高層建筑結構設計的建議范文

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摘要:

隨著社會的不斷進步和科技的快速發展，在城市建設中高層建筑物變得越來越普遍，發展速度也越來越快，為了進一步容納更多的人口，減少建筑用地面積，建筑物的高度呈現出一種逐漸升高的趨勢。高層建筑物的結構設計是建筑物穩定性與牢固性的有效保障，故高層建筑結構設計已然成為建筑工程設計的重要內容。因此，本文針對高層建筑結構設計方面存在的一些問題進行了分析，探討如何提高高層建筑的結構設計水平，以期對今后從事相關高層建筑結構設計的工作人員有所幫助，減少由于建筑結構出現問題而導致的災害。

關鍵詞:

高層建筑;結構設計;問題;對策

隨著我國國民經濟地快速發展，城市化進程地不斷加快，城市建設的步伐推動了高層建筑物的產生。與一般的建筑相比，高層建筑的施工過程往往更為復雜并且會面對更多的挑戰。因此，需要設計人員在設計初期全面地考慮建設施工過程中有可能遇到的問題。特別是在結構設計方面，只有保證結構設計思路準確可靠，才能確保整個建設過程安全順利地進行。結構設計職責在于確保高層建筑在長期使用過程中的安全性與舒適性，使其在自然災害面前能夠保護人民的人身和財產安全，進而體現高層建筑物的空間使用優勢。但就目前情況來說，高層建筑物在結構設計方面存在不少問題，因此，進一步加強對高層建筑結構設計的研究，依然是當前一個核心問題的所在。

1高層建筑結構設計存在的問題

1．1短肢剪力墻設置過多鋼筋混凝土剪力墻結構體系，由于其側向剛度較大，并且可以結合建筑分隔墻靈活設置，在高層建筑結構設計中應用廣泛，同時也存在比較普遍的問題。其中一個典型的問題是短肢剪力墻布置過多。剪力墻各肢的肢長與墻厚之比的最大值大于4且不大于8的墻體定義為短肢剪力墻。短肢剪力墻與一般剪力墻不同之處在于其受力特點與異形柱類似，同時承擔較大的軸力和剪力。故短肢剪力墻的抗震性能弱于一般剪力墻。如果短肢剪力墻所占豎向抗側力構件比例過高，則導致高層建筑物的抗震、防風性能降低，同時由于短肢剪力墻所承受的樓層面積過大，在地震作用影響下容易過早壓壞從而引起樓層坍塌。此類不良影響在高層建筑中是致命的，不利于高層建筑物的長期安全使用，存在較大安全隱患。

1．2上部結構嵌固端選取不合理在高層建筑物結構設計中，嵌固端位置的選取是一個重要的計算指標。目前，很多工程師習慣性地將上部結構的嵌固部位選擇在高層建筑物的地下室頂板，而沒有考慮這種做法的必要條件。上部結構的嵌固部位，從理論上需具備兩個基本條件:該部位的水平位移為零和該部位的轉角為零。因此不難看出，嵌固部位的特點應滿足:該樓層的整體性強、樓板連續無大開洞，且本樓層的側向剛度相對于上一樓層的側向剛度來說應足夠大。只有滿足以上特點的嵌固端才能夠有效的傳遞水平地震剪力。如果地下室頂板無法滿足嵌固端的要求而強行設置，則會導致計算模型失真，地震作用計算不合理，不利于建筑整體抗震性能的評估。

1．3雙連梁處理連梁超筋問題的合理性剪力墻結構中連梁超筋現象較為常見，常見的處理方式是將連梁的梁截面高度中央設置100mm寬的水平縫，從而形成兩個半高度的連梁。這種處理方式采用的是連梁計算截面的簡單等效替換。但是由于截面選擇和計算假定存在一定誤差，實際連梁和等效連梁在計算模型上存在較大差異，在高烈度區或者大震情況下，無法保證連梁的強剪弱彎，容易造成連梁在地震作用下失效，更有可能使得剪力墻或者整個結構體系的破壞，因此雙連梁的處理方式是有限制條件的，需要設計人員合理分析受力狀況從而綜合考慮。

1．4其他方面設計的不合理性建筑結構的抗震等級決定了抗震措施和抗震構造措施，而抗震等級的劃分需要根據結構類型、抗震設防要求等等條件綜合確定。現如今各式各樣的高層建筑通常都會伴有裙房作為其配套建筑空間，故此時裙房和主樓的抗震等級需要根據兩者結構是否分開，各自建筑高度等等條件進行判斷，并非全部采用一種抗震等級，造成不必要的經濟浪費。由于現如今計算機的廣泛應用，高層建筑結構模型的抗震分析已經基本由分析程序進行計算。但是任何計算程序都存在其適用性和局限性，單一軟件的計算結果均需要其他分析軟件的對比和驗證，同時也需要工程師的概念判斷，面對每一個工程，挑出最合理的計算模型和軟件才是正確的結構分析方法，切不可迷信單一軟件或者計算結果。

2高層建筑結構設計存在問題的解決對策

2．1注重結構設計中的性能設計結構的性能設計是高層建筑設計中經常提到的一個問題，不難發現結構抗震設計的精髓便在于性能設計。由于城市的快速發展和人口的急劇增加，僅僅以保護生命安全為單一目標是不全面的，我們更應該考慮如何控制建筑物的地震破壞，保障地震時的建筑功能。要實現這些目標，需要我們分析各個地震水準下構件的變形、承載力和局部構造。單一提高變形能力，則導致結構在小震和中震下的破壞情況沒有太多改變，但是抵抗大震倒塌的能力有所提高。單一提高承載力時，構件的安全性有所提高，但是變形不一定符合要求。所以要想滿足性能設計，需要提高承載力，使得結構進入塑性工作階段延遲，同時提高剛度以減小變形。故不難看出，只要找到結構構件的承載力和變形能力的平衡點，就能實現結構的性能設計。

2．2選擇合理的結構方案對于高層建筑結構設計來說，最為關鍵的一點就是選取恰當的結構類型。結構方案的選擇，需要綜合考慮各方面的因素。首先結構選型要能夠滿足建筑功能的需求，例如為了良好的視覺和傳音效果，則必須舍棄一部分豎向支撐構件，采用大跨度結構;其次，對于建筑造型復雜，平、立面不規則的建筑物，結構設計需要通過設置防震縫的方式來形成規則的結構單元。此外，還應該針對建筑所在地區的實際狀況綜合考慮，例如針對施工現場的地下水位情況、地質土層情況、周邊已建成建筑物以及建筑用材供應難易程度、工程造價等等進行考慮，進而才能確定最佳的結構方案。

2．3結構的包絡設計方法包絡設計方法常常被用來解決工程結構設計中的難題。現如今的工程設計問題千變萬化，影響結構效應的因素非常之多，有時問題會盤根錯節非常復雜，采用現有的知識和軟件難以準確分析。但是學術科研和工程問題的不同在于，后者不能長時間等待，因此就需要結構設計人員采用最簡單有效且低代價的方式去解決工程復雜的問題。所以，包絡設計方法就顯得尤為重要，針對不同的工程條件，我們可以采用不同的包絡設計原則，可以是對結構整體的包絡設計，例如對于少量剪力墻的框架結構，對框架可以按框架與剪力墻協同工作以及純框架結構分別計算，包絡設計。也可以是對重要部位的包絡設計，例如對轉換結構的轉換層、連體結構的連接體等等。其次對結構構件的包絡設計，可以根據構件的受力情況，對構件進行補充分析驗算，最后取不利值包絡設計。

3總結

總而言之，隨著經濟水平的提高，高層建筑已經成為了當前大城市發展過程中的主流，并且其發展速度與我國經濟的發展速度不相上下，因此，高層建筑的安全性與穩固性也應得到相應關注。高層建筑屬于技術密集型建設項目，它具有一定的復雜性和挑戰性,其中結構設計影響整個高層建筑的性能。但是在當前的高層建筑結構設計中仍然存在一些問題，短肢剪力墻、嵌固端位置、連梁處理等等問題較為常見，所以在設計階段，則需要設計人員加強設計工作的準確性，針對這些問題選擇最優的設計方案，采用科學合理的計算簡圖和設計方法。因此，想要居住在一個具有較高安全性和可靠性的高層建筑物中，需要我們全社會人員的共同監督和建筑設計工作者的努力!

參考文獻

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作者：查誠恒 單位：深圳市建筑設計研究總院有限公司