高層建筑結構設計問題與策略

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【摘要】隨著社會經濟的快速發展，城市化水平不斷提升。在城市發展的過程中，高層建筑作為城市的重要標志，發展速度越來越快。高層建筑相對于普通建筑來說，最大的特點就是體量比較大，對于技術等各方面因素要求比較高。這就需要優化高層建筑結構設計相關問題，提高建筑物使用的質量和養護水平。本文以試論高層建筑結構設計若干問題與對策為題，主要就高層建筑結構的特點和設計原則進行分析，指出了當前高層建筑結構設計存在的問題，并且提出了有效的解決辦法。通過這樣的方式，希望能夠實現提高高層建筑結構設計的水平，保證城市化發展的水平，推動社會的和諧發展。

【關鍵詞】高層建筑；結構設計；問題；對策

隨著社會的發展和科學技術的快速進步，建筑結構發生了顯著的變化。隨著城市化水平不斷提升，城鎮人口不斷增加，為了提高資源的利用效率，建筑物的高度也越來越高。高層建筑對于結構設計比較嚴格，需要承擔的風險因素比一般建筑物更多。高層建筑結構設計應該保證其科學性與合理性，從而能夠更好地滿足用戶的生活需求。高層建筑結構還應用具有很好的安全性，能夠很好抵抗大風、地震等自然因素，能夠使用戶的生活得到安全的保障。所以，這就需要對于高層建筑結構的設計進行細致的分析，提出科學的設計原則。

1.高層建筑結構設計特點

1.1水平荷載具有非常重要的作用。高層建筑與低層建筑除了在體量上有一定的區別之外，其水平荷載也存在著一定的差異。低層建筑所受到的外力主要以重力為主要的豎向荷載。但是高層建筑結構受到水平荷載與豎向荷載的共同作用，尤其是當建筑物的高度不斷增加的時候，水平荷載對于結構產生的內力也就會迅速增加，對于結構設計有著重要的影響。1.2軸向容易出現變形的情況。高層建筑如果承受的豎向荷載數值比較大，那么就會容易導致柱中出現軸向變形，從而影響連續梁彎矩，導致其中間支座負彎矩值減小，增大了跨中的彎矩值。同時，預制構件下料長度也會有一定的影響，應該隨著軸向變形的計算值來計算，合理調整下料的長度。1.3結構延性比較大。在高層建筑結構施工過程中，除了要保證建筑物具有一定的強度，還應該注重提升建筑物的延性。這樣可以很好地提升建筑物的變形能力，避免在建筑物出現震動的時候，導致缺少延性出現的建筑物倒塌事故。相對于一般的底層建筑來說，高層建筑需要的延性更大，這樣主要的目的就是為了能夠更好地保證建筑的結構的穩定性，提升建筑結構的柔性。

2.高層建筑結構設計原則

2.1科學選擇結構計算簡圖。在計算簡圖的基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果計算簡圖選擇不夠合理，那么就會導致建筑結構容易發生安全事故。因此，在開展高層建筑結構設計的過程中，保證計算簡圖選擇的合理性是保證建筑結構安全的重要手段。同時，在計算簡圖中，還應該選擇相應的構造方法，更好地保證安全。因此在實際的結構設計中，結構節點不僅僅是鋼節點或者餃節點。因此應該保證計算計算的誤差處于規定的范圍內。2.2合理選擇結構基礎設計。在選擇結構基礎設計的過程中，應該根據高層建筑地質條件進行選擇。同時，應該綜合分析高層建筑上部的結構類型和荷載分布，分析施工的條件和其中各個影響因素，再這樣的基礎上進行基礎方案的選擇。在這個過程中，應該使地基的潛力得到更加有效的發揮，做好地基變形的檢驗工作。在高層建筑結構設計的過程中，需要有詳細的地質勘查報告，從而為開展建筑結構設計提供有效的指導。2.3選擇合理的結構方案。在高層建筑結構設計過程中，應該注重保證結構設計方案滿足經濟性的要求，能夠與結構形式和體系相適應。在結構體系中要求受力比較明確，傳力比較簡單。在相同的結構單元中，需要選擇相同的結構體系。尤其是當高層建筑在地震區的時候，應該按照平面和豎向的規則應力。只有在對于地理條件、工程設計需求和施工等綜合分析的前提下，選擇科學的結構，從而確定合理的結構方案。2.4準確分析計算結果。隨著科學技術的快速發展，計算機技術在建筑結構設計過程中應用比較廣泛。當前，市場上有許多中計算軟件，得到的結果也會有一定的差別。所以，這就需要結構設計人員應該加強對于軟件使用進行研究找到最適合的軟件開展設計計算工作。有的時候，由于計算機與實際的情況存在著一定的差異，所以工程師應該注重對于計算機軟件得到的結果進行校核，利用自身的專業知識進行合理化判斷，得出計算的準確結果。

3.高層建筑結構設計存在的問題

3.1短肢剪力墻問題。在高層建筑中，一些看起來比較小的問題有的時候會導致建筑物受到致命的影響，嚴重影響建筑物的安全使用。在這之中，短肢剪力墻設置不夠合理就是非常典型的問題之一，有的時候設計人員容易增設短肢剪力墻，這樣就會使高層建筑的安全性和穩定性受到一定的影響。嚴重的時候會使建筑物的抗震能力受到影響。3.2嵌固端問題。嵌固端作為高層建筑設計重要組成部分，設計的不合理也會影響到建筑結構的安全性。例如，嵌固端設置在人防頂板或者地下室，那么就會存在著一定的安全問題。其二，嵌固端上下層不合理剛度比設計也會影響建筑結構的安全性。3.3超高問題。在高層建筑結構設計的過程中，由于一些開放商為了追求經濟效益，會超高建設建筑解雇。建筑結構高度的增加會帶來一定的經濟效益，但是對于高層建筑結構的穩定性卻會產生非常重要的影響。尤其是在高度增加之后，建筑結構的穩定性和抗震性能都會大大減弱。嚴重的還會使建筑結構出現斷裂和倒塌的情況，給居民的人身安全帶來嚴重的威脅。

4.解決高層建筑結構設計存在問題的策略

4.1優化結構方案選擇。在進行高層建筑結構設計的過程中，應該注重選擇科學合理的結構設計方案。只有這樣，才能夠保證建筑結構整體的穩定性。在選擇結構設計方案的時候，由于涉及的問題比較多，所以需要進行細致的分析。首先應該注重對于相關的標準和規定進行研讀，避免與相關的規定出現沖突的地方。同時，在選擇結構方案的時候應該充分考慮施工現場的實際情況，做好勘測和調查工作。只有在充分分析，考量各種因素的基礎上，才能夠得到最佳的結構設計方案。4.2注重滿足各種性能。再設計高層建筑結構的時候，應該注重滿足各種性能。保證安全是滿足各種性能的基礎，因此這就需要做好各個方面的工作。首先，應該加強高層建筑結構的延展性，這樣可以很好地應對建筑結構的斷裂、倒塌和地震等自然災害。其次，應該關注高層建筑結構的水平力。只有關注高層建筑結構平面內各個方向的力的總成，才能夠更加科學地設計方案。最后，高層建筑結構核心性能就是安全穩定性，保證穩定性是保證安全的首要基礎。所以，應該做好短肢剪力墻設置工作，做好嵌固端的設計工作。4.3重視對于計算簡圖的使用。在高層建筑結構設計的過程中，應該高度重視與計算相關的內容，這些因素對于建筑結構有著非常重要的影響。在計算的過程中，關鍵在計算簡圖的選擇和使用。因為高層建筑結構設計相對來說比較復雜，計算簡圖設計的難度也就會大大增加。所以，在選擇設計簡圖的時候，應該對于高層建筑結構的各種影響因素進行分析，避免計算過程中出現差錯，影響建筑建筑結構的設計和施工。4.4提高工作人員的責任心。工作人員對于建筑結構設計起到了重要的影響，所以，想要優化建筑結構設計，提高設計人員的責任性對于保證建筑結構的穩定性有著重要的影響。這也就需要企業加強培訓，督促工作人員能夠以嚴謹的態度進行結構設計，保證建筑結構設計的有效性。

5.結語

綜上所述，高層建筑結構設計作為一項綜合性的技術工作，對于建筑整體設計具有非常重要的作用和意義。隨著我國高層建筑的快速發展，高層建筑結構設計的要求越來越高。也只有不斷提升高層建筑設計的質量和水平，保證結構的安全性，才能夠更好地為居民提供安全的生活環境。本文通過對于高層建筑的結構特征進行分析，提出了高層建筑結構設計的重要原則，闡述了高層建筑結構設計中存在的問題，并且重點提出了怎樣更好地開展高層建筑結構設計的方案。希望可以通過本文的分析，為開展高層建筑結構設計提供參考依據。

作者:李光輝 羅俊禮 單位:中機國際工程設計研究院有限責任公司 湖南廣播電視大學

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