对高层建筑结构设计的分析研究

对高层建筑结构设计的分析研究【摘要】当前，高层建筑已经成为了城市建设的主力军，与多层以及普通建筑相比，高层建筑具有独特的方面，在设计过程中应当对高层建筑的结构特点、设计原则以及结构体系的科学选择、存在问题的处理等方面进行深入研究，有效提升高层建筑设计水平，为建筑质量的提高奠定坚实基础。【关键词】高层建筑；结构；设计；研究中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：相对于普通建筑而言，高层建筑设计是一个复杂的系统，设计中既要考虑到建筑自身的抗震、抗风、重力等方面的影响，同时也要对结构设计的科学性与经济性进行统筹兼顾。1高层建筑结构特点在高层建筑中，最为显著的特点就是承受着两个方面的荷载，一方面是风力导致的水平荷载，另一方面是重力垂直荷载，对于抗震能力也提出了更高的要求。与低层建筑相比，高层建筑在地震影响以及风力水平荷载方面的影响更大，是建筑设计中应当关注的主要方面。高层建筑的高度与位移幅度呈现出正比的关系，侧移超过限定值会影响建筑物的正常使用，甚至会损坏结构构件。所以，在高层建筑结构设计中，要对侧移进行有效控制，要将抗侧力结构设计作为整个建筑结构设计的核心方面。2高层建筑结构设计中应当遵循的几点原则2.1结构计算简图选择要合理。在高层建筑结构设计中，计算简图具有基础性作用，如果在计算简图的选择中出现了失误，那么就无法保证整个结构设计的安全性与科学性，因此，一定要选好计算简图，在此基础上开展计算与设计，保证整个建筑设计的准确无误。2.2结构基础设计确定要科学。结构基础设计对于建筑整体结构质量具有重要作用，设计中应当对施工现场进行地质勘查，并出具准确的报告，依据实际需要还可以开展地基变形检验，并参考相邻建筑物的相关数据。在此基础上结合建筑的类型、荷载以及施工条件等进行科学的设计。2.3建筑结构设计方案要优化。高层建筑结构设计的方案不仅要满足结构形式、体系等方面的要求，保证安全性能，同时要兼顾到经济效益，在保证结构与安全效能的前提下控减建设成本。要在设计中保证整个结构体系受力明确和传力简单，如果结构单元一致，则采取同样的结构设计，地震区建设的高层建筑，在结构设计中还要兼顾到平面以及竖向的应力。建筑结构设计方案还应当充分兼顾地质地理、工程建设要求以及建筑材料和其他配套设施等各种因素，设计出不同的结构方案，开展科学论证，运用择优法或者排除法原则，确定最为优化的结构设计方案。2.4计算结果分析研究要精确。当前，在高层建筑结构设计中，计算机发挥了重要的作用，借助于专业计算机软件的辅助，设计人员能够较为快捷地对相关数据进行计算，但是不同类型的软件在运用中的方向不一致，有可能在结果方面出现差异，因此，建筑结构设计人员一定要针对软件的适用范围进行优化选择，保证所选择的软件能够对建筑结构进行精确计算。鉴于高层建筑结构实际状况和软件程序有可能出现不全部吻合的情况，因此在使用软件实施计算的过程中，因为人工输入以及软件自身不足导致计算结果不够精确，还要通过设计人员对计算结果数据进行进一步的校核，并结合实际情况进行调整，保证计算结果的分析精确度。2.5结构构造措施运用要有效。在对高层建筑结构进行设计的过程中，应当遵循强剪切力弱弯变，强压力弱拉力，强柱弱梁等基本原则，对结构中的薄弱部位进行强化，重视钢筋执行段锚固长度，同时兼顾到构件延性的性能和温度应力等方面的因素，保证整个结构设计的科学有效。3对高层建筑结构体系选型的要求高层建筑结构体系主要包括抵抗水平与竖直荷载的构件组成模式以及传力的途径，主要借助于墙和柱等竖向构件以及楼盖等水平构件，将竖向荷载有效向基础传送，借助于抗侧力体系将水平荷载有效向基础传送。依据高层建筑结构材料分类，主要分为钢筋混凝土结构、钢结构以及钢-混凝土混合结构和钢-混凝土组合结构等不同类型，各种类型具有各自的优势与不足，建筑结构设计中应当结合实际需求进行科学选择。钢筋混凝土结构体系主要优势为成本低和耐久耐火，不足为自重高和施工不快；钢结构体系主要优势为强度大、抗震好和跨度大、施工快等，不足是成本高、防火不足以及操作复杂；钢-混凝土混合结构具备了钢构件与钢筋混凝土构件的优势，但是材料连接技术尚不完善；钢-混凝土组合结构优势是承载与抗震、耐火效果好，施工快，不足为节点构造复杂。依据高层建筑结构形式分类，主要分为框架结构、剪力墙结构以及框架-剪力墙结构体系等类型，当前在高层建筑结构设计中运用较为普遍的属于框架-剪力墙结构体系，这种体系结构能够承载更多的水平负载，在布局方面能够更为灵活，实用性高，但是在实际设计与施工中，要对剪力墙的位置以及数量进行科学的设计，既要满足框架结构的需求，同时也要更加有利于布局安排。4当前国内高层建筑结构设计存在的主要问题与解决措施4.1建筑结构高度超标。国内建筑法规对于高层建筑结构高度具有明确标准，新的规范中在原来限制A级高度的基础上，增加了B级高度，对于整个建筑结构处理设计工作产生了一定的变化。在设计中一旦因为对建筑结构类型调整导致出现超高现象，施工设计在审图环节将无法过关，会严重影响工程建设进度以及造价等，因此一定要避免出现高度超标问题。4.2结构设计中出现短肢剪力墙。在现行建筑规范以及实际运用中，对高层建筑结构中短肢剪力墙做出了严格的限制，因此在结构设计工作中要严格控制短肢剪力墙的出现，尽可能不使用，保证高层建筑结构设计能够科学完善。4.3嵌固端设置设计不够完善。在高层建筑结构设计中，要兼顾到嵌固端设置的各方面影响，对嵌固端楼板进行针对性设计，保证嵌固端上层与下层抗震等级相同。要将嵌固端位置以及抗震缝隙设置作为重要的方面完，善设计工作。4.4结构设计规则性不足。高层建筑结构设计规则性要求非常严格，如结构嵌固端上层和下层刚度比、平面规则性系数等，对整个建筑结构设计要运用规则的设计方案，最大限度地保证施工期间的连续性与完整性。综上所述，在高层建筑结构设计中，广大设计人员一定要强化研究，抓住要点，科学实施，提高设计水平，保障建筑质量