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        高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題及優(yōu)化措施分析

        2021-11-24 10:08:15
        商品與質(zhì)量 2021年11期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化結(jié)構(gòu)

        遼寧中誠建筑設(shè)計有限公司沈陽分公司 遼寧沈陽 110000

        近年來,我國經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展,同時也推動了建筑行業(yè)的進(jìn)程。為能時應(yīng)當(dāng)?shù)疆?dāng)前時代的發(fā)展,有效緩解到用地緊張的問題,建筑的發(fā)展方向也逐漸轉(zhuǎn)換成了高層建筑的模式。主體結(jié)構(gòu)是高層建筑中里要的組成部分,在其中擔(dān)任著重要的作用,但其的工程工序較多,容易受到外界因素的影響。

        1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題

        1.1 扭轉(zhuǎn)問題

        建筑“三心”主要指建筑結(jié)構(gòu)的幾何形心、結(jié)構(gòu)重心及剛度中心,“三心合一”時,建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性最強(qiáng)。然而由于受到地基形狀與建筑功能要求等因素的影響,在許多情況下,建筑體型是不規(guī)則的,設(shè)計中也難以實(shí)現(xiàn)“三心合一”,致使建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)問題,進(jìn)而影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

        1.2 抗風(fēng)問題

        因為高層建筑的樓層較多并且高度較高,所以,相對其他建筑,高層建筑更容易改變風(fēng)的流動性與空氣的動力效應(yīng)。由于建筑的剛架結(jié)構(gòu)以及玻璃幕墻等柔性結(jié)構(gòu)的剛度較小,在風(fēng)荷載較大的情況下,很容易破壞建筑物的墻體、裝飾結(jié)構(gòu)及支撐結(jié)構(gòu),降低建筑物的穩(wěn)定性。因此,進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時,需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計,防止建筑物受自然因素的影響而存在隱患[1]。

        1.3 抗震問題

        高層建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計一直以來都是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一個難點(diǎn)。因為地震屬于自然因素,而每個地區(qū)的抗震設(shè)防烈度不同,計算得出的數(shù)據(jù)也并不是所有地區(qū)都適用,并且計算地震結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)時,存在許多不確定性因素,加之一些設(shè)計人員的靈活性不足,不能很好地完善抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。

        2 房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的策略研究

        2.1 科學(xué)構(gòu)建房屋建筑設(shè)計的模型

        在具體的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化中,需要精準(zhǔn)科學(xué)化的對房主建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型建構(gòu)。首先,就是需要科學(xué)選擇變量。變量就是在房屋建筑設(shè)計中可以用來進(jìn)一步優(yōu)化的參數(shù)值,通常而言在設(shè)計優(yōu)化前需要整體性分析建筑結(jié)構(gòu)的各項性能,認(rèn)真了解需要優(yōu)化的內(nèi)容點(diǎn)以及關(guān)鍵點(diǎn),從而對整體的設(shè)計方案能有全面的掌握認(rèn)識,同時也要考慮建筑建設(shè)中其他因素的影響。從具體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化環(huán)節(jié)來看,特別是相關(guān)工程涉及到的細(xì)節(jié)參數(shù),需要作為優(yōu)化的理論依據(jù),在選擇最佳方案時在其中做合理的取舍,參考房屋工程建設(shè)的參數(shù),明確數(shù)據(jù)目標(biāo),最大限度降低對建筑的直接性影響,同時降低設(shè)計優(yōu)化所帶來的偏差;然后是科學(xué)化選擇優(yōu)化函數(shù),在以實(shí)用性跟穩(wěn)定性的前提下,既要做好成本控制,同時對房屋整體結(jié)構(gòu)、尺寸、用料等進(jìn)行合理選擇,保障穩(wěn)定,再結(jié)合具體施工的條件,最終合理施工[2]。

        2.2 結(jié)構(gòu)計算模式的優(yōu)化研究

        由于房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容繁多,需要考慮的細(xì)節(jié)點(diǎn)具有一定難度,具有系統(tǒng)性與復(fù)雜性要求,所以為了保障數(shù)據(jù)的各方面科學(xué)完整,需要對相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行匯總,同時基于科學(xué)計算要求,利用計算機(jī)系統(tǒng)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)化整理與分析計算。在具體建造結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中,需要對各種建造的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理,處理的結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行綜合性研究與分析,并努力對結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化,確保優(yōu)化的數(shù)據(jù)不會對設(shè)計構(gòu)成影響,也不會帶來額外的約束條件。同時,為了更好地滿足房屋設(shè)計工作的實(shí)際要求,在設(shè)計優(yōu)化中,通常會采取多種建筑機(jī)構(gòu)的設(shè)計運(yùn)算系統(tǒng),這樣對同一個數(shù)據(jù)進(jìn)行更加精準(zhǔn)化處理,為后續(xù)的參數(shù)優(yōu)化提供更加精準(zhǔn)的理論參考。同時在數(shù)據(jù)優(yōu)化計算中還會對不同計算方法和模式的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)加以分析,以最符合建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的計算模式為最佳,同時保障設(shè)計優(yōu)化的合理性與實(shí)用性,提高建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化效果。

        2.3 提高建筑抗風(fēng)荷載作用的能力

        為了使高層建筑抗風(fēng)構(gòu)件與結(jié)構(gòu)設(shè)計的牢固性符合要求,對高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計時,必須充分做好以下工作:①優(yōu)化基礎(chǔ),只有高層建筑的基礎(chǔ)部分穩(wěn)定性較強(qiáng),才能保證高層建筑上部分結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。因此,明確混凝土的級配標(biāo)準(zhǔn)成為高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計最基本的工作。應(yīng)盡可能購買高級配的砂石,增加基礎(chǔ)持力層厚度,加設(shè)抗拔的錨桿構(gòu)件,加強(qiáng)基礎(chǔ)的牢固性。②通過改變建筑的輪廓設(shè)計、投影面積和高度,改變區(qū)域建筑布局,以及種植綠植等改變風(fēng)荷載的強(qiáng)度和方向等,削弱風(fēng)荷載對建筑的作用[3]。

        2.4 重視抗震設(shè)計

        為滿足高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求,可以采取以下3 方面的措施:首先是針對高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理布置抗側(cè)力構(gòu)件,合理布置高層建筑內(nèi)部水平方向的構(gòu)件,在水平方向形成應(yīng)力分布系統(tǒng),提高高層建筑結(jié)構(gòu)受力的連續(xù)性和均勻性。其次是提高地基的抗震能力。可以通過加深高層建筑樁基深度,從而提高建筑的抗傾覆能力和基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。最后是優(yōu)化建筑的承重結(jié)構(gòu),采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。在地震災(zāi)害中,剪力墻可以吸收下部結(jié)構(gòu)傳遞的地震能量而先被破壞,框架結(jié)構(gòu)繼續(xù)支撐上部結(jié)構(gòu),形成了抵御地震作用的二道防線,可以有效降低高層建筑損毀程度[4]。另外,高層建筑內(nèi)部還需要適當(dāng)提高墻體與樓板的剛度,從而有效避免建筑位移問題。

        3 結(jié)語

        由上可知,在高層建筑建設(shè)過程中為能有效確保到建筑的質(zhì)量,應(yīng)當(dāng)依據(jù)工程的實(shí)際情況,對其中的設(shè)計方案迚行不斷的優(yōu)化以及完善,才能有效確保到巡程的順利完工,為我國建筑行業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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