高層建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的問題與對(duì)策分析

楊攀

摘要：隨著我國現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)和城市的不斷擴(kuò)大，高層建筑越來越受到人們的青睞。然而，由于高層建筑的特殊性，高層建筑的施工和設(shè)計(jì)是相當(dāng)困難和具有挑戰(zhàn)性的。為了進(jìn)一步優(yōu)化這些問題，尋求更合理的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工方案，筆者對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了重新探討，并針對(duì)相關(guān)問題提出了對(duì)策，以進(jìn)一步促進(jìn)我國建筑領(lǐng)域的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計(jì);問題;對(duì)策分析

1 現(xiàn)階段高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

1.1 建筑設(shè)計(jì)中水平荷載

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，水平荷載問題可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行分析。一方面，建筑物的重量和建筑物地板承受的荷載作用在垂直構(gòu)件上，軸力和彎矩的值與建筑物高度的一次方成正比。另一方面，對(duì)于特定的高層建筑，其豎向承載力是固定的，水平荷載的取值會(huì)隨著建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的變化而變化。

1.2建筑設(shè)計(jì)中的軸向變形

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，建筑物的豎向荷載值一般較大。如果在設(shè)計(jì)中不認(rèn)真考慮，會(huì)使柱產(chǎn)生一定的軸向變形，并對(duì)連續(xù)梁的彎矩產(chǎn)生一定的影響。這種情況將減少連續(xù)梁中間支撐處的負(fù)彎矩，而端部支撐處的輔助彎矩和跨中處的正彎矩將增加;在建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)軸向變形計(jì)算相應(yīng)值，并仔細(xì)調(diào)整預(yù)制構(gòu)件的下料長度;軸向變形問題還會(huì)影響構(gòu)件的剪力和側(cè)向位移，從而影響建筑設(shè)計(jì)的安全性。

2高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題

2.1 超高問題

顧名思義，高層建筑比普通建筑高得多，總高度為24～100米。高層建筑在功能和美觀上更受歡迎，但在抵御自然災(zāi)害方面，高層建筑超高問題進(jìn)一步擴(kuò)大。面對(duì)臺(tái)風(fēng)、火災(zāi)、地震等災(zāi)害，高層建筑更容易倒塌。因此，安全是高層建筑最為關(guān)注的問題。在高層建筑的設(shè)計(jì)中，除了考慮建筑的美觀性和實(shí)用性外，最重要的是建筑的安全性。由于高層建筑工程使大型建筑的整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，即使在設(shè)計(jì)初期就考慮了安全問題，在實(shí)際施工中仍有許多變量需要設(shè)計(jì)者和工程師面對(duì)。許多高層建筑在施工后會(huì)根據(jù)設(shè)計(jì)師的要求進(jìn)行變更。如果對(duì)建筑進(jìn)行重新規(guī)劃，很容易忽略安全領(lǐng)域的一些問題，造成安全隱患。

2.2扭轉(zhuǎn)問題

在建筑領(lǐng)域中，扭轉(zhuǎn)問題是一個(gè)非常關(guān)鍵和核心的問題，受到了世界各國的廣泛關(guān)注和研究。高層建筑的扭轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到高層建筑抵御地理自然災(zāi)害的能力，特別是在面對(duì)臺(tái)風(fēng)和地震時(shí)，建筑物的扭轉(zhuǎn)直接關(guān)系到建筑物的安全。在建筑物的設(shè)計(jì)和施工過程中，由于一些不可抗拒的因素，不可避免地會(huì)出現(xiàn)建筑物的不平衡和不對(duì)稱。在低層建筑中，這種不平衡和不對(duì)稱可以忽略，而在高層建筑中，這種不平衡和不對(duì)稱可能導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。高層建筑中建筑主體與機(jī)械框架的平衡關(guān)系是整個(gè)扭轉(zhuǎn)問題的核心。隨著人們物質(zhì)生活水平的發(fā)展和審美需求的提高，單一的完全對(duì)稱的建筑已不能滿足人們對(duì)建筑的期望。越來越多樣化的高層建筑受到人們的追捧，這給設(shè)計(jì)師的工作帶來了更大的挑戰(zhàn)和困難。一方面，設(shè)計(jì)師要保證房地產(chǎn)設(shè)計(jì)的整體安全性和抵御自然災(zāi)害的能力。另一方面，他們也應(yīng)該考慮房地產(chǎn)的藝術(shù)價(jià)值。

3 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作優(yōu)化的有效對(duì)策

3.1 樹立概念性設(shè)計(jì)思想

目前，我國的建筑結(jié)構(gòu)主要包括兩個(gè)板塊：一是概念設(shè)計(jì);二是結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算。一些部門必須對(duì)這兩個(gè)板塊進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和思考，不斷優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為以后的工作順利發(fā)展打下基礎(chǔ)。結(jié)合一些調(diào)查研究，我們發(fā)現(xiàn)概念設(shè)計(jì)關(guān)系到建筑物的最終效益。因此，建筑企業(yè)必須幫助設(shè)計(jì)師樹立概念設(shè)計(jì)理念，掌握設(shè)計(jì)內(nèi)容和具體標(biāo)準(zhǔn)，大力鼓勵(lì)創(chuàng)新思維，加強(qiáng)工程項(xiàng)目的施工技術(shù)和方法，提高高層建筑項(xiàng)目的質(zhì)量。

3.2提高設(shè)計(jì)師的素質(zhì)

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師的素質(zhì)是非常重要的。它與建筑結(jié)構(gòu)的總體布局有關(guān)。因此，設(shè)計(jì)師應(yīng)具備較強(qiáng)的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)，逐步提高自身的能力水平。其中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中做好現(xiàn)場(chǎng)踏勘工作，確保項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)的合理性和有效性，并滿足相關(guān)要求。施工企業(yè)要做好員工的在職培訓(xùn)，為員工的成長提供相應(yīng)的平臺(tái)和機(jī)會(huì)。此外，建筑企業(yè)可以在一定時(shí)間內(nèi)與部分高校合作培養(yǎng)優(yōu)秀人才，從而更好地建立高效的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。完善企業(yè)人才管理模式，提高設(shè)計(jì)師的綜合素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力。

3.3規(guī)范圖紙?jiān)O(shè)計(jì)

圖紙?jiān)O(shè)計(jì)對(duì)高層建筑的工作具有重要意義。高質(zhì)量的圖紙可以幫助施工企業(yè)順利開展施工工作，也可以在一定時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)的工作，保證施工質(zhì)量。做好圖紙的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，需要雙方的共同努力。首先，設(shè)計(jì)人員應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)路徑設(shè)計(jì)圖紙，例如，統(tǒng)一和指定測(cè)量單位，并使用標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別方法;其次，一些施工部門要做好優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和審查機(jī)制的工作，及時(shí)核對(duì)圖紙和內(nèi)容，追究責(zé)任人，及時(shí)修改完善，確保圖紙清晰準(zhǔn)確。

3.4 有效地規(guī)劃成本

規(guī)劃設(shè)計(jì)成本也是一個(gè)重要的內(nèi)容，這就要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)要考慮質(zhì)量和成本要素在一起，以確保建筑結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定，同時(shí)也保證建筑的整體質(zhì)量。也就是說，設(shè)計(jì)師不能盲目節(jié)約成本，忽視工程項(xiàng)目的使用效果和科學(xué)性。因此，專業(yè)設(shè)計(jì)師應(yīng)實(shí)事求是，通過與用戶的溝通，了解建筑材料的信息和要點(diǎn)，使高層建筑結(jié)構(gòu)既能達(dá)到相關(guān)目標(biāo)和要求，又能滿足用戶的一些需求，從而更好地減少一些項(xiàng)目中的冗余項(xiàng)目，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成本的最大優(yōu)化。此外，員工可以設(shè)計(jì)不同的方案，然后選擇最佳的設(shè)計(jì)方案。然而，無論采用何種方法，設(shè)計(jì)師都應(yīng)遵守職業(yè)道德，不應(yīng)忽視建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際利益和安全。

結(jié)束語

總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)長期、復(fù)雜甚至循環(huán)的過程。其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響高層建筑的整體質(zhì)量，任何遺漏或錯(cuò)誤都可能使整個(gè)設(shè)計(jì)過程更加復(fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果不安全。因此，在高層建筑的設(shè)計(jì)階段，應(yīng)更加重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，設(shè)計(jì)師還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)規(guī)范的分析、理解和把握，做到細(xì)致全面，為安全優(yōu)質(zhì)的高層建筑施工貢獻(xiàn)自己的力量。

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