本站原创摘 要：在高层建筑设计时,设计师必须以国家相关规范为依托,并结合建筑设计抗震、采光等需求,统筹城市规划的理念和要求,结合自己的专业知识和经验,科学、合理的设计高层建筑为国家建设做出贡献.本文通过分析高层建筑结构的特点,并探讨了高层建筑的分析方法,从而进一步完善高层建筑结构设计,促进高层建筑的发展.
关 键 词：高层建筑；结构设计；方法
一、高层建筑结构的特点
高层建筑结构具有与一般的建筑结构不同的特点,它同时承受着水平荷载和垂直荷载,其中水平荷载是由外界的风力所产生的,垂直荷载是由于建筑物高度所引起的,此外,高层建筑结构设计对抗震能力也有相应的要求.随着建筑物高度的不断增加,高层建筑的位移较快的增长.但是,高层建筑过大的侧移不仅会影响人的舒适度,还会对建筑物的使用产生影响,此外,过大的侧移还会损害建筑物的结构构件和非结构构件.有鉴于此,在进行高层建筑结构设计的时候,必须将侧移控制在合理的范围之内,使建筑物不会影响人的舒适度,不会影响建筑物的使用.因此,可以说,在高层建筑结构设计中,其核心是抗侧力结构的设计.
二、高层建筑工程结构设计的一般原则
2.1选择合适的基础方案
基础设计应根据工程地质条件,上部结构类型及荷载分布,相邻建筑物影响及施工条件等多种因素进行综合分析,选择经济合理的基础方案.设计时宜最大限度地发挥地基的潜力,必要时还应进行地基变形验算.基础设计应有详尽的地质勘察报告,对一些缺少详细地质报告的小型建筑也应进行现场查看和参考邻近建筑资料.一般情况下,同一结构单元不宜采用两种不同的基础类型.
2.2合理选择结构方案
一个成功的设计必须选择一个经济合理的结构方案,即要选择一个切实可行的结构形式和结构体系.结构体系应受力明确,传力简捷,同一结构单元不宜混用不同结构体系,地震区应力求平面和竖向布置规则.总之,必须对工程的设计要求、地理环境、材料供应、施工条件等情况进行综合分析,并与建筑、水、暖、电等专业充分协商,在此基础上进行结构选型,确定结构方案,必要时还应进行多方案比较,择优选用.
2.3选用恰当的计算简图
结构计算是在计算简图的基础上进行的,计算简图选用不当而导致结构安全的事故屡有发生,因此选择恰当的计算简图是保证结构安全的重要条件.计算简图还应有相应的构造措施来保证.实际结构的节点不可能是纯粹的刚结或铰结点,但与计算简图的误差应在设计允许范围之内.
2.4正确分析计算结果
在结构设计中普遍采用计算机技术,但由于目前软件种类繁多,不同软件往往会导致不同的计算结果.因此设计师应对程序的适用范围、技术条件等全面了解.免费论文参考网.在计算机辅助设计时,由于程序与结构某处实际情况不相符合,或人工输入有误,或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果,因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析,慎重校核,做出合理判断.设计师的知识、经验的积累是不可缺少的.
2.5采取相应的构造措施
始终牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则”；注意构件的延性性能；加强薄弱部位；注意钢筋的锚固长度,尤其是钢筋的直线段锚固长度；考虑温度应力的影响.除此之外,还应注意按均匀、对称、规整原则考虑平面和立面的布置；综合考虑抗震的多道防线；尽量避免薄弱层的出现；以及正常使用极限状态的验算等等都需要结构概念设计作指导.
三、提高建筑结构设计质量的措施分析
3.1运用结构设计概念,进行结构优化
在计算中,要充分考虑在满足技术条件下的经济性.不能随意加大配筋量或加大构件的截面,造成“肥梁、胖柱、深基础”、有些设计人员“算不清,加钢筋”和“层层附加保险性”以至配成超筋梁柱.要始终牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强压弱拉原则”,注意构件的延性性能,加强薄弱部位,注意钢筋的锚固长度,尤其是钢筋的直线段锚固长度,考虑温度应力的影响.除此之外,还应注意按均匀对称规整原则考虑平面和立面的布置,综合考虑抗震的多道防线,尽量避免薄弱层的出现,以及正常使用极限状态的验算等这一点要作为我们的设计理念之一来重视.在结构设计中还需注意考虑优化设计.一个结构设计从结构选型、布置、分析计算、截面设计到细部处理的整个设计过程中,综合考虑各方面因素,确定合理的分析、处理方法,力求得到最为经济合理的结构设计方案.
建筑师确定建筑方案后,结构也应综合考虑各方面因素,尽量采用最简单、经济、合理的方案.各个受力构件的布置要全面考虑它可能承受的各种荷载.竖向承重构件不仅是将竖向荷载传递到基础上,同时还要承受风和地震等水平荷载.因此,布置时还要注意将它放在有利于承受水平荷载和温度应力的位置.除此之外,还要考虑楼板刚度是否满足整体工作的要求,对剪力墙间距进行限制.水平承重构件的布置同样也要考虑多方面的因素,力求传力路径简洁,以最快的方式将楼面上的荷载传递到主梁上,再由柱、剪力墙等传递到基础、地基.地基基础中地基土的不确定性很强,至今还没有哪个模型能够对其作精确的描述.因此,在地基基础的设计中,更需要根据基本理论知识以及丰富的实践经验,分析、预见可出现的各种问题,从而找到最合理的处理方案.
3.2做好与相关专业人员的沟通
结构设计工作不能孤立独行,需要与其他专业多沟通,多配合.因此要提高结构设计水平,不但要具备本专业的扎实的基本功,还要对相关专业有基本的了解并取得相关专业的支持和配合.涉及其他专业的技术问题,结构工程师要积极组织和参加各专业的协调会议,统一标准,达成共识,最终确定设计原则,做到透彻把握建筑意图、充分了解设备专业的功能和需要,避免在出图后因各专业不协调而导致的变更和返工.
3.3正确运用计算机辅助设计
当前,计算机辅助设计系统在建筑设计领域被广泛应用,工程师在计算机上进行结构分析工作,用计算机辅助完成大部分的图纸设计,因此了解计算机程序的功能、正确使用设计软件直接影响到结构设计的水平.随着建筑业的发展,建筑物规模越来越大,形式也日趋复杂,使得建筑结构设计的内容增多,难度增大,这就要求设计人员了解所使用软件的特点和适用范围,熟悉和掌握各项参数的选取条件,真正做到计算机为人怎么写作,为工程设计怎么写作.
3.4综合考虑优化结构设计
在结构设计中要考虑优化设计,综合考虑各方面因素,尽量采用最为经济和合理的方案.全面考虑各个受力构件的可能承受的各种荷载,竖向承重构件把竖向荷载传递到基础上,还承受风和地震等水平荷载,以及温度应力,这些都要考虑到,布置时要把承重构件放在有利于承受水平荷载和温度应力的位置.要限制剪力墙的间距,确定楼板刚度满足整体工作的要求.水平承重构件的布置,也要综合考虑多方面因素,力争做到传力路径简短,以最快的方式将楼面上的荷载传递到主梁上,再由柱和剪力墙传递到基础和地基.在设计地基基础时,要根据基本理论知识,结合丰富的实际经验,预见可能出现的各种问题,并分析出合理的解决方案.计算过程要牢记“强柱弱粱、强剪弱弯、强压弱拉”的原则,不可随意加大配筋量,要考虑构件的延性性能,对薄弱部位注意加强.结构的选型和布置及计算的整个设计过程,要综合考虑各方面因素,并进行极限状态的验算,以保证结构设计的方案安全合理.
总之,高层建筑结构的设计是一个长期复杂、循环往返的过程,在这个过程中任何遗漏和错误都有可能对结构造成安全隐患.这就要求结构设计人员在工作中,应认真学习新规范,力求掌握更为合理的结构设计方法,做到设计产品即安全、合理、又经济.