高層建筑結構設計合理性控制

東野生一

(長春市建筑設計研究院有限公司，吉林 長春 130000)

高層建筑在設計過程中要打好地基，確保建筑的穩定性，在結構設計過程中要考慮建筑的整體剛度和強度，抗震性、消防安全等問題。如何解決建筑結構設計過程中存在的問題成為了大家關注的重點。

一、高層建筑結構設計的原則

在進行高層建筑結構設計中，最為重要的一點就是合理且明晰的結構計算簡圖。因為如果計算簡圖不夠合理的話，將很有可能會因為安全方面的問題導致出現事故的情況。所以，對計算簡圖進行選擇合理其實是高層建筑的結構設計的主要前提。此外，因為在進行建筑的結構節點設計時除了鉸接點以及鋼節點之外還會有其他地方的節點，因此應選擇復合計算簡圖并相互適應的合理構造方法，這樣一來將兩者之間的誤差可以控制在一定可接受的范圍內，這樣才能夠保證高層建筑在設計尤其是在安全上不會出現問題。

其次，高層建筑的結構設計原則關鍵的第二點就是，選用合適的基礎來進行設計，含義是根據高層建筑所在位置的地質以及其他條件來進行基礎設計的選擇。這就要求對高層建筑將要施工的結構類型、具體施工情況、各種荷載的分布等問題需要進行綜合性很強的分析，完成之后以此為主要依據來選擇合理的基礎設計方案。這一設計方案的選擇應該以該地段的地質勘查檢測報告為主要依據的，其要求便是能夠在最大范圍內使用并發揮地基的使用潛力，對于相關地基的變形檢驗同樣也是必不可少的。

第三點原則，就是要對結構方案進行新一輪的合理選擇，這就要求結構設計的主要方案需在滿足結構體系與形式均符合條件的同時，更要滿足對于成本控制更為關鍵的經濟性要求。這就需要對地理方面的條件、施工條件、設施建材、供電供水供暖等等一系列問題進行科學綜合的分析研究，使各方面都嚴格地配合，協調在一起，在共同發揮作用的情況下確定出最科學合理的結構設計方案。

二、高層建筑結構設計合理性控制

1、選擇合理的基礎形式。工程地質條件是選擇基礎類型的重要依據。如基礎下遇到良好的土層，地基承載力較高，則可以直接利用天然地基。18層以下的高層可以選擇做梁筏式基礎，這樣既可以滿足承載力的要求，又可以降低混凝土及鋼筋的用量。18層以上的高層可以選擇筏板式基礎，這樣的基礎整體性較好，可以很好的協調整個建筑的變形及沉降。如基礎下遇到不良地質情況，可以采用地基處理或者樁筏基礎，這樣可以有效的控制基礎的沉降，使得基礎的變形控制在規范允許的范圍之內。

2、高層建筑結構設計中的控制參數。軸壓比:軸壓比對于高層設計有非常重要的影響，所以必須有效的控制建筑結構的軸壓比，這樣就能夠充分的滿足結構對延長和伸展性的具體要求。同時在對建筑的軸壓比進行調整的過程中，要增加柱、墻之間的橫截面面積，也要采取具體的措施來提高混凝土的強度。

剛重比:剛重比的主要目的是為了判斷和辨別在判別重力荷載下水平作用位移效應產生的二階效應，這也一個不容忽視的部分，在設計中，要滿足一定的上限和下限，如果得不到滿足，可以增加豎向構件的剛度。

層間位移角:它能夠直接控制建筑結構的側向剛度，所以在結構設計中，要引起高度的重視，并且要盡可能的實現結構水平方向移動能力的降低，這就可以從根本上保障高層結構的側面方向的剛度。同時還能夠對結構進行增加，也可以充分的補充層之間的位置移動夾角沒有達到國家規定標準中所存在的問題。

層間位移比:層間位移的參數會嚴重影響建筑結構的設計，其中對層間位移比進行有效的控制可以保證結構水平方向的不規則形狀。在設計中，采用這種方式可以很大程度避免結構受力不均勻而促使建筑物發生扭轉的情況。

剛度比:進行剛度比的參數控制對于結構設計具有重要的作用，也是進行高層建筑關鍵的組成部分，所以，在設計過程中，一定要對剛度比進行合理的控制，這樣就可以限制豎向結構出現不規則現象，也可以使得結構在沿豎直方向進行扭曲變形的過程中容易出現薄弱層，從而影響結構的安全。同時如果建筑結構達不到規定的標準，可以增加本層墻、梁、柱的剛度來對其進行調整。

3、充分滿足建筑抗震要求。要想合理的控制高層建筑結構，那么就必須充分的滿足足建筑抗震的有關要求。所以要保證建筑結構各個部位的剛度具有對稱性和均勻性的特征，并且要保持各個結構部位單位的平面形狀簡單和規則，如果在設計的過程中，建筑結構具有復雜，不規則以及不對稱的特征，這對于比較復雜的地震應力進行處理和計算時就有一定的難度。因此，在設計中，要盡可能的保證地震力作用中心和建筑剛度中心能夠重合，一般情況下，它與偏心距之間的距離要控制在垂直于外力作用線建筑物邊長的5%以下。此外，還可以采用豎向布置，這樣可以起到一定的抗震效果，但是在進行豎向布置時，要確保剛度的均勻和連續，并且還要對荷載和地震的標準進行具體的分析。

4、對沉降、溫度收縮以及房屋體型進行綜合的考慮。由于建筑受到很多因素的制約，所以在結構設計中，一定要對這些因素進行綜合的分析。在設計中，要合理的布置和處理結構的沉降縫、防止地震發生的縫、伸展和收縮縫，保證它們可以有效的應對沉降、溫度收縮以及房屋體型復雜多變的情況，從而就可以很大程度的提高結構的安全和可靠性。同時現代化的結構在進行分析中方法、計算時的手段在不斷的提高以及高層建筑也在不斷的涌現，就出現了不規則、不對稱的設計，這樣就使得節能減耗以及抗震的技術在結構設計中被大量的應用。

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