高層建筑工程結構設計綜合分析

李進權/青海省人民防空工程設計研究院

高層建筑工程結構設計綜合分析

李進權/青海省人民防空工程設計研究院

就現如今國內高層建筑工程結構設計工作的現狀來看，結合實際情況開展針對這項工作的原則實施全面的研究分析是非常必要的，并且符合社會的發展趨勢和需求，推動高層建筑結構設計工作的優化發展。

高層建筑；建筑結構；結構設計

引言

近年來，隨著我國經濟的發展，人們的物質生活極大的豐富，廣大民眾對生活質量水平的需求已經不再局限于眼前的水平，并且對生活的環境建設提出了更大的挑戰，正是如此就為建筑行業的施工和設計工作帶來了更高的挑戰，整個建筑行業也在不斷的創新，意圖將現如今的高層建筑結構形式朝著更加高端的方向優化。但是伴著人們對建筑數量需求量的不斷提升，使得建筑逐漸朝著更高的層次方向邁進，這就為建筑項目結構設計工作制造了更大的困難。高層建筑結構的設計工作的作用不但影響到整個工程的外部形態，并且與整個結構的質量和穩固性存在密切的聯系。

一、高層建筑的結構設計特點

（一）水平荷載

因為建筑工程本身的特有的重量，導致了建筑底層承受的壓力逐漸增加，并且結合一些理論知識我們得知，建筑結構越高所產生的傾覆力矩就會越大。水平荷載使整個建筑結構形成了傾覆力矩的正比例。以固定高度看，建筑物縱向荷載是基本保持不變，而水平方向載荷和自然災害有著密切的關系，數值會隨著建筑物結構的變化產生變化。

（二）軸向變形

在高層建筑項目建造中，隨著層數的不斷增加，結構出現形狀變化的概率就會逐漸的增加，這樣不但影響了彎矩，也使得縮短了橫梁之間的支撐壓力力矩，各種部件的形狀也會逐漸的改變。我們需要結合軸向形狀的改變來實施測算，并且改變物料的尺寸，將各個結構的作用充分的發揮出來，并且對后期的變化進行預測，使所有數值保持在安全標準范圍內。

二、高層建筑結構設計體系

（一）剪力墻結構

高層建筑剪力墻結構，指的是使用平面剪力墻作為建筑主體的受力結構。高層建筑的結構設計中，水平作用力與荷載都作用于單片剪力墻，而結構設計依靠剛性的結構，使建筑保持更高的剛度與強度，而位移的曲線則出現變曲的形態。在高層建筑中，剪力墻有很多優勢，剪力墻結構的優點在于整體性好、側向剛度大、便于房間內部布置等，因此可以說明剪力墻能夠在一定程度上提升建筑的整體穩定性，并且可以增加房建的內部空間，便于進行各種形式的布置。

（二）框架結構

在實施高層建筑結構設計工作的時候，由于其自身的特點，設計人員往往都會利用框架結構，這樣使用主體和橫梁支撐的框架結構的概率非常大，將平面框架設置在關鍵的承擔負荷的結構之中，借助橫梁銜接來達到連接各個分支結構的目的?？蚣芙Y構其優越性主要集中在：能夠更加高效的完成平面設計，對于較大空間結構能夠完成最佳的設計效果。很多時候，可以使用隔斷安設或者拆除，使建筑平面劃分為大小不同的居室，可以更好的滿足用戶的使用和需求。而高層建筑外墻會使用一些非承重的構件，將建筑立面設計進行調整。

（三）框架與剪力墻

很多時候，如果高層建筑選擇了框架結構作為建筑的應用，如果剛度和強度不能達到安全標準，不能符合建筑要求時，可以結合使用大的剪力墻進行配合。較大結構的剪力墻能夠取代平面部位框架的結構，并且促使二者合二為一，形成一個新的結構。借助橫向負荷的影響，將強度較大的樓層底板與剪力墻和框架結構組成一個整體來分擔水平作用力。

（四）筒體結構

筒體結構是把筒體當作抗側力的構件。一般的高層建筑物使用的筒體受力構件可以分成空腹筒和實腹筒兩類。筒體結構對空間和跨度大的高層建筑，可以發揮出更大的優勢。

三、高層建筑結構設計的綜合發展

（一）底部空間產生的變化

伴著國內建筑行業整體綜合實力的不斷提升，工程結構得到了更好的完善，使得其能夠較好的滿足廣大民眾的生活需求，很顯然，以往的底層結構形式已經不能滿足現如今高層建筑的需求。以往形式的高層建筑底層通常都是直接連接道路，走進樓道就會看到電梯，之后由電梯將人們送到相應的樓層。然而現如今的高層建筑底層結構形式出現了非常大的變化，給人一種非常舒適的感覺。例如：在負一層和負二層增設停車場，電梯直達停車場，大廳可以更好的進行活動的規劃?？梢姡邔咏ㄖ撞靠臻g的設計已將傳統的建筑和環境的關系研究，發展為整個城市空間的設計與研究。

（二）核分散和核分離

經濟在發展，時代在進步，人們對建筑功能也有了越來越高的追求和需要，在高層建筑的結構設計上也就有了各種各樣不同的側重點。傳統的中央核心筒主流的建筑模式已不能滿足社會的需求，在結構設計中，要更多的關注于建筑周邊剛度及對地震抵抗能力的設計工作。從以上闡述的內容我們可以看出來，將垂直交通與設備用房將其設置在高層建筑的周邊，對于提升整個結構的抵抗震動的能力來講，能夠起到非常好的作用。再有就是，這種類型的分散形式可以將其使用到大型框架結構建造之中，促使其穩固性有效的提升。

（三）形成內核的作用

高層建筑和普通建筑有著明顯的區別，而最大的區別在于，高層建筑擁有垂直交通與管道設計集中的核作用。并且其在高程建筑結構設計工作中的作用是非常巨大的，對于項目整體穩固性也是具有一定的影響的。高層建筑的結構設計中，受筒體結構的影響，高層建筑層數越來越高，這就需要剛度強的筒進行剪力與扭矩的承擔，這些因素都與建筑結構設計的要求相符。

四、結語

高層建筑的進一步發展改變了我們的生活環境，提高了生活質量，促進了城市更好地發展，但當前高層建筑工程結構設計存在的問題不容忽視，這樣也充分的說明了，高層建筑結構設計工作不能單純的重視形式而忽視質量，還是要側重質量的前提下來更好的進行優化，這樣才能有效的提升民眾的生活質量，并且對于國家建筑事業的發展，社會的和諧都是非常有助益的。

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