高層建筑結構設計研究
在日常學(xué)習和工作中，許多人都寫(xiě)過(guò)論文吧，論文是我們對某個(gè)問(wèn)題進(jìn)行深入研究的文章。你寫(xiě)論文時(shí)總是無(wú)從下筆？下面是小編幫大家整理的高層建筑結構設計研究，僅供參考，大家一起來(lái)看看吧！
摘要:
隨著(zhù)我國城市化進(jìn)程的不斷加快，為了解決城市人口激增和土地資源緊張的問(wèn)題，高層和超高層建筑的數量不斷增加，成為了建筑產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。但是由于高層建筑的結構具有較大的變化性和復雜性，在設計中有諸多難點(diǎn)和問(wèn)題需要解決，以保障高層建筑質(zhì)量的安全性和可靠性。為此，本文首先對高層建筑結構設計的要點(diǎn)和原則進(jìn)行了簡(jiǎn)要概括，然后對該項工作中存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結，最后就如何解決這些問(wèn)題提出了幾點(diǎn)個(gè)人意見(jiàn)，希望能為廣大同行提供參考意見(jiàn)。
關(guān)鍵詞:
高層建筑;結構設計;問(wèn)題;對策
我國社會(huì )經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市規模不斷擴大，大量的外來(lái)務(wù)工人員在促進(jìn)城市發(fā)展和進(jìn)步的同時(shí)，也導致了一系列問(wèn)題的產(chǎn)生，其中表現最突出的就是城市居民的居住問(wèn)題。為了解決這一問(wèn)題，高層建筑大量涌現。和一般的建筑比較，高層建筑在設計中的難度更大，只有確保其設計的科學(xué)性以及合理性，才能為順利施工提供保障。由此可知，設計是高層建筑建設中的核心環(huán)節，對于保證工程質(zhì)量具有重要意義。針對高層建筑結構設計中抗風(fēng)、抗震、消防以及扭轉等問(wèn)題，本文從其設計要點(diǎn)和原則出發(fā)，對問(wèn)題和對策進(jìn)行了具體討論。
1高層建筑結構設計概述
1.1主要原則
首先，制定科學(xué)的基礎方案。在高層建筑中，地質(zhì)條件是其結構設計的決定性因素。要提高基礎方案的科學(xué)性，需要設計人員準確把握其荷載的分布情況和結構類(lèi)型，對影響其施工的各種因素進(jìn)行和綜合分析。其次，明確計算簡(jiǎn)圖。在高層建筑的結構設計中，計算簡(jiǎn)圖必須包含結構的計算設計。如果計算簡(jiǎn)圖存在問(wèn)題，就容易導致安全隱患。因此，為了確保高層建筑結構設計的安全性，必須重視這一原則。最后，選擇合適的計算工具。隨著(zhù)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)在建筑結構設計中被廣泛運用，在高層建筑的結構設計中發(fā)揮了巨大的作用。
1.2基本要點(diǎn)
在設計高層建筑結構時(shí)，需要注意控制以下幾點(diǎn):第一，遭遇暴風(fēng)和地震力時(shí)，高層建筑的水平側向力;第二，對高層建筑的長(cháng)度、寬度和高度比例進(jìn)行嚴格控制;第三，確保高層建筑的整體不存在薄弱環(huán)節，保持其平面、體型、立面質(zhì)量和剛度的對稱(chēng)性和勻稱(chēng)性;第四，對地震、風(fēng)力、溫度變化和沉降導致的形變進(jìn)行合理控制。在上述設計要點(diǎn)中，抗風(fēng)、抗震結構、消防設計和扭轉問(wèn)題需要特別注意。
2高層建筑結構設計中存在的主要問(wèn)題
2.1抗風(fēng)結構設計問(wèn)題
高層建筑的樓層比較多，而且高度較高，這樣就很容易讓風(fēng)在建筑表面的流動(dòng)性發(fā)生變化，和空氣產(chǎn)生相關(guān)的動(dòng)力效應。在這一作用下，風(fēng)力就會(huì )對高層建筑中的柔軟結構生成靜力或者動(dòng)力形態(tài)的震動(dòng)。這種震動(dòng)會(huì )對高層建筑的墻體、裝飾、支撐等結構產(chǎn)生較大的影響。因此在進(jìn)行結構時(shí)，一定要注意抗風(fēng)結構的合理性，預防建筑物結構被損壞。
2.2抗震結構設計問(wèn)題
這一結構的設計一直都是高層建筑結構設計的難點(diǎn)之一，在很大程度上是因為設計人員缺乏足夠的靈活性，很容易忽略對地震的科學(xué)規劃。高層建筑的結構具有一定的復雜性，如果設計人員無(wú)法取得精確的抗震計算結果，就會(huì )影響抗震結構設計的完整性，一旦發(fā)生地震，就很容易導致高層建筑遭到巨大破壞。因此，這一點(diǎn)需要引起設計人員的重視，尤其是在地震多發(fā)地區。
2.3消防結構設計問(wèn)題
我國和建筑有關(guān)的行業(yè)標準中對高層建筑結構的消防設計提出了明確的要求，規定其必須確保消防設計的科學(xué)性和合理性。但是從目前的實(shí)際情況來(lái)看，高層建筑結構的消防設計還存在很多解決的難題，例如使用的建筑材料的易燃性較高，在高層建筑結構中，火勢更容易蔓延，而且疏散的難度高于普通建筑。另外，排煙系統的合理設計存在較大難度，居住的人口數量較多，等等，都是高層建筑結構消防設計需要綜合考慮的問(wèn)題。
2.4扭轉問(wèn)題
在高層建筑結構的設計中，其剛度中心、幾何形心和結構重心是必須考慮的建筑三心，盡量讓三心匯集于同一點(diǎn)，即三心合一。如果在結構設計中無(wú)法滿(mǎn)足這一要求，就會(huì )導致扭轉問(wèn)題的發(fā)生，在水平力的作用下，高層建筑的結構會(huì )遭受較大破壞。
3高層建筑結構設計問(wèn)題的解決對策
3.1促進(jìn)抗風(fēng)結構設計方案的逐步優(yōu)化
這一措施可以從高層建筑結構設計中存在的問(wèn)題和難點(diǎn)出發(fā)，具體實(shí)施方案如下:第一，優(yōu)化基礎。要確保高層建筑結構具備良好的通風(fēng)性能，最重要的就是要有牢固的基礎結構。為了滿(mǎn)足這一要求，在設計基礎部分時(shí)，可以采用級配等級較高的砂石，并且在基礎的持力層中增加抗拔錨桿。第二，增強高層建筑節能結構的設計。在高層建筑非承重構件的設計過(guò)程中，可以充分利用剪力墻和樓板等能耗部件盡量抵消風(fēng)能對建筑本身產(chǎn)生的影響。第三，降低風(fēng)力疊加和水平載荷對高層建筑結構的影響。受到風(fēng)力作用的影響，高層建筑很有可能產(chǎn)生結構內力。這種結構內力在水平方向上，還可能和風(fēng)力進(jìn)行疊加，從而產(chǎn)生更大的水平作用力，會(huì )對高層建筑產(chǎn)生很大的影響。因此，在設計高層建筑抗風(fēng)結構時(shí)，應該要嚴格控制水平力對其的影響程度，盡量選擇性能較高的混凝土開(kāi)展施工，降低結構內力出現的風(fēng)險。第四，增強建筑結構的抗風(fēng)力和承載能力。在設計時(shí)，可以根據相關(guān)的數據對其抗風(fēng)力和承載力進(jìn)行驗算，并將參數適度放大，確保其具備良好的抗風(fēng)性能。
3.2不斷優(yōu)化抗震結構的設計方案
首先，對抗側力構件進(jìn)行合理安排。設計高層建筑結構時(shí)，如果能確保水平方向中的對稱(chēng)性，就可以有效預防并控制地震對其造成的破壞。通過(guò)調整抗側力構件的位置，能夠促進(jìn)應力分布系統在水平方向上的形成。假如能夠同時(shí)增強測力構件在垂直方向上的性能，可以形成一套比較良好的應力分布系統，提高建筑結構的穩定性和連續性，增強其抗震性能。其次，加強地基的抗震性能。一旦發(fā)生地震，高層建筑結構的地基最容易遭到破壞。為了預防這一問(wèn)題，可以在地基的基礎施工中增加樁基的埋深深度，增強它和上部結構的聯(lián)動(dòng)性。再次，提高剪力墻的性能。采取這一措施的主要目的是為了增強剪力墻在地震中吸收建筑內力的功效的功能，這樣就可以通過(guò)墻體和樓板剛度的增強來(lái)對建筑的移位進(jìn)行控制，滿(mǎn)足抗震需求。最后，實(shí)現高層建筑結構構件的一體化設計。通過(guò)對扶壁、筒口、筒腳的簡(jiǎn)單化設置，達到相應建筑物的對稱(chēng)。另外，可以將相應的柱子、樓板進(jìn)行一體化設計，有效加強整體結構的連續性和剛度，增強建筑物的抗震能力。
3.3優(yōu)化消防結構的設計方案
在高層建筑結構的消防設計中，首先應該對防火結構之間的距離進(jìn)行科學(xué)控制。如果其結構設計和當地的地形條件相符，則防火結構的間距可以適當增加。從材料的使用角度來(lái)看，盡量減少易燃材料的使用范圍和使用頻率，多采用耐火性能好的材料。同時(shí)，為了降低火災事故發(fā)生后人員的傷亡，必須建立良好的疏散系統。在消防結構設計時(shí)，可以通過(guò)設置雙通道疏散，增設防煙區、耐火區、避難層等設施來(lái)增加消防能力。同時(shí)，高層結構可以通過(guò)設置相應的隔離結構來(lái)有效地控制火勢蔓延，增強建筑消防安全能力。
3.4扭轉問(wèn)題的優(yōu)化設計
在地震因素或者風(fēng)載荷的作用下，高層建筑很容易出現扭轉問(wèn)題。為了有效預防這一問(wèn)題的發(fā)生，需要我們選擇科學(xué)的結構形式，并對布局進(jìn)行和合理安排，使高層建筑的剛度中心、幾何形心和結構重心保持一致。受到建筑場(chǎng)地，或者是城市規劃街道景觀(guān)的要求等因素的限制，高層建筑無(wú)法全部采用相對簡(jiǎn)單的平面方式，那么在選擇比較復雜的建筑結構，例如“T型”或“十”字型等，就必須確保突出部分的長(cháng)寬比在要求的范圍內。另外，在布置結構時(shí)，盡量好使其保持對稱(chēng)，這樣有助于提高其穩定性。
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