對于城市高層建筑結構設計的要點分析

李 迪

（黑龍江佳木斯市建筑設計研究院，黑龍江 佳木斯 154002）

近些年來，高層建筑在大城市如雨后春筍成為樓層建筑的主流，高層建筑是利用有限的土地資源，結合安全性、經濟性、合理性等設計的。本文主要簡單的闡述了在城市高層建筑結構設計時要注意的一些要點，提出了高層結構設計的原則。

1 高層建筑結構設計特點

1.1 高層建筑結構設計中要用到許多專業(yè)知識，結構專業(yè)用的最多，最為重要

它的設計比較復雜，不同于低層、多層建筑結構設計，設計的結構直接關系到建筑平面布置，建筑物形狀，樓層高度，機電管道的設置，施工技術要求，工期的長短和工程造價的高低等等許多方面。

1.2 高層建筑結構設計時盡量減輕自重

在同樣的地基情況下，減輕自重更有利于加大樓層的高度，同時可以獲得更高的經濟效益。減輕自重在一定程度上可以減少地震的破壞性，是提高結構抗震能力的有效辦法。如果高層建筑的質量很大，作用在結構上的地震剪力大，而且高層建筑重心高地震造成的傾覆力矩大，破壞性也就越強。因此，在高層建筑房屋中，結構構件在保證高強度材料的條件下，各種非結構構件和圍護墻體都應當采用輕質材料以減輕房屋自重。這樣有利于減小結構剛度和地震破壞強度，節(jié)省材料，降低成本，充分利用有限的土地面積創(chuàng)造更大的建筑面積。

1.3 使結構具有足夠的抵抗側向力和剛度的能力

高層建筑結構設計中，不僅要求整體結構能夠承受足夠的垂直負荷，而且必須使結構具有足夠的抵抗側向力和剛度的能力，不至于因受到側向力時而發(fā)生超出允許范圍的側向偏移。如果側向位移太大，會使樓層重心偏移，造成居民的驚慌，影響樓層內居民的正常學習、工作和休息。甚至還會是家居的墻體出現(xiàn)傾斜，裝飾脫落或出現(xiàn)裂紋，整個樓層里的水氣管道、電梯發(fā)生異常，框架結構破壞等。

1.4 高層建筑的設計時，嚴格計算地基的承載能力與上層的結構承載力相符合

每層都具有一定的縱向和橫向承載能力，為居民提供良好的居住環(huán)境。外墻、窗玻璃及其他圍護和裝飾構件，必須有足夠的承載力，并與主體結構有可靠的連接，防止房屋在風荷載作用下產生局部損壞。

1.5 高層建筑要比其他建筑具備更全面的抗震設防系統(tǒng)

高層建筑的樓道一定要寬敞，以防火災發(fā)生時，人員逃亡時出現(xiàn)踩踏、擁擠現(xiàn)象。在高層建筑選址時，要嚴格進行實地考察勘測，選擇位于開闊平坦、質地堅硬的場地，對抗震有重要的作用。避開經常發(fā)生自然災害，地質酥軟的場地，比如河岸、斷層破碎帶、泥石流、滑坡多發(fā)地帶等這些地方。任何時候都不得處于各種原因建造一些危害人類健康、傷及人類生命的建筑物。

2 高層建筑結構設計原則

2.1 選擇合理的高層建筑結構計算簡圖，可以有效的保證高層建筑的安全問題

選擇合理的計算機簡圖是保證高層建筑結構設計安全的基礎條件。不合理的計算機結構簡圖，會使在計算中對結構節(jié)點處理不當，導致建立錯誤的結構模型，使得高層建筑產生結構安全事故。同時，計算簡圖應該采用相應的構造方法保證安全。在實際的結構中，考慮每一個結構節(jié)點（鋼節(jié)點、絞節(jié)點等），都在誤差允許范圍內。

2.2 按照高層建筑地質條件，進行結構基礎設計

綜合考慮高層建筑物的上層結構類型和地基的承受能力，對建筑物的結構設計。盡量充分利用地基的承受強度，建筑合理的高度，必要時要求進行地基變形的檢驗。根據(jù)當?shù)氐牡刭|調查結果，對高層建筑結構基礎設計。

2.3 設計合理的高層建筑結構方案，滿足人類的需求

合理的結構設計方案要滿足建筑樓層安全的要求和合理經濟的結構設計。結構體系要根據(jù)當?shù)氐牡刭|情況、施工條件、設計技術要求、人們需求等方面，對水、暖、電等各個生活需求的結構進行設計。結構的選擇設計應考慮到構件對自然環(huán)境、人為因素等影響，保證具有一定的承受性、耐候性。

2.4 選擇合適的方式對計算結果進行準確的分析，得出恰當?shù)慕Y構設計方案

當今已經進入了計算機時代，計算機逐漸滲透到生活、工作中。毋庸置疑，計算機技術在建筑結構方面的應用也非常廣泛。每一款計算機軟件都有一套自己的程序，所以處理結果也會不同，這就要求建筑設計人員要充分掌握每一應用軟件，根據(jù)實際情況選擇最合適的處理軟件。但是程序不可能與文明實際的情況相符，這就需要工作人員僅把分析結果作為參考，并適當?shù)男薷模推渌こ處熒套h校核，做出準確的判斷結果。

3 高層建筑結構設計存在的問題及其對策

3.1 高層建筑結構設計的超高問題

隨著城市人口的劇增，高層建筑物成為目前的發(fā)展趨勢。我國的建筑規(guī)范為了保證高層的抗震能力，對高層建筑結構的高度有嚴格的規(guī)定，在新規(guī)范中不但把原來限制的高度規(guī)定為A級高度，并且增加了B級高度，使得高層建筑結構處理設計方法和措施都有了改進。目前的高層建筑結構設計中，往往忽略高程超高的問題，在施工過程時不予通過，并要求重新更改設計等，這些將嚴重影響工程限期和工程造價預算。

3.2 高層建筑結構的規(guī)則性問題

安全是高層建筑的首要問題，所以在結構設計時要在保證安全的前提下，對建筑物的外形規(guī)則做適當?shù)男薷摹Ｎ覈愠山ㄖ?guī)范中，對高層建筑的結構設計做出了很多限制，比如規(guī)定了結構嵌固端上層和下層的剛度比，平面規(guī)則性等，并且硬性規(guī)定了“高層建筑不能采用嚴重不規(guī)則的設計方案。”這樣可以避免結構設計時忽略外形，有效地減少了后期的修改，減少了不必要的麻煩。

3.3 高層建筑結構設計短肢剪力墻問題

短肢剪力墻是指墻肢截面的高度和厚度比為5～8的墻，按照實際經驗以及數(shù)據(jù)表明：短枝剪力墻會影響高層建筑的結構安全。而且，我國建筑新規(guī)范對高層建筑結構設計，增加了短肢剪力墻的使用限制。因此在高層建筑的結構設計時要盡量少用或不用短肢剪力墻。

4 結語

高層建筑的結構設計是一項綜合性的技術工作，是建造建筑物的基礎工，結構設計的優(yōu)劣對建筑物的安全性、經濟性、實用性有著重要的意義。因此工程技術人員要結合專業(yè)知識、施工技術要求、地質情況、開發(fā)商設計要求等，合理設計建筑物高度和建筑結構。

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