高层建筑结构设计问题及策略研究

许猛 1 雷鎏 2

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　　【摘要】针对高层建筑结构的设计问题，本文采用案例分析的方法，进行了简单的探讨，并提出了结构设计策略。从结构设计的角度来看，优化结构方案，利用计算图，控制建筑功能，避免传统设计中常见的问题，可以取得良好的效果。此文章通过具体研究进行分析。

关键词：高层建筑;建筑设计;结构设计 

1高层建筑结构的设计问题 

根据以往的设计经验，高层建筑结构设计中常见的问题有：

1. 剪力墙。安装在建筑结构中的剪力墙在承受水平力和垂直重力方面起着积极的作用。如果布局不合理，强度和刚度不达标等。容易造成结构损伤，影响结构的性能，不能有效吸收地震时的冲击力。

2. 建筑结构超高。现行的高层建筑设计规范对建筑结构高度做出了明确而具体的规定。然而，一些企业为了获得更多的经济效益，存在随意增加高度的行为，使得建筑存在很大的安全隐患。遇大风或地震，容易损坏。基于此，在进行结构设计时，要严格遵循现行的规范和标准，做好高度设计的控制。

(3)预埋端的设置。一般来说，预埋端设计中常见的问题是位置选择和刚度。具体体现为：(1)预埋端设置在人防地下室顶板，增加了整个结构的安全风险；刚度设计比不合理影响了结构的稳定性。

2高层建筑结构的设计实例分析 

2.1结构选型和布置

 本工程建筑平面复杂，保证了塔楼的形状、平面和刚度相同，从而降低了耦联振动。塔与塔之间设计了喇叭形布局，设计的连接体转换结构采用型钢混凝土梁作为连接体的支撑。通过设计计算，整个型钢混凝土梁的最大截面为900mm3000mm，增加了施工难度。出于安全和经济的考虑，建筑物的主体结构和连接结构的设计选用刚性连接方式。连接位置与主梁，相连，选择每层混凝土梁。梁的尺寸设计为500mm1800mm，以保证连接处的刚度达到标准。由于连体结构振动模态丰富，扭转模态与平移模态耦合，采用耦联法计算结构的扭转效应，并基于双向地震的影响进行相应的控制。由于连接位置非常复杂，所以采用弹性楼板进行计算。此外，连接结构的两个塔楼形状相似，因此在选择风荷载值时，考虑相邻建筑之间的相互影响，乘以形状系数和干扰系数。通过对结果的分析，该建筑的自振周期在合理范围内，能够满足规范要求。此外，在地震影响下，最大层间位移也能满足规范要求。

2.2连接器的结构设计

由于塔的连接位置高度约为50m，在设计连接结构时应最大限度地保证连接结构位置的施工安全。选择在48米处设置钢结构作为施工平台[1]。由于连接的梁板本身重量较重，要想保证施工作业的安全和经济效益，就要选择混凝土浇筑和振捣的作业方式，然后减小自重范围，用梁来承受相应的荷载。为了满足施工方案的基本要求，对连接器进行了设计和优化。根据施工顺序，计算混凝土浇筑内力，选择下接头的梁板作为上接头的操作平台，承担施工荷载，进行配筋计算。经计算，部分梁的配筋通过施工控制，达到施工标准。

3高层建筑结构设计策略综述

3.1优化设计方案。

从高层建筑设计的实践来看，结构设计是关键内容，要科学合理控制，优化剪力墙和预埋端的布置，确保建筑工程施工质量。在结构设计方案中，提出的各种参数必须满足结构的实际要求，同时满足设计规范和技术标准。进行结构设计时，要考虑后期施工活动的发展，做好结构设计，为后期施工作业提供安全保障。此外，应加强对现场环境的调查，根据结构方案设计的特点优化设计方案，确保整个方案科学可行。

3.2应用计算图。

从结构方案设计的角度来看，利用计算图可以有效保证设计的质量和精度，减少设计误差的发生[3]。如果存在设计错误，如加固错误，会造成一系列问题，影响建筑施工的质量和效益。基于此，在进行结构设计时，利用计算图综合分析各种因素，做好整体控制。需要注意的是：根据实际需求，选择合适的结构设计计算软件，辅助结构设计操作的开展，保证设计方案参数计算结果的真实性和准确性，提高结构设计工作的质量和效率。

3.3满足性能要求。

从建筑结构设计的实践来看，要想取得好的效果，就必须保证能够满足各种性能要求。设计时，控制以下性能指标：

1. 扩展性。在结构设计的发展过程中，应很好地控制延性，以保证建筑在变形和地震作用下能够保持安全状态。

2. 结构水平力。在结构设计中，做好结构水平力的高效工作。通过分析机械荷载在同一水平面上的分布特征，可以很好地控制结构的水平力，从而保证结构设计质量。由于水平力系数对建筑结构有很大的影响，因此需要引起高度重视。

(3)稳定性。在设计建筑结构时，要做好稳定性能分析，加强短肢剪力墙等关键环节的控制，确保建筑施工质量[4]。

3.4控制抗震设计。

高层建筑的抗震设计需要充分控制，设计的重点要控制好。实践中采取了以下措施：

1. 抗震结构的合理设计。结构设计是否合理将直接影响建筑的抗震性能。目前，高层建筑施工选用的结构形式主要有框筒体系、筒中筒及框架体系、支撑体系。近年来，钢结构得到了广泛的应用，增强了建筑的抗震能力。进行抗震设计，应积极采用软模式，通过减小地震条件下的作用力来保证建筑物的安全。

2. 优化建材。材料的质量水平影响着建筑的抗震性能。基于抗震设计选择建筑材料，应做好整体分析，有效控制建筑延性，实现材料优化，保证建筑整体性能。

(3)抗震防线的合理设计。如果要提高整栋建筑的抗震能力，应该采用增加抗力路线的方法来提高抗力。发生地震时，应充分发挥各种防线的作用，形成强有力的保护，避免建筑物大规模倒塌。在抗震设计中，选择多肢和框架结构来提高抗震能力。一般来说，设计的框架结构具有多级防线，剪力墙作为重要的组成部分，在抗震中起着重要的作用。如果要实现地震功能，就要控制量的设定。剪力墙破坏时，每层框架的地震剪力超过结构底部的剪力，从而达到保护的目的。

3.5做好超限设计控制

从建筑结构设计的角度来看，现行规范提出的计算要求和结构措施，难以有效保证超限结构在地震条件下的安全性和可靠性，在建筑结构设计中应严格控制。

4结论

综上所述，在高层建筑结构设计中，要做好综合控制，提出高质量的设计方案，确保建筑结构的性能达到标准。在设计工作的开展中，要控制结构的水平力和稳定性，优化结构设计，为建筑施工提供高质量的解决方案。