浅议高层建筑结构设计及设计要点分析

【摘 要】近年来，随着我国经济实力的稳步发展，国内建筑行业的规模逐渐扩大，高层建筑结构设计日趋完善。在城市化发展进行中，高层建筑成为城市中不可缺少的重要组成元素。高层建筑中结构设计将会直接影响到它的质量水平。加强对高层建筑结构设计的控制，可以提升建筑质量水平。但是在实际的设计中，由于设计人员的疏忽，他们一般对高层建筑结构设计要求不够严密，从而导致建筑质量的下降。因此，提升高层建筑结构设计水平有着重要的作用和意义。

【关键词】高层建筑；结构设计；城市化；抗震

在城市化大发展的今天，大量人口涌入城市，在带来巨大劳动力的同时也挑战了人口居住能力。为了更好的节约城市土地空间，提升城市化发展水平，城市中的高层建筑物越来越多。但是随之而来的是高层建筑的质量问题，比如高层建筑设计人员对建筑结构设计不规范，进而导致建筑质量下降，影响到整个建筑的安全性。设计人员在进行相应设计时需要综合考虑城市发展状况以及高层建筑的结构设计，这样可以保证建筑结构质量，提升建筑的安全性。

1、高层建筑结构特点及布置原则

1.1 高层建筑结构特点

在高层建筑中，每一个建筑都有自身的结构特性。这需要设计师根据建筑周围状况以及建筑自身的特性来进行结构设计，这样才可以保证建筑整体质量，提升建筑的安全性。高层建筑结构要承受两种载荷，他们分别来自垂直载荷以及水平载荷，同时它还要承受自然灾害例如地震的影响。相对于低层建筑来说，高层建筑所要承受的载荷力比较大，如果结构设计不精确，会直接影响到建筑的安全质量，最终会影响到人民的生命财产安全。在高层建筑中，载荷以及地震的作用会随着建筑物的高度增加而增加，这样容易导致建筑位移速度加快，但是如果位移过大，就会导致建筑安全问题出现，还会对非结构构件以及结构构件造成损坏。因此在进行结构设计时，设计人员应该讲结构的位移控制在一定范围内，减少位移带来的建筑结构风险。

1.2 高层建筑结构布置原则

高层建筑结构的布置非常严格，这样才可以保证建筑的安全。在高层建筑结构的布置原则中主要有两种。第一，结构平面布置；第二，结构立体布置。结构平面布置就是指在进行建筑结构的设计和布置时，设计人员要按照平面的形状来进行，做到简单、规则和对称，这样可以使质心和刚心重合。如果建筑结构的偏心过大，就会导致结构构件的位移，使得应力过于集中，影响到建筑结构质量。在高层建筑平面布置中，不宜采用不规则的平面，应该遵循相应的规定和设计要求来进行设计，从而提升建筑的结构质量。如果确实布置的平面不规则，则需要将其分为若干个规则简单的平面来进行处理，这样有助于建筑的抗震，提升建筑的抗震效果。而结构立体布置，则需要在结构的竖向布置中遵循规则和均匀的原则。在这样的结构中建筑刚度应该自下而上逐渐减小。如果下层刚度过小，就会导致下层结构的承压能力较弱，使得建筑承载力集中在下部，进而出现结构问题。严重时还可能会导致建筑的全面倒塌，因此在结构立体布置中需要遵循相关原则，确保建筑结构的质量。上部楼层在收进时要保持尺寸的科学性，减少收进对建筑结构的不利影响，提升建筑结构的整体质量。

2、高层建筑结构设计要点

2.1 地基与基础设计

高层建筑结构中地基是建设施工的基础。建筑设计师在进行高层建筑结构设计的过程中要对建筑地基进行全面了解，要对建筑结构和建筑环境进行全面分析，确保将环境和施工有效结合在一起，提高设计的可实行性。我国的建筑环境差异较大，地质情况各不相同，因此在进行设计的过程中设计人员要对地质状况进行深入研究，确保施工顺利进行。设计人员要首先对地质水位进行勘探，对地质数据、上层结构类型、使用功能、施工条件进行综合考虑。其次要对周围建筑环境安全进行研究，观察建筑物沉降或倾斜状况。最后要对建筑物设置位置及标高进行了解，对建筑施工科学性进行分析，确保施工顺利进行。

2.2 水平荷载问题

施工的过程中影响建筑质量的因素主要有：垂直荷载、风力产生的水平荷载、地震抵抗力等。水平荷载对建筑质量起决定性作用。水平荷载是建筑结构设计的主要控制因素，其在楼房自重及楼面自重等方面具有非常好的结构控制效果，可以对楼房结构进行倾覆，加强建筑竖构件的作用力。设计人员要对水平荷载的大小和方向进行分析，对水平荷载可能导致的高层建筑结构问题进行预防和控制，加强对建筑结构的强化效果，减少水平荷载造成的建筑结构问题。

2.3 结构侧移问题

侧移问题是当前高层建筑设计中的关键影响因素。在高层建筑结构中，水平荷载作用可以导致高层结构向侧面变形，导致建筑结构出现侧移。因此，设计人员要对结构强度进行有效控制，加强对风荷载作用力产生的内力抵抗效果，要对内侧的刚度进行强化，确保在水平荷载下产生的侧移在一定的范围内，降低可能出现的侧移问题，提高高层建筑的使用安全性。设计人员要对高层建筑的侧移进行定时监测，对超出侧移范围的高层建筑及时进行处理，降低可能出现的建筑质量问题和安全问题。

2.4 结构延性问题

高层建筑结构具有较好柔和性，在地震作用下可以形成更大的形变。为了提高高层建筑结构的抗震作用，设计人员要对建筑结构塑性形变进行强化，保证高层建筑在进行塑性形变的过程中仍具有较强的抵抗变形能力。要在进行高层建筑结构设计的过程中对高层建筑结构进行合理强度强化，对高层建筑边角、高层建筑底座等部分进行合理处理，保证高层建筑结构具有足够的延性，加强高层建筑的安全性和稳定性。

2.5 结构选型问题

高层建筑结构施工工艺在一定程度上不仅会影响到建筑施工材料的消耗，还在很大程度上影响到工期和质量。因此在进行高层建筑结构选型的过程中，设计人员要对建筑结构体系进行全面控制，对建筑结构工艺进行合理选取。在进行选型的过程中，设计人员要对高层建筑结构平面及立面进行控制，保证将建筑结构的几何中心、刚度中心、结构中心有效汇于一点，提高单独结构的控制效果。要注意将建筑结构力学分析进行完善，保证建筑施工的受力效益和受力特性，对高层建筑结构选型概念阶段进行设计，保证建筑施工的经济效益。设计人员要对选型环境、工艺、施工效果等因素进行全面考虑，提高建筑结构的综合效益，降低可能出现的工程资源消耗和工程资源浪费现象。

2.6 抗震及连梁问题

在进行抗震设计的过程中，高层建筑一般不采取单纯框架结构体系，常选取框架一剪力墙、剪力墙、筒体结构等完成对自身结构的加固和抗震。这种方法可以有效提高对地震的抵抗效果，加强建筑结构的经济性。除此之外，高层建筑在进行内力和位移计算的过程中还常使用弹性刚度。弹性刚度可以有效对连梁超筋或截面控制超过剪压比的连梁刚度进行控制，提高连梁的效果。在框架-剪力墙结构中，设计人员可以对连梁的刚度进行降低，对刚度系数进行折减。当折减后建筑结构仍不能满足设计的需要和要求，设计人员可以适当对连梁进行内调幅，但是在实际调幅过程中要保证调幅力度低于20%。

3、结语

当前我国高层建筑越来越多，尤其是在土地资源比较紧张的大城市。加强高层建筑结构的讨论，能够更好的提升建筑结构质量，保证建筑的安全。通过上述建筑问题以及建筑结构设计要求的讨论，使我们更加深入的了解到高层建筑结构设计的重要性。严格规范建筑结构设计人员的设计行为，明确建筑结构设计的各项标准，可以提高建筑结构的科学性，保证建筑内部人民的生命财产安全。因此，科学的高层建筑结构设计理念，能够适应我国建筑行业发展的要求，能够适应我国社会经济进步的需要。

参考文献：

[1]宗国光.高层建筑结构设计要点分析[J].科技创新与应用.2013，8（5）：29-30

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