高层建筑结构设计分析

■程先杨，李盛林 ■.身份证号码:36043097703049;.身份证号码:360403970700039

1 高层建筑结构设计

现代的高层建筑，其结构形式具备复杂化、多样化的特点，除了以往的基本的结构形式，例如筒体结构、剪力墙结构以及框架结构等，还要根据不同的建筑功能需求，来增加另外的结构，与此同时，这也导致在建筑过程中，节点进行连接的形式变得更加复杂，连接不同的构件，需要使用不同类型的节点，这关系到高层建筑的结构是否安全稳定。此外，在高层建筑加强基层载荷的时候，也给竖向结构带来了载荷，对于 柱体、墙体支撑能力和结构强度的要求更高。进行高层建筑结构设计，需要用到的知识较广，需要考虑的因素比较多，属于一种现代化的建筑设计的方式，在进行设计时，除了需要表现设计自身的先进性，体现建筑功能，还需要做好和经济性之间的协调工作。

2 高层建筑结构设计原则

2.1 设计适合的结构简图

对于高层建筑进行结构方面的设计，首先，需要选择一个合理的科学的结构计算简图，倘若选择的计算简图自身不够合理，那么就有可能出现未知的风险。因此，设计一个适合的结构计算简图，是进行设计的必不可少的一个重要环节，还有，因为在建筑结构的各个节点内部，除了钢节点以及交接点外，还存在另外的节点，因此，需要使用能够和计算简图相互匹配的构造方法，把其中之间的误差控制于可以合理的范围，只有这样，才能够确保建筑的安全性能。对于高层的建筑，进行结构方面的设计，对于建筑物整体方案应该做详细地检查，避免由于计算上的错误或者方案的不适合，导致工程出现严重的事故。

2.2 选用合适的基础设计

进行高层建筑的结构设计，需要选择一个合理的基础设计，就是按照高层建筑周边的具体情况，来选用合适的基础的设计。这就需要对于高层建筑的自身荷载的分布情况、施工实际情况、 建筑结构实际类型等问题进行一个系统性的科学的分析，然后把分析报告作为一个有效的依据，选择出实际施工的设计方案。选择基础的设计方案，应该把现场的地质勘查报告做为判断标准，准确的报告能够最大程度上真实的反应出地基的潜力，对于周边地基进行变形检验的工作，也是不可缺少的。

2.3 对结构方案进行合理的选择

进行高层建筑的结构设计，需要对于结构方案进行一个选择，要求实际的结构设计方案能够符合建筑形式和建筑体系的实际要求，与此同时，还需要符合高层建筑自身对于经济性的要求。需要对施工情况、地理环境、 建材标准、 供水情况、 供暖情况以及供电情况等等的问题进行较为系统性的分析研究，将各个方面进行相互的协调，最终确定出最为合理的适合的设计方案。

2.4 准确的分析计算结果

伴随科学技术不断地发展，在进行建筑结构设计的时候，已经广泛地利用计算机技术，做各种类型的合算工作，由于使用计算软件的不同，得出的数据也可能会不一样，因此，有关人员在选用计算软件的时候，需要很好地掌握软件的使用方法以及具体操作，全面地了解其运作，最终选择一个最为理想的软件。软件可能出现漏洞或者是人工误差导致计算错误，造成计算结果产生误差的情况。这就要求有关的设计人员在使用计算机进行计算，得到数据结果之后，还需要对于数据结果进行认真的核对，最终才能够得到正确的结果。

3 高层建筑结构设计难点

3.1 设计防风结构

在高层建筑中，风振作用有着十分大的影响，因此，在进行结构设计的过程中，如何解决抗风问题，成为了十分重要的一个环节。由于高度造成的影响，高层建筑对于风会形成干扰和阻碍，随后风的动力效应会产生改变，带来一个振动的作用力，高层建筑自身动力荷载会遭到破坏，风压有可能会损坏建筑自身的主体结构，更有甚者，可能导致墙体出现裂缝、玻璃幕墙发生爆炸的情况。

3.2 设计高层建筑的抗震结构

在抗震结构设计的方面，高层建筑还做的不够到位，因此在发生地震的时候，会出现较为严重的人员伤亡和财产损失，并且由于高层建筑其本身的结构设计比较复杂，有时在设计中，设计人员进行的设计分析不够全面完善，因此，在高层建筑进行有关抗震结构的设计，其安全性与稳固性有一定的缺失。

3.3 设计高层建筑的消防结构

高层的建筑，其结构设计较为复杂，因此在选用施工材料的施工，材料也具有一定的多样性复杂性，然而在这些施工材料中，很多材料都是属于易燃易爆的，这样一旦发生火宅，将会变得难以控制。再加上在高层，建筑的空气对流情况比较好，一旦火灾发生，可能出现借势的现象，此时，倘若建筑结构设计在消防方面没有进行充分的考虑，就会出现人员疏散困难、火宅救援难以顺利进行、 火势不断蔓延等一系列的问题。因此，做好消防结构的设计，对高层建筑设计有着至关重要的作用。

4 高层建筑结构的优化设计

4.1 抗震设计问题

在进行高层建筑的结构设计时，应该要按照刚柔相互协调配合的原则，使建筑结构拥有一定的延展性。与此同时，在抗震设计方面，应该进行多层防线进行设防。当第一道的防线在抗侧力构件的强震作用下受到破坏的时候，后续的第二道以至第三道防线抗侧力构件可以马上顶上，阻挡地震造成的冲击，确保建筑物不会倒塌。经过多次的震害调查数据显示，重力荷载过重，是结构在受到地震作用的破坏后建筑出现倒塌的最为直接的原因。所以，在进行高层建筑结构抗震设计之中，选用材料需要按照轻质量高强度的原则。在材料拥有足够的变形强度的同时，材料重量应该尽可能的轻。在分合原则之中，应该充分地发挥抗震缝的作用，科学地合理地设置抗震缝。在进行高层建筑结构设计时，应该优先可靠的新产品和成熟的新技术，来提高设计的水平，有利于提高经济效益。在进行建筑结构设计时，使用结构自身存在的抗震性能，来抵抗地震，属于一种消极的被动的抗震对策。倘若受到破坏，将会产生严重的人员伤亡和经济损失。所以，要加强对于结构减震的控制，对结构加装控制装置。通过控制装置与结构，来共同承受地震产生的作用，减轻建筑结构出现的地震反应。而基础隔震就属于一种很好的方法，它能够通过设置隔震的系统装置，形成较好的隔震层，延长建筑结构的使用周期。使结构长期处在弹性工作的状态，避免建筑物产生破坏或者是倒塌的情况。耗能减震，是通过安装耗能减震的装置，有效的吸收或者消耗地震输入的结构能量，减轻主体结构出现的地震反应。防止结构出现破坏或者倒塌，来达到控震减震的目的。

4.2 抗风结构优化设计

在建筑基础设计上，需要使用配比度较高的砂石，来确保地基的密实程度，与此同时，还需要安装抗拔锚杆，来提升建筑自身的抗拔强度。在进行减振系统的设计时，需要利用楼板、剪力墙、耗能支撑等组成减振耗能系统，来降低风荷载对于建筑可能造成的影响。对于水平力和风荷载的问题，需要对于高风压区的建筑进行加固工作。这是从水平荷载的内力、水平的压力等方面来进行系统性的考虑，进行高层建筑的加固。

5 结束语

现今，社会在不断地发展，高层建筑形式变得更加多样化，对于建筑的稳定性、安全性以及载荷承受的能力，具体的要求也越来越高。在进行建筑结构设计的时候，还需要不断地深入了解建筑结构的受力特点，在设计中，对于受力分析理论依据进行研究，优化结构设计的方案，与此同时，需要注重结构实施的合理性和经济性，使得高层建筑结构能够得到更进一步发展。

［1］胡卫兵，何健高层建筑与高耸结构抗风计算及风振控制［M］北京:中国建材工业出版社，2009(10).69－71.

［2］傅学怡、吴兵，高层建筑结构若干重要问题探讨［J］.建筑机构－技术通讯，2012(05):124－127.