建筑結構設計應用中常見的問題及對策

黑龍江寒地地基基礎工程有限責任公司 黑龍江 哈爾濱 150000

前言

高層建筑為提高城市的空間利用率做出了有效貢獻,可一般建筑高度越高,施工難度越大,結構設計過程中需要考慮的問題也越多。因此,設計者們需不斷提高自身的結構設計水平,以保障高層建筑物的性能、功能與質量。而如何在設計階段保證建筑的安全可靠性是設計者們需要共同克服的難題。這就需要相關從業人員對現有問題進行分析與探討,制定出合理、可行的對策。

1 高層建筑結構設計常見問題

1.1 結構設計超高問題 在建筑結構設計過程中,設計人員有可能會忽視建筑物的超高問題。在任何情況下,建設高層建筑物時都有一定的抗震能力要求,所以建筑超高建設不僅會影響建筑物的整體安全穩定性,而且將直接降低建筑物的抗震能力。在我國的一些地區,洪澇、泥石流、地震等自然災害時有發生,這就更加要求設計者們在設計時嚴格控制建筑物高度,并想方設法提升建筑物的抗震、防風與消防性能。在實際操作下,不同建筑的實際建設高度對于設計時的規范以及建筑物的施工質量有著不同的要求。一般,建筑物實際建設高度越高,要求的設計規范與施工質量也越嚴格。在建筑結構設計完成之后,設計工作者們還要對設計成果進行嚴格審核,遵循現行設計規范,避免建筑物存在安全隱患,保證公民的人身財產安全。

1.2 嵌固端與基礎埋深問題 在結構設計過程中,嵌固端的設置不合理問題亟需解決。與此同時,建筑物的基礎埋深問題也不容忽視,此二者間有著密不可分的聯系。嵌固端多設置在建筑物的地下層部分,如果設計人員在結構設計時出現嵌固端的位置選擇不合理、參數計算不合理等問題,不僅會減弱嵌固端之間的協調性與實際運用效果,還會影響建筑物的整體穩定性,不利于滿足建筑物的抗震性能。而要設置合理的嵌固端,需要設計人員根據建筑物的實地建設特點以及建筑物的所在地理環境做統籌分析,由此對嵌固端進行正確選取與結構設計,發揮其應有的經濟效益。同理,高層建筑的基礎埋置深度不合格,就不能保障建筑物的整體抗滑效果,還會導致建筑物抗震能力減小。設計人員在進行埋深大小的選擇時也需有著極大考究。

1.3 設計及施工帶來的垂直載荷問題 高層建筑在建設時將受到多方面荷載的影響,而作為高層建筑所承受的最基本載荷,垂直載荷,直接影響到建筑物的質量、剛度及其整體穩定性。在高層建筑的結構設計階段,設計人員必須對垂直載荷帶來的問題予以高度重視,如若重視程度不夠,就可能會為高層建筑的承重構件帶來損傷,影響建筑物的整體安全,埋下安全使用隱患。我們知道,建筑實際建設高度越高,要求建筑材料的質量一般也越高,在這一條件下,建筑物的荷載將隨著建筑高度的增加而增加。不僅如此,高層建筑在建設過程中,其不同樓層將會有許多成噸的機施工儀器同時作業,這又會造成高層建筑的垂直荷載變大。所以,設計者們既要考慮結構設計時建筑物高度帶來的垂直載荷問題,又要考慮施工過程中施工儀器帶來的垂直荷載影響。由此,設計人員需精確計算相關參數,并采用合理有效的手段增強建筑物的單層承受力。必要時還可對建筑物進行模擬受力測試,以確保建筑物的安全與穩定。

2 高層建筑結構設計常見問題的解決對策

2.1 科學進行建筑結構設計 我國的建筑物規范標準不僅規定了高層建筑的單層數量,而且對于建筑物的剛度大小、結構尺寸等都有嚴格規定,這為我國的高層建筑從結構設計環節到具體施工過程都提供了有效的安全保障。而在對建筑進行結構設計時,其中一個重要環節就是科學合理地選擇建筑結構設計方案,并對其進行最優化。為科學合理的選擇結構設計方案,設計人員可以在對高層建筑進行結構設計之前,從建筑物的所在地理環境等方面進行詳細考察,全面了解影響建筑物的各種因素,應用專業知識計算建筑物的配筋率、可接受的實際承載力等參數,設計出既科學又合理的結構設計方案。在進行結構設計的過程當中,設計人員可考慮采用彈性樓板計算方式對建筑物單層截面受剪承載力進行計算,或采用雙層雙向配筋方式提高樓層配筋率以增強建筑結構延性,以提升建筑物整體的抗震能力,從而作出最佳結構設計方案,有效解決結構設計中的一系列問題。

2.2 準確計算與應用簡圖 影響高層建筑結構穩定性的要素非常多,并且設計參數復雜。在對高層建筑進行結構設計時,需要嚴格控制建筑物的抗震與荷載承受力等參數,并不可避免的需要考慮配筋率、構件尺寸、材料用量等問題,這些問題需要設計人員全面考慮。簡圖計算作為高層建筑結構設計的重要依據,其使用頻率較高,一般可圍繞建筑的抗震載荷能力、穩定性以及安全性進行計算。選擇相關的計算模型,按照結構力學對相關構件進行簡化,用定量數據來描述構件的受力情況,反應構件穩定狀況。這要求計算人員具備優秀且全面的專業知識,對復雜的計算工程簡圖進行正確使用。依照計算誤差合理原則,設計人員在設計階段應對簡圖進行合理運用,全方位考究影響建筑結構的因素,適宜選擇計算軟件,以提高計算結果準確性,避免參數方面失誤,高效完成工作。

2.3 做好對建筑抗震載荷能力的嚴格把控 高層建筑在建設過程中會承受不同荷載,而不同荷載對其結構產生的影響不同,設計人員可在實現基礎造價最佳性價比的條件下,選擇最優方案。設計人員可以使用輕質高強度材料減輕建筑物結構自重,防止建筑框架壓力變形,減輕單層荷載,提升建筑的整體穩定性。對于提升建筑物的抗震能力,設計者們可以考慮在建筑物所能承受的最大荷載基礎上,降低建材剛度,使建筑共振幅度降低,增強建筑物的抗震能力。另外,在進行高層建筑結構設計時,設計人員還需詳細計算建筑構件的承載力、剛度結構等,并充分考慮結構構件的變形能力與它們之間的平衡點。為做好地震防護,設計人員必須了解不同地區的環境參數與地震水準,遵循科學化原則,對設計方案進行反復論證,從而確保建筑物具有較強的抗震載荷能力。

3 結語

綜上所述,高層建筑在現階段社會的建設范圍越來越廣,但其在設計及施工過程中仍存在較大問題,若建筑質量不合格,將會直接影響到建筑物的整體穩定性。在進行結構設計過程中,設計人員必須詳細計算各項基本參數,有效運用計算簡圖,在保障建筑物整體安全性與公民人身財產安全的基礎上,提升建筑物的整體利用價值。