高層建筑結構設計的要點分析

文/馬友利 河南五方合創建筑設計有限公司 河南鄭州 450000尉桂芬 開封大學 河南開封 475000

?

高層建筑結構設計的要點分析

文/馬友利 河南五方合創建筑設計有限公司 河南鄭州 450000尉桂芬 開封大學 河南開封 475000

不斷發展，促使建筑行業開展的蒸蒸日上，高層建筑也不斷地涌現在城市之中。高層的建筑逐漸變成了城市的點睛之筆。但是，最近幾年由于我國土地范圍的減少，怎樣才能創造出經濟實惠的空間范圍也是當今人們比較注重的問題。因此，本文主要是對高層建筑結構設計的要點進行分析和探討。

高層建筑；結構設計；要點

引言：

伴隨著城市人口的不斷增長，城市的土地已經不能滿足人們的需求，但這也刺激了建筑行業的發展。這就為我們建筑行業不斷追求空間的合理利用提供了不竭動力。正因如此高層建筑的設計，施工等技術不斷發展，高層建筑也成為城市中不可或缺的一部分，在人們不斷追求更高層次的物質、精神生活的現在，人們對建筑的需求也逐漸多元化，人們對于物質的追求為之更甚，正是這樣，著重提高高層建筑的結構設計，讓城市中的高層建筑在達到居住要求的同時，也要讓高層建筑更具欣賞價值，使其為城市形象增光添彩。

一、高層建筑的結構特點

高層建筑和低層建筑是不一樣的，由于高層建筑的高度，使它不但在建筑結構上獨具一格，而且還要支撐水平和豎直兩個方向的荷載。水平荷載是由于外在的自然天氣造成的，豎直荷載則是來自于其本身所具有的重力造成的。不僅這樣，對于高層建筑的抗震性能也有非常嚴格的要求，底層建筑所受自然天氣的影響較小，高層建筑所受自然天氣的影響是非常大的。自然天氣還是建筑物荷載的主要來源。

目前來看，隨著高層建筑不斷增高，位移越來越大，使得高層建筑不能滿足人們對舒適度的要求。并且建筑物結構的穩定性會隨著位移的增大而降低，正因如此，要在符合穩定性要求的前提下設計高層建筑物，還要求設計師設計高層建筑物的結構時，注重高層建筑結構的主要方面，這樣才能符合人們對建筑物的基本要求

二、高層建筑結構設計方案的選擇

1.結構方案和結構類型的選擇

在策劃繁瑣高層和特高層建筑結構時，其建設的質量主要取決于結構方案選擇的是否合理。假如沒能根據工程的實際情況選擇繁瑣高層和特高層建筑的結構方案，那么可能造成后期需要對建筑結構進行調整。這樣就要求建筑設計單位對建筑設計進行大規模的修改，同時也會造成非常大的經濟損失，這就在無形之中將繁瑣高層和特高層建筑結構的設計增加了難度。也正是如此，在設計繁瑣高層和特高層建筑時，設計單位應該利用所有有關的建筑結構專業知識，把它融入到建筑設計之中，這樣才能選擇出合理的結構方案。要想控制工程建設企業對于繁瑣高層和特高層建筑工程的投資，不僅需要考慮工程建設地的巖土工程地質條件，還需考慮到建筑對抗震設防烈度的要求，以這兩點來選擇結構類型。也正是這樣，要綜合考慮到施工的科學性以及工程的預算來選擇建筑結構設計的類型。

2.結構方案和結構類型的選擇要點

要根據繁瑣高層和特高層建筑的設計理念來選擇結構的類型以及結構方案。通過多次的實際操作的經驗我們不難發現，在進行繁瑣高層和特高層建筑的結構設計時，必須盡最大的努力保證建筑結構的對稱性和規則性。并通過這樣來穩定直觀的掌握建筑工程結構的傳力途徑，特別是垂直方向和外側的傳力途徑。科學技術的不斷進步推動了建筑行業的快速發展，也正是如此科研人員又對自己提出了新的要求，那就是實現可持續的發展。

三、高層建筑結構設計應注意的問題

1.注重選材

質量好的材料是高層建筑設計的基礎，要選擇輕質的能夠承受高強度的材料，只有使用這樣的材料才能具有很好的抗震效果，建筑面層通常采用鋼筋混凝土來組成其結構構件，用壓型鋼板以及混凝土來構造樓屋面，這樣能夠增強它的強度，與此同時外墻圍護通常使用鋁合金或者玻璃幕墻。

2.平面結構的選擇

假設平面結構為正方形，要在立面上打開一個下面大上面小的立面體型的洞口來進行通風，這樣可以使建筑物的迎風面積主要集中在低處，還要盡可能的選擇體型系數比較小的平面形狀，這樣才能減小建筑物整體的和局部的受風面積，降低風壓，設計成流線光滑的外形也有同樣的作用。

3.注重選擇結構體系

一般客戶都喜歡無外露梁的建筑，符合這一審美的剪力墻結構體系，還可以減少非高層建筑中承重隔墻的數量，所以在選擇高層建筑的結構體系時，剪力墻結構是比較常見的；盡管如此，對于比較高的高層建筑通常設計成剛度較大的筒形結構來增強建筑物的抗水平力。另外還可以通過科學的實驗來獲得相關的數據，通過數據比較來設計出結構可靠地建筑。筒體體系采用它自身的形狀特點來抵抗外力，筒體體系大致可以分為兩種，包括實腹筒和空腹筒，它是一種在立體空間上受力的結構。筒體體系的剛度和強度都是比較高的，它所承受的荷載也都均勻的分布到它的每個構建之上，它的抗震、抗風能力也都非常強，也正是這樣，它是一種非常理想的結構體系。在大跨度的高層建筑或者大空間的高層建筑當中應用比較廣泛。

4.注重概念設計

在方案確定之初一直到工程施工圖的設計，甚至到后來的工程現場服務都應該秉承著高層建筑的概念。通常施工設計措施應該滿足五項規定：選用較平穩的平面進行建筑；不能在影響抗震的地方進行建筑；要考慮到結構的延展性、以及工程質量和房屋的重心來選擇建筑結構體系以及建筑材料；要根據概念合理的設計，必要時進行調整；要盡可能的布置抗震防線。

5.注重抗震設計

與普通建筑不同，高層建筑的高度相對較大，所以它所面臨的風力強度和地震強度也是不同的，所以，抗震的設計也是高層建筑設計中非常重要的一環。選擇比較堅硬的土地來進行建筑，還要綜合考慮到周圍的地質條件以及地面形態的問題來設計建筑的抗震結構。與此相對的是，地面高低不平，土地沙化都會大大降低建筑的抗震能力，土地的不斷變化也使得建筑面臨著諸多的不確定因素。

6.彈性假定下高層建筑結構分析

在進行建筑的結構分析時彈性假定計算方法是最通用的一種計算方法。在外力或者自身荷載的情況下，結構通常是一種彈性的狀態，在實際的工作中與這個假定方法是吻合的。然而，在建筑經歷了地震或者臺風之后，建筑結構就會發生很大的變化，形成一種彈塑性的狀態。在這種不穩定的狀態下，彈性方法顯然是不可行的。

結語：

跟隨著城市化逐漸加快的步伐，城市之中可用的建設用地面積捉襟見肘，唯有不斷地、合理的增加建筑物的高度，才能很好的度過這個難關，才能將土地的價值最大化，也才能使高層建筑更加亮眼。高層建筑因其獨特的高度所以安全問題顯得尤為重要，這就需要設計人員能夠有過硬的能力，經的起考驗，還要嚴格遵守相關的法律條文和設計的規定。唯有如此，才能安全高效設計出符合現代要求的高層建筑，合理地利用土地，同時實現低投入高產出，使高層建筑成為城市安全、靚麗的風景線。

［1］陳斌.高層建筑結構設計分析［A］.《建筑科技與管理》組委會.2015年11月建筑科技與管理學術交流會論文集［C］.《建筑科技與管理》組委會∶，2015∶2.

［2］唐南.關于高層建筑設計要點及分析［A］.吉林省土木建筑學會.吉林省土木建筑學會2013年學術年會論文集［C］.吉林省土木建筑學會∶，2013∶2.

［3］劉軍進，肖從真，王翠坤，徐自國，田春雨，陳凱.復雜高層與超高層建筑結構設計要點［J］.建筑結構，2011，11∶34-40.

［4］蔡靜敏.某超限高層建筑結構抗震超限設計與分析［D］.華南理工大學，2013.

［5］曹彬，李銘.高層建筑結構設計中剪力墻結構的要點分析［J］.中國建筑金屬結構，2013，22∶65.