高层建筑结构设计要点解析

【摘要】城市人口密度的加大，使得城市空间逐渐变得狭小。为了解决居住难题，建筑物的高度逐渐在增加，建筑物的结构也随之变得越来越复杂。高层建筑的结构设计是建筑工程项目的难点。为了更好地解决这个问题，本文分析了高层建筑结构设计特点、变形特点，提出了结构选择的原则。并在此基础上，提出了高层建筑结构设计中存在的问题以及解决途径。

【关键字】高层建筑；结构设计；变形特点；存在问题；解决途径

1高层建筑结构设计特点

高层建筑是当前城市建筑工程项目开发的主流产品。高层建筑不仅要有合格的质量，还需要有美观的结构。而这些建筑目标的实现都需要在项目设计时，十分明确建筑结构的受力特点。针对这个问题，本文做了如下分析：

1.1水平荷载成为决定因素

水平载荷是建筑结构受力变形的决定因素。根据材料力学理论，楼房的重力与楼面使用载荷在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，与楼房高度的一次方成正比；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比。另外，对于特定高度的楼房而言，竖向载荷一般是定值。而水平载荷，如风、地震作用引起的横向载荷，其大小与建筑结构的材料力学性质有关，具有一定的不确定性。

1.2轴向变形不容忽视

由于建筑比较高大，因此一般建筑结构受到的竖向载荷比较大，很容易引起相关建筑结构的轴向变形，进而会影响到连续梁的弯矩，造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大。同时，竖向载荷还会影响到预制构件的下料长度。因此在进行建筑结构设计时，需要根据轴向变形的计算值选取下料长度。

1.3侧移成为控制指标

结构侧移是关系着高层建筑结构设计质量的重要因素之一。楼层高度逐渐增加，则建筑结构在水平载荷作用产生的侧移会迅速变大。为了保证高层建筑的质量和安全，结构侧移需要被控制在一定范围内。

2高层建筑结构的变形特点

首先，对于高层建筑而言，竖向的结构变形是主要的。在建筑楼面上的各种竖向构件其应力大小不同，其受到压缩之后的变形也不同。尤其在当前，大多数的高层建筑采用的钢筋混凝土的浇筑结构，如果在施工中，不对基底应力进行调整，会导致建筑基础产生不均匀沉降。另外，由于高层建筑结构的柔性更大一些，对水平载荷特别敏感。因此，在进行建筑结构设计时一定要合理地选取参数，施工时严格按照技术要求进行，使得高层建筑能够保证足够的强度、刚度和稳定要求，进而保证建筑物的质量。

3高层建筑结构选择原则

高层建筑物结构的复杂性决定了设计师在进行结构选择时必须严格遵循一定的原则，对于建筑结构的特定要有合理的取舍。只有这样，才能保证高层建筑的设计质量和施工质量，进而保证总体建筑工程项目更加顺利的完工，提高建筑工程项目的经济效益和社会效益。

3.1结构的规则性

在高层建筑结构的规则性方面，新的设计规范有比较大的变动，在原来的基础上，添加了很多新的限制条件，如嵌固端上下层刚度比信息等方面的要求。并且在新的设计规范中，明文规定建筑不应采用严重不规则的设计方案。在进行建筑工程项目的开发设计时，结构设计师一定要严格遵守新的设计规范中的技术参数要求，避免不规范建筑结构的出现。同时这样避免了后期施工中出现问题时，再进行设计方案的修改。

3.2避免结构超高

建筑的结构特定对于高度的变化特别敏感。如果建筑物的高度过高，那么在抗震等方面的结构特性就有所减弱，会严重影响建筑物的质量。在有关建筑设计的抗震要求中，将建筑物进行级别的划分，然后对不同的级别做了相应的高度要求。如果在设计中，出现了结构超高问题，则应该对建筑设计方案进行重新计算和修改，或者召开专家会议，严格论证其可行性，以避免施工之后出现问题，或者在建筑物使用过程中出现坍塌等事故。

3.3嵌固端的设置要严格遵守技术要求

一般而言，高层建筑都有地下室或者人防。而建筑物的嵌固端即设置在地下室顶板或者人防顶板等位置。由于这些位置比较隐蔽，工程师在进行建筑结构设计时，往往会忽略了嵌固端的技术要求等。而事实上，嵌固端的结构合理性对于建筑物的质量具有十分重要的意义，因此，在项目设计时，一定要注意到相应的结构规范要求，如嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层抗震等级的一致性等。这些细节值得设计师特别重视，否则有可能带来极大的安全隐患。

3.4短肢剪力墙的设置

在新的建筑设计技术要求规范中，对短肢剪力墙的设置增添了很多新的技术要求。为了提高建筑项目的设计施工质量，避免因为设计问题而引起重新修改设计方案、返工等问题，建筑设计时一定要严格遵守相应的技术规范。

4高层建筑结构设计中存在的问题及其对策

4.1 建筑结构高度问题

我国现行的建筑物技术规范中对于建筑结构的高度问题作了明确的规定。该规定的制定充分地考虑了经济与适用原则，给出了不同级别的建筑结构相应的高度要求。这个规定是根据我国的经济发展水平、建筑技术科研水平以及施工技术水平而制定的，是在当前状况下，一般建筑物结构的比较安全的高度。然而，由于很多开发商为了尽可能的获得更多的经济效益，而忽视了建筑结构的安全问题，盲目地设计导致了建筑结构超出技术标准要求，使得建筑施工与使用存在很大的安全隐患。针对这个问题，相关部门应该做出明确的规定，对于超高建筑要取消其销售资格，而对于由于超高而引起的安全问题的责任人严惩不贷。而由于特殊原因，引起的超高，需要经过专家会议论证其安全性，否则不予以批准。

4.2材料与结构体系问题

首先，建筑原材料的合理选择有助于提高建筑物整体的质量。尤其在地震区，很多建筑物需要采用抗震性能比较好的材料。如在高层建筑中要尽量选择钢筋混凝土结构、钢管混凝土结构或钢结构，这样可以改善建筑物的抗震性能。而当建筑物超过一定的高度以后，则可以选择钢筋混凝土，以减小风振。当前的市场不仅对建筑的质量提出了较高的要求，而且对建筑物的美观程度也有较高的要求。而建筑设计师进行设计时需要在建筑质量与美观程度方面有一定的取舍，即要在保证质量的基础上再考虑审美的需要。因此，为了保证建筑的质量，大多数建筑中选用了钢筋混凝土结构。

4.3在某些烈度区采用较低的抗震措施与构造措施

随着我国经济的发展和科技进步以及建筑物高度的不断升高，很多专家指出当前的建筑结构设计规范已经不适应当前的发展需要。我国现行的建筑结构的防震要求比较低。这主要是由我国的财力、物力比较有限。而在新时期的发展过程，我国的经济与科学技术都取得了长足的进步，我们也应该修改相应的行业技术规范，如提高配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配的要求，加强结构造价以及相关安全技术的开发，进而从整体上提高我国的建筑物结构设计水平。

5结束语

高层建筑的结构设计对于建筑的安全性、施工质量等具有十分重要的意义。近几年来，由于建筑物机构设计不过关而引起的高层建筑坍塌、倒塌等事故逐渐增多。这些事故提醒我们，在进行建筑结构设计时必须严格遵守相关的技术要求与行业规范，避免建筑物超高等问题，而且还要严格把关嵌固端等细节问题。建筑设计师需要十分明确各种建筑结构的受力特点，了解不同载荷对建筑结构的影响，才能充分保证高层建筑物的质量，避免安全事故的发生。

参考文献：

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[2]唐兴荣.高层建筑中转换层结构的现状和发展[J]苏州城建环保学院学报， 2011（12）.

[3]傅学怡.带转换层高层建筑结构设计建议[J].建筑结构学报， 2012（09）.

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