高層建筑結構設計的問題及對策

【摘 要】 隨著社會的不斷進步和科技的不斷發展，高層建筑越來越廣泛的出現在城市建設中。在高層建筑結構設計方面出現了新的發展和變化。高層建筑的結構設計已經成為了高層建筑設計的重點內容，因此，研究高層建筑結構設計的問題是非常重要和有意義的。介紹了高層建筑結構特征，分析了高層建筑結構設計的原則，闡述了高層建筑結構體系的選型問題，并重點分析了高層建筑結構設計問題及對策。

【關鍵詞】 高層建筑結構；設計；對策

隨著科技和社會的不斷發展和進步，自從 19 世紀以來出現了現代高層建筑，高層建筑越來越廣泛的出現在人們的生活中。作為一個龐大復雜的系統，高層建筑的結構設計，一方面要滿足包括抗震，抗風等在內的安全性能的要求，另一方面，也要滿足高層建筑結構的科學性和合理性。

1 高層建筑結構的特征

高層建筑結構不但承受著由于外界的風產生的水平方向的荷載，同時也承受著在垂直方向的荷載，并且對于地震的抵抗能力也有要求。一般情況下，建筑結構受到低層建筑結構水平方向上的影響比較弱，然而在高層建筑中，外界地震的影響和外界風產生的水平方向的荷載的影響是主要的影響因素。隨著建筑物高度的增加，高層建筑的位移增加較快，但是高層建筑過大的側移不但影響人的舒適度，同時使得建筑物的使用受到影響，并且容易損壞結構構件以及非結構構件。基于此，在設計高層建筑結構時，首先控制側移在規定的范圍之內，所以，高層建筑結構設計的核心是抗側力結構的設計。

2 高層建筑結構設計的原則

2.1 選擇合理的高層建筑結構基礎設計

按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。要全面的研究建筑本身的結構與承載力之間的關系，不僅僅要考慮建筑物本身的特點，還要考慮其他建筑物對施工環境的影響。在綜合分析基礎上，制定一個科學完善的施工計劃。在這個基礎施工計劃中，要充分的利用地基。在對高大建筑施工之前，應當對建筑的地基進行取樣分析，當然如果有施工時的信息材料是最好不過的。如果沒有特別說明，施工與建筑類型應當相互匹配。

2.2 選擇合理的高層建筑結構方案

合理的結構設計方案必須滿足經濟性的要求，并且要滿足結構形式和結構體系的要求。施工結構應當簡單明了，便于受力分析，對于同一個建筑單元，在施工時施工方案最好一致。當然，假如施工的建筑所屬位置容易發生地震，應當采取加固裝置，結構就會變得相對復雜。在施工的過程中，應當加強與水，暖，電等相關部門的聯系，通過綜合分析，考慮才能確保整個工程的質量，實現施工方案的最優化。

2.3 對計算結果進行準確的分析

信息技術這個日新月異的社會中應用越來越廣泛，改變了人們的生產生活。尤其是計算機技術被廣泛的應用于各行各業。根據不同的需求，技術人員開發了各種各樣，形態功能各異的軟件。利用不同的軟件，可以實現不同的功能。同樣，要想實現建筑結構的功能，也要求技術人員使用專業的建筑軟件進行工作。當然，在使用軟件的過程中難免出現模型與建筑實體的差異性，這就要求使用需要進行誤差分析，基于此，結構設計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結果以后，應該進行校核，進行合理判斷，得出準確結果。

2.4 高層建筑的結構設計要采用相應構造措施

層建筑結構設計的原則是強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁。在對高層建筑進行施工的時候，需要通過鋼筋的應用彌補建筑的薄弱位置，合理的選取建筑的鋼筋長度。在施工的過程中還要考慮鋼筋的性能與溫度，濕度等環境因素的關系。

3 高層建筑結構體系的選型

根據力學的相關知識可知，高層建筑的重力主要是由水平和豎直兩個方向的分力合力來平衡的。只有從力學上實現整體結構的受力平衡才能保證建筑的穩定性。所以，在建筑高層建筑的過程中應當對建筑的各個支架，墻等進行承載力測試，對建筑的地基也要進行壓力測試。為了提高建筑的質量，還要嚴格把握建筑的建筑的原材料與結構方案設計。通常高層建筑采用鋼筋混凝土結構，這種結構能夠承受較大來自外界的壓力，造價低廉，耐久耐火，成本低，整體性能優良，但存在著自重大，延性差，施工慢等缺點；鋼結構體系的強度高，抗震性能比較好，施工方便，跨度大，用途多，但是存在著費用高，不能起到隔離火災的作用，且施工麻煩。但是，這種鋼筋混凝土的混合機構有效地中和了二者的缺陷，保留了雙方的優勢，形成一種造價低廉，抗震能力突出的特殊建筑材料，受到了廣泛的運用，獲得了用戶的好評。

基于高層建筑結構的差異性，高層建筑包含框架結構體系，剪力墻結構體系，框架-剪力墻結構體系。利用柱，梁等結構體系能夠分擔大部分的建筑重力，然而，這種結構容易產生水平方向的形變，被廣泛的運用到五十米以下的高層建筑中。剪力墻結構通常由墻和垂直方向的支架共同組成。這種結構具有硬度大，承受力強，不易發生形變等優勢。但是，其設計過于嚴格，死板，在公共場所應用較少。框架-剪力墻結構實質上是由框架墻和剪力墻共同使用的結構體系。這種綜合的結構體系能夠實現缺陷互補，優勢積累，實現了整體功能的最大化，承受力強，對于建筑的位置選取也變得相對靈活，符合各種施工環境和功能的要求。

4 高層建筑結構設計問題分析及對策

4.1 高層建筑結構存在著超高的問題

通過對中國建筑的抗震政策研究，在我國高層建筑的實際施工過程中，對高層建筑的抗震能力進行提高，超額的滿足了抗震要求。此外，還嚴格的控制施工方案的審核通過率，對于施工過程一味追求建筑高度的設計，往往不能夠得到專家的認可。當然，如果出現設計方案在施工時候被否決，將會對施工造成無法挽回的巨大損失。

4.2 高層建筑結構設計短肢剪力墻設置

在中國最新的建筑相關法律中，對于短肢剪力墻還做出了明確的定義，即墻肢的剖面高度與其自身的厚度筆直在7左右，但是從實際的施工角度出發，這種墻體應用較少，尤其是在對建筑靈活度要求較高的建筑中，更是限制這種墻體的使用。

4.3 高層建筑結構設計嵌固端的設置

通常，高層建筑往往本身具有大于或者等于兩層的地下室或者防空洞。這些建筑的嵌固端往往被設置在這些地下室，防空洞的頂板等地方。所以，工程的設計工作者應當注重對地下室或者防空洞頂端的壓力分析。此外，還需要保證建筑上層與地下室等整體抗震水平是一樣的。在對高層建筑的設計過程中，應當充分的考慮抗震嵌固端選址，做好防震工作。

5 結束語

高層建筑的結構設計是一項綜合性的技術工作，對于建筑的設計有著非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的不斷發展，高層建筑的結構設計的要求越來越高，分析了高層建筑的結構特征，高層建筑結構設計的原則，闡述了高層建筑結構體系的選型問題，并重點分析了高層建筑結構設計問題及對策，可以為高層建筑結構設計提供參考和依據。

參考文獻

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