王愛華

東營市建筑設計研究院，山東東營 257091

0 引言

最近十幾年的時間，我國在高層建筑的建設領域取得了舉世矚目的成就，而且越來越成熟。但是在發(fā)展過程中對于高層建筑的研究方面卻過多的停留在了對美學藝術(shù)等外在形式的追求上，而對于建筑的功能分區(qū)、空間組織布局、結(jié)構(gòu)設計等方面卻沒有足夠多的研究，在建筑技術(shù)方面的經(jīng)驗和自主設計能力有待提高，當前我國許多著名的超高層建筑都是由國外的建筑設計事務所設計的，我國在這方面與世界發(fā)達國家相比還有較大的差距，通過對結(jié)構(gòu)的深入研究可以幫我我們改善這種現(xiàn)狀，促進我國高層建筑設計領域的良好發(fā)展。高層建筑設計要素主要有以下幾方面。

1 思想上重視概念設計

概念設計是指在施工過程中設計人員根據(jù)相關(guān)規(guī)律和經(jīng)驗，得到對對象的概念把握，而不采用任何數(shù)值方法。對于一些復雜的力學問題分析，設計師通過采用此辦法確定總體結(jié)構(gòu)方案，可以得到思路較為明確、方法較為簡單的方案，也可以有效避免設計后期階段的一些繁瑣數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算。在實際過程中為了實現(xiàn)概念設計，通常要注意以下幾個方面：

1）在設計過程中要注意選擇合適的結(jié)構(gòu)體系和形式，滿足各個方面的基本要求。并且同一個結(jié)構(gòu)單元應該選用相同的結(jié)構(gòu)體系，保證建筑結(jié)構(gòu)的安全和規(guī)則性；

2）在實際情況中，建筑結(jié)構(gòu)的安全性能出現(xiàn)問題通常是由于計算簡圖的差錯造成的，所以在設計過程中要根據(jù)實際情況來確定合理的計算簡圖，合理正確的計算簡圖對于保證建筑結(jié)構(gòu)的安全有著重要的作用；

3）現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設計中計算機發(fā)揮著重要的作用，設計計算軟件的出現(xiàn)為人們省去了許多不必要的麻煩，但是由于不同的軟件側(cè)重點不一樣，對最終結(jié)果的影響也不一樣，所以選擇合適的設計計算軟件也是十分重要的。如果選擇不恰當，不僅會在計算過程中浪費大量時間精力，還有可能對設計結(jié)果造成一定的影響，為結(jié)構(gòu)的不安全因素埋下隱患。

2 了解高層建筑結(jié)構(gòu)變形特點

在豎向荷載的作用下，高層建筑結(jié)構(gòu)的形變主要是豎向結(jié)構(gòu)部件的壓縮變形，在施工過程中，做好對基底應力的調(diào)整。防止建筑基礎出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象。高層建筑的水平位移對高層建筑結(jié)構(gòu)的影響很明顯，高層建筑結(jié)構(gòu)設計要做好對水平荷載的作用力的控制。

3 做好地基基礎的設計要素

地基基礎是建筑穩(wěn)定的保證，要滿足承載力和沉降條件的需求。地基基礎設計之前，要對當?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境做一個詳細的了解，并要排除所有不利因素。根據(jù)高層建筑自身特點和所在地質(zhì)環(huán)境，確定地基基礎等級。

4 結(jié)構(gòu)的軸向變形應該引起足夠重視

由于高層建筑體量很大，自重也很大，在結(jié)構(gòu)中能夠引起很大的軸向形變，所以對建筑承受豎向荷載的能力要求也自然會提高。建筑的豎向荷載并不是一次性施加的，而是在建設過程中隨著高度上升自重不斷增大，對各部分的豎向荷載是動態(tài)變化的過程。對梁彎矩產(chǎn)生持續(xù)影響，在計算過程中要注意荷載動態(tài)變化，將每個步驟都處理好，計算出軸向形變值，對剪力和水平荷載力也要考慮在內(nèi)，綜合確定構(gòu)建形變情況。

5 充分考慮結(jié)構(gòu)的延展性問題

高層建筑與低層建筑相比，對外部荷載所產(chǎn)生的影響更加敏感，應該有更好的柔韌性要求。過于剛硬性的結(jié)構(gòu)設計對剛層建筑本身是一種損害，為了確保結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍然具有較強的形變能力，在構(gòu)造設計方面，要采取適當措施，保證其延展性。

6 在滿足要求的前提下，建筑應選擇適宜的高度

在設計過程中要嚴格控制建筑高度，高度不同，設計規(guī)范參考要求不同，施工技術(shù)也不同。在滿足要求的前提下，要盡量控制高度。建筑高度過高不僅會為施工帶來諸多麻煩，還會引起建筑材料的不充分利用，由于大多數(shù)高層建筑和超高層建筑的外層并沒有過多的保護設施，建筑本身能耗太大，造成資源的過度浪費，而且會對周邊環(huán)境產(chǎn)生許多不可避免的影響，對我國的節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的順利實施也產(chǎn)生了一定的影響。

7 建筑材料和結(jié)構(gòu)體系的選擇

當前我國建筑大部分是采用鋼筋混凝土作為建筑材料，在地震高發(fā)地區(qū)也是如此，而在國外則主要采用鋼結(jié)構(gòu)來減少地震的破壞。高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要承受的剪力很大。所以要增大結(jié)構(gòu)的剛度來實現(xiàn)抗剪力能力的提高。在高層建筑中，根據(jù)我國現(xiàn)狀，盡量采用鋼骨混凝土、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，達到減小柱斷面尺寸，并改善抗震性能。鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)對于減小風荷載影響有很大優(yōu)勢，尤其是適宜作超高層建筑的結(jié)構(gòu)骨架。

8 建筑非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算

在高層建筑中，為了實現(xiàn)對建筑環(huán)境的美化所增加的不在主體承重骨架體系之內(nèi)的部分叫做非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。由于高層建筑受到的風荷載和地震荷載很大，在設計計算中要充分考慮各方面的因素，尤其是對高層建筑屋頂結(jié)構(gòu)部件的計算。必須要嚴格遵守規(guī)范中的各項要求，保證建筑安全性。

9 結(jié)論

總之，在進行建筑結(jié)構(gòu)設計時，首先要充分重視概念設計的重要性，并根據(jù)實際情況做好結(jié)構(gòu)的分析，同時要設計多個方案思路并進行比較選擇，選擇出最佳結(jié)果。設計要綜合考慮多方面的因素，并且要針對各種影響因素制定出相應應對措施。要嚴格遵守各種相關(guān)設計規(guī)范和法律法規(guī)，正確處理對待結(jié)構(gòu)設計的基本要素和難題，不斷優(yōu)化設計成果。通過研究結(jié)構(gòu)設計要素，可以使我國高層建筑的建設工藝更加成熟，更好地服務于我國的現(xiàn)代化建設。

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