高層建筑結構設計合理性控制的關鍵分析

【摘要】隨著我國經濟的發展，高層建筑的結構設計合理性直接影響到建筑的安全性，本文首先針對高層建筑結構設計特點進行了分析，結構設計的合理性直接關系到了高層建筑居住的便捷性，因此建筑的合理性對于建筑的整體結構有非常重要的意義，本文針對高層建筑結構設計目前普遍存在的問題，以及分析了針對性的解決措施，目的是提高建筑的設計質量。

【關鍵詞】高層建筑；建筑結構；合理性；控制

一、前言

針對高層建筑的結構設計而言，首先需要重點關注基礎的設計，在確保基礎的穩定性的基礎上，隨后針對建筑的強度和剛度以及抗震性方面的特征進行考慮，最后考慮到消防問題，因此，本文針對高層建筑的結構設計的合理性的有關內容進行了針對性的分析和探索。

二、高層建筑結構設計的原則

對于高層建筑而言，結構設計中最為重要的一點是按照要求設計出結構簡圖。如果結構簡圖在設計的過程中出現不合理的現象，那么在施工的過程中，很可能因為設計不合理而導致安全事故，設計合理的結構簡圖對于高層建筑而言是一項非常重要的前提，結構簡圖中的重點部位需要進行合理的描述，例如交接點以及剛節點部位都需要在關鍵性施工要點提前進行標注，另外采用復合計算的方法使得結構構造更為合理，其目的是使得誤差能夠控制在合理的范圍以內，能夠保證高層建筑在施工的過程中安全性。

其次，針對高層建筑的設計而言，基礎的穩定直接會影響到建筑安全性，這就意味著設計人員不能按照其他設計方法進行直接照搬，設計的過程中需要根據建筑環境進行針對性的設計，了解建筑施工的基礎類型以及施工的具體要求，針對項目的地理環境和項目的特點重點進行地理勘測，在完成了這些基礎性的工作之后，在進行基礎方法的設計。所以在設計之前，相應設計區域的地質勘探無疑是非常重要的，相應的數據是后期施工中的重要參考，對于相關的地形檢測也是設計之前一項非常重要的內容。

最后，在進行結構設計的過程中需要針對結構方案進行合理選擇，結構方案的選擇在滿足其他基本條件的基礎上選擇最合適的方案。盡量的控制好整個施工過程中的成本，在條件滿足的情況，盡量對施工的地理條件、施工條件以及設施建材房間進行綜合性的考究和分析，使得各個方面都能嚴格和緊密的結合在一起，在一定程度上能夠發揮出最經濟和科學方案的優點。

三、高層建筑結構設計合理性控制

1.選擇合理的基礎形式

工程地質條件的選擇是結構設計中最為重要的基礎，由于地基的承載能力較高，在設計的過程中，盡量的采用天然地基。例如18層以下的高層可以采用梁筏式基礎，這樣的目的是能夠滿足建筑承載力的要求的基礎上，減少混凝土和鋼筋的使用量，使得整個建筑的成本能夠降低，對于18層以上的建筑而言，在地基的選擇中可以采用筏板式基礎，其目的是由于層數更高，其承載能力更強，由于整體性能較好，可以有效的防止整個建筑的變形以及沉降，當遇到了地基不良的情況，還可以有效的防止地基的沉降，使得整個地基的變形能夠控制在理想的范圍以內。

2.高層建筑結構設計中的控制參數

首先是軸壓比的控制：軸壓比的控制，是為滿足建筑結構的延性上的需要，在對建筑的軸壓比進行調整的過程中，需要增加柱、墻之間的截面面積，也可以采用改變材料的使用等措施，例如提高高層建筑中混凝土的標號和墻柱內埋型鋼等。

其次，剛重比是也是非常重要的一個概念，目的是在保證建筑的有效載荷下，能夠限制有效位移的二階效應，這在建筑設計的過程中也是一個不可忽視的問題，在設計的過程中需要滿足一定的上限和下限，如果不能滿足，可以增加豎向構件的剛度。

層間位移角：這個指標直接會影響到建筑結構的側向剛度，因此在結構設計的過程中，需要引起設計人員的重視，盡可能在設計的過程中實現結構水平方向的位移盡可能的降低，從根本保證高層建筑結構側向剛度，對于建筑結構的穩定起到了非常重要的作用，因此需合理調整結構布置，使之滿足國家規定的相應標準。

3.充分滿足建筑抗震要求

對于高層建筑而言，高層建筑的抗震能力是其中非常重要的一個指標，因此需要保證建筑各個部位的剛度具有較強的對稱性和均勻性。如果在設計的過程中，建筑由于自身結構較為復雜，而出現了不規則和對稱性的特征，這就對于比較復雜的地震應力在計算的過程中產生一定難度。所以，針對高層建筑的結構設計中，盡量的保證地震應力中心和建筑的剛度能夠重合，即使出現了偏心距，那么偏心距之間的距離盡量的控制垂直外力建筑邊線的5%以下。另外還可以采用提高結構外側剛度的方式，從而達到一定的抗震效果。

4.對沉降、溫度收縮以及房屋體型進行綜合的考慮

在進行建筑設計的過程中，建筑本身是受到多個因素方面的制約，所以在設計的過程中，需要對綜合因素進行考慮，在設計中，合理的布置和處理結構分隔能夠有效的防止不均勻沉降產生，另外還可以防止地震發生時建筑的碰撞與拉裂，及滿足建筑結構在正常使用下的溫度收縮等復雜情況，從而最大程度的提高整個建筑構件的安全性和可靠性。同時，現代化建筑在進行分析方法和計算方法的過程中，高層建筑的創新也不斷的出現，導致了不規則，不對稱建筑出現，這樣對建筑結構的合理性要求越來越嚴格。

結束語：

綜上所述，本文針對高層建筑結構設計合理控制中的相關原則進行了分析，由于高層建筑承載力較大，因此在基礎選擇以及在后期的結構設計中需要綜合性的進行考慮，合理的計算，最終保障了整個高層建筑結構設計的安全性和合理性。

參考文獻：

[1]楊軍科， 王小軍. 有關高層建筑結構設計問題及對策的探討[J]. 山西建筑， 2014， 40（2）：43-44.

[2]吳必正， 趙永輝. 試論高層建筑結構設計存在的問題及對策[J]. 門窗， 2014，（1）.

[3]韓波. 高層建筑結構設計與高層建筑結構方案的合理性[J]. 中華民居旬刊， 2014，（3）：24-28.

[4] 陳靜. 淺析箱型轉換層的高層建筑結構設計[J]. 商品與質量·學術觀察， 2014.

[5] 祝捷. 高層建筑結構設計中剪力墻結構的要點探討[J]. 中華民居旬刊， 2014（10）.

作者簡介：

蔡桂鑫（445102199004011934），男，1990年04日出生，專業：土木工程，研究方向：建筑工程，學歷：本科，職稱：助理工程師。