浅析高层建筑结构设计的影响因素

浅析高层建筑结构设计的影响因素

阳方禄

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摘要:建筑工程的质量是人们安全生活的基础,在社会经济发展的过程中,整个建筑行业与工程结构设计方法都在不断的革新与发展。文章主要分析了高层建筑结构设计的影响因素,以供参考。

关键词:高层建筑;结构设计;影响因素

引言

各大城市才不断出现了一些高层建筑,甚至超高层建筑,这些建筑的结构设计非常重要,决定着建筑的使用质量与寿命,也给设计人员提出了更多的要求。在建筑结构设计不断发展的过程中,要求设计人员把握高层建筑结构设计的影响因素,提高建筑结构设计水平。

1高层建筑结构设计现状分析

随着国内建筑行业的快速发展,建筑结构设计的现状是,一方面,建筑结构设计的信息化使得设计过程更加便捷,造成设计人员过于依赖于电脑,而不进行专业理论知识的全面评估,这给建筑工程带来很大的不利影响;另一方面,当前的信息化结构设计技术与发达国家存在较大的差距,虽然建筑信息建模等三维方式已经在国内的部分建筑设计上得到了应用,但是实现先进信息技术与实际设计工作的完美结合,仍需要在日常工作中进行不断的探索与优化。

目前,建筑结构设计中的问题主要包括:一是,异性结构的不合理。当前,异性结构的高层建筑随处可见,在追求建筑的个性化外在表现时,同样不可以忽视了异性结构存在的一系列问题。主流的异性结构表现为不规则的形体以及过高的高度,这些特征使得建筑在结构布局上存在较多的不合理性,也缺乏相应的抗震设计。二是,结构设计的不合规。我国的相关法规制度都对建筑的高度与宽度设定了响应的规范,有些高层建筑的高度超甚至超过了的最大的高度限制值。在建筑结构设计中,如果建筑的高度与宽度超过相关规定,则应该采用超限标准。结构设计高度超高的弊端有很多,比如建筑物防震力不足、与施工地土质构成不相适应等。三是,忽视结构设计的实用性。建筑结构设计应该满足使用性需求,结构设计如果只是外在具有可观赏性,无法真正应用到建筑工程中去,或者结构设计的使用寿命过短,都是结构设计不具实用价值的体现。部分建筑结构设计单一重视外观,将极大的影响建筑工程的质量。

2高层建筑结构设计的影响因素

2.1结构方案

对于高层建筑结构设计来说,其最为核心的一点就是应该针对其结构方案进行恰当的选取,只有结构方案选择准确才能够保障其整体的高层建筑结构设计水平达到理想的要求,而对于这种结构方案的选择来说,其需要考虑的问题和要点是比较多的,首先,应该针对相关的规定和标准进行详细的研读,避免其选定的高层建筑结构设计方案和这些标准存在冲突;另外,对于具体结构方案的选择还应该重点针对其施工现场的实际状况进行慎重思考,尤其是对于施工现场的基础状况以及工程的规模大小等进行详细的调查和勘测,进而在此基础上选定最佳的结构方案。

2.2轴向承受力

对于一些层数比较低的建筑,其建筑的结构设计中可以简化对轴向的承受力的计算。在进行这样的建筑设计时,一般只要对建筑的弯矩受力进行考虑就可以,因为其轴力在该建筑中的作用不是很大。但是,对于高层建筑的情况就不同了,尤其注意在建筑结构设计中对轴向的承受力的计算和控制。高层建筑物一般其高度都是比较高的,所以所需的轴向的承受力也相应的增加,同时因为高度的增加而导致的轴向会更容易出现变形的情况,因此对轴向的承受力的设计更是要严格的把控。因为建筑的高度,从而导致了轴向力变大和负弯矩值减小,那么对下料的长度也会有影响。所以必须对建筑的轴向承受力进行精确的计算,然后做合适的调整,才能保证建筑的结构设计的完整和安全性。

2.3结构延性

在建筑的结构设计中,其中一个重要的组成因素就是结构的延性。随着经济的发展,导致了环境的破坏,一些自然灾害也频频发生。其中比较常发生在我国的一种自然灾害就是地震,一旦发生地震,人们的生命财产都会受到威胁。因此,如果在建筑结构设计上考虑到加强抗震的功能,那么对人身安全也是一种保护。对于比较高的建筑,其在发生地震时,建筑的结构非常容易发生变形,那么如果在之前的建筑结构设计中有很好的考虑到建筑的延性,那么就能减少建筑的倒塌。在地震的级数比较大时,如果建筑物的延性设计比较高,那么可以给人们争取更多的时间逃离建筑内部。在现在建筑中,主要是由混凝土建构而成,一般是非弹性的状态,而延性又有很好的伸缩性,这样即使发生地震,延性也能吸收震动的能量,从而保证了建筑的安全。因此,必须加强对建筑结构的延性,这样才能使建筑更有伸缩性。

2.4水平和侧移设计

对于建筑的水平的承载力的设计和侧移的设计,是建筑结构设计中不可忽视的一部分。在现在建筑结构设计中,一般建筑要重视垂直方向的轴向承受力,而在高层建筑中会更加重视水平承载力。因此,在进行建筑的结构设计中,特别是对高层建筑的建造,,一定注重对其水平的承载力进行精密的计算。同时因为高度的关系也影响到侧移的大小,因此对结构侧移的设计直接关系到建筑的稳固性。随着建筑高度的不断的增加,在进行建筑结构设计时要保证结构的强度和抗侧移的能力,即使发生侧移,也能在可控范围内。因此,必须注重对建筑结构的水平和侧移的承受力,才能保证建筑的安全性。

2.5建筑结构超高

一些城市为了进行评比,在楼宇的高度上不断进行更新,仿佛楼层越高,城市的地位就更靠前。但建筑物不断超高却对抗震性与建筑质量提出了更高的要求。相关的建筑规范对建筑物的高度与抗震要求进行明确的规定,无论是多高的建筑物,都需要满足相对应的抗震等级要求。针对目前多地存在的建筑物超高问题,建筑物规范将会进行限定,不断细化规则,与时俱进,这使得高层建筑结构的设计方法与措施有了明显的改进。每一个建筑单位的项目管理部都要注重建筑的超高问题,在设计图与施工组织审核时都应该及时发现潜在的风险问题,不断进行论证,避免对工程的造价与工期造成影响。

2.6抗风结构设计

高层建筑对风振作用比较敏感,抗风压是结构设计中的重点内容之一。高层建筑层数高,对于高空中的风具有干扰作用,影响风的自然对流,因此会改变风在周边建筑物的流动效应和空气的动力效应,对于高层建筑会产生动力荷载,越往高层,风压越大,危险系数也越大,很有可能造成高层结构的破坏,造成不良后果。在进行设计建造时,要注意抗风压性,对有效的设计非常重要。随着高层建筑的高度不断增加,结构本身对风起着扰动作用与阻隔作用,不利于风量的及时移动,在风速较大时,会对静止的高层建筑产生振动效果,从而造成一定的动力荷载力,将会对其稳定性造成威胁,甚至有可能会导致主体结构受到破坏,导致玻璃幕墙破裂、装饰物毁坏甚至墙体断裂等工程质量受到影响的危险。

结束语

综上所述,对于整个的实施建设过程来说,设计阶段无疑具备着极为突出的作用,直接影响到整个高层建筑实施的水平,尤其是结构设计更是会对于高层建筑整体的实施效果产生影响。但是在当前的高层建筑结构设计中却仍然存在着较多的设计因素会影响其作用的充分展现,尤其是在一些剪力墙、嵌固端、高度等设置上存在的问题更是极为常见。因此,针对这些关键因素进行必要的控制,恰当准确的选择最佳的设计方案,确保其相关计算的准确性和合理性也是极为必要的,当然,对于整个的结构设计环节来说,提高设计人员的设计水平也应该是当前需要解决的一个首要问题。

参考文献:

[1]赵领楠,葛莹.概念设计在建筑结构设计中的重要性及应用[J].企业导报,2012(22).

[2]徐立秋,秦忠尧.建筑工程中钢筋混凝土结构设计中的常见问题[J].中华民居,2014(02).

[3]范鹏飞.钢结构住宅的特点、结构体系与发展应用[D].杭州:浙江工业大学,2011.

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