探讨高层建筑结构基础设计中的问题及对策

作者:未知

  摘要:现如今,高层建筑已成为建筑工程中非常重要的一种形式,也是最为常见的一种建筑工程形式。高层建筑结构整体较为复杂,在施工时有一定的难度,所以在设计阶段要科学、合理的进行安排,良好的结构设计能够提升高层建筑物的整体性能,能够很好的引导施工过程顺利完成,从而促进建筑行业的发展。本文主要探究高层建筑结构设计中存在的几个问题,并对此提出了解决对策。
  关键词:高层建筑;结构设计;问题;对策
  引言
  与多层建筑结构相比,高层建筑结构在垂直载荷上远远超于多层建筑。高层建筑的垂直载荷是指其本身的重力在垂直方向上形成的载荷量。另外高层建筑会受到水平载荷的作用,这是指庞大的建筑主体受到风力作用的载荷量,高层建筑结构的主体巨大,接受风力的面积也相应较大,这就使高层建筑主体结构受到较大的水平载荷。另外,建筑物本身存在侧移现象,且侧移会随着建筑高度的变化而变化。这就要求设计单位严格把控设计关,合理设计高层建筑结构,尽可能地控制在居住舒适度的范围之内。
  1 高层建筑结构设计中存在的问题
  1.1 超高问题
  高层建筑的高度通常是在24米至100米之间,众所周知,建筑物越高,在抗震、防风及火灾等方面的要求也就越高,越高的建筑物在受到地震横向作用力时越容易坍塌,因而,高层建筑在性能方面要求较高,也是结构设计过程中需要关注的重点问题之一。再者设计高层建筑结构时,对于抗震的要求也极为严格,然而在设计过程中,經常会出现业主单位要求,改变建筑物高度,这就使得设计单位的结构设计方案也需随之不断变化,耗费设计单位的人力与物力资源,甚至造成工期延误、经济损失等情况。
  1.2 扭转问题
  扭转问题是高层建筑结构设计中的重要问题,也是世界各国研究高层建筑的核心问题,关系着建筑物的抗震、抗风性能。受地理特征及其他因素的影响,导致在设计高层建筑结构的过程中不能保证建筑物的完全对称,接着会产生扭转问题。设计者在设计时,需努力使建筑物对称,确保搞成建筑的高度与质量,最大程度地避免出现扭转问题。
  1.3 受力问题
  高层建筑在施工过程中,势必会使用多种机械设备,高度越高,机械设备的数量也就越多,会增加高层建筑的垂直载荷量。如果在前期设计工作中,没有兼顾到机械设备这一方面,或者建筑原材料不达标,就很容易导致高层建筑主体的受力与承载力出现问题。
  1.4 基础埋深问题
  相关规定明确指出埋置深度可以为建筑高度的1/15到1/18,但在现实生活中可以发现,施工承建单位将土地资源进行最大程度地开发利用,大部分建筑物低下部分均为低下商场或车库,不利于高层建筑主体的抗倾覆与抗风性。
  2 解决高层建筑结构设计中问题的对策
  2.1 超高问题的解决
  《高层建筑混凝土技术结构技术规程》严格规定了高层建筑的结构高度,优化、改进了高层建筑结构的设计方法。设计单位在进行高层建筑结构设计时,应意识到建筑主体的高度与其水平载荷、自身重力之间的关系,特别是对高层建筑主体的超高问题,应保证建筑物的高度,协调各种环境因素,使高层建筑有质有量,尽力达到最优化。
  2.2 扭转问题的解决
  高层建筑结构扭转问题是世界地震工程的热点问题。一般来说,在进行基础设计时,力求建筑结构简单、规则、对称,尽力使结构的刚度中心与质量中心重合。在设计施工方案阶段,结构专业应协同建筑专业,从概念设计方面满足抗震的需求。尤其是扭转不规则时,应顾及扭转影响,并且在规定水平地震力作用下,尽量保证高层建筑主体的对称性。
  2.3 受力问题的解决
  受力问题是高层建筑施工、居住的安全性问题,设计单位进行高层建筑结构设计时,应准确计算出高层建筑的具体高度、地基承载力以及各楼层的承载能力,加强地梁的承载力设计。尤其是施工过程中各机械设备的使用量。严格管控承重墙、承重柱的质量结构,确保各楼层受力均匀。有效的承载力计算、裂缝控制措施对于高层建筑结构设计的稳定性具有重要作用。
  2.4 基础埋深问题的解决
  在实际设计中,高层建筑的基础埋深问题很容易被忽视,不利于提升高层建筑的性能。在概念设计时,可采用大底盘多塔结构进行计算与设计,将主楼与裙楼做成一个整体,再通过后浇解决沉降差异与温度应力的影响,另外,将地下车库或者地下超市的刚度折算成为覆土厚土,再根据相关规定计算埋置深度。
  2.5 性能问题的解决
  高层建筑结构抗震设计的核心就是性能设计,随着乡镇一体化趋势呈白热化阶段,大量人口涌入到城市中,在高层建筑结构设计过程中,不能单一考虑到生命安全,应将重点放在保护建筑主体上,确保地震来临之时高层建筑的功能仍可以正常使用。这就要求设计员综合考虑不同地震水准条件构件的变形、承载力、刚度结构等。为有效实现性能设计,提升建筑结构的承载力,只需找准结构构件的承载力与变形能力之间的平衡点,再进行计算、设计即可。
  结语
  社会经济条文明与物质文明的发展,对高层建筑的外观、性能要求也在逐步提升。为不断满足社会发展对高层建筑提出的高要求,设计单位应不断探索高层建筑的结构问题,进而提升高层建筑的质量与寿命,促进我国建筑行业的健康、有序发展。
  参考文献
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