分析高层建筑结构设计中需要注意的若干问题

刘坚斌

摘要：高层建筑是城市快速发展与建筑用地紧张的产物，而随着建筑物纵向的延伸，其结构设计便成为影响整个高层建筑稳定性与性能发挥的关键因素，因而高层建筑施工前必须强化建筑结构的设计。本文结合高层建筑结构设计的特点对其设计中需要注意的若干问题进行了探究，希望能促使建筑领域逐渐形成一套完善的高层建筑结构设计规范，以为我国建筑领域的纵向发展提供技术支撑。

关键词：高层建筑；结构设计；若干问题

前言：

近年来随着城乡一体化发展建设对建筑领域的大力推动，纵向延伸是全国各地建筑领域的显著特点，而高度越高，地基所应承受的载重便越大，便会对建筑的整体质量、安全系数等造成一定的影响，因而高层建筑工程中强化整个建筑结构的设计是最为重要的工作之一。高层建筑结构设计过程中设计人员首先需要对施工现场的具体的地质、水文等进行勘探，从而结合具体的勘探数据来进行建筑结构的具体设计。高层建筑与一般建筑的区别较大，因而高层建筑结构设计中设计人员需要在明确设计特点的基础上进行详细的设计作业，从而为建筑整体施工提供质量安全保障。

1 高层建筑结构设计的特点

1.1 水平力

房屋建筑设计中其水平力会随着高度的增加而发生一定的位移变化，水平力所产生的侧向顶点会随着高度的的增加而向上移动，这便表明建筑物水平力顶点位移与其高度有着正比例关系，因而高层建筑结构设计中要根据高度的数值变化来明确水平力的具體设计。

1.2 承载力

承载力是一个建筑工程的基础工作，尤其是高层建筑中，由于建筑物随着高度的升高抗外力因素便会有所下降，因而必须加强地基承载力的设计，以为整个建筑提供质量安全保障。而在其他方面承载力上高层建筑结构设计中也应尽量缩减其本身的重量以缓解建筑地基的承载压力，所以外墙、窗玻璃、女儿墙及其他文化等必须有足够的承载力以与建筑结构的主体紧密的结合在一起，从而可以大大降低风荷载对建筑的损坏程度。

2 高层呢个建筑结构设计中应注意的问题

2.1 建筑物结构的抗震性能问题

近年来世界范围内地震灾害的频频发生要求房屋建筑施工中必须加强建筑物的抗震性能方面的建设，而由于建筑物高度的增加，其抗震性能将会逐渐弱化，因而高层建筑结构设计中必须将抗震设计作为设计的重点，设计过程中首先应遵循的是“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计目标及原则，而具体的设计中应注意的问题有：其一，选用强度较高的建筑材料来增强高层建筑本身的抗震系数，而选择的材料除在强度要高外还应在重量上占有一定的优势，从而降低建筑物本身重量对地基承载力的影响。其二，合理设计抗震缝，抗震缝应设置在建筑结构最容易发生变形的敏感部位，沿着房屋基础顶面全面设置，这样将建筑分成若干个强度均匀的单元独立变形区域，这种结构将地震造成的整体的压力分割成多个均匀的力，大大削弱了地震对建筑物的整体影响。其三，建立多道防线分批次削弱地震的影响，如果第一道防线的抗侧力构建受到了破坏，那么便需要设计第二道及第三道防线的抗侧力构建进行接替，这样便可以大大削弱地震对高层建筑物所造成的能量冲击。其四，结构设计过程中设置控制装置，建筑结构和控制装置共同承受地震的作用力以削弱地震的反应，采用基础隔震的方式，在建筑结构中设置一个隔震装置系统，这样就能够把证结构始终处于弹性工作状态，避免建筑物出现坍塌。

2.2 建筑结构的扭转问题

建筑三心指的是建筑结构的结构重心、几何形心和刚度中心在其结构设计的过程中必须保证这三心是汇聚在一点的。如果在实际的工作中没有做到这三心汇聚到一点，那么就会出现结构的扭转问题，水平荷载的影响下建筑结构就会发生振动扭转效应。为了防止建筑结构出现扭转破坏的问题在结构设计的过程中我们就应选择更加科学的平面布局和结构形式尽可能的保证建筑物是三心汇聚于一点。在我国各类城市的城市规划文件中其对建筑场地都是有一定限制的并且对街道景观也是有着具体的要求的通常情况下高层建筑都是不能采用简单的平面形式的。如果不得不采用复杂的平面形式加十字形、t形或是I形那么就必须保证凸出部分的宽度和厚度的比值是符合具体的规范要求的布置结构的平面形式时，应保证其是出于对称状态的。

2.3 建筑结构的地基问题

首先，有地下室时要全面考虑荷载，如隔墙、停车、水池、设备、局部填土、外挑部分底板复土等，也要考虑荷载偏心的不利影响。其次，按倒楼盖法计算箱基和筏基的梁板配筋时，应扣除直接作用在底板上的荷载和梁板自重，箱筏基础的四角和四边边区格上，地基反力最大应加强配筋。再次，地面上部设有中庭时，应在基础底沿轴线设十字形基础梁，内力分析时不能将不到顶的中间柱作为倒梁法计算的不动支点，而应将柱底反力当集中荷载进行计算。第四，箱基设计应考虑洞口上下连梁的截面验算，当洞口位置、大小修改时，应复核连梁的抗弯和抗剪强度。第五，在桩基设计中采用整体的箱基和筏基时，应考虑桩土共同工作的影响；计算基础底板时，应考虑桩土共同作用时土的反力或桩沉降而引起地基反力等变化的影响。最后，厚板筏基具有施工方便的优点，在软土地基或群桩基础中采用较多，设计时可根据地基反力和差异沉降等因素，底板厚度按每层50mm估算，再进行抗弯、抗剪和冲切验算，局部冲切强度不够时，可增加柱帽来提高其抗冲切强度。

2.4 建筑结构的延性与强度

在建筑结构不断受力的状态下，其就会进入到塑性变形阶段，此时其是具有非常大的变形能力的，因此为防止建筑倒塌事故的出现，投计人员不但要保证结构具有足够的强度，同时也要保证构件具有良好的延性，通过电算的位移刚度可以有效的控制剑舞结构的强度，而要想有效的控制建筑结构的延性，则应做好以下四个方面的工作：首先，改善构件截面的抗震承载力。当地震来临时为了保证建筑物可以达到柔性破坏，那么就应根据建筑结构的实时受力状态进一步的改进和提高重力荷载和水平地震作用组合所对应的构件截面的抗震承载能力力.其次，控制结构构件的剪压比。为了充分的提升高层建筑结构的安全性和延性高层建筑结构构件在水平荷载和重力荷载的共同作用下肩效的控制其剪压比是一项重要的对策。再次，控制竖向构件的轴压比。对于高层建筑的竖向构件来说加果能够合理的控制其轴压比那么对于保证高层建筑结构的安全性和延性也是非常有力的。最后，结构构件应具有合理的含钢率。建筑结构设计中设计人员应确定结构构件的混凝土的强度等级与截面尺寸，在配置各类结构构件时必须保证各种非受力构造钢筋和受力钢筋具有良好的含钢率，从而保证高层建筑结构具有足够的刚度与强度，从而有效的避免各类建筑裂缝的出现。

总结：

有效的分析高层建筑结构设计中应注意的问题，从而为高层建筑的顺利施工与长期的使用提供质量安全，是我国高层建筑领域必须深化的工作重点。文章结合高层建筑结构设计的特点对设计中应注意的问题进行了探究，希望能为相关企业施工提供参考。

参考文献：

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[3]汤兰.试论高层建筑结构设计中的若干问题[J].黑龙江科技信息，2014，25：198.