城市高層建筑房屋建設施工中存在的問題與改進策略分析

城市高層建筑房屋建設施工中存在的問題與改進策略分析摘要：相對于多層建筑而言，高層建筑最突出的特征就是豎向荷載較大，且水平荷載源于風作用區(qū)。高層建筑架構(gòu)設計存在的重大問題，它由高度所導致，例如高層建筑側(cè)向位移質(zhì)量問題，此外，還存在著高度和受力角度的關(guān)系問題。針對目前大型高層建筑結(jié)構(gòu)設計存在的一些問題，有必要提出如下辦法，也就是通過對風荷載效應進行優(yōu)化、增強抗震設計能力、增強耐火設計能力、合理布置建筑結(jié)構(gòu)平面，并對建筑構(gòu)件進行優(yōu)化選型，以提高高層建筑結(jié)構(gòu)設計能力和效益。關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設計；抗風能力；抗震性；超高壓力引言在我國社會經(jīng)濟水平快速發(fā)展的背景下，人們的生活水平越來越高了，人們對于各種建筑物的要求也越來越高。在這種時代背景下，我國建筑行業(yè)具有很大的發(fā)展前景，經(jīng)濟水平提高，城市化導致用地緊張，使城市中的高層建筑不斷增多。然而，一個高層建筑的設計與施工卻是一個十分巨大且又十分繁雜的項目，不但要耗費很多人力，財力，且會造成大量環(huán)境污染。為了實現(xiàn)我國“碳中和”的發(fā)展目標，建設可持續(xù)發(fā)展，環(huán)境友好型社會，高層建筑建造技術(shù)需要升級優(yōu)化，追求在達到節(jié)能減排的同時，還能夠確保建造效率以及建造質(zhì)量等施工技術(shù)。一、高層建筑設計的主要特點和原則目前高層建筑設計須滿足各項業(yè)務需求，于是，建筑的設計高度被不斷地刷新著。一方面高樓大廈結(jié)構(gòu)變得越來越復雜；另一方面應符合建造者對設計的審美要求。與多層建筑相比，大型高層建筑承受著相對較大壓力。由于高空高層建筑不斷升高，平面及垂直壓力亦隨之增加。因此，當施工完成，還要研究施工地區(qū)周邊環(huán)境，如風，地形等、地質(zhì)條件等等，由于這些條件會給大型高層建筑帶來荷載。因此，大中型高層建筑設計必須滿足其技術(shù)特點及施工要求。一，工程設計方法是否科學，那么，設計圖是否科學，最后，對設計進行了分析。以上3個條件為大型高層建筑結(jié)構(gòu)設計中應遵循的首要規(guī)范。大中型高層建筑結(jié)構(gòu)是由各種各樣的建筑結(jié)構(gòu)類型組成。同為大中型高層建筑設計中，應盡可能采用多種建筑結(jié)構(gòu)設計系統(tǒng)。建筑體系和構(gòu)造類型是否合理，需要對高層建筑進行結(jié)構(gòu)設計，一定要滿足合理性和經(jīng)濟效益這兩個最高要求。因此，目前高樓建筑物架構(gòu)設計對于工程師提出了更高專業(yè)性需求，并請施工方和建設方進行綜合技術(shù)交流和探討。建筑結(jié)構(gòu)圖的繪制也應做到合理，并且直接關(guān)系著高層建筑結(jié)構(gòu)計算公式和結(jié)構(gòu)施工技術(shù)。確保所計算的偏差值不會超過合理范圍，為了保證建筑物構(gòu)件安全。最后通過選擇適當?shù)募軜?gòu)設計軟件進行設計，嚴格劃分輸入輸出數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)輸出的范圍，為了減少由于人為造成數(shù)據(jù)處理錯誤。二、高層建筑結(jié)構(gòu)設計存在的問題（一）抗風設計每一座大，中型高層建筑均須充分考慮抗風問題，特別是風級較大的地區(qū)、強風天氣較為活躍地區(qū)，易對大中型高層建筑總體設計產(chǎn)生干擾。和高層建筑相比，高層建筑的樓梯層很多，易變風向。建筑設計受到玻璃幕墻，鋼柱體系等因素的影響，使得高層建筑設計強度降低。對建筑內(nèi)風量進行了合理調(diào)控，會出現(xiàn)風作用在高層建筑外墻上、基礎構(gòu)件以及裝飾等功能，從而使高層建筑整體效能下降。（二）抗震設計存在的問題抗震設計難題在建筑工程設計中具有一定的難度。針對中國各地區(qū)建筑受地震和其他自然災害影響頻率較高、概率與等級相差甚遠，因此，各地區(qū)防震建筑設計都要考慮到。地震和其他天然或不可抗力因素亦各不相同。一些工程設計人員對建筑物進行初步設計時，不能及時將工程設計對象區(qū)域抗震數(shù)據(jù)分類總結(jié)，因而不能滿足大，中型高層建筑初步設計抗震設防烈度要求，將導致大中型高層建筑在初步設計時無法達到要求進行耐震設計。（三）消防設計問題防火設計就是為了確保高層建筑有失火危險而必須具備的一種建筑條件。大型高層建筑火災事故處置及緊急響應等，在目前主要高層建筑安全問題中，這是一個難點和重點。大高層建筑的高度，是城市中主要的常規(guī)滅火設備的搶險能力。高層建筑一旦引發(fā)火災，就會給人財物和高層建筑自身造成嚴重的威脅。因此國家對于高層建筑消防設計工作提出明確的要求，對建筑物構(gòu)造內(nèi)消防通道和消防設施布置作出具體規(guī)定。但是部分建筑設計人員并沒有很好地保留國內(nèi)高層建筑工程設計消防要求，嚴重地影響建筑總體功能。（四）扭轉(zhuǎn)問題扭轉(zhuǎn)問題還是影響建筑設計性能最為重要的技術(shù)原因。在大中型高層建筑工程的設計當中，通過對大，中型高層建筑幾何中心進行合理布置、結(jié)構(gòu)強度中心與構(gòu)造重心的關(guān)系，三個中心合一，便可以將高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最大化。然而，因為在高層建筑實際設計作業(yè)中，它不僅要滿足建筑設計的各種功能需求，還必須與建筑物結(jié)構(gòu)設計和地基造型相結(jié)合，所形成的三合一建筑物，結(jié)構(gòu)設計效果很難達到，所以，大型高層建筑架構(gòu)設計結(jié)果的穩(wěn)定性也會受到很大的影響。（五）超高和應力問題建筑設計超高問題是非常重要的。有些建筑物無法根據(jù)建筑物真實標高設計，進而影響到住宅的整體質(zhì)量。因此一定要重視建筑物標高及建筑物高度問題，預防在后期施工時出現(xiàn)各種隱患。大型高層建筑內(nèi)部構(gòu)造受到多種外力作用影響較深，故而在大中型高層建筑施工中，一定要充分考慮到大中型高層建筑各方面因素。由于興建大，中型高層建筑使用的大型機械較多，高層建筑負荷將大打折扣。在進行其他設計時，如對建筑原材料的質(zhì)量認識不清，會造成高層建筑的承重超負荷，最終導致結(jié)構(gòu)安全和工程質(zhì)量出現(xiàn)問題。三、高層建筑結(jié)構(gòu)工程設計中出現(xiàn)的問題及改善措施（一）優(yōu)化抗風荷載在大，中型高層建筑的工程設計中，分析了大，中型高層建筑設計區(qū)天然氣象特征及其地理、對水文及其他諸要素應進行比較全面地統(tǒng)計分析，并且充分考慮了高層建筑物抗風荷載強度。要求高層建筑抗風荷載水平須在大型高層建筑地，結(jié)構(gòu)部分施工安裝。大，中型高層建筑工程設計時，對建筑部分工程條件應進行有限度的考慮。在大中型高層建筑工程的設計當中，通過提高所采用原料的質(zhì)量和等級，為了提高建筑承載層抗壓強度。大型高層建筑施工時，一定要提高砂石及原料的品味，還需改進結(jié)構(gòu)，為了提高整體結(jié)構(gòu)安全性。也是建筑設計中，還要通過優(yōu)化周邊建筑輪廓及投影區(qū)域設置，配合地區(qū)總體布置得當。此外，還要通過周邊綠化及附屬建筑來提高風向及風荷載的設計，為了減少高層建筑在強風荷載作用下受到的影響和沖擊。（二）提高抗震設計水平通過對高層建筑整體承載能力的提高，它能有效地抵消高層建筑空間結(jié)構(gòu)中地面振動所產(chǎn)生的效應。承重框架結(jié)構(gòu)，通常為雙框架剪力墻設計。該結(jié)構(gòu)遭遇地動或者強烈振動后，由于從下部結(jié)構(gòu)中傳導的振動能被減力墻所破壞，所以，框架結(jié)構(gòu)還會給建筑帶來一些影響。對于高層建筑支撐結(jié)構(gòu)來說，可以在最大程度上保證高層建筑整體安全性。它要求大樓整體建筑強度符合設計要求，特別對自然災害頻發(fā)地區(qū)的高層建筑更是如此，則需要提高抗震強度水平。合適建筑強度可以減少位移發(fā)生，避免對建筑物的破壞。另外通過對某些部件的布局，還可以提高高層建筑結(jié)構(gòu)中力的平順性。當零件排列好后，可以將水平結(jié)構(gòu)鋪設到里面，通過合理布設防側(cè)和向力施工等措施，組成高層建筑整體保護分布構(gòu)造，合理降低地域沖擊的損害。（三）提高消防設計能力大中型高層建筑安全防火方案，是建筑設計是否合理，驗收是否合格的依據(jù)。由于大，中型高層建筑在消防上有較大的需求，因此，大中型高層建筑對安全消防設施的要求將更加苛刻。首先，根據(jù)建筑要求，對火災逃生路徑進行合理的設計，為火災發(fā)生后應急避難和救援打開了必要的通道。不同高度建筑所需要出火通道的位置是不一樣的，要盡量留出走火通道。在火災逃生的設計方案上，防煙點的設置應科學，避免煙霧對人體安全和健康造成危害。就建筑環(huán)境而言，房子一定要留有合適的縫隙，為了有效地避免火勢在住宅內(nèi)蔓延，以免火勢暴發(fā)。因此高層建筑建筑物內(nèi)高度測量一定要準確和逼真，建筑物內(nèi)的安全高度可以用度量房屋外部邊緣的方法度量出來。（四）合理的建筑平面設計大中型高層建筑安全防火方案，是建筑設計是否合理，驗收是否合格的依據(jù)。而在當下，因為需要建筑造型美觀獨特，因此，一些高級建筑物的設計，需要在設計高層建筑層面有不規(guī)則處，或建筑物整體不規(guī)則。建筑的建造給人們造成困擾。因此，建筑設計應盡量選用正方形、規(guī)則的形狀，如長方形或者橢圓，從而增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在進行設計時，設計師結(jié)合實際施工區(qū)域施工環(huán)境，合理地設計建筑物的功能及高層建筑的形狀。（五）最優(yōu)架構(gòu)設計方案高層建筑設計工作繁重，時間較長。一旦發(fā)生問題，會給建筑物后期建設與運用帶來不利影響。因此高層建筑架構(gòu)設計是否合理是高層建筑架構(gòu)設計中的一項核心任務。所以，高層建筑的設計師們必須嚴格地依據(jù)國家及有關(guān)行業(yè)規(guī)章制度進行方案設計與論證。確保結(jié)構(gòu)設計的過程中嚴格遵守建筑行業(yè)的操作規(guī)范，為了避免超高建造的麻煩。在進行建筑物架構(gòu)設計的時候，一定要對現(xiàn)場的周邊環(huán)境，水文進行分析、氣候變化因素等作了全面剖析，為了確定建筑物結(jié)構(gòu)總體設計方案，提高場地適應施工環(huán)境能力。在大型高層建筑架構(gòu)設計時，延展性工程的設計應充分進行，通過對大高層建筑在預埋階段上，下剛度比，耐震等級等指標進行科學調(diào)控，為了提高建筑抗震能力。四、高層建筑施工管理中存在的問題2.1施工技術(shù)管理存在片面性高層建筑在施工過程中會有很多施工技術(shù)參與其中，只有各個專業(yè)施工技術(shù)協(xié)調(diào)一致，才能夠高效率地完成施工任務。在目前施工現(xiàn)場，施工技術(shù)管理仍存在片面化的狀況，僅僅運用固定的幾種專業(yè)知識，未從施工工程整體入手，對系統(tǒng)化專業(yè)技術(shù)進行研究，致使在技術(shù)管理上受到過多的限制，由此帶來了系列施工問題。2.2高層建筑施工管理體系不完善建筑工程規(guī)模巨大，對它管理起來難度比較大，當前，建筑工程施工中出現(xiàn)了分包的現(xiàn)象。而且施工企業(yè)還沒有建立起一整套管理機制，對每一個分包人員來說，建設期間無制可依，從各自利益出發(fā)，把分內(nèi)部分作業(yè)向外推進。各個分包單位發(fā)生了互相扯皮的情況、推諉現(xiàn)象對確保高層建筑施工質(zhì)量有很大不利。2.3缺乏安全意識建筑工程規(guī)模巨大，對它管理起來難度比較大，當前，建筑工程施工中出現(xiàn)了分包的現(xiàn)象。當前，大部分施工企業(yè)以盈利為最大工作目標，常常缺少一些安全意識，忽視施工現(xiàn)場安全，安全管理機制不健全，施工現(xiàn)場沒有配備安全管理人員。工程現(xiàn)場條件比較復雜，到處可見的有建筑材料，施工工具，如若缺乏安全意識，無法向工人宣導安全性。它所帶來的結(jié)果，從小處著手，極易使現(xiàn)場的施工工人被砸、磕傷乃至用釘子扎著等現(xiàn)象，在大處著眼，工人在施工作業(yè)過程中摔下樓梯，輕者摔傷、重者致死。也有些工人很可能發(fā)生觸電之類的事故，這些施工現(xiàn)場危險性因素將給施工人員生命安全帶來無法彌補的后果。與此同時，建筑工地安全事故也可能導致項目在社會上產(chǎn)生惡劣影響，影響了工程建設項目的正常建設，甚至工地停工。五、加強高層建筑施工管理的相關(guān)措施（一）強化施工技術(shù)質(zhì)量控制在高層建筑的建設環(huán)節(jié)中，要求對每一道施工工序都要進行精心安排和把控，與此同時，針對關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，施工技術(shù)的質(zhì)量控制也需不斷加強。搞好各工種，專業(yè)施工技術(shù)交叉銜接。加大對施工技術(shù)的培訓，提升技術(shù)人員與施工人員施工水平，提升施工素養(yǎng)，加強施工人員掌握先進工藝和先進設備熟練度，最大程度地對施工技術(shù)進行質(zhì)量控制。（二）建立完善的施工管理體系因高層建筑工程量大，涉及的專業(yè)較多。工程施工期間，分包專業(yè)較多，單純依靠單一的部門，難以實現(xiàn)全面管理。故此就需要施工企業(yè)建立起一套完整的施工管理體系，綜合提升了建設過程質(zhì)量管理效率。具體操作時，所有的施工組織計劃都需嚴格執(zhí)行，強化各個環(huán)節(jié)組織領導。向有關(guān)管理人員進行施工內(nèi)容交底，使之明確任務，主動與各類分包單位進行交流和協(xié)調(diào)，如果在項目中碰到施工問題比較復雜，需要安排甲方單位、監(jiān)理單位和分包單位進行了討論，一起解決這個問題。同時對管理責任進行細化，落實在具體負責人身上。工程施工期間，真正做到獎罰分明，增強員工工作積極性。（三）加強安全意識，提高建筑施工安全性以切實提升施工現(xiàn)場安全性，要求有關(guān)企業(yè)管理者在安全施工中建立管理意識。建設前期準備階段，有關(guān)建設參與者接受了安全建設培訓，窮盡安全施工之意義。本文還結(jié)合有關(guān)事例，使有關(guān)建設參與者對安全生產(chǎn)施工規(guī)范要求有一個深刻的認識。以促進建筑行業(yè)平穩(wěn)良好地發(fā)展，我國已經(jīng)出臺了許多確保施工安全的對規(guī)，有效地減少不安全事故的發(fā)生幾率。在高層建筑的建設過程當中，要求以施工人員生命安全為前提條件，鑒于此，如果受到施工條件或自然環(huán)境的影響，施工人員生命安全就會受到威脅，則有必要終止建設，尋找較好的解決方法。同時，建立安全管理制度，挑選具有安全管理專業(yè)水平職工，成立安全管理小組，認真執(zhí)行和實施安全管理制度的各項內(nèi)容，施工現(xiàn)場實施科學安全管理措施等這一方面可以有效放置場地內(nèi)物資，本實用新型提高了施工現(xiàn)場空間利用率，在施工現(xiàn)場起了優(yōu)化作用。另一方面，有利于對施工現(xiàn)場施工人員進行監(jiān)管，對他們的施工行為進行量化管理，在很大程度上保證施工現(xiàn)場安全，穩(wěn)定狀況。六、結(jié)語高層建筑物結(jié)構(gòu)設計中存在著很多限制因素，各階段設計缺陷或者不合理方案均會對大中型高層建筑整體構(gòu)造特點及容量造成不利影響。文章從大中型高層建筑設計的主要特點和規(guī)律入手，對大中型高層建筑設計中存在的主要問題進行了概述，文中還給出了設計和優(yōu)化的具體方法。通過對高層建筑結(jié)構(gòu)工程設計品質(zhì)進行提升，進一步加強高層建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，以期能夠促進高層建筑工程設計技術(shù)水平以及建