浅谈高层建筑结构设计中常见问题分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈高层建筑结构设计中常见问题 分析 摘要：加强高层建筑结构设计中 常见问题的研究是十分必要的。本文作 者结合多年来的工作经验，对高层建筑 结构设计中常见问题进行了研究，具有 重要的参考意义。 中国论文网 /2/view-12791749.htm 关键词：高层建筑；结构设计； 问题； 中图分类号： TU318 文献标识 码： A 文章编号： 一、前言 如何利用好各种优势资源，将资 源优化组合，发挥其最大的功效，节省 建设投资，是建筑设计师们必须认真思 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 考的问题。所以，在现代城市建设的过 程中，高层建筑结构设计又被人们重新 重视起来。但由于目前住宅建筑结构设 计周期短，任务重,大多数结构设计仅是 根据已确定好的平面和竖向布置,先假定 好构件尺寸,通过电算来调整结构的周期、 位移、刚度比等,以至于住宅建好后在经 济、实用、安全方面留下遗憾。 二、高层建筑结构设计中常见问 题现在高层建筑结构设计的应用远远脱 离了施工实际，理论发展的进度相当缓 慢，特别是在土木建筑领域当中，优化 设计还没有被得到广泛的认知和关注， 出现这种状况的原因有： （一）只重视结构尺寸的优化， 而忽视结构整体的优化这种优化形式在 给定的集合形状、材料和拓扑的情况下， 只需要计算出最优构件界面即可。但是 从理论上和实践应用上，结构的整体优 化意义远强于结构尺寸的优化，若仅采 用尺寸优化，就不可能得出最优的结果， 因此整个设计就不够使人完全满意和令 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 人信服。这种设计误区的表现形式为， 设计人员在设计的过程中，对建筑体的 上部结构的优化不够重视。其认为上部 结构对于下部结构（地基部位或地下室） 特别是软土地基的意义不大，所以在处 理上部结构的数据时，往往只是简单地 采用电子计算机软件来进行数据分析， 对于构件截面的设计只要求满足规范即 可。因而在设计的过程中，上部结构的 截面优化所能达到的经济效应没有被予 以足够的重视。 （二）结构优化的目标 不能完全达到建设工程的标准在高层建 筑的实际结构中，结构的复杂程度超出 了人的想象范围，所以实际结构的问题 相当复杂，其中存在很多节点，例如： 约束条件多、设计变量多、建筑功能限 制优化等难点。由于多种不确定因素的 干扰，使得目标函数在处理过程中往往 会远离准确的结果，最后建立起的数据 模型只能是将结构设计做到相对的优化。 在目前的计算机软件领域中，还没有开 发实用性相对较高的高层建筑结构优化 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 分析软件，通过目前通用的计算软件， 仅仅依靠几次简单的计算，并不能将截 面的优化设计计算到最佳效果，所以， 这种优化方式并不是最合适的方法。在 许多的高层建筑优化设计当中，结构布 置和方案是比较合理的，截面设计也是 常用尺寸，但是在分析计算后，一些薄 弱环节依然存在，为了改善受力分布， 以增大构件面积，却不能很好的起到应 有的效果，反而浪费了耗材。 三、高层建筑中的优化设计方案 （一）耐久性优化设计在通常的 混凝土结构设计方案当中，经常忽略的 是建筑耐久性的优化设计，建筑的耐久 性，是要保证高层建筑建成后，在合理 的使用期限范围以内，要保证用户能够 正常使用。但是在实际设计方案当中， 这样的优化设计往往被忽略。因为在设 计的过程中，没有考虑到在外力条件和 周边环境的变化的情况下，建筑结构在 使用的过程中会发生结构损伤，从而严 重地降低房屋的安全可靠指数使用寿命。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 对于混凝土的建筑设计，为节省建设投 资，所才用的省材料和低造价的设计都 应该是科学合理的，但是在实际生活当 中，面对各种技术指标或者使用要求成 为建筑设计的主要矛盾时，建筑设计师 就应该果断地放弃单纯的经济利益追求， 应该提出更为人性化的设计方案，而这 种人性化在很大程度上就体现在建筑的 耐久性上面。 （二）房屋结构周期性折减系数 在房屋的顶盖和框架结构设计的过程中， 因为在加固墙体的同时使用填充物，使 得结构设计的实际刚度大于设计计算得 出的刚度范围，同时刚度的计算周期也 大于实际周期。这时，在实际的受力情 况中，会出现实际结构剪力偏小的状况， 这就导致整个建筑体出现部分结构的不 安全状况发生，从而大大降低了整个建 筑的受力平衡。所以在设计过程中，对 于高层建筑的房屋结构计算的周期应该 进行合理的折减，以达到整个建筑受力 的大致平衡，起到良好的施工效果，但 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 是必须注意的是，对于房屋框架结构的 折减一定不能小于常用的标准折减系数。 （三）地下室层数设计高层房屋 等多架构的房屋，为了争取建设空间， 一般都会设置地下室，但是由于地下室 的隔墙相对较少，所以在通常的建设中 会采用板筏来做基础。在建筑设计计算 时，要将上部结构和下部结构（地下室） 进行合理地结合，在工程设计图纸中， 一定要按照实际的层数来通过电子计算 机进行详细的数据处理。这样，地基纵 向载荷以及基础底板就通过几次详尽的 计算可达到比较满意的结果。与此同时， 还可以通过比较侧层移的刚度系数来判 断和调整房屋相对的嵌固位置，采取适 当的措施来加固构造，从而保证楼板的 最小厚度和最小配筋率保持在一个合理 的受力范围内。另外，还需要考虑到， 当高层建筑在设计中采用的是不规则的 纵向结构时，地下室的层数设计首先要 对其最薄弱的一层进行科学合理而又详 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 尽的数据演算，从而通过电子计算机软 件来验算出合理的构件厚度和强度，这 样就可以保证在控制工程经费的前提下 将地下室的工程质量提到最高。 （四）基础形式的选择。高层建 筑的基础形式应选用整体性好,能满足地 基承载力和高层建筑容许变形的要求,并 能调节不均匀沉降,达到安全实用和经济 合理的目的。以下讨论平板式筏基和梁 板式筏基经济合理的问题。平板式筏基 与梁板式筏基相比较具有节约钢材、混 凝土,施工工期短等优点。住宅一般开间 小,即剪力墙间距小,并且剪力墙刚度大, 所以剪力墙完全可以起到梁板式筏基中 基础梁的作用。采用中国建筑科学研究 院编制的 JCCAD 软件, 用有限元法对 不同基础形式进行基础计算,发现平板式 筏基和梁板式筏基的板厚及配筋相差不 多,但梁板式筏基却有基础梁的配筋、混 凝土用量和基础梁支模等情况。当采用 梁板式筏基时有的基础梁的刚度达不到 它所应起到的刚度作用,计算时超筋。于 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 是还要再增大梁的断面。从综合经济效 益分析, 对于采用剪力墙结构形式的高 层住宅平板式筏基比梁板式筏基更经济 合理。 结语： 高层建筑项目建设周期长，投资 大，对其进行优化设计可以在很大程度 上节省建设投资，节约成本，但是在实 际设计和建设过程中，由于约束条件、 设计变量以及庞大的数据处理等原因， 优化设计很难得到有效的实施。当然， 高层建筑的结构优化设计不仅仅局限于 上述几个方面，还涉及到房屋结构抗震 性设计、合理使用高强混凝