高层建筑结构设计分析探讨

2021-11-21张临康

建材发展导向 2021年4期

关键词：设计方案结构设计荷载

张临康

（庆阳市建筑设计院甘肃庆阳 745000）

0 引言

结构设计是高层建筑设计的重要内容之一，结构设计的合理性，会直接影响到整个建筑的质量和安全效果，而且在新形势下，人们对高层建筑结构设计也提出了更高的要求，因此高层建筑结构设计是高层建筑项目建设中所关注的重点。

1 高层建筑结构设计原则分析

对于高层建筑而言，其是由多种构造相互协同而组成，不同的构造有着不同的作用效果，在具体的结构设计中要能够遵循以下原则：

第一，多道防线原则。高层建筑结构设计所关注的重点之一则是安全性，因此，在具体的结构设计中要能够遵循多道防线的原则，即高层建筑因外部作用力而出现损伤，在建筑的某一构件出现损毁或故障时，其它构件仍然能够发挥支撑作用，进而有效缓解高层建筑损毁对内部人员造成的伤害。第二，刚柔并济原则。在高层建筑的结构设计中，刚性原则则要求结构设计中要能够确保整体建筑结构的刚度，刚度越大，建筑的稳定性则越强；柔性原则则要求建筑结构设计能够满足现代社会居民的审美需求[1]。

2 高层建筑结构设计要点

2.1 重视轴向变形问题

通常情况下，高层建筑在竖直方向会产生巨大的荷载，所以在荷载力的影响下出现轴向变形的几率相对较大，所以设计人员必须对这一情况引起足够的重视。在出现上述情况时，连续梁支座负弯矩数值迅速降低，正弯矩迅速升高，针对这一情况，设计人员需要通过细致的观察，并在观察中对构件进行对比，并进行相应的计算，还要对构件的下料距离作出判断，然后合理分配下料。

2.2 钢筋混凝土结构问题

在高层建筑施工建设中，主要利用的是钢筋混凝土结构，这一结构具有良好的经济效益，而且可以从多种渠道获得建筑使用原料，施工人员可以使用钢筋混凝土完成各类复杂断面的浇筑和结构施工，而且，此类建筑结构还具有良好的耐火性能及抗震效果，但是高层建筑钢筋混凝土结构中经常会出现较大断面的构件，因此设计人员要引起相应的注意。中国很多高层建筑会使用到钢筋混凝土结构，在高层建筑结构设计中，设计人员需要对钢筋混凝土结构的承载力以及建筑平立面的外形尺寸进行合理把握。就目前来看，一些设计人员在钢筋混凝土结构的承重力设计方面考虑不周全，比如在设计中进行对规则结构准则作出了要求，但是并没有进行定量分析，也没有针对高层建筑中的不规则结构进行特殊考虑。所以在高层建筑项目建设中，如果要采用此类结构，则需要对上述问题进行考虑[2]。

2.3 荷载与高度问题

在高层建筑结构设计中，要能够考虑到建筑的防震和防风效果，而且，在具体的设计中一方面要能够考虑到建筑自身的高度，另一方面则需要考虑到建筑的水平荷载力。水平荷载力主要作用于建筑的防震效果，所以在结果设计过程中，处于安全方面的考虑，要对建筑的水平荷载力予以明确。

3 高层建筑结构设计中应注意的问题

3.1 结构体系问题

在高层建建筑结构设计中，由于设计人员所选择的结构体系不合理，会导致高层建筑的稳定性得不到保障。比如，在钢筋混凝土建筑结构设计中，设计人员没有对钢筋混凝土结构的特点进行全面了解，没有从抗震及防风层面来考虑问题，因此所选择的结构体系不合理，受此影响，高层建筑的稳定性则无法得到保障，在遇到地震及大风天气时，会存在一定的安全隐患。尤其在选择钢盘混凝土结构后，如果相应的设计指标设置考虑欠缺，那么整个建筑的结构性能和可靠性都会受到一定的负面影响，在外部环境因素的作用，安全问题及建筑质量问题很容易显现。又如，在建筑结构形式的选择中，钢结构和钢筋混凝土结构都具有自身的优势，为此，设计人员要能够结合建筑所处地区的地理环境，然后结合建筑用途方面的考虑，进而做出最终选择。而且，在具体的结构设计中，设计人员还可以对两种结构进行有效融合，促使所设计的高层建筑结构能够同时体现两种结构的优势，但是，这一方面的融合，要求设计人员必须具备较高的专业水准。由此可见，在高层建筑结构设计中，必须根据当地的环境特点合理选择结构体系，以此确保高层建筑的稳定性和质量。

3.2 设计方案制定问题

结构设计设计是高层建筑后期建设施工的重要基础，如果结构设计阶段出现了问题，无法形成科学合理的设计方案，则无法为后期的具体施工提供科学的指引。从当前的情况来看，在高层建筑结构设计中，会出现设计人员考虑不够全面，导致所形成的设计方案存在不合理之处，而根据设计方案所完成的高层建筑耐久性较差，无法体现建筑功能。为此，在高层建筑结构设计阶段，设计人员需要对整个高层建筑项目进行全面的评估，然后明确建筑结构方面的实际要求，然后再着手进行设计。所形成的初步方案，还应该与参与建筑施工的人员进行相互讨论，然后查找高层建筑结构设计中存在的不足，并及时改进，为了确保设计方案的合理性，设计人员还可以请专门的设计公司对其方案进行评估，并形成最终设计方案，这有这样，才能够确保高层建筑结构设计方案的科学合理性，并为后期的建筑施工建设提供科学的指引，以此确保高层建筑质量。

3.3 计算简图使用问题

在高层建筑结构设计中，针对构件尺寸的设定、配筋比率等都需要开展必要的计算活动，计算结果可以为相应的设计工作提供必要的参考，而在计算过程中会使用到计算简图，为了确保计算简图的使用效果，则要保证计算简图与建筑实际情况相符[3]。

3.4 综合性能的满足

在高层建筑结构设计中，设计人员要能够考虑到高层建筑的综合性能，只有满足建筑的综合性能，所开展的结构设计工作才有意义。具体而言，综合性能满足视角下的高层建筑结构设计中应该考虑到以下几个方面的内容：第一，确保建筑结构的延性设计的合理性，这一方面考虑主要是针对高层建筑长期使用中的变形问题，尤其是在地震、大风等巨大外力作用下的变形，确保延性设计的合理性，则能够使高层建筑有效应对巨大外力作用下说发生的变形问题。第二，确保高层建筑的水平荷载力。由于高层建筑的特殊性，其受到水平方向荷载力的影响较为明显，如大风，为此，设计人员在设计工作中必须确保高层建筑具有良好的水平荷载力。第三，确保高层建筑安全性，在高层建筑结构设计中，要能够坚持以人为本的理念，比如，逃生通道的合理设计，确保建筑在出现火灾、地震等情况时，建筑内人员能够尽快逃离，将此类灾害的负面影响降到最低。