摘要:针对高层建筑结构的设计问题,采取实例分析的方法,做简单的论述,提出结构设计策略。从结构设计的角度来说,优化结构方案,运用计算简图,做好建筑功能性把控,避免传统设计常见的问题,能够获得不错的成效。文章结合具体研究进行分析。

关键词:高层建筑;建筑设计;结构设计

现代化建筑的建设,除了对施工质量有着很高的要求外,对建筑使用的安全性和效益也提出了新要求。若想保证建筑的使用性能达标,做好结构设计研究和把控,对设计建设高稳定性和安全性水平的建筑,推动建筑持续化发展,有着重要的意义。

1高层建筑结构的设计问题

基于过往的设计实践经验,高层建筑结构设计,常见的问题如下:

(1)剪力墙。设置在建筑结构中的剪力墙,发挥着承载水平力以及竖向重力的积极作用。若布局不合理,强度和刚度不达标等,都很容易造成结构破坏,影响着结构性能发挥,当发生地震时无法有效吸收冲击力。

(2)建筑结构超高。现行的高层建筑设计规范,对建筑结构高度做出了明确具体的规定。不过部分企业为了获得更多的经济效益,存在着随意增加高度的行为,使得建筑存在很大的安全隐患。若遇到强风或者地震情况,很容易出现破坏的情况。基于此,开展结构设计时,要严格按照现行的规定和标准,做好高度设计的把控。

(3)嵌固端的设置。一般来说,嵌固端设计常见的问题为位置选择和刚度大小。具体体现为:将嵌固端布置在人防地下室顶板位置,增加了结构整体的安全风险;刚度设计比例不合理,影响着结构的稳定性。

2高层建筑结构的设计实例分析

2.1案例概述。以某建筑项目为例,总建筑面积为6.85万m2。整个建筑设计为现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构,选择6层位置设置转换层,建筑地下室设计为停车库。建筑抗震设防烈度为7度,设计地震分组为第一组,按照50年一遇风压设计,即0.85kN/m2。现结合具体设计进行结构设计分析。

2.2结构选型和布置。此项目建筑平面比较复杂,保证塔楼体形、平面以及刚度相同,进而减少耦联振动。各塔楼之间设计用喇叭形布置,布置参数如表1所示。设计的连接体转换结构,使用的钢骨混凝土梁,用作连接体的支撑。通过设计计算,整个钢骨混凝土梁的断面最大值是900mm×3000mm,会增加施工作业的难度。出于安全和经济性考虑,建筑主体结构和连接体结构设计,选择刚性连接的方法。连接位置连接主梁,选择各层设置的混凝土梁,梁的尺寸大小设计为500mm×1800mm,进而保证连接位置的刚度达标。因为连体的结构振型比较丰富,同时扭转振型和平动振型采取耦合形式,运用平扭耦联方法,开展结构扭转效应的计算,并且基于双向地震的影响做充分分析,做好相应的把控。因为连接位置很复杂,所以运用弹性楼盖开展计算。除此之外,连体结构的两个塔楼体型很像,所以,选择风荷载数值时,考虑相邻建筑物之间的相互影响,用体形系数和干扰系数相乘,获得的计算结果如表2所示。通过结果分析,建筑自振周期处于合理范围内,能够达到规范要求。除此之外,在地震影响下,楼层最大层间位移也能够达到规范要求。

2.3连接体结构设计。因为塔楼相互连接位置的高度大约为50m,所以开展连接体结构的设计时,要最大程度上保障连接体结构位置的施工安全。选择在48m位置设置1个钢结构,用作施工平台[1]。因为连接体梁板自身的重量很大,若想确保施工作业的安全和经济效益,选择混凝土浇筑振捣作业方法,进而减少自重范围,用梁承担相应的荷载。为了满足施工方案的基本要求,对连接体进行设计优化,根据施工作业顺序,开展混凝土浇筑内力的计算,选择下层连接体梁板,当作上层连接体的作业平台,用于承受施工荷载,同时开展配筋计算。经过计算,部分梁的配筋通过施工控制,进而达到建设标准。

3高层建筑结构的设计策略总结

3.1优选设计方案。从高层建筑设计实践来说,结构设计方案为关键内容,要做好科学性以及合理性的把控,做好剪力墙和嵌固端布置等的优化设计,保证建筑工程建设的质量[2]。结构设计的方案,提出的各类参数必须要能够满足结构实际需求,同时还要达到设计规范以及技术标准。开展结构设计,要考虑到后期施工活动的开展,做好结构设计,为后期施工作业的进行,提供安全保障。除此之外,加大对现场环境的调查,结合结构方案设计的特点,优选设计方案,确保整个方案具有科学性以及可行性。

3.2运用计算简图。从结构方案设计的角度来说,运用计算简图,能够有效保证设计的质量和准确性,减少设计误差的出现[3]。若产生设计误差,比如配筋误差等,将会引发系列问题,影响着建筑建设的质量和效益。基于此,开展结构设计时,运用计算简图,综合分析各类因素,做好全面的把控。需要注意:要结合实际需求,选择适宜的结构设计计算软件,辅助结构设计作业的开展,保证设计方案参数计算结果的真实性和准确性,提高结构设计工作的质量和效率。

3.3满足性能需求。从建筑结构设计实践来说,若想获得不错的成效,必须要保证满足各项性能需求。设计时做好以下性能指标的把控:

(1)延展性。结构设计的开展,要做好延展性的把控,进而保证当楼体出现变形和受到地震作用时能够保持安全状态。

(2)结构的水平力。结构设计环节,做好结构水平力的高效。通过分析相同水平面内力学载荷分布特征,把控好结构水平力,进而保障结构设计质量达标。因为水平力因素能够给建筑结构造成很大影响,需要高度重视。

(3)稳定性。开展建筑结构设计时,做好稳定性能的分析,强化对关键环节的控制,比如短肢剪力墙,保证建筑建设的质量[4]。

3.4把控好抗震设计。高层建筑结构的抗震设计,需全面把控,做好设计要点的把控。具体实践中采取以下措施:

(1)合理设计抗震结构。建筑结构设计是否合理,将会给建筑抗震性能造成直接影响。目前来说,高层建筑建设选用的结构形式,主要包括框筒体系、筒中筒与框架体系、支撑体系。近年来,钢结构被广泛应用,增强了建筑抗震能力。开展抗震设计,要积极采用软性模式,通过消减地震条件下的作用力,保障建筑的安全性。

(2)优选建筑材料。材料的质量水平,影响着建筑的抗震性能。基于抗震设计层面选择建筑材料,要做好整体分析,有效把控建筑物延性,实现材料的优选,保证建筑物整体性能。

(3)合理设计抗震防线。若想增强建筑整体的抗震能力,采取增加抵御路线的方法,增强抵抗力。发生地震时,综合发挥各类防线的积极作用,形成强有力的保护,避免建筑出现大规模倒塌破坏的情况。在进行抗震设计时,选择设置多肢节和框架式结构等,来增强抗震性。一般来说,设计的框架结构,拥有多层次防线,剪力墙作为重要构成部件,发挥着重要的抗震作用。若想实现抗震功能,要控制好数量设置。当剪力墙被破坏后,每个楼层的框架的地震剪力,其超过了结构底部的剪力,进而实现了保护的目的。

3.5做好超限设计的把控。从建筑结构设计角度来说,现行的各类规范,提出了计算要求以及构造措施,难以有效保证超限结构在地震条件下的安全性以及可靠性,在进行建筑结构设计时,需严格控制。采取以下措施:

(1)做好结构全面计算。使用有限元程序,开展模拟分析和计算。做好地震作用下的建筑结构分析,除了运用振型分解反应谱方法外,还可以进行弹性时程分析,结合使用力学模型,开展对比分析。一般来说,超限结构具有很强的复杂性,对软件性能的要求较高,可使用SAP2000等进行实际分析,获得高质量的计算结果。不过需要注意的是,软件的先进性越高,精准度就越高,由于软件使用者的熟悉程度不高,加之操作复杂,需要消耗很多的分析时间。除了上述方法外,在进行结构抗震设计时,可以运用静力分析法或者动力弹性分析法,分析结构的性能,依据计算结果,开展配筋设计,保证结构整体的性能。

(2)采取相应的措施,增强建筑整体性能,保证建筑的安全性。在进行计算分析之前,要提高设计标准,高于现行的规范标准,同时对结构重要位置进行强化设计。运用软件分析,明确薄弱点,进行优化设计,增强建筑的性能,保证结构设计达到安全性和可靠性目标,推动建筑结构设计工作的高质量落实。

4结语

综上所述,高层建筑结构的设计,要做好全面的把控,提出高质量的设计方案,保障建筑结构性能达标。设计工作的开展,从多个方面入手,做好结构水平力和稳定性等指标的把控,优化结构设计,为建筑施工提供高质量方案。

参考文献

[1]初莎莎.高层建筑结构的优化设计问题及对策[J].黑龙江科学,2019,10(6):130-131.

[2]蔡伟.高层民用建筑结构设计的问题及对策分析[J].住宅与房地产,2019(6):81.

[3]谢犇.探讨高层建筑结构基础设计中的问题及对策[J].中国住宅设施,2019(1):52-53.

[4]刘焕访.高层建筑结构设计的问题及对策的探析[J].住宅与房地产,2018(30):56.