摘要：隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進步，城市化建設(shè)的進程不斷加快，高層建筑也隨之在城市中不斷涌現(xiàn)出來。而隨著高層建筑的不斷出現(xiàn)，其在結(jié)構(gòu)設(shè)計上的問題也越來越顯著。對于高層建筑工程來說，它本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題是整體設(shè)計中最重要的一部分，所以，越來越多的人開始將研究的重點放在了結(jié)構(gòu)設(shè)計上。筆者也將在本文針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的影響因素，進行關(guān)于其對策的探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；影響因素

引言

城市土地資源短缺與人口不斷增加之間的矛盾日益突出，隨著城市化進程的不斷加快，高層建筑應(yīng)運而生。高層建筑設(shè)計本身是一個非常龐大而復(fù)雜的體系，而作為這個體系中重點部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計，它不但要滿足高層建筑在安全性能方面的需求，同時還要具備合理性與科學(xué)性。下面就來闡述高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響因素。

1、高層建筑結(jié)構(gòu)整體特征

高層建筑的整體結(jié)構(gòu)除了要承受來自于垂直方向上的荷載之外，還要承受著來自于水平方向上的荷載（由風(fēng)力產(chǎn)生），同時它在抗震功能方面也有一定的標(biāo)準(zhǔn)。高層建筑與普通建筑相比，外界的地震和風(fēng)對其所產(chǎn)生的影響要更為嚴(yán)重。建筑物的位移速度會隨著其高度的增加而逐漸加快，而且高層建筑的側(cè)移影響的不只是內(nèi)部人員的舒適度，還會對建筑物的使用壽命造成影響，極易對結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件造成破壞。所以在進行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，抗側(cè)力設(shè)計是其中的核心問題。

2、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

（1）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則，首先一點就是要選擇出合理的結(jié)構(gòu)計算簡圖，因為如果所選擇的計算簡圖不合理的話，那就有可能因為安全問題而出現(xiàn)事故。所以，選擇合理的計算簡圖是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提。除此之外，因為在建筑的結(jié)構(gòu)節(jié)點除了餃節(jié)點和鋼節(jié)點外還有其他的節(jié)點，所以應(yīng)選擇與計算簡圖相適應(yīng)的構(gòu)造方法，將兩者間的誤差控制在一定的范圍內(nèi)，這樣才能保證高層建筑在安全上不會出問題。

（2）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則的第二點就是要選用合適的基礎(chǔ)設(shè)計，即根據(jù)高層建筑所處位置的地質(zhì)條件來選擇基礎(chǔ)設(shè)計。這一點的要求是要對高層建筑的結(jié)構(gòu)類型、施工情況、荷載分布等問題進行綜合性的分析，然后以此為依據(jù)選擇出最合理的基礎(chǔ)設(shè)計方案?；A(chǔ)設(shè)計方案的選擇是以該處的地質(zhì)情況為依據(jù)的，它要求能夠在最大限度上發(fā)揮地基的潛力，相關(guān)的地基變形檢驗是必不可少的。

（3）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則第三點就是要對結(jié)構(gòu)方案進行合理的選擇，這一點要求結(jié)構(gòu)設(shè)計方案要在滿足結(jié)構(gòu)的體系與形式的同時，還要滿足高層建筑的經(jīng)濟性要求。這需要對地理條件、施工條件、建材、供水、供暖以及供電等等問題進行綜合的分析，使各個方面都協(xié)調(diào)在一起，最終確定出最合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

（4）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計原則第四點是要準(zhǔn)確的分析計算結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中已經(jīng)廣泛的使用計算機技術(shù)來進行各種合算，而使用的計算軟件不同，所得到的結(jié)果也就有可能會不同，所以相關(guān)的設(shè)計人員在進行軟件的選用時，應(yīng)該全面的了解軟件的各種相關(guān)信息，最終選擇出最為合適的軟件。因為計算機的內(nèi)部程序可能與實際的建筑結(jié)構(gòu)并不相同，所以在使用計算機來進行計算時，就會發(fā)生因軟件上的漏洞或是人工輸入錯誤而出現(xiàn)計算結(jié)果不準(zhǔn)的情況。這就要求設(shè)計人員在通過計算機得到了相關(guān)的結(jié)果之后，對這一結(jié)果進行反復(fù)核對，最終得出正確的結(jié)果。

3、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計選型

高層建筑的結(jié)構(gòu)體系作為抵抗來自垂直和水平方向荷載的傳力途徑，它主要是利用抗側(cè)力體系和相關(guān)的水平構(gòu)件與豎向構(gòu)件將荷載傳到基礎(chǔ)部分。

高層建筑結(jié)構(gòu)體系按照建筑材料可以分為鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu)，鋼、混凝土混合結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)。這其中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系因為其成本低、耐火耐久等優(yōu)良的性能而廣泛應(yīng)用于各類工程中，但是它本身仍舊存在一些如施工慢、自重大等缺點。而鋼結(jié)構(gòu)體系除了具有施工方便、抗震性能好、強度高等優(yōu)點外，同時還有著例如防火性差、成本高等缺點。鋼、混凝土組合結(jié)構(gòu)雖然繼承了二者的優(yōu)點，但是其節(jié)點部分的構(gòu)造復(fù)雜，所以并不能被廣泛應(yīng)用。同樣地，鋼、混凝土混合結(jié)構(gòu)一樣結(jié)合了兩者的優(yōu)點，但是在兩種材料的連接方面仍舊存在技術(shù)問題。高層建筑結(jié)構(gòu)體系常用的有框架、剪力墻結(jié)構(gòu)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)因為是利用柱、梁等結(jié)構(gòu)來承重的，所以這種結(jié)構(gòu)體系的側(cè)向位移相對較大，一般適用于低于50m的建筑。剪力墻結(jié)構(gòu)因為是靠高層建筑的墻體來承重的，所以這種結(jié)構(gòu)的整體性能相對較好，不易產(chǎn)生水平方向的變形，一般多應(yīng)用于高層建筑，但是因為其在平面上的布置不夠靈活，所以很少在公共建筑設(shè)計中使用。而框架-剪力墻組合結(jié)構(gòu)則是結(jié)合了兩者的優(yōu)點、改善了其中的缺點，所以被廣泛應(yīng)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。另外還有筒體結(jié)構(gòu)、框-筒結(jié)構(gòu)等。

4、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計難點

高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計上主要的難點有三個：

（1）防風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。因為風(fēng)振作用對高層建筑的影響較大，所以抗風(fēng)問題在結(jié)構(gòu)設(shè)計中是很重要的一部分。因為高度問題，高層建筑對風(fēng)會造成阻隔和擾動，而風(fēng)的動力效應(yīng)在因此而改變后，會對高層建筑產(chǎn)生一個振動的作用力，而受此影響最大的就是高層建筑的動力荷載，風(fēng)壓很有可能會損壞到高層建筑的主體結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重的可能會發(fā)生玻璃幕墻爆裂、墻體開裂等情況。

（2）抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計。高層建筑在抗震結(jié)構(gòu)方面向來最為薄弱，那是因為在地震發(fā)生時很難確定會產(chǎn)生哪些后果以及高層建筑本身的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，再加上相關(guān)的設(shè)計人員在設(shè)計過程中分析的不夠全面，所以經(jīng)常會出現(xiàn)高層建筑抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計在安全性和耐久性有所缺失等問題。

（3）消防設(shè)計。高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，決定了其在材料的選用上具有多樣性，而這些材料中又有很多都是可燃、易燃的，這樣一來火災(zāi)發(fā)生的可能性就大大的增加了。再加上高層建筑的空氣對流性好，一旦有火災(zāi)出現(xiàn)，就會有火借風(fēng)勢的情況發(fā)生，此時如果建筑結(jié)構(gòu)在消防問題上考慮不足，就會出現(xiàn)火勢蔓延、救援難以展開、疏散困難等一系列問題。

5、高層建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

（1）抗風(fēng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

在基礎(chǔ)設(shè)計上，首先應(yīng)確保基礎(chǔ)的埋置深度，保證整體結(jié)構(gòu)的抗傾覆性能。其次可使用配比較高的砂石來保證地基的密實度，必要時設(shè)置抗拔錨桿，以此來提高建筑基礎(chǔ)的抗拔強度。在減振系統(tǒng)設(shè)計上，應(yīng)多利用耗能支撐、剪力墻、樓板等組成的耗能減振系統(tǒng)來減少風(fēng)荷載對高層建筑的影響。對于風(fēng)荷載與水平力的問題，要對高風(fēng)壓區(qū)進行加固。

（2）抗震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

①提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體規(guī)則性，以此確保承載力體系分布的合理性。②改善地基的抗震設(shè)計，即在簡化建筑平面、提高地基的強度與高度的同時，將上部結(jié)構(gòu)的重點和群樁設(shè)置在同一直線之上。③在剪力墻的設(shè)計方面，要提高高層建筑承重結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力，以此來滿足承載力的耗能與延續(xù)性，這樣可以有效地提高高層建筑的抗震能力。

6、結(jié)語

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計上的問題并不只有上文所提到的這些，而解決的對策也同樣不只如此，它關(guān)系到的問題是多方面的，本文所提到的只是其中較為主要的問題。作為設(shè)計人員，在進行高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要時刻保持嚴(yán)謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度來面對設(shè)計中的每一個細節(jié)，讓高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計真正的兼?zhèn)浒踩?、合理性與科學(xué)性。

參考文獻

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