高层住宅建筑结构设计的优化

摘 要高层住宅的建筑结构的设计的过程不仅长期、复杂而且循环往复,在设计中出现的任何遗漏、错误等都可能造成整个设计变得复杂化,导致产生更多的不安全因素.因此优化高层住宅建筑结构的设计越来越受到社会的广泛关注.

关 键 词高层住宅；建筑结构；设计；优化

中图分类号TU973文献标识码A文章编号1673-9671-(2012)062-0143-01

现代建筑的发展趋势,高层建筑占据越来越大的比例.由于人口的急剧增多,土地面积没有增多,这就促使人类居住条件纵向发展.以目前的建筑水平,高层、超高层住宅建筑成为了未来建筑行业的发展方向.进入二十一世纪以来,我国经济得到快速发展,高层住宅建筑在全国各地纷纷兴起.因此,优化高层住宅的建筑结构设计,提高建筑安全,显得特别重要.

1高层住宅建筑结构设计优化的原则

结构设计的优化,是工程结构能够满足约束的条件时按照预定的目标找到最优的设计方案.要想结构做到优化,应该选择最适合的结构设计方案,能够影响整个设计的成败.相同的建筑的设计方案可以有不同的结构设计,不同的方案能够直接工程的质量和造价.同时,结构计算要准确,应用计算机对结构的设计得到进一步的完善,能够减轻结构工程师的计算分析工作,更是使结构设计合理化、经济化.高层住宅建筑结构设计在满足我国政策标准的前提下,再经过精确的计算以及分析后进行优化,必须遵循三个原则；①建筑结构必须能够正常的使用以及具有安全性.②建筑结构刚度要合理,特殊的位置要进行局部加强.③结构构件若是能够减小,应该合理的进行核减.

2高层住宅建筑的结构设计要求

2.1经济性的要求

高层住宅建筑结构在设计时要了解并掌握建造的地点、层数、立体形状,在保证建筑具有安全、耐久、舒适的性能后,应该采取最为经济的结构体系,在结构构件的设计过程要精打细算,严格按照规范的构造标准,不能造成不必要的浪费.由于地基基础合理的设计方案直接影响房屋的造价,所以在设计地基基础的时候更加应该要尽量采用最经济的方案,在保证质量的同时尽量节约成本.

2.2舒适性的要求

高层住宅建筑的结构设计,在设计时要尽最大努力提供给住户舒适性的要求,比如,户型多样化,室内空间灵活化分隔,光线、温度、声音等环境的要求.所以在结构设计的时候要多融入建筑及机电方面的专业知识,尽量把居住空间露出的柱、梁产生的压抑感消除,使用分隔墙的材料保持室内明净整洁,具有良好的隔音效果,能够给居住者营造舒适幽雅的住宅环境.结构设计里还要考虑居住者存在把分隔空间进行改变的可能性,所以,在剪力墙的结构设计时,应该采取大开间的布置.

2.3安全性以及耐久性的要求

我过实现住宅商品化以后,已经成为特殊的大型的消费商品.与其他的消费商品的最大不同是具有很强的耐用性且有很长的使用寿命期限的特点.所以,高层住宅建筑结构最基本的设计要求是具有很高的安全性以及耐久性.在选择结构体系和建筑材料时,要考虑是否能够起到抗风抗震的作用,保证在使用期限里能够进行维修改造.

3高层住宅建筑结构设计的优化措施

3.1折减高层住宅建筑结构的周期性

高层住宅建筑在设计框架、顶盖等结构时,由于填充墙体的具体存在,导致实际中的结构表现出来的刚度比设计时候计算得到的刚度相差比较大,计算的周期同时也比实际的周期相差比较大.因此,结构剪力算出来偏小的时候,会造成房屋的一些结构产生不安全因素,所以应该适当把房屋结构设计时计算得到的进行折减,能够取得到显著的效果,但是高层住宅建筑的框架结构,不能折剪计算得到的周期.

3.2对剪力墙的设计要加强

剪力墙的设计关键是连梁设计.联肢墙是连梁把各墙肢进行联结组成,增大了约束墙肢的刚度.连梁刚度被增大导致结构地震作用同时增大,也增大了连梁与墙肢的分配内力,这种情况下只能把构件配筋量增大,这样的设计结果明显在很大程度上浪费了材料.所以,高层住宅建筑结构在设计的时候,不应该把具有大刚度的窗下墙当作连梁,而是要把连梁设计分为截面和小刚度的弱连梁.当然,满足了结构的刚度和变形的要求后,就要从经济的角度和抗力以及变形方面进行综合的考虑,合理进行抗侧力构件的布置.结构抗侧力的刚度随着剪力墙的数量增多而增大,但是相应的结构位移随之减小,抗侧力刚度变大的同时结构地震力也随之增大,非常不利于结构造价的控制.所以,剪力墙应该遵循周边分散、均匀等原则进行合理的布置,对水平位移的限值进行规范化,尽最大程度的把剪力墙的数量降到最低.

3.3高层住宅建筑结构耐久性设计的优化

高层住宅建筑结构耐久性的设计能够确保在高层使用后,在合理使用的寿命期限里,应该满足居住者的使用要求.但是在设计上很多都没有达到要求,其主要原因是对建筑结构的使用过程缺乏合理的考虑,可能遭受条件以及使用环境的影响最终导致房屋结构的损伤,造成房屋可靠度的指数降低.一般情况下,高层住宅建筑结构的设计,最理想的是能够做到造价低廉和节约材料,然而最近几年来,人们的生活水平得到很大的提高,对生活质量的要求越来越高,加上在实际的工程中,由于一些使用要求、技术指标等成为了设计中的主要矛盾时,设计方案就无法单纯的追求节省经济.因此,在高层住宅建筑结构的设计以优化为目标时,应该要正确了解掌握设计中关键性的问题,主次分明的对目标进行设计的优化,使之能够达到整体满意的效果.

3.4高层住宅建筑结构抗震性设计的优化

进行图纸的设计时,应该按抗震设防进行分类,抗震等级要依照具体的建筑高度、结构类型以国家颁布的《抗震规范》为标准进行确定.在建筑中可以不考虑地震震力的振型数据耦联扭转的计算；当振型数据>3时,要以3的整数倍进行计算,但是数据必须小于建筑物的层数；当建筑物的层数低于2层时,振型数可以采用建筑物的层数.但是在房屋结构不规则时,就要对扭耦联转进行考虑,高层住宅建筑的振型数不能低于8,建筑结构的层数多、刚度系数大,就应该多要振型数,才能达到更好的抗震效果.

3.5结构设计要注重细节的优化

在设计过程中,不仅要注重整体结构,也要注重局部构件.浇板设计可以把异形板细分成矩形板,能够使受力更加均匀,同时也防止发生拐角裂缝.在建筑底部的梁箍筋使用的配箍量相当较大,因此箍筋采用冷轧带肋的钢筋,不仅可以减少箍筋直径和肢数,还能节约工程造价.当高层住宅建筑的结构不规则纵向时,特别要仔细计算出最薄弱的位置加以优化.