高层建筑结构设计的要点分析谢励

高层建筑结构设计的要点分析谢励

谢励

中国中轻国际工程有限公司北京100000

摘要：现如今，新技术和现在城市建设脚步不断推进，建筑行业的发展已抵达一个新层面。高层建筑的兴起，对建筑工程结构设计技术水平提出更高要求。但是当下，国内的建筑水平难以符合高层建筑标准，很可能造成高层建筑荷载与现实建筑应力不匹配。基于此，本文以高层建筑结构为论点，对其设计要点做出较详细分析，以供参考。

关键词：高层；建筑结构设计；要点

一、高层建筑的结构特点

1、高度不断增加。在高层建筑中较多的使用框架结构，因为其可以灵活的进行平面布局，保证整体空间的面积最大化使用，框架结构里包含柱和梁，在实际结构中的应用较为广泛。

2、重视控制水平荷载力。高层建筑的高度要与水平荷载相适应。在风力的作用下，建筑会受到来自侧方和水平的压力，从而发生水平剪力效应，使高层建筑的结构不稳。因此要控制高层建筑的水平荷载因素。

3、重视控制竖向荷载力。高层建筑的自身重量和承载的附属物会形成建筑的竖向荷载力。高层建筑注重选择重量较轻的材料，并适当的减少不必要的材料使用，从而控制建筑的竖向荷载力。

4、延性成为重要指标。延性是保证建筑结构更加稳定，抗震能力更高的重要指标。延性较好的结构设计可以通过变形吸收地震的能量，防止倒塌和严重变形。

二、高层建筑结构设计基本步骤

1、基础设计。对高层建筑基础做综合设计时，应充分考虑建筑所在地区地形和地质条件，此外还应结合荷载实际分布情况、上部结构主要类型、附近既有建筑造成的影响及现有的施工条件，以此确定技术可行且经济合理的方案。实际的设计工作中，应对地基潜力进行充分挖掘，在必要的情况下通过计算确定地基的变形。当进入基础设计阶段时，说明区域场地地质勘察资料已经形成，若没有相应的地质报告，需进入现场进行查看，当然周围既有建筑在基础设计过程中形成的资料可作为本工程的参考。

2、结构设计。最终采用的结构方案应是最合理且最经济的。对结构体系进行设计时，除了要明确结构的受力，还要尽可能为传力提供方便，在同一结构单元当中尽量避免使用不同体系。基于此，在设计中要对设计基本要求、实际施工状况和原材料实际供应进行综合考虑，并做好和其它专业的联系与沟通，进而为结构类型的选择奠定良好基础，形成最佳设计方案。

3、计算简图。对结构进行的所有计算都需要将计算简图作为核心，如果设计过程中所用计算简图缺乏合理性，将产生安全问题。对此，计算简图必须具有良好合理性与适用性，这是从根本上保证安全，避免安全问题发生的关键。考虑到结构节点并非单纯刚结，故计算简图应得到构造措施的保证，但要注意将误差限制在允许的范围之内。

4、分析计算。就目前而言，计算机技术已经广泛用于结构设计领域，但设计软件的类型有很多，不同类型的软件采用不同的算法，可能得出的结果完全不同。在这种情况下，对设计人员而言，若在计算中发现所用程序与结构具体情况不相符，或在参数输入过程中有人为错误，则需要立即查明原因并予以纠正，从而保证结果真实性与准确性，为后续设计与判断提供可靠参考依据。

5、构造方法。设计中应对构件延性引起高度重视，并关注所有薄弱环节。结构钢筋锚固端长度需要引起设计人员的重视，特别是直线段长度，同时温度应力也会对其造成一定程度的影响，同样需要得到重视。另外，对平面与立面进行布置时，应保持规范、对称及均匀，尽可能减少薄弱环节，在必要的情况下还应在极限状态下的结构进行验算。

三、高层建筑结构设计的要点

1、设缝。在建筑结构设计工作中，温度伸缩缝、沉降缝和防震缝都是较为常见的构造措施。温度伸缩缝会受诸多因素的影响。规范中明确规定了结构伸缩缝的最大间距，并且对最大间距能够减小或放宽的情况进行了详细的描述。设计人员应结合工程实际来执行新规的内容。沉降缝是由于建筑物当中的不同部分产生了基础沉降差而出现的缝隙。在结构设计中，一般采用设置沉降缝来提高基础刚度，调整不同环节的基础形式及施工顺序。且新规中对防震缝也做出了十分明确的规定，而在设计中需结合工程实际对其进行适当的调整。

2、结构体系设计。在选择结构体系的过程中，必须要充分考虑到建筑、结构、工程的基本施工条件、建材的选择以及结构的经济性等要素。这里新规就对结构的规则性做出了十分严格的限定。如平面规则性的参数要求、嵌固端上下层刚度比的信息等多项内容。此外，相关文件中也规定建筑设计中应最大限度避免使用不规则性较强的设计方案。综上，建筑结构的设计人员在设计中需要考虑上述固定问题，防止工程施工后期出现设计变更的现象。且结构超高问题也是建筑结构设计中应充分注意的内容。

3、消防与抗震设计。高层建筑结构设计中包含消防与抗震两大功能模块，二者又是构成高层建筑结构的基础部分。在对高层建筑结构的消防方面进行设计时，应准确计算出防火间距的数值，并根据实际情况对其进行优化。同时还应结合高层建筑物所处的地理位置及周边环境等外界条件对其防火结构进行详细的设计。此外，应尽量在建筑物内部增加安全疏散通道的数量，并尽量采用分隔式的设计方式，从而提升高层建筑结构的防火性能。在高层建筑的抗震结构设计中，应对剪力墙的设置和合理使用给予更多的关注，并对结构设计中关于剪力墙的数量以及其在建筑结构中所处的位置进行合理的规划，从而确保剪力墙在高层建筑结构中位置的科学性与合理性。同时，还应对建筑物的高度差进行规划，利用相对简单的建筑平面对整体建筑进行分割，以保证高层建筑结构的整体强度符合国家的相关标准。

4、地下室外墙的墙厚和配筋设计。地下室外墙作为高层建筑结构的重要组成部分，其受力主要来自地面可变荷载、结构自重以及侧向土压力等负荷。在地下室外墙结构设计中，要合理确定墙厚与配筋的关系，一方面要实现结构可靠，另一方面要充分考虑经济性，在二者之间寻求一种最佳的平衡关系是高层建筑结构设计中的重要工作。鉴于影响地下室外墙的受力状况的因素很多，特别是地下室上部的平面布置情况及其结构类型都会导致不同的受力状况。在具体的设计过程中，对于地下室上部结构为框架结构的情形，可假定墙体顶端为铰接，此时上部填充砌体、楼板等对其表现的约束程度较小；而上部结构为钢筋混凝土剪力墙结构的，可假定墙壁顶端为固接，此时剪力墙、楼板等对其约束程度较大，这些都应当在地下室外墙厚度和配筋设计中有所考虑。从实际的结构设计来看，对于地下室以上部分结构为框架的情况，应考虑适当的增加地下室外墙的配筋和墙厚。相反，对于上部剪力墙结构的情形，因为存在正压应力，要适当减少配筋和墙厚。

结束语

由于高层建筑结构设计工作所具有的综合性与系统性等特点，应对结构设计中经常出现的各种问题进行汇总，以此为基础制定并落实具有较强针对性的应对措施，并对整个结构设计工作进行合理优化，从而从本质上提高整个高层建筑结构的设计水平。同时，还应该对高层建筑结构设计方案的质量进行严格的把控，从而为推动我国建筑行业的良好发展起到积极的作用。

参考文献：

［1］杨文辉．拟建高层建筑结构设计探究［J］．建材与装饰，2018，（51）：97－98．

［2］侯勇．高层建筑结构性能化设计中存在的问题和解决方案［J］．建筑结构，2018，（S2）：1－5．