高层民用建筑结构设计的要点和常见问题分析.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 93 高层民用建筑结构设计的要点和常见问题分析 杨孟海 河北金地工程勘察设计有限责任公司，河北 邯郸 056002 摘要：摘要：从 20 世纪末期开始，我国经济就开始了发展态势，随着城市化程度的增加，群众生活环境也得到了提高，因此，我国百姓的物质生活也有了更高要求，这当中房产便成为我国百姓生活中的刚性需要，这使得地产市场发展。虽然在目前的开发程度上来说，因为在建设过程当中也面临着资金限制，所以高层建筑也受到了普遍认可，也逐步成为一些先进都市的主要特征。而建筑对都市整体住宅空间结构都能产生比较好作用，但是在实际层面上来说，在建筑技术人员进行较多民用建筑架构设计制作的过程当中，还是存在着比较大的技术困难。关键词：关键词：建筑结构；设计；高层民用；要点；常见问题 中图分类号：中图分类号：TU973 在建筑施工中，高层建筑工程的构件在垂直方面产生的总负荷远大于一般多层建筑。而垂直载荷指的是大型高层建筑工程由于墙体自身的作用，在垂直方面所产生的负荷总量。同时，因为大中型高层建筑施工的结构主体都比较大，对风力的吸收面积也很大，所以高层建筑结构还会受水平载荷力的作用。另外，由于大中型高层建筑施工时非常容易出现侧移刚度的影响，横向侧移程度也大多和房屋高度有关。因此广大的设计者都应该在建筑设计阶段搞好大中型高层建筑的结构设计，以极大的程度改善高层楼房的结构性和居住性能。1 高层民用建筑结构设计特点 在较高层的民用建筑中，则主要采用了预应力砼框架结构、剪力墙结构和框剪结构。其中，预应力钢筋框架结构主要是由连柱件和相互捆扎的刚性构件所组成，因此能够灵活完成整个建筑空间布局。但因为框架梁柱的侧向孔径较小，造成构件硬度降低，且侧移大，抵抗力不好，所以不能作为震害场所。而剪力墙结构则是主流的结构形式，能够通过预应力混凝土墙体对房屋的压力、竖向应力实现支撑，通过大剪力墙能够使楼房框架和楼层进行很好组合。因为该结构刚度较大，具有很好的抗震特性。而框剪结构则是指采用高大剪力墙结构，对部分的钢筋砼框架结构进行替代，通过楼板和连梁所形成的结构体系，使结构总体刚度提高，受水平荷载影响下也可以产生较好承重。实际的高层民用建筑架构设计中，往往需要充分考虑构件伸缩性，并确保结构在塑性过程中继续维持在很好的变形程度，以便于防止其构件发生坍塌情况。同时构件侧向位置变形应当控制在规定限度范围内，并避免在水平荷载的作用下构件发生过多侧向移动变形。又由于竖向荷载一般为恒定值，风荷载、地震等影响条件也都会相应变动，而水平荷载的变化范围又较大，所以在设计时应确保引发的轴流式动力、大弯矩等均能与设计尺寸成正比，以减少建筑结构所受到的过多影响。而当竖向负荷波动过大时，结构柱将产生较大轴流的变形，并由此导致连续梁中间的锚固高度的负最大弯矩相等地下降，而跨国立中正大学的最大弯矩等也和端锚固性能的最大弯矩相同的上升，从而降低了其结构性。此外，高级民用建筑应当进行结构抗震工作，保证房屋做到小地震不坏、大地震不倒。2 高层民用建筑结构设计原则 2.1 选择适当结构方案 在高层民用建筑结构的设计过程中，首先要考虑的就是设计方案的合理性以及经济性，要同时满足实用和经济两方面的要求。从实践的角度出发，在设计结构相同的单元时候，要确保传力系统的合理性，不应该混合使用较多数量的结构体系。除此之外，在进行设计的时候，要综合全面地考虑多种影响因素，遇到的不懂的问题要及时与专业人员进行讨论，确保最终设计方案的科学性以及合理性。2.2 选择合理计算简图 合理的计算简图在设计过程中是非常重要的。无论是计算公式，还是结构的构造方法都会对设计方案产生直接影响。如果在一开始选择的计算简图就不合中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 94 适，那么就会对结构的正常使用有着不利影响，所以，结合建筑的实际情况选择科学的计算简图是非常重要的。2.3 对计算结果进行有效分析 目前，在建筑多层建筑结构的同时，计算机技术也是一门很常用的技能。目前，中国国内市面上还存在着多个的工程设计软件种类，并且各个软件在最后所得出的计算结果都是存在着较大差别的。所以，结构设计技术人员在产品设计过程中要选用正确的计算机设计软件，以尽量降低因计算机软件而产生的设计偏差。3 分析高层民用建筑结构设计要点 3.1 结构延性 高层民用建筑结构存在着较大的柔和度，基于地震作用下，很容易产生变形问题。所以，针对高层民用建筑构件来说，需要具有较强延力特性，强于进入塑性变形过程后的应变能力，可以避免高层民用建筑发生坍塌情况。实际开展高层民用建筑结构设计期间，需要结合施工实际情况，全面提高高层民用建筑结构延性。3.2 水平荷载 高层民用建筑结构设计期间，为了提升整体结构设计效果，应对水平荷载进行充分考虑。对高层民用建筑来说，由竖向最大负荷力所产生的轴向功率、最大弯矩的等值比例，与房屋的高度每一次方成正比。根据水平荷载设置时所产生的倾覆力矩、轴力等，与结构高度二次方程成正比。因此按照规定的结构高度设置时，在竖向荷载上就产生了平稳，但在水平荷载上则会产生随着水平荷载动力性质的变化，而发生了相应变动。在进行结构设计期间，需要综合性考虑到水平荷载因素。4 高层建筑结构设计中存在的问题 4.1 结构体系不合理 尽管当前中国建筑设计工作相比过去有所了长足进步，但同样也面临着相应的问题，特别是在中国高层建筑架构设计研究中，其中设计结构不合理成为重点课题所在。在进行建筑结构设计时，还应当注意结构系统的科学性。中国由于国土大，自然环境复杂多变，在某些地方往往发生了比较强烈的自然灾害，所以建筑结构必须具有较高的稳定性，但从实践情况考虑，有些中高层建筑结构设计的合理性、科学性欠缺，且人们在选定建筑结构类型时并没有仔细掌握有关情况，从而出现了结构设计系统不合理的情况。4.2 建筑结构过高问题 在现在的建材行业，由于施工建筑过高，或者不符合设计规范也是比较正常的事情，但是因为有部分建筑施工公司为了增加自己的利润，并未按照具体的施工要求标准和要求进行合理设计施工构造，或者是人为地加大标高，这样很容易造成施工结构高度过高，从而使得施工建筑陷入了非常高的风险水平当中，而且如果发生了地震洪水等自然灾害，会进一步立马危害到人们的生命，所以如果想要增加施工的顺利进行度，就必须按照国家相关标准的要求对施工建筑标高进行了合理设计，这样才能够使施工的效果在后期使用中得到了实现。4.3 扭转问题 在大型高层建筑架构设计中，扭转问题一直是其中一个的重要难题，而这个问题目前已经上升为世界范围内大型高层建筑架构设计的中心议题，事关该建筑的整体耐风、抗震性。由于自然地理环境和因素的作用，在进行高层建筑结构设计时，有些建筑设计工作者无法合理地实现房屋完全对称性，从而容易出现逆转现象。建筑设计工作者在进行建筑设计工程时，应尽量实现房屋的对称性，增加房屋的施工和建造高度，最大化地避免逆转现象的出现。5 高层民用建筑结构设计对策 5.1 严格按照规定进行建筑结构设计，保证结构设计方案的合理性 政府部门还必须制定相关的规章制度，明确指出在实施高层建筑架构设计的过程中必须严密地按照相关规定来进行，而不能采取不合理的设计方案，以避免上述问题的发生。在施工的设计方案中的主要内容外，还应该符合相关施工规范和技术标准，以增强工程设计方法在建筑施工过程中实现的可靠性和性，并且需要根据施工的实际特点进行合理设计，可以提高施工作业的顺利进行和施工进度的提高，从而较好地解决了在施工中出现的问题。在规划建筑结构时要全面考虑周围的自然环境水文地质条件的影响因素以及中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 95 施工场所，并了解周围施工场所对周围环境状况的影响，从而针对具体的自然环境状况与因素制订出合理有效的建筑结构总体设计方案。因此，科学的、合理的和合理有效的建筑结构总体设计方法，是目前高层建筑结构顺利设计中的最主要基础部分，也大型目前高层建筑架构设计问题的最有力处理办法。5.2 科学布置平面布局 当前背景下，对高层建筑物的使用将日益频繁，直接影响着我国经济建设和广大人民群众的身心健康。在高级大楼的建造过程中，虽然设计阶段非常关键，但是因为在建筑中存在着许多的问题，这都将影响高级大楼的综合效能，而想要解决其中发生的问题，首先就必须合理的平面布置。所以建筑人员在建筑设计之初，就必须建立整体观念，并认真了解大楼的实际功用、建造场地状况等，以便有针对性地实施高层大楼架构设计。5.3 有效地利用计算简图 计算结构简图是大中型高层建筑架构设计最有力的信息基础，工程设计技术人员在实施大中型高层建筑架构设计的过程中，常常遇到对建筑物宽度、配筋率、房屋标高的判断等具体问题，对以上问题的处理就需要通过精密的计算。与计算结果有关的具体信息，就必须通过合理地选取、使用计算结构简图，确定相应的设计模型，又或者设计结构简图必须与项目的实际状况相匹配。由于建筑高楼层，对空间结构的抗震能力、荷载承受力及其他特性的能力都有很大的需求，而架构设计又是一个非常复杂、精细的项目，因此设计者在选取计算结构简图的时候往往是非常复杂的，所以必须要充分考量对高层建筑空间结构的影响因子，正确地选取计算结构简图，从而全面、立体化地保证了设计过程和计算结果的准确性。5.4 提升工作人员专业素养 企业在实际经营与发展期间，人才作为非常宝贵资源。因此，企业需要结合高层民用建筑结构设计需求，提高人才培养力度，确保知识体系能够逐渐优化与完善，并在设计中进行科学运用，有利于充分展现出综合利用全新技术的价值。因此，对于设计单位而言，在日常工作中，应合理开展系统性、专业性的员工培训，引导员工积极参与专业培训活动，帮助员工明确工作目标，可以有效提高整体培训效果。设计单位应根据高层民用建筑结构设计实际情况，优化员工考核方案，帮助设计人员明确自身存在的不足，在此基础上及时作出调整，为提升高层民用建筑结构设计水平奠定坚实基础。5.5 注重推广新技术 实际开展高层民用建筑设计期间，需要根据具体情况，对新技术进行科学的运用，对于提高高层民用建筑施工起到了促进的作用，有效提高整体施工效率和，并实际满足当前建筑行业对于施工的标准和要求。基于设计单位角度进行分析，应充分考虑到高层民用建筑施工具体情况，然后合理融入全新技术，合理应用在高层民用建筑结构设计当中。实际施工作业过程中，需要综合性考虑建筑结构设计中产生的相关问题，并做好及时调整，在高层民用建筑结构设计中进行有效落实，可以取得不错的设计效果。建筑设计单位需要及时更新先进、科学技术，积极借鉴与学习当前国内外一些先进技术，并在工作中积累更多的经验，根据建筑结构设计内容，不断优化与创新技术，使建筑结构设计方案呈现出科学性、合理性。5.6 及时更新高层民用建筑设计理念 现如今，随着人们生活的不断提升，人们对于使用以及审美等多个方面有着很高的标准与要求，高层建筑现代化设计应更好满足人们这些需求。对于高层民用建设而言，呈现出面积小特征，如何在有限空间中设计符合人们审美需求同时，展现出实用性特征，设计人员在设计期间应对施工的各个方面因素进行综合性考虑，及时更新传统设计理念，具备独特眼光，有效提升整体设计水平。第一，应对高层民用建筑结构灵活性进行综合性分析。当前，针对房屋使用功能和房屋装修来说，每个人都有自己考虑，针对高层建筑结构设计而言，应明确意识到灵活性的意义和重要性，对建筑结构设计方案进行科学选择，实际满足业主后期房屋改造需求以及装修相关需求，有效提高客户整体满意度。第二，应对智能化设计进行充分考虑。信息时的背景下，高层民用建筑结构设计过程中，智能化作为主要的设计发展方向。实施智能化结构设计，作为时代发展标志，同时更好满足人们生活要求。合理实施智能化高层民用建筑结构设计，有利于凸显人性化的优势，更加便捷和实用。6 结束语 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 96 综上所述，新形势下，我国城市化进程不断加快背景下，高层民用建筑得到了广泛推广与应用，对于我国房地产经济和整体资源利用效率产生了积极影响。建筑行业正在高速成长发展中，虽然建筑结构设计已经越来越完善，但是在实际使用中，还是会出现很多困难。为了更好顺应时代发展，在实际进行高层民用建筑结构设计期间，针对高层民用建筑结构的设计要点应加以明确，并对设计中出现的常见问题开展系统性分析，不断优化高层民用建筑结构设计方案，可以确保建筑结构设计实际符合行业标准，同时有利于全面提升建筑工程施工，从而推动我国建筑工程领域的可持续发展。参考文献 1张宗霏.分析高层民用建筑结构设计的要点和常见问题J.居业,2020(06):106-112.2刘萍.浅析高层民用建筑结构设计的要点常见问题J.居舍,2017(29):141.3许春龙.民用高层建筑钢结构设计中的常见问题J.科技风,2017(14):111.4邵李娜,华全庆.高层建筑结构抗震设计存在的问题及其对策J.工程建设与设计,2019(22):24-25.5何招平,徐国伟.高层建筑结构设计的问题及对策J.居舍,2019(30):96-100.