小議建筑工程結構設計現狀與未來發展趨勢

張長鎖

吉林建筑大學設計研究院 吉林省長春市 130000

摘要：隨著社會建設突飛猛進的發展，大量的高層建筑進入到人們的視野，高層建筑是當代科學技術和社會文化經濟的一種體現。是人類社會趨于城市化，高技術化，現代化發展進程中的產物，是時代的里程碑，也是城市的設計師，建筑師，是工程師們面對的宏偉課題和歷史的重任。近年來，由于輕質高強材料的開發，抗風和抗震理論的不斷完善，加之新的施工技術和設備的不斷涌現，特別是計算機的普及和應用以及結構分析手段的不斷提高，為迅速發展高層建筑提供了必要的技術條件。本文就高層建筑工程結構設計現狀與未來發展趨勢進行了簡單的分析。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；現狀；發展

引言

高層建筑的結構體系是隨著社會生產的發展和科學技術的進步而不斷發展。一方面，高層建筑是城市發展的重要標志，其高度越來越高，建筑形體越來越獨特。另一方面，建筑結構工程師們一直嘗試探索和尋找受力性能良好、合理、高效的結構體系，通過技術途徑對高層建筑結構體系完善和優化。但是，隨著高度的增加，高層建筑的技術問題、建筑藝術問題、投資經濟問題以及社會效益問題、環境問題等逐漸變得復雜、嚴峻。因此，高層建筑成為衡量一個國家建筑科學技術水平的重要標志，更是檢驗一個國家建筑結構技術成熟程度的標尺。

1 高層建筑設計分析

（1）高層建筑的發展概況。19世紀末期，有了實際意義上的高層建筑。最早的高層建筑同時也是由鋼框架與鋼筋混泥土構成的；到了20實際50年代之后，由輕質材料所修建的高層建筑逐漸發展，并在實際應用中取得成功。鋼結構具有強度高、自重輕的特點，能夠很好的適應對高層建筑荷載能力的要求。在目前的發展中，高層建筑由于其自身發展的優勢，也使得鋼筋混泥土所構成的結構更加穩定。

（2）高層建筑設計原則。高層建筑的設計原則遵循合理性與規范性的原則，其合理性要求在設計簡圖的時候，保證高層建筑的設計結構更加的合理，并且能夠適用于高層建筑的安全性要求。通過對實地進行考察，分析出適合的結構方案，合理的建筑結構需要其在實際中發揮作用。通過對實地的數據的考察，可以發現，選擇適合的計算公式與設計的方案，可以使得設計的過程更為合理。正確的分析計算的結果，也可以使得設計能夠更加精準。在高層建筑中，通過對不同計算軟件的使用，得到的計算結果大不相同。所以這就要求高層建筑的設計構成能夠更加穩定，在計算機使用的過程中，由于軟件設計的缺陷和程序設計的漏洞，所以在設計的過程中，一定要通過計算器來輔助運算，使得計算與運行的結果更為合理。

高層建筑在設計時，也要遵循規范性的要求。這需要保證設計過程的規范性，保證設計規范性要求能夠達到標準，需要對計算公式進行正確的選擇，重視實際操作過程。在對實地操作中的問題進行合理的估計，高層建筑設計結構在很多方面都需要對計算的結果進行更為精準的估計，這需要對計算的精準操作與設計。

（3）高層建筑設計方法。高層建筑在設計的過程中，往往會面臨很多的問題，如設計指標的延展性，這需要考慮到實際施工的要求。同時，對于軸對稱的結構需要，也使得建筑結構更需要考慮變形的問題。實際施工中，高層建筑往往會存在豎向上的結構過重的問題，這主要存在于對大支座的彎曲超過數值的問題，或者是連續減小的中間支座的負彎曲數值。而這些存在于實際施工的過程中的問題，往往會對建筑結構產生較大的影響，因此需要通過計算，對實際的測算結構進行處理。結構延展性的處理上，高層建筑需要更為柔和的建筑結構，以保證其抗震需求，同時也可以保證其在實際使用中由于變形而產生的壓力，使得其建筑結構更為穩定。

2 高層建筑的設計

（1）高層建筑設計內涵。高層建筑要增加在設計方面的延展性，同時增加其穩固性能。高層建筑在發展方面，要逐步提高其在設計上的安全性能。目前由于城市人口的急速增加，使得高層建筑的建筑需求在不斷的擴大，高層建筑需要在設計上更為合理。通過對高層建筑在計算機輔助結構上的適用，能夠使建筑結構工程更為穩定，在其后續的審查工作中，也能夠做出慎重的審查，并判斷出其需要改進的建筑結構。其安全性表現在防范措施的合理處理。從目前建筑的設計來看，其防范措施的進一步優化設計還有待于改善，由于各類建筑對高層空間設計，而調整或壓縮安全保障的空間?？陀^上來說，這是極為嚴重的違規行為，對于建筑本身的空間破壞，也帶來了建筑安全和樓層本身的安全性問題，故此，在高層設計方面除了要考慮到空間和外觀整體性外，安全問題要放在設計過程的首要。對于高層建筑外，以現有設施與設備，發生火災或其他安全問題，其救援難度是相當大的，現實原因在設計過程中要加以充分的肯定。

（2）高層建筑的設計特點。在高層建筑的設計方面，需要實際考量的是其水平承壓能力與豎向的負載能力。一般低層建筑在設計中，往往由于其樓層低矮，豎向的壓力較小，水平的荷載量往往也較少，在實際設計的過程中，不需要太多的考慮抗壓的問題，高層建筑除了考慮抗壓的問題以外，同時還需要考慮其豎向的附加壓力，由于高層建筑的樓層高，因此在設計高層建筑中，要產生足夠強的附加壓力，除了強度需要，同時還要求結構有適合的剛度，使得水平的荷載量能夠達到固定的需要。

3 高層建筑未來發展前景

（1）應用分析。高層建筑需要在實際的結構上有所改進，對于材料的需要將是使高層建筑結構更加穩定、性能更加完善的重要條件，實際使用中，大部分高層建筑在實際施工中都采用混凝土與鋼筋的材料，混凝土具有高強度與良好的韌性的特點，這就能夠滿足高層建筑在抗震與減震上的需要。同時，其能夠有效的減輕自重，保證在豎向上的承壓能力有所減輕。高層建筑在輕骨材料上的應用，可以減輕自重，并有效的提高高層建筑的穩定性要求，這樣的材料有：纖維混凝土、聚合物混凝土、預應力混凝土等等，高性能混凝土的開發與利用，必將為高層建筑的設計帶來重大的影響。因此，在實際使用的過程中，要改善鋼材的強度，同時也要保證新型耐火耐候鋼的研發對實際的使用效率。提高建筑結構的穩定性與延展性。

（2）發展趨勢。在未來的高層建筑的發展中，要考慮到高層建筑的新型發展方向，更加關注人的需要，提高高層建筑的人文性、生態性與智能型，關注住宅的實際需要，保證生態功能的穩定性能。在未來社會不斷的發展與變遷之中，對高層建筑的實際需要將會不斷的提高其要求。同時，對建筑結構的設計也會更加的時尚，并更加的人性化?，F代建筑結構，應該呈現多樣化的發展需要，建筑結構的形體的設計與結構的需要將會更加的復雜，并不斷的趨向立體化。此外，由于在經過科學計算下設計出來的混合結構的高層建筑具有性能優良、經濟合理，且很容易就滿足了高層建筑的側向剛度需求，故而其成為建造出比鋼筋混凝土更高建筑的重要保障，可見，隨著人類社會的不斷發展，未來混合結構成為了合理、可行的設計方案。

結束語

高層設計是現代城市建筑要思考的重要問題，也是現代化建設的必然。在未來的發展過程中，城市建筑對高層的需求將會越來越多，其設計的問題將會走向更為精致化，更為人性化。然而，對于當代建筑設計而言，需要進行理論和實踐上的思考，以通過思考找到一條優化的路徑來完成城市對高層建筑的合理化需求。通過對高層建筑結構的設計進行分析，使得目前階段的高層建筑能夠很好的被利用。目前高層建筑的發展將會更加要求精密的設計結構，同時更加注重設計的質量。高層建筑設計的質量安全是高層建筑的結構設計最為重要的環節。在以后發展中，必將被重視起來，通過本文對高層建筑設計的分析，希望能夠為高層建筑設計行業的發展貢獻一些力量。

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