行业有关标准规定的指标,同时也要考虑到成本费用问题等这些因素来确保整个工程建设能顺利进行。

4、根据不同的工程特点进行科学合理的设计,使其具有针对性:首先是对所需要使用材料以及技术要求等方面进行分析和了解,对现场的施工人员和管理人员都做好技术交底工作;其次就是结合实际情况制定出具体计划方案来实施控制工作,要对高层建筑结构的特点进行了解,并且还要根据其自身所具备的特性来制定合理有效且科学安全可靠地施工方案;最后再通过不断地优化进度安排、组织措施以及经济手段来实现建筑工期目标等,同时要确保施工人员的人身安全。

四、总结

高层建筑结构设计是一项非常复杂的工作,需要我们认真对待。在进行具体工程实践时,必须根据实际情况来对方案做出合理地选择。只有这样才能够确保其安全性、可靠性和适用性等特性得到充分体现,同时还应该考虑到经济上的可持续发展问题以及社会效益等一些列要求,才能保证建筑结构设计质量得以提升并促进整个国家建筑行业的健康稳定发展,为我国未来建设提供强有力保障作用。

参考文献

[1]耿嘉蔚,张健.高层建筑结构设计探究[J].《精品》,2016:8-9.

[2]程鸿.高层建筑结构设计探究[J].全文版:工程技术,2016:95.

[3]张青峰.高层建筑结构设计探究[J].《低碳世界》,2014:243-244.

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