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【摘 要】 随着城市建设的快速发展,为了节约土地资源,兴建高层建筑逐渐成为了建筑行业的大势所趋。但是,高层建筑与传统建筑工程不同,高层建筑本身具有复杂性,需要合理的结构支撑,合适的建筑造型,经济的造价,人性化的设计。基于此,本文就高层建筑工程设计常见的问题进行分析与研究。
【关键词】 高层建筑;设计;问题
引言
城市空间不仅可以给城市生产和生活带来活动场地、环境,它还节省了城市土地面积,使绿化面积变得更加广阔,同时也为城市创造了更多的空间,使城市景观变得更加多姿多彩。然而随着城市化的快速发展,人口的不断增长,建筑用地的紧张,与此同时,在城市规划中,对于建筑用地的要求越来越严格,如何才能高效的,集约的利用好有限的土地,已经成为城市发展中不可避免的问题之一,而高层建筑的应运而生正是人们解决这一问题的重要举措。然而,高层建筑的设計在保证高层建筑的可靠性,安全性,长久性上始终扮演着重要的角色。
一、高层建筑设计的原则
(一)场地适应性原则
场地适应性原则主要指的是高层建筑的地基承载能力和其防震能力能够符合建筑的整体需要。
(二)空间整体原则
高层建筑的设计不是一个单一的结构体系,而是由许多子结构与若干的组成部件构成的一个整体的空间结构体系。只有这些子结构与部件能够协同与配合,才能保证整个建筑的空间整体性与其整体的稳定性。而一个结构的整体抗震能力与其各自的子结构与部件的刚度,强度,受力状态分不开。
(三)功能适应性原则
高层建筑的设计因其功能不同,一般具有不同的功能空间特征。因此分别具有不同的结构体系模式,它们相互之间的空间布置也会有很大差别。要求不同的内部空间特征与不同的结构相适应。
(四)高度合理性原则
建筑结构的结构体系不同,其力学特征与整体性能也不尽相同,不同的结构体系有其各自能够适应的的高度范围,在其合适的高度范围内,才能使得整体的综合性能得以发挥。
(五)施工方便性原则
建筑设计的施工方便性原则指的是建筑设计的不同将会影响甚至决定着施工的工艺,难度,施工工期乃至施工质量。
二、当前高层建筑设计中出现的问题
随着高层建筑的不断兴建,我国很多高层建筑的结构设计中都暴露出了一些问题,对高层建筑的建设带来了不利的影响。
(一)高层建筑地基基础设计的问题
高层建筑的地基基础设计要求很高,有很多高层建筑的地基基础设计没有对荷载进行全面的考虑,在进行局部填土、隔墙设置等都没有对荷载偏心的影响进行考虑。在地基基础设计中,没有进行冲切、抗剪和抗弯的处理。
(二)高层建筑在轴压比的控制上的问题
轴压比的限制比在高层建筑中有着严格的规定,很多高层建筑的设计难以满足轴压比的规范要求,很多构件的截面受到了限制。轴压比的限制对高层建筑的质量会产生很大的影响。
(三)高层建筑对连梁的结构设计
高层建筑的连梁设计包括截面的尺寸、剪压比的限制、连梁的剪力设计取值等等。如果高层建筑中对连梁的设计不准确,截面高度过大,跨度过小,就会影响高层建筑的抗震效果。一旦发生地震,连梁的剪力和弯矩过大,难以达到相应的抗震规范,影响高层建筑的使用安全。
三、建筑结构在设计中应采取的合理措施
(一)高层建筑的设计规范。高层建筑的设计规范有两种不同的形式,即推荐性的与强制性的,现在在许多的发达国家,多采用的是推荐性的设计规范,由于结构的工程各有其自身的特点,设计人员在设计时不可能完全依照规范,而是以规范为指导,根据自己的理论知识以及经验判断,因此在推荐性的规范下,设计人员应当负全部责任。在我国,更多的是采取强制性的规范,设计人员首先要做的就是依照法律,按规范设计,如果设计人员不遵循相关的规范,所有设计的后果将由设计人员承担,这同时也造成了一个后果,就是许多设计人员在建筑出现事故时,以设计规范来推脱自己的责任。强制性的规范有其不足之处,就是设计人员无法灵活的去适应设计中出现的各种情况。设计人员很难处理设计中出现的复杂问题。
(二)完善建筑设计的图纸。建筑结构通过建筑设计图纸这一载体进行表现,而且也是施工过程中建筑项目的基础。就如同建筑施工中能够数倍表现出建筑设计图纸中的问题,而产生不可逆的严重后果。所以,在建筑结构设计中,应严格遵循设计规范,设计人员不要贪图方便而对重要信息标识进行省略。而且,针对比较复杂及细微结构,应在结构设计中加强重视程度。总之,建筑结构设计人员在工作中应具有严谨态度,完成结构设计图纸后,对图纸进行重点审核,在设计图纸中及时发现可能存在的任何问题,与实际相结合进行修正,以此对设计图纸的科学合理性提供重要保障。
(三)高层建筑结构体系的选型 。建筑在抵抗来自于水平和竖向的荷载时构件的组成形式和传力的路径就是高层建筑的结构体系。结构体系包括两个方面:水平结构体系(楼盖和屋盖)和竖向结构体系(墙、柱),通过这些水平和竖向结构构件将结构的水平和竖向荷载传到基础。对于高层建筑结构来说,侧向力(包括水平风荷载和水平地震作用)对结构内力及变形的影响极大,因此,竖向承重结构体系不但要承受并传递竖向荷载,而且还要抵抗侧向力的作用,故竖向结构也称抗侧力结构。在高层建筑中,水平结构中的楼(屋)盖结构除了承受和传递楼(屋)面竖向荷载外,还要协调各榀抗侧力结构的变形和位移,对结构的空间整体刚度的发挥和抗震性能有直接的影响。
(四)在建筑设计中确保相对合理的基础选型。在对建筑结构进行选型时,应重点关注建筑外形设计与其所处位置的地质情况两方面情况。所以,工作人员在看到有关图纸后,不要盲目进行现行的建模计算工作,而要在开始建模计算作业前,对建筑项目全面分析了解其外形设计特点,以及项目所在详细位置的地质情况。而且,选择建筑基础时,还应综合建筑结构设计及其它有关专业人员的意见,基于充分协调的情况下,选择的设计方案要最为合理且具有可操作性。设计方案只有符合科学合理性,才能对建筑结构设计效果与建设施工质量提供可靠的保障。 (五)对地下室外墙采取比较科学的结构设计。现代建筑尤其是高层建筑的施工过程中,建筑物整体质量通常都是由地下室外墙提供重要的承载作用。所以,在建筑结构设计中,地下室外墙设计的科学合理性对于整个建筑物稳定性都将产生十分重要的影响。与实践经验相结合而言,设计地下室外墙时,结构设计人员应衡量整个建筑物质量,并与建筑项目所在位置的地质特征相结合,从而对地下室外墻完成基本尺寸设计工作。一般来说,在对高层建筑项目地下室外墙结构进行设计时,其墙面应保持大于250mm的厚度。而且,为有效避免因增加的水泥用量而造成地下室外墙墙面混凝土形成的裂缝问题,不可设计过高的混凝土强度,但通常也应高于C30等级。在施工中应统筹计划并有效利用建筑材料,有关人员进行建筑结构设计时,选择各类建筑材料也一样一项十分重要的工作。选择建筑材料要认真考虑建筑材料所处环境与建筑材料受力特征这两方面的指标,而且,建筑材料的选择要基于材料使用性能,并对其具有一定的保障作用,尽可能使建筑材料损失与浪费情况明显减少。在此这个过程中,应引起注意的主要是建筑结构设计人员应与项目设计实际情况进行充分结合,选择的建筑材料要设计出多个不同的方案,通过对不同方案的综合对比,才能最终选择出经济及性能都具有明显优势的建筑材料设计方案,进而建设完成更优质的建筑物。
(六)高层建筑设计中的安全。高层建筑的安全问题涉及到防火、抗风、消防、配电、安全通道、电梯等很多方面。为了确保高层建筑运行安全,要建立健全的安保体系,引进专业的人才进行安全设计与维护,对各个环节制定严格规范的安全手册与标准并严格执行。此外,也要加强对高层建筑业主、租户的宣传教育,建立相互监督管理机制以及各种突发事件的处理机制。
结束语
建筑设计基础就是结构设计,这是建筑项目实施过程中的一个重要前提。随着建筑功能向多元化发展,更显示出建筑结构设计的重要意义。建筑设计人员在设计中通过结构设计展现建筑项目特征,建筑设计与结构设计具有制约与被制约的关系。因而在建筑结构设计中易于产生各类问题,难以保证建筑项目的经济与安全。
参考文献:
[1]郝晓龙,刘学智.高层建筑暖通设计中常见问题及对策探析[J].才智,2012,36:21.
[2]梁鹏.高层建筑结构设计常见问题探究[J].门窗,2013,06:217-218.
[3]徐佳.高层建筑中建筑设计理论探究[J].科技致富向导,2013,08:354.
[4]成辉,朱新荣,刘加平,潘文彦.高层办公建筑节能设计常见问题及对策[J].建筑科学,2011,04:13-18.
[5]胡军.高层建筑底部商业用房消防设计常见问题探讨[J].江西化工,2011,02:213-214.
【关键词】 高层建筑;设计;问题
引言
城市空间不仅可以给城市生产和生活带来活动场地、环境,它还节省了城市土地面积,使绿化面积变得更加广阔,同时也为城市创造了更多的空间,使城市景观变得更加多姿多彩。然而随着城市化的快速发展,人口的不断增长,建筑用地的紧张,与此同时,在城市规划中,对于建筑用地的要求越来越严格,如何才能高效的,集约的利用好有限的土地,已经成为城市发展中不可避免的问题之一,而高层建筑的应运而生正是人们解决这一问题的重要举措。然而,高层建筑的设計在保证高层建筑的可靠性,安全性,长久性上始终扮演着重要的角色。
一、高层建筑设计的原则
(一)场地适应性原则
场地适应性原则主要指的是高层建筑的地基承载能力和其防震能力能够符合建筑的整体需要。
(二)空间整体原则
高层建筑的设计不是一个单一的结构体系,而是由许多子结构与若干的组成部件构成的一个整体的空间结构体系。只有这些子结构与部件能够协同与配合,才能保证整个建筑的空间整体性与其整体的稳定性。而一个结构的整体抗震能力与其各自的子结构与部件的刚度,强度,受力状态分不开。
(三)功能适应性原则
高层建筑的设计因其功能不同,一般具有不同的功能空间特征。因此分别具有不同的结构体系模式,它们相互之间的空间布置也会有很大差别。要求不同的内部空间特征与不同的结构相适应。
(四)高度合理性原则
建筑结构的结构体系不同,其力学特征与整体性能也不尽相同,不同的结构体系有其各自能够适应的的高度范围,在其合适的高度范围内,才能使得整体的综合性能得以发挥。
(五)施工方便性原则
建筑设计的施工方便性原则指的是建筑设计的不同将会影响甚至决定着施工的工艺,难度,施工工期乃至施工质量。
二、当前高层建筑设计中出现的问题
随着高层建筑的不断兴建,我国很多高层建筑的结构设计中都暴露出了一些问题,对高层建筑的建设带来了不利的影响。
(一)高层建筑地基基础设计的问题
高层建筑的地基基础设计要求很高,有很多高层建筑的地基基础设计没有对荷载进行全面的考虑,在进行局部填土、隔墙设置等都没有对荷载偏心的影响进行考虑。在地基基础设计中,没有进行冲切、抗剪和抗弯的处理。
(二)高层建筑在轴压比的控制上的问题
轴压比的限制比在高层建筑中有着严格的规定,很多高层建筑的设计难以满足轴压比的规范要求,很多构件的截面受到了限制。轴压比的限制对高层建筑的质量会产生很大的影响。
(三)高层建筑对连梁的结构设计
高层建筑的连梁设计包括截面的尺寸、剪压比的限制、连梁的剪力设计取值等等。如果高层建筑中对连梁的设计不准确,截面高度过大,跨度过小,就会影响高层建筑的抗震效果。一旦发生地震,连梁的剪力和弯矩过大,难以达到相应的抗震规范,影响高层建筑的使用安全。
三、建筑结构在设计中应采取的合理措施
(一)高层建筑的设计规范。高层建筑的设计规范有两种不同的形式,即推荐性的与强制性的,现在在许多的发达国家,多采用的是推荐性的设计规范,由于结构的工程各有其自身的特点,设计人员在设计时不可能完全依照规范,而是以规范为指导,根据自己的理论知识以及经验判断,因此在推荐性的规范下,设计人员应当负全部责任。在我国,更多的是采取强制性的规范,设计人员首先要做的就是依照法律,按规范设计,如果设计人员不遵循相关的规范,所有设计的后果将由设计人员承担,这同时也造成了一个后果,就是许多设计人员在建筑出现事故时,以设计规范来推脱自己的责任。强制性的规范有其不足之处,就是设计人员无法灵活的去适应设计中出现的各种情况。设计人员很难处理设计中出现的复杂问题。
(二)完善建筑设计的图纸。建筑结构通过建筑设计图纸这一载体进行表现,而且也是施工过程中建筑项目的基础。就如同建筑施工中能够数倍表现出建筑设计图纸中的问题,而产生不可逆的严重后果。所以,在建筑结构设计中,应严格遵循设计规范,设计人员不要贪图方便而对重要信息标识进行省略。而且,针对比较复杂及细微结构,应在结构设计中加强重视程度。总之,建筑结构设计人员在工作中应具有严谨态度,完成结构设计图纸后,对图纸进行重点审核,在设计图纸中及时发现可能存在的任何问题,与实际相结合进行修正,以此对设计图纸的科学合理性提供重要保障。
(三)高层建筑结构体系的选型 。建筑在抵抗来自于水平和竖向的荷载时构件的组成形式和传力的路径就是高层建筑的结构体系。结构体系包括两个方面:水平结构体系(楼盖和屋盖)和竖向结构体系(墙、柱),通过这些水平和竖向结构构件将结构的水平和竖向荷载传到基础。对于高层建筑结构来说,侧向力(包括水平风荷载和水平地震作用)对结构内力及变形的影响极大,因此,竖向承重结构体系不但要承受并传递竖向荷载,而且还要抵抗侧向力的作用,故竖向结构也称抗侧力结构。在高层建筑中,水平结构中的楼(屋)盖结构除了承受和传递楼(屋)面竖向荷载外,还要协调各榀抗侧力结构的变形和位移,对结构的空间整体刚度的发挥和抗震性能有直接的影响。
(四)在建筑设计中确保相对合理的基础选型。在对建筑结构进行选型时,应重点关注建筑外形设计与其所处位置的地质情况两方面情况。所以,工作人员在看到有关图纸后,不要盲目进行现行的建模计算工作,而要在开始建模计算作业前,对建筑项目全面分析了解其外形设计特点,以及项目所在详细位置的地质情况。而且,选择建筑基础时,还应综合建筑结构设计及其它有关专业人员的意见,基于充分协调的情况下,选择的设计方案要最为合理且具有可操作性。设计方案只有符合科学合理性,才能对建筑结构设计效果与建设施工质量提供可靠的保障。 (五)对地下室外墙采取比较科学的结构设计。现代建筑尤其是高层建筑的施工过程中,建筑物整体质量通常都是由地下室外墙提供重要的承载作用。所以,在建筑结构设计中,地下室外墙设计的科学合理性对于整个建筑物稳定性都将产生十分重要的影响。与实践经验相结合而言,设计地下室外墙时,结构设计人员应衡量整个建筑物质量,并与建筑项目所在位置的地质特征相结合,从而对地下室外墻完成基本尺寸设计工作。一般来说,在对高层建筑项目地下室外墙结构进行设计时,其墙面应保持大于250mm的厚度。而且,为有效避免因增加的水泥用量而造成地下室外墙墙面混凝土形成的裂缝问题,不可设计过高的混凝土强度,但通常也应高于C30等级。在施工中应统筹计划并有效利用建筑材料,有关人员进行建筑结构设计时,选择各类建筑材料也一样一项十分重要的工作。选择建筑材料要认真考虑建筑材料所处环境与建筑材料受力特征这两方面的指标,而且,建筑材料的选择要基于材料使用性能,并对其具有一定的保障作用,尽可能使建筑材料损失与浪费情况明显减少。在此这个过程中,应引起注意的主要是建筑结构设计人员应与项目设计实际情况进行充分结合,选择的建筑材料要设计出多个不同的方案,通过对不同方案的综合对比,才能最终选择出经济及性能都具有明显优势的建筑材料设计方案,进而建设完成更优质的建筑物。
(六)高层建筑设计中的安全。高层建筑的安全问题涉及到防火、抗风、消防、配电、安全通道、电梯等很多方面。为了确保高层建筑运行安全,要建立健全的安保体系,引进专业的人才进行安全设计与维护,对各个环节制定严格规范的安全手册与标准并严格执行。此外,也要加强对高层建筑业主、租户的宣传教育,建立相互监督管理机制以及各种突发事件的处理机制。
结束语
建筑设计基础就是结构设计,这是建筑项目实施过程中的一个重要前提。随着建筑功能向多元化发展,更显示出建筑结构设计的重要意义。建筑设计人员在设计中通过结构设计展现建筑项目特征,建筑设计与结构设计具有制约与被制约的关系。因而在建筑结构设计中易于产生各类问题,难以保证建筑项目的经济与安全。
参考文献:
[1]郝晓龙,刘学智.高层建筑暖通设计中常见问题及对策探析[J].才智,2012,36:21.
[2]梁鹏.高层建筑结构设计常见问题探究[J].门窗,2013,06:217-218.
[3]徐佳.高层建筑中建筑设计理论探究[J].科技致富向导,2013,08:354.
[4]成辉,朱新荣,刘加平,潘文彦.高层办公建筑节能设计常见问题及对策[J].建筑科学,2011,04:13-18.
[5]胡军.高层建筑底部商业用房消防设计常见问题探讨[J].江西化工,2011,02:213-214.