高层建筑结构设计的要点探析

2017-03-11柳晓宇廉照文

环球市场 2017年30期

关键词：高层结构设计房屋建筑

1.柳晓宇 2.廉照文

1.身份证号：370686198906040416 2.身份证号：371424198803100659

高层建筑结构设计的要点探析

1.柳晓宇 2.廉照文

1.身份证号：370686198906040416 2.身份证号：371424198803100659

高层房屋建筑的发展，使建筑结构设计需要在新时代的理念下更加符合人们的需求，因此，无论是从基本原则上来看，还是从高层房屋建筑结构的特点上来看，高层房屋建筑设计师都必须要抓住重点环节，站在全面性角度对建筑结构进行设计，保证建筑的质量。

高层建筑；结构设计；要点

1 高层房屋建筑结构的特点

1.1 水平荷载

竖向荷载以及水平荷载对建筑都有着一定影响。在多层建筑中，水平荷载所产生的影响相对较小，而竖向荷载对建筑产生的影响较大。而在高层建筑中，由于自身的高度影响，更多时候是水平荷载对建筑结构的影响较大，而竖向荷载相对于水平荷载的影响较小。因此，在对高层房屋建筑结构设计的过程中，应注重水平荷载对建筑产生的影响。

1.2 轴向变形

轴向变形对高层房屋建筑结构的影响较大，需要充分考虑到高层建筑的高度、层数等因素对竖向构件轴力值所产生的影响。随着高度的增加，竖向构件的轴力值对建筑的影响也会明显增加。当竖向构件的轴力值达到一定程度时，会使高层房屋建筑结构的内力数值发生变化，对整个建筑产生影响。因此，在设计的过程中应当从多个角度考虑该问题。

1.3 建筑侧向位移

高层房屋建筑由于自身的高度，导致其在水平荷载作用下产生的侧向位移随着高度的增加而不断增大。因此，在设计的过程中应当注重侧向位移所产生的影响，一方面要有足够的抗侧刚度能力，另一方面对其产生的位移进行有效控制，若是在最高层的侧向位移超出了允许的范围，则需要对设计进行改进，使其在允许的位移范围内，这样才能够保证建筑的整体质量。

2 高层建筑结构设计特点

2.1 水平荷载

建筑同时承受竖向荷载和地震及风产生的水平荷载，在多层建筑中，因水平荷载产生的内力和位移相对较小，对建筑建构设计的影响不大，主要是以重力为代表的竖向荷载着建筑结构的设计起控制作用。而在高层建筑中，很多时候是水平荷载对建筑结构设计起决定性作用，尽管竖向荷载对结构设计会产生重要的影响，但相对于水平荷载来说，影响相对较小。

2.2 轴向变形

对于多层建筑轴力项相对于弯矩项来说，对结构设计产生的影响不是很大，结构设计时可只考虑弯矩项而忽略轴力的影响。但是对高楼层建筑结构进行分析所要考虑的因素就不太一样了，需充分考虑到高层建筑的层数、高度对竖向构件轴力值的影响。随着高度的不断增加，竖向构件的轴力变形也会变得特别明显，当竖向构件轴向变形达到一定的程度，会使高层建筑的结构内力数值和分布产生变化。

2.3 建筑侧向位移

随着建筑楼层及高度的增加，在水平荷载的作用下产生的侧向位移也会不断的增大。高层建筑设计时，需要保证足够的结构强度，在应对风荷载及地震作用产生的内力作用时，才能有足够大的力量去抵御。为了能够将风荷载及地震作用下产生的侧移距离控制在一定的限度之内，就必须拥有足够的抗侧刚度能力，才能较好的保障结构安全及正常使用的舒适度。

3 高层建筑结构设计要点

3.1 概念设计

概念设计是运用人的思维和判断力，从整体上决定结构设计中的基本问题。作好这项工作的首要条件，是对结构受力规律和实际情况有比较透彻的了解，不仅能够发现结构总体布置的基本原则，还能顾及到结构关键部位的细节。具体来说，要作好结构总体方案，以创造对抗震有利的条件；分析地震力的性质和所选定结构体系的受力特点使主观意图符合客观实际；了解地震力和竖向荷载的传递途径及内力重分布的趋向，有效的布置结构构件；预估结构的破坏过程和破坏机制，以加强结构的关键部位和薄弱环节。

3.2 地基基础设计

地基是整个高层房屋建设的基础部分，在设计前对整个建筑周边的环境及地址情况进行深入了解是非常必要的。①设计师们应当对工程施工现场的地址情况进行详细了解，包括地貌、地质、水位情况等，并对所得到的数据进行整理和分析，以便保证建筑在使用的过程中不会出现沉降现象，对人们的人身安全造成影响。②考虑施工的过程中是否会对周围的环境和建筑造成影响，保证其在使用的过程中不会发生倾斜的现象，同时，要对周边的生态环境进行深入了解，保证施工的过程中不会对生态环境造成大规模的破坏。③对建筑周边的建筑物以及地下设施进行标注，保证施工过程不会对其产生破坏影响，进而使施工环节能够科学合理地展开。

3.3 建筑的载荷设计

在进行建设设计时一定要做好荷载的计算。相对于一般的建筑，高层建筑的荷载及其组合要复杂的多，相关的设计人员在进行建筑的荷载计算时需要考虑的内容也多得多。在进行高层建筑的荷载计算时，最主要的内容是以下两个方面：建筑的地震荷载以及风荷载。在实际的设计中，复杂的超限高层建筑还应当进行的风洞试验及振动台试验，以确保建筑的安全。

3.4 建筑抗震性能的设计

因为高层建筑的高度要比普通建筑高出很多，多以其对应力的承受能力也不一样，因此当地震时其产生的反应程度也不是一样的，因此对于高层建筑，在进行设计的时候必须要充分考虑抗震设计。而且抗震设计时，必须要对建筑所处的地形地质条件都进行充分的考虑，通常土地比较坚硬的其抗震强度会比较大，所以要尽量选择硬度比较大的土层，而避开那些土质疏松的地层，而对土层的变化进行有效的把握成为抗震设计中的一个困难点。

3.5 高层建筑中的防火设计

在高层建筑防火结构设计中，应加强防火结构间的距离控制，并且结合建筑建设过程中实地地形考虑，加大处理。而且在选用材料时，尽量选择耐火材料，以减少易燃材料的使用。如火灾发生时，及时进行疏散也是防火设计的重要环节，对于高层建筑的疏散形同设计，高层建筑应选用双通道设计，同时增加防烟区、耐火区和避难层的区域设计。