浅谈高层建筑结构设计的注意事项

吴立萍

【摘 要】在进行高层建筑结构设计时，要选用科学、合理设计方法，最大限度满足人们对建筑居住舒适度的要求。本文对高层建筑结构设计原则、注意事项和解决对策进行了探讨。

【关键词】高层建筑；结构设计；注意事项

前言：

高层建筑结构设计是一项综合性很强的工作，而在我国高层建筑结构设计中，还存在着很多注意事项，基于这些注意事项我们要提出相应的解决对策，以此促进高层建筑结构设计水平的提高。

1高层建筑的结构设计原则

进行高层建筑结构设计工作时，要涉及到很多学科和领域，是具有较大难度的。高层建筑需要满足的目标是较多的，如功能性、美观性、实用性、综合性、经济性等，针对目标的差异应制定与其最适应的建设方案。并且，进行建筑设计工作时结构设计是最关键的环节，所以各种不同目标所依照的根本设计原则却是大同小异的：第一，要考虑到建筑整体可以承受的最大负荷，有垂向及横向负荷两类，还要考虑可能发生的强风、地震等恶劣自然条件的影响；第二，要把握好高层建筑的高宽比，这样可以提高高层建筑结构的稳定性；第三，要尽可能地使高层建筑的平面或里面的质量及刚度对称和匀称，这是为了保证建筑整体具有较好的稳定性；第四，要事先考虑狂风、地震、温差、建筑地基沉降对建筑产生的不利影响，还要设计一系列平衡措施。

2高层建筑结构设计中的注意事项

2.1短肢剪力墙设置问题

短肢剪力墙是一种新的建筑定义，是指墙截面高度和厚度比为五到八的墙体成为短肢剪力墙。在现在的建筑中使用短肢剪力墙的部位越来越多，但是建筑中也有很多限制性的因素。由于短肢剪力墙的墙壁厚度较薄，在墙体与梁进行连接时可能会造成梁体的所有宽度不能得到充分利用，从而达不到建筑结构设计时的作用。同时短肢剪力墙的高度较低不利于停车场车辆的通行。

2.2抗震设计问题

高层建筑结构设计中的抗震方面的问题。因为抗震结构的设计是整个高层建筑设计中较难实施且相对薄弱的部分，而高层建筑本身具有的复杂性，使得地震一旦发生，就会出现许多不确定因素的影响，和不和估量的破坏，因此建筑结构的设计人员在进行建筑结构设计过程中，绝对不能忽视地震发生所带来的巨大破坏性，必须掌握一定的减震、避震的原理。不仅如此，设计人员在设计过程中必须对抗震参数进行精确的核算分析，确保抗震结构设计的数据无误。高层建筑进行结构设计如忽略地震结构的重要性，将造成建筑结构在抗震设计方面失效，并且降低建筑结构的使用寿命，甚至威胁到高层建筑居民的人身安全和财产安全。

2.3建筑超高问题

高层建筑的高度一般都是二十四米与一百米之间，高层建筑的主要问题是在抗震、火灾方面的设计。大家众所周知，建筑物的高度越高，对于抗震来说要求越高。越高的建筑在受到地震的横向的作用力时越容易产生倒塌。所以高层建筑的抗震一直是高层建筑设计的一个重点问题。同时现在对于高层建筑进行设计时，对抗震的审核一般都是比较严格的，而设计的过程中往往会出现建筑高度的变更，这也就使得结构设计出现很多问题，设计方案需要不停的进行改动，耗费了设计者很多的人力和物力，同时还可能延误了建筑施工的工期，造成了巨大的经济损失。

2.4抗风结构设计

在高层建筑的设计中，自然风是不可避免的影响，因此高层建筑的结构设计不得不重视抗风性能。设计人员在进行高层建筑的结构设计时，一定要了解建筑材料的抗压性，尤其是风压带来的载荷。因为高层建筑的楼层较高，虽然可以起到挡风的作用，但当建筑周围的气流发生变化时，建筑间会产生风洞效应，严重时可能导致旁边高层建筑的主体结构破坏、玻璃幕墙因强烈振动破裂、外部挂件掉落和建筑墙体毁坏的现象。这对于高层建筑结构的稳定性以及居住者的人生安全是非常不利的。

2.5高层建筑结构设计扭转问题

在建筑设计中，有一“建筑三心”的概念。“建筑三心”即为几何形心、刚度中心和结构重心。设计师应秉承三心合一的原则设计建筑结构，就是使这三点归于一点。如果建筑结构存在结构扭转的問题，就说明“建筑三心”未能归一点，使得整体结构承受水平荷载而产生扭转振动现象。

3高层建筑结构设计问题的解决对策

为确保建筑居民的人身财产安全，消防设计理念以防为主，也可以设置消防应急措施，确保最大程度的消防安全。消防设计中防火间距很重要，一定要根据相关规范要求进行合理设置。还要根据建筑所在地的地形条件进行设计，以提高该高层建筑与环境的协调性。为了避免火灾发生时产生的人员疏散问题，一定要设置合理的疏散通道、防烟区和紧急避难场所。一要考虑防火墙、防火门和防排烟设备的设计，设计有效合理并且安全可靠的消防结构，以降低高层建筑的破坏程度，保证居住者的人身财产安全。

3.1短肢剪力墙问题的解决

在高层建筑结构设计施工的过程要合理的使用短肢剪力墙，保持短肢剪力墙的分布合理，以保证高层建筑结构主体的不会产生不必要的剪应力。同时在抗震需求较高时可以较多的使用短肢墙，以提高建筑物整体的抗震能力。另外在墙体与梁部连接时要控制好梁部的宽度与短肢剪力墙的宽度尽量相同，以免造成梁部不能很好的与墙体进行连接。

3.2对于地震方面的设计

主要是要优化抗震结构。抗震问题，在高层建筑结构设计中的地位是不可小觑的。高层建筑本身的高度，使得其建筑要求较高，要优化设计建筑结构的构件位置，使得结构压力均匀分给每个构件，不会出现承压不均而导致地震时的严重破坏。对于非结构构件也要考虑其材料的安全性能。高层建筑的地震结构设计，最重要的是对地基的选择与设计，地基是建筑的根本，一旦发生破坏，上部结构将无所依靠。因此在进行结构设计时，必须重视地基的设计，优化其抗震能力，设计出既节省材料又安全可靠的地基。以确保建筑物有足够的强度和刚度抵抗地震的危害。在确保地基的强度后，还要考虑剪应力的问题，采取强柱弱梁、加强梁柱节点抗震构造措施、设置抗震墙等措施来抵抗水平剪力。建筑物在此基础上还要考虑对称性和稳定性，尽量减少地震灾难的影响。

3.3建筑物超高问题的解决

高层建筑物的建筑初期，在进行设計之前就要确定好建筑物的高度，控制建筑的高宽比，以此进行高层建筑结构的设计，这样就可以避免多次对高层建筑结构设计方案的修改，很大程度生节省了人力和物力。减少了建筑初期的成本。

3.4优化抗风结构

抗风结构设计要综合考虑多种因素，确保建筑物的抗风能力。抗风结构中对其结构进行基础的设计时要保证在风荷载作用下的稳定性。确保地基稳固的重要性不仅在抗震中有所体现，对抗风载也起到重要作用。减振体系在高层建筑中的应用受到广泛欢迎，减震系统可以减少风荷载对建筑物的影响，减振系统的选材将起到巨大作用，因为有些阻尼材料的应用将大大提高高层建筑的抗风能力。

要严格按照规范设计抗风结构，采取措施减小风力在建筑物上的叠加和增强，优化结构设计，以减小普遍且危害颇多的风压破坏，为建筑物的安全性能提供安全保证。

3.5高层建筑结构设计扭转问题

水平荷载能使建筑物产生扭转破坏现象。设计建筑结构时，为规避这一现象，必须按“三心合一”的原则对建筑物的结构、平面布局进行周密的布置。水平荷载的质量分布在一定程度上决定了它对高层建筑结构造成的扭转破坏程度。为了确保水平荷载沿楼层平面均匀分布，最大限度规避扭转振动破坏，建议多使用矩形、方形等平面设计。当然，必须兼顾城市道路景观规划。因此，高层建筑不可能全部是方方正正的平面构造，也要根据城市规划和道路景观布局适当采用十字形、T形或L形等复杂建筑形式。但至少要明确一点，就是凸出部分的厚度与宽度的比值不得超限，并且尽量采用对称的平面结构。

3.6提高设计师的素质能力

高层建筑结构的初期设计在高层建筑结构的实际施工中具有关键性的作用。高层建筑结构的设计中要注意的问题有很多，上面提到的扭转力、嵌固端设计、短肢剪力墙、整体受力等都要在设计中进行思考并作出合理的设计方案。这也就要求设计者具有很高的专业素质和能力。

设计者不光要有在学校里学习到的设计知识，还要有长期参与工程设计与施工的经验。设计者还可以参考国外的各种高层建筑的设计方案，从中学习发达国家在高层设计中的经验。毕竟发达国家高层建筑结构的设计施工发展时间要比我国长很多，其中有很多设计师长期怠结下来的多酚值得我们讲行学习。

结束语

综上所述，要做好高层建筑的设计，要以结构设计为出发点，使高层建筑结构设计在满足功能和质量的前提下，实现对客户在安全方面的满足，从而确保建筑行业经济和社会效益实现最大化。对于高层建筑的结构设计问题仍有待探究，科学合理的按照相关要求进行建筑结构设计具有一定实际意义。

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