高层建筑结构设计合理性控制

东野生一

(长春市建筑设计研究院有限公司，吉林 长春 130000)

高层建筑在设计过程中要打好地基，确保建筑的稳定性，在结构设计过程中要考虑建筑的整体刚度和强度，抗震性、消防安全等问题。如何解决建筑结构设计过程中存在的问题成为了大家关注的重点。

一、高层建筑结构设计的原则

在进行高层建筑结构设计中，最为重要的一点就是合理且明晰的结构计算简图。因为如果计算简图不够合理的话，将很有可能会因为安全方面的问题导致出现事故的情况。所以，对计算简图进行选择合理其实是高层建筑的结构设计的主要前提。此外，因为在进行建筑的结构节点设计时除了铰接点以及钢节点之外还会有其他地方的节点，因此应选择复合计算简图并相互适应的合理构造方法，这样一来将两者之间的误差可以控制在一定可接受的范围内，这样才能够保证高层建筑在设计尤其是在安全上不会出现问题。

其次，高层建筑的结构设计原则关键的第二点就是，选用合适的基础来进行设计，含义是根据高层建筑所在位置的地质以及其他条件来进行基础设计的选择。这就要求对高层建筑将要施工的结构类型、具体施工情况、各种荷载的分布等问题需要进行综合性很强的分析，完成之后以此为主要依据来选择合理的基础设计方案。这一设计方案的选择应该以该地段的地质勘查检测报告为主要依据的，其要求便是能够在最大范围内使用并发挥地基的使用潜力，对于相关地基的变形检验同样也是必不可少的。

第三点原则，就是要对结构方案进行新一轮的合理选择，这就要求结构设计的主要方案需在满足结构体系与形式均符合条件的同时，更要满足对于成本控制更为关键的经济性要求。这就需要对地理方面的条件、施工条件、设施建材、供电供水供暖等等一系列问题进行科学综合的分析研究，使各方面都严格地配合，协调在一起，在共同发挥作用的情况下确定出最科学合理的结构设计方案。

二、高层建筑结构设计合理性控制

1、选择合理的基础形式。工程地质条件是选择基础类型的重要依据。如基础下遇到良好的土层，地基承载力较高，则可以直接利用天然地基。18层以下的高层可以选择做梁筏式基础，这样既可以满足承载力的要求，又可以降低混凝土及钢筋的用量。18层以上的高层可以选择筏板式基础，这样的基础整体性较好，可以很好的协调整个建筑的变形及沉降。如基础下遇到不良地质情况，可以采用地基处理或者桩筏基础，这样可以有效的控制基础的沉降，使得基础的变形控制在规范允许的范围之内。

2、高层建筑结构设计中的控制参数。轴压比:轴压比对于高层设计有非常重要的影响，所以必须有效的控制建筑结构的轴压比，这样就能够充分的满足结构对延长和伸展性的具体要求。同时在对建筑的轴压比进行调整的过程中，要增加柱、墙之间的横截面面积，也要采取具体的措施来提高混凝土的强度。

刚重比:刚重比的主要目的是为了判断和辨别在判别重力荷载下水平作用位移效应产生的二阶效应，这也一个不容忽视的部分，在设计中，要满足一定的上限和下限，如果得不到满足，可以增加竖向构件的刚度。

层间位移角:它能够直接控制建筑结构的侧向刚度，所以在结构设计中，要引起高度的重视，并且要尽可能的实现结构水平方向移动能力的降低，这就可以从根本上保障高层结构的侧面方向的刚度。同时还能够对结构进行增加，也可以充分的补充层之间的位置移动夹角没有达到国家规定标准中所存在的问题。

层间位移比:层间位移的参数会严重影响建筑结构的设计，其中对层间位移比进行有效的控制可以保证结构水平方向的不规则形状。在设计中，采用这种方式可以很大程度避免结构受力不均匀而促使建筑物发生扭转的情况。

刚度比:进行刚度比的参数控制对于结构设计具有重要的作用，也是进行高层建筑关键的组成部分，所以，在设计过程中，一定要对刚度比进行合理的控制，这样就可以限制竖向结构出现不规则现象，也可以使得结构在沿竖直方向进行扭曲变形的过程中容易出现薄弱层，从而影响结构的安全。同时如果建筑结构达不到规定的标准，可以增加本层墙、梁、柱的刚度来对其进行调整。

3、充分满足建筑抗震要求。要想合理的控制高层建筑结构，那么就必须充分的满足足建筑抗震的有关要求。所以要保证建筑结构各个部位的刚度具有对称性和均匀性的特征，并且要保持各个结构部位单位的平面形状简单和规则，如果在设计的过程中，建筑结构具有复杂，不规则以及不对称的特征，这对于比较复杂的地震应力进行处理和计算时就有一定的难度。因此，在设计中，要尽可能的保证地震力作用中心和建筑刚度中心能够重合，一般情况下，它与偏心距之间的距离要控制在垂直于外力作用线建筑物边长的5%以下。此外，还可以采用竖向布置，这样可以起到一定的抗震效果，但是在进行竖向布置时，要确保刚度的均匀和连续，并且还要对荷载和地震的标准进行具体的分析。

4、对沉降、温度收缩以及房屋体型进行综合的考虑。由于建筑受到很多因素的制约，所以在结构设计中，一定要对这些因素进行综合的分析。在设计中，要合理的布置和处理结构的沉降缝、防止地震发生的缝、伸展和收缩缝，保证它们可以有效的应对沉降、温度收缩以及房屋体型复杂多变的情况，从而就可以很大程度的提高结构的安全和可靠性。同时现代化的结构在进行分析中方法、计算时的手段在不断的提高以及高层建筑也在不断的涌现，就出现了不规则、不对称的设计，这样就使得节能减耗以及抗震的技术在结构设计中被大量的应用。

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