高层建筑结构设计的问题及改进策略

2017-04-06

福建质量管理 2017年16期

(重庆名威建设工程咨询有限公司重庆 402160)

高层建筑结构设计的问题及改进策略

覃帮全

(重庆名威建设工程咨询有限公司重庆 402160)

随着城市不断加快其建设的进程，优化高层建筑的结构设计已经成为最大限度地利用空间优势的方式。但由于大型高层建筑物具有较大的垂直载荷，结构存在柔和特性等问题，为了使高层建筑能够实现安全与美观并存的目的，如何搭建高层建筑，完善其结构设计，满足公众生活，使居住变得更加安全和方便，成为人们关注的重点，也是现代建筑设计工作所面临的困难之一。本文分析了高层建筑的设计原则，结合实际高层建筑可能发生的问题，总结设计的经验，为高层建筑结构设计提出具有重要意义的改进策略。

高层建筑；结构设计；问题；改进策略

一、引言

在高层建筑中，外部地震和外部风力对高层建筑都具有重大的影响，还影响着高层建筑的负荷。随着建筑高度的逐渐增加，高层建筑会产生较长的位移。然而，高层建筑过度的横向位移不仅会影响人们居住的舒适度，而且还会影响到建筑物的正常使用。此外，过度的横向位移有可能损坏建筑物的结构和非结构的部件。因此，在高层建筑结构的设计中，有必要合理地控制横向位移使其处于要求的范围内，使建筑物不会对人的居住舒适度产成影响，也不会对建筑物的使用造成影响。因此，需要通过分析结构设计中存在的问题，结合实际情况，确保建筑的安全，进一步探索提高高层建筑结构设计水平的改进策略。

二、高层建筑结构设计的一般原则

除了满足经济要求以外，合理的方案也应该符合结构的要求。在相同的结构单元中使用相同的结构体系。选择高层建筑的结构设计时，应考虑负荷，施工条件，相邻建筑物等因素，同时分析地质条件。随着科学技术的发展和各种计算机软件的出现，每个计算软件的结果不同。应在使用前进行相关的理解，选择合适的软件进行计算。然后检查，做出合理的判断，得到最为准确的结果。

三、高层建筑结构设计的问题

(一)设计图纸过于简单。施工的基础是建筑结构的设计图，要求施工图可以详细地解释建筑结构设计的各个环节和细节。例如，结构类型，抗震，防震，墙体的材料等。在现行施工的过程中，部分施工单位的建筑结构设计不规范，例如，在梁、柱、墙的加固方案中，使用的不是标准图集，地面和地下高架的结构没有明确地标注，在施工时现场容易出现混乱的局面，甚至可能造成一些施工事故。

(二)房屋建筑基础结构设计中的问题。俗话说，基础决定着上层建筑，所以可以看到建筑的基本结构的重要性。但是，在现阶段对建筑结构调查的基础上，设计工作存在严重的不规范，不科学等现象，严重影响了房屋建设基础的质量。基础设计工作的相关人员，并没有做到足够的地质勘查工作，而是根据口头数据，进行建筑结构的设计工作，这种结构设计由设计师在没有准确数据的情况下得到，建筑基础的质量不能得到保证。此外，在现阶段，国内大部分民用建筑的基础结构设计没有严格地进行规范，这是常见的问题之一，在民用建筑基础结构方面的设计中，设计师应该注意这个问题，根据建筑物的载荷数据准确地标记，避免满载，影响整体建筑的质量和安全。另外，一些设计师对各种地质灾害只是片面了解，对于一些软土基础的设计工作，在没有准确的调查数据的情况下，只根据他们自身的经验，仓促地设计基础结构，质量和安全都存有危险性。

(三)房屋梁柱配筋数量不足。在对梁柱的数据进行具体设计的过程中，有些设计师为加快工作的速度，在屋顶梁的设计中直接复制下梁的大小，没有提前做好准确的计算，这导致屋顶梁的尺寸较小，载荷较小，并且实际施工中减少了配筋的数量，可能发生混凝土断裂的现象，影响建筑物的质量和安全。

(四)设计的方案不合理。在目前高层建筑结构的设计中，过度追求美学和个性化，从而忽视了科学合理的设计。同时，高层建筑的结构设计与普通建筑设计有所不同，在选择过程中还存在一些不合理的现象。除了高层建筑的整体结构设计外，还要注意风荷载和地震作用，设置良好的抗震防护系统，以提高建筑物的安全性。但在建筑物的实际设计中，结构上还有一些问题没得到足够的重视，一些方面仍然考虑得不全面，这导致对高层建筑的安全产生一定的威胁。

四、高层建筑结构设计的改进策略

(一)设计详细的图纸。建筑结构主要体现在建筑的图纸上，也是施工的重要依据。一旦图纸出现问题，将会影响建筑物的整体安全施工。因此，建筑设计师的建筑设计图必须认真负责地完成，符合相关的规范，不能盲目地追求施工速度而省略标注。同时，在设计图纸的过程中，有关复杂和细微的部分，要有详细的注释，以避免以后在施工过程中出现其它更麻烦的情况。设计图纸的任务完成后，图纸设计师应仔细检查，仔细检查图纸是否有错误。如果有的话，应及时纠正，以避免在施工过程中造成不必要的损失。

(二)保证建筑基础结构的科学性。当地的地质条件和建筑物的形状对建筑结构设计的选择有重要的影响，这要求施工方获取图纸后，不要盲目地建模计算，主要任务是先研究地质条件和建筑外形。如果计算盲目，就会发生两种情况：一是在施工过程中出现问题，需要抽出时间解决问题，在解决问题的过程中，工作的任务量被加大；另一个是建筑物会导致一系列的安全问题。为了避免上述情况，有必要与专业人士协调开发可行的解决方案，取得最好的解决结果。

(三)协调好高层建筑结构的均衡关系。在高层建筑的布局中，应考虑到高层建筑的总体规模，城市规模，街道规模等。高层建筑的完美造型必须使主体、裙房以及顶部之间把握好均衡关系。高层建筑是城市形态关键所在，也是重要的景点。高层建筑结构应在城市规划中占有优势地位，处理高层建筑与城市街道之间的关系，要确保高层建筑物不能影响步行街的正常活动，也不能对视觉造成影响。

(四)优化消防、抗震、抗风设计。消防结构优化设计：首先，对于防火间距，在设计时应考虑隔板间的间隔、消防功能，同时在设计时必须考虑到建筑结构的抵抗火灾问题和排放烟雾问题。其次，安全疏散结构的设计要合理，主要是为了解决疏散困难的情况，在设计时应注意防吸烟设置，同时注意双向疏散设计，如合理布置避难层等。最后，注意分割式结构的设计，主要是用于防火和控制烟雾，主要采用垂直楼板、水平单元墙和防火墙，再加上排烟和防火门等设施。

抗震结构优化设计：首先，提高地基的抗震设计，即简化建筑平面，提高地基强度和高度，将上层结构和桩的重点放在同一条线上。二是提高结构设计的整体规律性，以确保承载能力分配的合理性。三，在剪力墙的设计中，要提高高层建筑承重结构的抗侧力，以使承载能力能够保持连续，有效提高抗震的能力。

抗风结构优化设计：在设计的基础上，需要使用较高的砂砾石以确保地基的紧凑性，并且还应设置防起吊锚，以提高建筑基础的抗拉强度。在减振系统设计中，应采用耗能支撑，剪力墙和地板等构成的耗能减振系统，减少风荷载对高层建筑的影响。这主要是从水平压力，水平荷载，内力等方面综合考虑加强高层建筑的结构设计。