建筑结构设计应用中常见的问题及对策

黑龙江寒地地基基础工程有限责任公司 黑龙江 哈尔滨 150000

前言

高层建筑为提高城市的空间利用率做出了有效贡献,可一般建筑高度越高,施工难度越大,结构设计过程中需要考虑的问题也越多。因此,设计者们需不断提高自身的结构设计水平,以保障高层建筑物的性能、功能与质量。而如何在设计阶段保证建筑的安全可靠性是设计者们需要共同克服的难题。这就需要相关从业人员对现有问题进行分析与探讨,制定出合理、可行的对策。

1 高层建筑结构设计常见问题

1.1 结构设计超高问题 在建筑结构设计过程中,设计人员有可能会忽视建筑物的超高问题。在任何情况下,建设高层建筑物时都有一定的抗震能力要求,所以建筑超高建设不仅会影响建筑物的整体安全稳定性,而且将直接降低建筑物的抗震能力。在我国的一些地区,洪涝、泥石流、地震等自然灾害时有发生,这就更加要求设计者们在设计时严格控制建筑物高度,并想方设法提升建筑物的抗震、防风与消防性能。在实际操作下,不同建筑的实际建设高度对于设计时的规范以及建筑物的施工质量有着不同的要求。一般,建筑物实际建设高度越高,要求的设计规范与施工质量也越严格。在建筑结构设计完成之后,设计工作者们还要对设计成果进行严格审核,遵循现行设计规范,避免建筑物存在安全隐患,保证公民的人身财产安全。

1.2 嵌固端与基础埋深问题 在结构设计过程中,嵌固端的设置不合理问题亟需解决。与此同时,建筑物的基础埋深问题也不容忽视,此二者间有着密不可分的联系。嵌固端多设置在建筑物的地下层部分,如果设计人员在结构设计时出现嵌固端的位置选择不合理、参数计算不合理等问题,不仅会减弱嵌固端之间的协调性与实际运用效果,还会影响建筑物的整体稳定性,不利于满足建筑物的抗震性能。而要设置合理的嵌固端,需要设计人员根据建筑物的实地建设特点以及建筑物的所在地理环境做统筹分析,由此对嵌固端进行正确选取与结构设计,发挥其应有的经济效益。同理,高层建筑的基础埋置深度不合格,就不能保障建筑物的整体抗滑效果,还会导致建筑物抗震能力减小。设计人员在进行埋深大小的选择时也需有着极大考究。

1.3 设计及施工带来的垂直载荷问题 高层建筑在建设时将受到多方面荷载的影响,而作为高层建筑所承受的最基本载荷,垂直载荷,直接影响到建筑物的质量、刚度及其整体稳定性。在高层建筑的结构设计阶段,设计人员必须对垂直载荷带来的问题予以高度重视,如若重视程度不够,就可能会为高层建筑的承重构件带来损伤,影响建筑物的整体安全,埋下安全使用隐患。我们知道,建筑实际建设高度越高,要求建筑材料的质量一般也越高,在这一条件下,建筑物的荷载将随着建筑高度的增加而增加。不仅如此,高层建筑在建设过程中,其不同楼层将会有许多成吨的机施工仪器同时作业,这又会造成高层建筑的垂直荷载变大。所以,设计者们既要考虑结构设计时建筑物高度带来的垂直载荷问题,又要考虑施工过程中施工仪器带来的垂直荷载影响。由此,设计人员需精确计算相关参数,并采用合理有效的手段增强建筑物的单层承受力。必要时还可对建筑物进行模拟受力测试,以确保建筑物的安全与稳定。

2 高层建筑结构设计常见问题的解决对策

2.1 科学进行建筑结构设计 我国的建筑物规范标准不仅规定了高层建筑的单层数量,而且对于建筑物的刚度大小、结构尺寸等都有严格规定,这为我国的高层建筑从结构设计环节到具体施工过程都提供了有效的安全保障。而在对建筑进行结构设计时,其中一个重要环节就是科学合理地选择建筑结构设计方案,并对其进行最优化。为科学合理的选择结构设计方案,设计人员可以在对高层建筑进行结构设计之前,从建筑物的所在地理环境等方面进行详细考察,全面了解影响建筑物的各种因素,应用专业知识计算建筑物的配筋率、可接受的实际承载力等参数,设计出既科学又合理的结构设计方案。在进行结构设计的过程当中,设计人员可考虑采用弹性楼板计算方式对建筑物单层截面受剪承载力进行计算,或采用双层双向配筋方式提高楼层配筋率以增强建筑结构延性,以提升建筑物整体的抗震能力,从而作出最佳结构设计方案,有效解决结构设计中的一系列问题。

2.2 准确计算与应用简图 影响高层建筑结构稳定性的要素非常多,并且设计参数复杂。在对高层建筑进行结构设计时,需要严格控制建筑物的抗震与荷载承受力等参数,并不可避免的需要考虑配筋率、构件尺寸、材料用量等问题,这些问题需要设计人员全面考虑。简图计算作为高层建筑结构设计的重要依据,其使用频率较高,一般可围绕建筑的抗震载荷能力、稳定性以及安全性进行计算。选择相关的计算模型,按照结构力学对相关构件进行简化,用定量数据来描述构件的受力情况,反应构件稳定状况。这要求计算人员具备优秀且全面的专业知识,对复杂的计算工程简图进行正确使用。依照计算误差合理原则,设计人员在设计阶段应对简图进行合理运用,全方位考究影响建筑结构的因素,适宜选择计算软件,以提高计算结果准确性,避免参数方面失误,高效完成工作。

2.3 做好对建筑抗震载荷能力的严格把控 高层建筑在建设过程中会承受不同荷载,而不同荷载对其结构产生的影响不同,设计人员可在实现基础造价最佳性价比的条件下,选择最优方案。设计人员可以使用轻质高强度材料减轻建筑物结构自重,防止建筑框架压力变形,减轻单层荷载,提升建筑的整体稳定性。对于提升建筑物的抗震能力,设计者们可以考虑在建筑物所能承受的最大荷载基础上,降低建材刚度,使建筑共振幅度降低,增强建筑物的抗震能力。另外,在进行高层建筑结构设计时,设计人员还需详细计算建筑构件的承载力、刚度结构等,并充分考虑结构构件的变形能力与它们之间的平衡点。为做好地震防护,设计人员必须了解不同地区的环境参数与地震水准,遵循科学化原则,对设计方案进行反复论证,从而确保建筑物具有较强的抗震载荷能力。

3 结语

综上所述,高层建筑在现阶段社会的建设范围越来越广,但其在设计及施工过程中仍存在较大问题,若建筑质量不合格,将会直接影响到建筑物的整体稳定性。在进行结构设计过程中,设计人员必须详细计算各项基本参数,有效运用计算简图,在保障建筑物整体安全性与公民人身财产安全的基础上,提升建筑物的整体利用价值。