高层建筑结构设计的建议范文

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摘要:

随着社会的不断进步和科技的快速发展，在城市建设中高层建筑物变得越来越普遍，发展速度也越来越快，为了进一步容纳更多的人口，减少建筑用地面积，建筑物的高度呈现出一种逐渐升高的趋势。高层建筑物的结构设计是建筑物稳定性与牢固性的有效保障，故高层建筑结构设计已然成为建筑工程设计的重要内容。因此，本文针对高层建筑结构设计方面存在的一些问题进行了分析，探讨如何提高高层建筑的结构设计水平，以期对今后从事相关高层建筑结构设计的工作人员有所帮助，减少由于建筑结构出现问题而导致的灾害。

关键词:

高层建筑;结构设计;问题;对策

随着我国国民经济地快速发展，城市化进程地不断加快，城市建设的步伐推动了高层建筑物的产生。与一般的建筑相比，高层建筑的施工过程往往更为复杂并且会面对更多的挑战。因此，需要设计人员在设计初期全面地考虑建设施工过程中有可能遇到的问题。特别是在结构设计方面，只有保证结构设计思路准确可靠，才能确保整个建设过程安全顺利地进行。结构设计职责在于确保高层建筑在长期使用过程中的安全性与舒适性，使其在自然灾害面前能够保护人民的人身和财产安全，进而体现高层建筑物的空间使用优势。但就目前情况来说，高层建筑物在结构设计方面存在不少问题，因此，进一步加强对高层建筑结构设计的研究，依然是当前一个核心问题的所在。

1高层建筑结构设计存在的问题

1．1短肢剪力墙设置过多钢筋混凝土剪力墙结构体系，由于其侧向刚度较大，并且可以结合建筑分隔墙灵活设置，在高层建筑结构设计中应用广泛，同时也存在比较普遍的问题。其中一个典型的问题是短肢剪力墙布置过多。剪力墙各肢的肢长与墙厚之比的最大值大于4且不大于8的墙体定义为短肢剪力墙。短肢剪力墙与一般剪力墙不同之处在于其受力特点与异形柱类似，同时承担较大的轴力和剪力。故短肢剪力墙的抗震性能弱于一般剪力墙。如果短肢剪力墙所占竖向抗侧力构件比例过高，则导致高层建筑物的抗震、防风性能降低，同时由于短肢剪力墙所承受的楼层面积过大，在地震作用影响下容易过早压坏从而引起楼层坍塌。此类不良影响在高层建筑中是致命的，不利于高层建筑物的长期安全使用，存在较大安全隐患。

1．2上部结构嵌固端选取不合理在高层建筑物结构设计中，嵌固端位置的选取是一个重要的计算指标。目前，很多工程师习惯性地将上部结构的嵌固部位选择在高层建筑物的地下室顶板，而没有考虑这种做法的必要条件。上部结构的嵌固部位，从理论上需具备两个基本条件:该部位的水平位移为零和该部位的转角为零。因此不难看出，嵌固部位的特点应满足:该楼层的整体性强、楼板连续无大开洞，且本楼层的侧向刚度相对于上一楼层的侧向刚度来说应足够大。只有满足以上特点的嵌固端才能够有效的传递水平地震剪力。如果地下室顶板无法满足嵌固端的要求而强行设置，则会导致计算模型失真，地震作用计算不合理，不利于建筑整体抗震性能的评估。

1．3双连梁处理连梁超筋问题的合理性剪力墙结构中连梁超筋现象较为常见，常见的处理方式是将连梁的梁截面高度中央设置100mm宽的水平缝，从而形成两个半高度的连梁。这种处理方式采用的是连梁计算截面的简单等效替换。但是由于截面选择和计算假定存在一定误差，实际连梁和等效连梁在计算模型上存在较大差异，在高烈度区或者大震情况下，无法保证连梁的强剪弱弯，容易造成连梁在地震作用下失效，更有可能使得剪力墙或者整个结构体系的破坏，因此双连梁的处理方式是有限制条件的，需要设计人员合理分析受力状况从而综合考虑。

1．4其他方面设计的不合理性建筑结构的抗震等级决定了抗震措施和抗震构造措施，而抗震等级的划分需要根据结构类型、抗震设防要求等等条件综合确定。现如今各式各样的高层建筑通常都会伴有裙房作为其配套建筑空间，故此时裙房和主楼的抗震等级需要根据两者结构是否分开，各自建筑高度等等条件进行判断，并非全部采用一种抗震等级，造成不必要的经济浪费。由于现如今计算机的广泛应用，高层建筑结构模型的抗震分析已经基本由分析程序进行计算。但是任何计算程序都存在其适用性和局限性，单一软件的计算结果均需要其他分析软件的对比和验证，同时也需要工程师的概念判断，面对每一个工程，挑出最合理的计算模型和软件才是正确的结构分析方法，切不可迷信单一软件或者计算结果。

2高层建筑结构设计存在问题的解决对策

2．1注重结构设计中的性能设计结构的性能设计是高层建筑设计中经常提到的一个问题，不难发现结构抗震设计的精髓便在于性能设计。由于城市的快速发展和人口的急剧增加，仅仅以保护生命安全为单一目标是不全面的，我们更应该考虑如何控制建筑物的地震破坏，保障地震时的建筑功能。要实现这些目标，需要我们分析各个地震水准下构件的变形、承载力和局部构造。单一提高变形能力，则导致结构在小震和中震下的破坏情况没有太多改变，但是抵抗大震倒塌的能力有所提高。单一提高承载力时，构件的安全性有所提高，但是变形不一定符合要求。所以要想满足性能设计，需要提高承载力，使得结构进入塑性工作阶段延迟，同时提高刚度以减小变形。故不难看出，只要找到结构构件的承载力和变形能力的平衡点，就能实现结构的性能设计。

2．2选择合理的结构方案对于高层建筑结构设计来说，最为关键的一点就是选取恰当的结构类型。结构方案的选择，需要综合考虑各方面的因素。首先结构选型要能够满足建筑功能的需求，例如为了良好的视觉和传音效果，则必须舍弃一部分竖向支撑构件，采用大跨度结构;其次，对于建筑造型复杂，平、立面不规则的建筑物，结构设计需要通过设置防震缝的方式来形成规则的结构单元。此外，还应该针对建筑所在地区的实际状况综合考虑，例如针对施工现场的地下水位情况、地质土层情况、周边已建成建筑物以及建筑用材供应难易程度、工程造价等等进行考虑，进而才能确定最佳的结构方案。

2．3结构的包络设计方法包络设计方法常常被用来解决工程结构设计中的难题。现如今的工程设计问题千变万化，影响结构效应的因素非常之多，有时问题会盘根错节非常复杂，采用现有的知识和软件难以准确分析。但是学术科研和工程问题的不同在于，后者不能长时间等待，因此就需要结构设计人员采用最简单有效且低代价的方式去解决工程复杂的问题。所以，包络设计方法就显得尤为重要，针对不同的工程条件，我们可以采用不同的包络设计原则，可以是对结构整体的包络设计，例如对于少量剪力墙的框架结构，对框架可以按框架与剪力墙协同工作以及纯框架结构分别计算，包络设计。也可以是对重要部位的包络设计，例如对转换结构的转换层、连体结构的连接体等等。其次对结构构件的包络设计，可以根据构件的受力情况，对构件进行补充分析验算，最后取不利值包络设计。

3总结

总而言之，随着经济水平的提高，高层建筑已经成为了当前大城市发展过程中的主流，并且其发展速度与我国经济的发展速度不相上下，因此，高层建筑的安全性与稳固性也应得到相应关注。高层建筑属于技术密集型建设项目，它具有一定的复杂性和挑战性,其中结构设计影响整个高层建筑的性能。但是在当前的高层建筑结构设计中仍然存在一些问题，短肢剪力墙、嵌固端位置、连梁处理等等问题较为常见，所以在设计阶段，则需要设计人员加强设计工作的准确性，针对这些问题选择最优的设计方案，采用科学合理的计算简图和设计方法。因此，想要居住在一个具有较高安全性和可靠性的高层建筑物中，需要我们全社会人员的共同监督和建筑设计工作者的努力!

参考文献

［1］孙凯．高层建筑结构设计的问题及对策探讨［J］．价值工程，2010(6)．

［2］林宇晗．高层建筑结构设计中常见问题与对策分析［J］，城市建设理论研究，2012(01)．

［3］郭怀祥．浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题［J］．中华民居，2014(9):357－358．

［4］赵东晓．高层建筑结构设计的问题与对策研［J］．商品混凝土，2012(9):132－133．

作者：查诚恒 单位：深圳市建筑设计研究总院有限公司