高層建筑結構設計分析

■程先楊，李盛林 ■.身份證號碼:36043097703049;.身份證號碼:360403970700039

1 高層建筑結構設計

現代的高層建筑，其結構形式具備復雜化、多樣化的特點，除了以往的基本的結構形式，例如筒體結構、剪力墻結構以及框架結構等，還要根據不同的建筑功能需求，來增加另外的結構，與此同時，這也導致在建筑過程中，節點進行連接的形式變得更加復雜，連接不同的構件，需要使用不同類型的節點，這關系到高層建筑的結構是否安全穩定。此外，在高層建筑加強基層載荷的時候，也給豎向結構帶來了載荷，對于 柱體、墻體支撐能力和結構強度的要求更高。進行高層建筑結構設計，需要用到的知識較廣，需要考慮的因素比較多，屬于一種現代化的建筑設計的方式，在進行設計時，除了需要表現設計自身的先進性，體現建筑功能，還需要做好和經濟性之間的協調工作。

2 高層建筑結構設計原則

2.1 設計適合的結構簡圖

對于高層建筑進行結構方面的設計，首先，需要選擇一個合理的科學的結構計算簡圖，倘若選擇的計算簡圖自身不夠合理，那么就有可能出現未知的風險。因此，設計一個適合的結構計算簡圖，是進行設計的必不可少的一個重要環節，還有，因為在建筑結構的各個節點內部，除了鋼節點以及交接點外，還存在另外的節點，因此，需要使用能夠和計算簡圖相互匹配的構造方法，把其中之間的誤差控制于可以合理的范圍，只有這樣，才能夠確保建筑的安全性能。對于高層的建筑，進行結構方面的設計，對于建筑物整體方案應該做詳細地檢查，避免由于計算上的錯誤或者方案的不適合，導致工程出現嚴重的事故。

2.2 選用合適的基礎設計

進行高層建筑的結構設計，需要選擇一個合理的基礎設計，就是按照高層建筑周邊的具體情況，來選用合適的基礎的設計。這就需要對于高層建筑的自身荷載的分布情況、施工實際情況、 建筑結構實際類型等問題進行一個系統性的科學的分析，然后把分析報告作為一個有效的依據，選擇出實際施工的設計方案。選擇基礎的設計方案，應該把現場的地質勘查報告做為判斷標準，準確的報告能夠最大程度上真實的反應出地基的潛力，對于周邊地基進行變形檢驗的工作，也是不可缺少的。

2.3 對結構方案進行合理的選擇

進行高層建筑的結構設計，需要對于結構方案進行一個選擇，要求實際的結構設計方案能夠符合建筑形式和建筑體系的實際要求，與此同時，還需要符合高層建筑自身對于經濟性的要求。需要對施工情況、地理環境、 建材標準、 供水情況、 供暖情況以及供電情況等等的問題進行較為系統性的分析研究，將各個方面進行相互的協調，最終確定出最為合理的適合的設計方案。

2.4 準確的分析計算結果

伴隨科學技術不斷地發展，在進行建筑結構設計的時候，已經廣泛地利用計算機技術，做各種類型的合算工作，由于使用計算軟件的不同，得出的數據也可能會不一樣，因此，有關人員在選用計算軟件的時候，需要很好地掌握軟件的使用方法以及具體操作，全面地了解其運作，最終選擇一個最為理想的軟件。軟件可能出現漏洞或者是人工誤差導致計算錯誤，造成計算結果產生誤差的情況。這就要求有關的設計人員在使用計算機進行計算，得到數據結果之后，還需要對于數據結果進行認真的核對，最終才能夠得到正確的結果。

3 高層建筑結構設計難點

3.1 設計防風結構

在高層建筑中，風振作用有著十分大的影響，因此，在進行結構設計的過程中，如何解決抗風問題，成為了十分重要的一個環節。由于高度造成的影響，高層建筑對于風會形成干擾和阻礙，隨后風的動力效應會產生改變，帶來一個振動的作用力，高層建筑自身動力荷載會遭到破壞，風壓有可能會損壞建筑自身的主體結構，更有甚者，可能導致墻體出現裂縫、玻璃幕墻發生爆炸的情況。

3.2 設計高層建筑的抗震結構

在抗震結構設計的方面，高層建筑還做的不夠到位，因此在發生地震的時候，會出現較為嚴重的人員傷亡和財產損失，并且由于高層建筑其本身的結構設計比較復雜，有時在設計中，設計人員進行的設計分析不夠全面完善，因此，在高層建筑進行有關抗震結構的設計，其安全性與穩固性有一定的缺失。

3.3 設計高層建筑的消防結構

高層的建筑，其結構設計較為復雜，因此在選用施工材料的施工，材料也具有一定的多樣性復雜性，然而在這些施工材料中，很多材料都是屬于易燃易爆的，這樣一旦發生火宅，將會變得難以控制。再加上在高層，建筑的空氣對流情況比較好，一旦火災發生，可能出現借勢的現象，此時，倘若建筑結構設計在消防方面沒有進行充分的考慮，就會出現人員疏散困難、火宅救援難以順利進行、 火勢不斷蔓延等一系列的問題。因此，做好消防結構的設計，對高層建筑設計有著至關重要的作用。

4 高層建筑結構的優化設計

4.1 抗震設計問題

在進行高層建筑的結構設計時，應該要按照剛柔相互協調配合的原則，使建筑結構擁有一定的延展性。與此同時，在抗震設計方面，應該進行多層防線進行設防。當第一道的防線在抗側力構件的強震作用下受到破壞的時候，后續的第二道以至第三道防線抗側力構件可以馬上頂上，阻擋地震造成的沖擊，確保建筑物不會倒塌。經過多次的震害調查數據顯示，重力荷載過重，是結構在受到地震作用的破壞后建筑出現倒塌的最為直接的原因。所以，在進行高層建筑結構抗震設計之中，選用材料需要按照輕質量高強度的原則。在材料擁有足夠的變形強度的同時，材料重量應該盡可能的輕。在分合原則之中，應該充分地發揮抗震縫的作用，科學地合理地設置抗震縫。在進行高層建筑結構設計時，應該優先可靠的新產品和成熟的新技術，來提高設計的水平，有利于提高經濟效益。在進行建筑結構設計時，使用結構自身存在的抗震性能，來抵抗地震，屬于一種消極的被動的抗震對策。倘若受到破壞，將會產生嚴重的人員傷亡和經濟損失。所以，要加強對于結構減震的控制，對結構加裝控制裝置。通過控制裝置與結構，來共同承受地震產生的作用，減輕建筑結構出現的地震反應。而基礎隔震就屬于一種很好的方法，它能夠通過設置隔震的系統裝置，形成較好的隔震層，延長建筑結構的使用周期。使結構長期處在彈性工作的狀態，避免建筑物產生破壞或者是倒塌的情況。耗能減震，是通過安裝耗能減震的裝置，有效的吸收或者消耗地震輸入的結構能量，減輕主體結構出現的地震反應。防止結構出現破壞或者倒塌，來達到控震減震的目的。

4.2 抗風結構優化設計

在建筑基礎設計上，需要使用配比度較高的砂石，來確保地基的密實程度，與此同時，還需要安裝抗拔錨桿，來提升建筑自身的抗拔強度。在進行減振系統的設計時，需要利用樓板、剪力墻、耗能支撐等組成減振耗能系統，來降低風荷載對于建筑可能造成的影響。對于水平力和風荷載的問題，需要對于高風壓區的建筑進行加固工作。這是從水平荷載的內力、水平的壓力等方面來進行系統性的考慮，進行高層建筑的加固。

5 結束語

現今，社會在不斷地發展，高層建筑形式變得更加多樣化，對于建筑的穩定性、安全性以及載荷承受的能力，具體的要求也越來越高。在進行建筑結構設計的時候，還需要不斷地深入了解建筑結構的受力特點，在設計中，對于受力分析理論依據進行研究，優化結構設計的方案，與此同時，需要注重結構實施的合理性和經濟性，使得高層建筑結構能夠得到更進一步發展。

［1］胡衛兵，何健高層建筑與高聳結構抗風計算及風振控制［M］北京:中國建材工業出版社，2009(10).69－71.

［2］傅學怡、吳兵，高層建筑結構若干重要問題探討［J］.建筑機構－技術通訊，2012(05):124－127.