高层建筑的结构设计和选型

连晓欢

摘 要：伴随着我国的经济不断发展，我国的城镇化建设进一步推进。我国的城市中不断会出现高层建筑工程。文章主要针对高层建筑的结构设计及相关的选型进行详细地阐述和分析，希望通过文章的阐述和分析，能够为我国高层建筑工程的发展贡献力量，同时也希望为我国推动城镇化建设贡献微薄力量。

关键词：高层建筑；结构设计；结构选型；特点

在我国的高层建筑中，关于高层结构的具体建筑体系非常的关键，选择恰当的高层结构来进行高层建筑施工能够为高层建筑工程有效地节约建筑成本，同时还能够为高层建筑提升建筑进度，最重要的是要保障高层建筑的建筑质量。伴随着我国一系列社会功能的提升，我国对高层建筑工程的要求也在不断地提升。对于高层建筑的使用功能和高层建筑的外观效果都有着非常高的要求。因此我国要在高层建筑的结构设计及相关的选型问题上下功夫，要既满足人们对于高层建筑的性能要求，同时还要满足建筑工程的质量要求。在质量上一定要达标。

1 我国高层建筑工程中的具体结构布置要求及相关原则

关于我国高层建筑工程中的具体结构布置要求及相关原则的阐述和分析，文章主要从两个方面进行阐述和分析。第一个方面是我国高层建筑工程结构布置中的平面布置方式。第二个方面是我国高层建筑工程结构布置中的立体布置方式。下面进行详细地阐述和分析。

1.1 我国高层建筑工程结构布置中的平面布置方式

高层建筑的结构设计中平面布置要遵循简单，具有一定的规则，要求质心及钢心尽可能地重合为一点。一旦高层建筑在结构上出现偏心现象就有可能导致整体结构出现扭转效应，导致结构中的构件一定程度的位移，出现应力集中的问题。高层结构平面不应该具有较长的突出部分。结构中的扭转力是否符合要求，我们可以通过结构的设计计算及设计验算来校核。高层建筑中的结构最远处的质心位移和中心位置的质心位移正常情况下的比值是1比1.1，如果超出了这个数值，我们基本可以认定高层建筑的平面结构布置不合理，需要重新进行设计计算。需要注意的是，在震区的高层建筑工程在平面结构上要做到简单、对称，一定要保障平面结构的位移不能够超出标准数值。

1.2 我国高层建筑工程结构布置中的立体布置方式

在高层建筑工程中竖向的结构布置原则是均匀并且要规则。立体布置的规则主要指的是建筑结构的形体具有规则性，即使建筑发生变化也是有一定的规则可以参照的。立体布置中的体型通常情况下是沿着竖直的方向发生剧烈的变化，一旦出现在地震较为频繁的区域，就有可能因为不规则的变化导致应力集中，出现高层建筑坍塌。均匀指的是建筑结构中的受力及刚度都要做到均匀分布，同时在变化的过程中也要均匀的变化。在设计建筑的结构过程中，建议刚度的设计应该上部刚度小，下部刚度大，刚度在建筑结构中的变化应该是自下而上均匀地变小，这样能够有效地防止突发的变化而引发的建筑结构改变。

2 我国高层建筑工程中的结构建筑特点

关于我国高层建筑工程中的结构建筑特点的阐述和分析，文章主要从四个方面进行阐述和分析。第一个方面是我国的高层建筑工程在水平载荷方面对相关的建筑结构有影响，因此我国的高层建筑在结构设计过程中主要控制的是结构侧移问题。第二个方面是我国的高层建筑工程在楼盖整体结构方面要求非常高。第三个方面是我国的高层建筑工程中结构构件种类较多，因此结构的主要变形因素就是结构中的组成构件。第四个方面是我国的高层建筑工程中结构构件在动力载荷的影响下会产生很大的动力效应。下面进行详细地阐述和分析。

2.1 我国的高层建筑工程在水平载荷方面对相关的建筑结构有影响，因此我国的高层建筑在结构设计过程中主要控制的是结构侧移问题。在通常的建筑结构中，施工中的各种因素主要是由竖向载荷来进行控制。但是在高层建筑中，恰恰不同。水平的载荷成为了重要载荷，关系到整个结构的侧移动。因此侧移动的载荷改变就影响了建筑在施工中使用的材料及材料用量，进而关系到了整个工程的工程总造价。

2.2 我国的高层建筑工程在楼盖整体结构方面要求非常高。高层建筑的整体稳定性主要是由每一个楼层的楼板共同控制的。楼板本身就具有刚度较大，同时变形较小的优点，因此在高层建筑中，我们非常重视楼板的整体结构稳定性。重视楼板的整体移动性能，要保障楼板的移动位移，不能够让楼板出现变形的问题。

2.3 我国的高层建筑工程中的结构构件种类较多，因此结构的主要变形因素就是结构中的组成构件。对于高层建筑结构，由于层数多、高度高，轴力很大，从而沿高度逐渐积累的轴向变形很显著，中部构件与边部、角部构件的轴向变形差别大，对结构内力分配的影响大，因而构件中的轴向变形影响必须加以考虑。

2.4 我国的高层建筑工程中的结构构件在动力载荷的影响下会产生很大的动力效应。根据结构本身的特点不同，如结构的类型与形式，结构的高度与高宽比，结构的自振周期与材料的阻尼比等不同，结构受到地震作用或风荷载作用时，产生的动力效应对结构的影响也不同，有时这种动力效应严重影响结构物的正常使用，甚至造成房屋的破坏。

3 我国高层建筑工程在结构选型问题上的建议

关于我国高层建筑工程在结构选型问题上的建议的阐述和分析，文章主要从三个方面进行阐述和分析。第一个方面是在高层建筑工程的结构设计选型问题上，当面对竖向承重的设计时，我们第一个要考虑就是高层建筑的高度及高层建筑的使用用途。第二个方面是在高层建筑工程的结构设计选型问题上，当面对水平承重的设计时，我们要考量高层建筑的稳定性能和受力的传递性能。第三个方面是在高层建筑工程的结构设计选型中下部结构的基础选型是非常重要的一个环节。

3.1 在高层建筑工程的结构设计选型问题上，当面对竖向承重的设计时，我们第一个要考虑就是高层建筑的高度及高层建筑的使用用途。框架结构适用于高度低、层数少、设防烈度低的情况；框架-剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求；层数很多或设防烈度较高时，可用筒体结构。

3.2 在高层建筑工程的结构设计选型问题上，当面对水平承重的设计时，我们要考量高层建筑的稳定性能和受力的传递性能。水平承重结构选型通常有以下几种，平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋形楼盖。平板体系：平板体系采用单向板或双向板，常用于剪力墙结构或筒体结构。其优点是板底平整，可以不加吊顶，结构高度低，可以降低层高。

3.3 在高层建筑工程的结构设计选型中下部结构的基础选型是非常重要的一个环节。它将上部结构传来的巨大荷载传递给地基。高层建筑基础形式选择的好坏，不但关系到结构的安全，而且对房屋的造价、施工工期等有重大的影响。

参考文献

[1]刘海卿，康珍珍，张丙军.高层建筑结构选型影响因素分析[J].科学技术与工程，2006（6）.

[2]胡恺.民办院校“高层建筑结构设计”课程应用型教学改革探讨[J].中国电力教育，2012（26）.

[3]牛海成，徐海宾.面向可持续发展的高层建筑结构设计课程教学改革探讨[J].高等建筑教育，2013，22（2）.

[4]季静，黄超，韩小雷，等.基于性能的设计方法在超限高层建筑结构设计中的应用研究[J].世界地震工程，2010，23（1）.

[5]徐培福，薛彦涛，肖从真，等.带转换层型钢混凝土框架—核心筒结构模型拟静力试验对抗震设计的启示[J].土木工程学报，2010，38（9）.