高層建筑結構設計特點及常見問題分析

鄭春雷

江蘇筑森建筑設計有限公司 江蘇 常州 213000

前言

高層建筑的結構設計關系到建筑物的整體形態，在建筑結構設計中是非常重要的。高層建筑結構設計復雜，設計師需要重視高層建筑結構設計中的問題，恰當準確的選擇最佳的設計方案，確保其相關計算的準確性和合理性也是極為必要的。

1 高層建筑結構設計特點

高層建筑的結構設計要考慮到水平和垂直兩個方向的作用。水平方向的作用主要指的是要承受地震和風的作用，而垂直方向的作用主要指的是建筑物的自重和使用荷載。與普通建筑相似，高層建筑結構在豎向的荷載多以重力表示，但在水平荷載方面，高層建筑與普通建筑有著極大的不同，高層建筑的自重與荷載在豎向構件可以產生一定的軸力與彎矩，在建筑結構的穩定性方面起著決定性的作用。隨著建筑物越來越高，結構側移和扭轉的絕對值也逐漸增加，高層建筑物的側移如果過大，對在其中活動的人會造成不舒服的感覺，還會影響建筑物的正常使用，即損害該建筑物的結構構件和非結構構件。所以為了防止發生損害，就要盡可能地在設計時將建筑物的側移控制在安全的范圍之內，使人在建筑物中可以舒適的生活和工作，使建筑物能夠正常使用。因此，只有在對高層建設結構進行設計的過程中，使得建筑同時具有安全、經濟、舒適、舒心以及富有內涵等特點，才能夠吸引消費者眼球，從而為建筑企業帶來更大的經濟與社會效益[1]。

2 高層建筑結構設計遵循的原則

2.1 根據要求確定設計方案

現代任何一個建筑要想順利施工，都必須先制定一個合理有效的設計和施工方案。綜合分析工程的材料、施工條件、設計要求、地理環境等，并且要與水、電、建筑等專業進行充分的協商，以此為基礎確定結構方案，為結構選型，最好進行多方案比較后選用較為優秀的。利用綜合分析各種影響因素，保證設計方案的可行性和實用性。

2.2 精準進行計算結果分析

高層建筑的結構設計當中，我們必須要對于計算內容重視，并進行準確的計算。對于高層建筑結構設計當中的各因素都要進行全方位的考量，并且在此過程當中要準確的進行計算簡圖的運用，在計算簡圖的選取時，應注意正確反映結構的實際受力情況，使計算結果盡可能與實際相符。最終保證計算的結果能夠具有良好的準確度，安全性，經濟性。為了確保計算結果的準確度和增強工作的效率，設計人員需要選擇科學的計算機軟件實施分析，應以力學概念和豐富的工程經驗為基礎，從結構整體和局部兩個方面對計算結果的合理性進行判斷，確認其可靠性后，方可用于工程設計。

2.3 保證結構設計的完整性

在針對高層建筑結構實施設計時，設計人員應該確保高層建筑結構設計的完整性，不同建筑結構的承載力不一樣，造成高層建筑的整體性能也存在差異。 對高層建筑的結構體系選擇時，應保證結構措施的完善性。不同的結構構件所承受的荷載不同，在整個建筑中發揮的作用也相同。因此，在進行結構設計時，應從整體出發，充分分析各類構件的材質、受力情況以及延展性，保證各類構件能夠有效合理的共同工作。并且還應該注重氣候等自然因素對于高層建筑的影響，合理有效地進行高層建筑結構設計[2]。

3 提高高層建筑結構設計的對策

3.1 結構方案選擇以及優化

在高層建筑結構設計中，其核心就是選擇最優的結構設計方案，只有這樣，才能夠更加有效地保證建筑設計的水平，滿足實際的需求。而在選擇結構設計方案的時候，應該充分考慮存在的問題和一些重要的因素。首先，對相關的標準以及規定進行仔細的研究，避免最終所選的結構方案與使用要求、與現行規范和地方標準存在沖突。其次，對于具體結構方案的選擇還應該重點針對其施工現場的實際狀況進行慎重思考，尤其是對于施工現場的基礎狀況以及工程的規模大小等進行詳細的調查和勘測，進而在此基礎上選定最佳的結構方案。最后，相關的設計人員應該結合數據進行測算，選擇最適合的方案，保證建筑結構的穩定性。

3.2 高層建筑結構基礎設計

在高層建筑結構設計中基礎設計工作占據較為重要的地位，而且在高層建筑基礎設計正式實施時，應該把施工現場地質水文情況包括高層建筑功能要求當中設計的依據。應該根據工程的上部載荷分布和結構類型，地質條件，施工條件以及相鄰的建筑物影響等各種因素進行綜合性分析，選擇既合理又經濟的方案，必要時要進行地基變形演算，在進行設計時要最大限度地發揮地基的潛力。在高層建筑基礎設計中，應該針對建筑上部結構類型進行分析，并將分析工作得到的結果和高層建筑物荷載實際分布情況進行比對，在對各項科學、有效的措施加以一定程度的應用的基礎上將高層建筑物基礎類型、深度等層面上行的參數確定下來。

3.3 抗震抗風結構問題控制

為了科學地提升高層建筑的抗震性能，設計人員在實施高層建筑結構設計時，應該對施工位置的地質、地震的級別以及頻率實施實地勘察，提供依據給高層建筑抗震設計。建筑結構設計時，應考慮設計多道抗震防線，結構應具有一定數量的內部、外部贅余度，用延性較好的結構構件連接延性較好的分體體系，使各延性分體體系協同工作，在發生地震時，結構可以吸收和耗散大量的地震能量，保證結構的安全。對于抗風結構問題，設計人員在實施高層建筑結構設計時，必須重視風力對于高層建筑的影響。對施工地的風向和風力進行分析，科學合理地進行高層建筑結構的抗風設計，為高層建筑的建設以及安全使用提供保障。

3.4 嵌固端的設置問題

嵌固端是高層建筑結構設計中較為重要的一個組成部分在高層建筑中嵌固端有可能設置在人防頂板等位置，也有可能設置在地下室頂板。為了加強抗震的效果，使高層建筑設計更具有延長性，進行嵌固端的上下層剛度比較，保證上下層剛度比的合理性，要使嵌固端的設計具有較強的合理性，要多方面考慮嵌固層的各項指標的比較和分析，使整棟建筑從上至下都能滿足抗震的要求，在設計時，還需考慮到抗震縫的設計問題，使抗震縫不會影響整棟高層建筑的延長性。

4 結束語

隨著城市高層建筑物不斷增多，對高層建筑物的結構設計問題更應該提起重視。因此，合理準確的選擇結構設計方案，確保其相關計算的準確性和安全性是極為必要的，認真按照設計原則和規范，才能建造出優質的高層建筑。