论高层建筑结构设计的问题及解决措施

【摘要】随着我国高层建筑的不断增加与发展，高层建筑相对于其他建筑而言更加复杂，所以在设计过程中，设计人员考虑问题时应更加的全面、系统。另外，设计人员应该充分了解高层建筑的结构设计特点，熟悉并遵循其设计原则，还要善于发现问题，及时提出解决措施，有效地规避风险。高层建筑的安全性是十分重要的，因此，设计人员除了要加强自身的专业技能外，还要积累经验，不断地进行创新和突破。本文中笔者主要就高层建筑结构的设计提出问题和措施，进行了分析。

【关键词】高层建筑；结构设计；问题；解决措施

0引言；随着我国城市化进程的不断加快，我国的建筑行业得到飞速发展，人们对于高层建筑的质量要求也越来越高，由于其结构设计的规范与否直接决定着高层建筑质量的优劣，所以结构设计在建筑工程中显得尤为重要。高层建筑的增多一方面体现着城市现代化建设进程的加快。但是随着数量的增多，对高层建筑的特点需要对建设的结构以及设备等方面进行合理的设计，才能有效保证高层建筑的建设有效性和科学性。

一.高层建筑结构的特点

高层建筑相对于一般的建筑而言，主要的特点就是其整体的建筑高度较高。而这一特点将会带来一系列建筑结构方面的问题。建筑的构建是由水平和竖向构建组成，高层建筑中的主要水平构件包括了梁、板，竖向构建主要包括了墙、柱、斜撑等。竖向荷载作用在楼盖、屋盖上，由楼板传至梁，再传至墙、柱、斜撑等，最后传递到基础。水平荷载由梁、柱、斜撑、墙组成的抗侧力体系抵抗，通过楼盖最后传至基础。高层建筑会受到水平和垂直荷载两个方向的作用，水平作用力一般是由于外界的风或者地震荷载所产生，而垂直荷载则一般是指建筑本身的重力，以及分布于各楼层的人员及设备的荷载。一般而言，在低层建筑中，其所受到的水平作用力较小，因此所带来的影响也较小。而随着建筑高度的增高，受到的水平风荷载影响将越来越大，因此会产生较大的水平侧向位移，而这无疑会对人们的居住舒适度和建筑的安全性造成较大的影响。因此，在进行高层建筑的设计时，应尤其注意对其水平荷载作用的控制，通过抗侧力结构设计减少侧向位移，保证高层建筑的经济性和稳定性。

二.高层建筑结构设计的原则

2.1 合理的抗震设计

高层建筑的抗震设计是整个设计过程中较为重要的环节，在进行抗震设计时应充分结合建筑的基本体型以及建筑所处的抗震设防烈度要求进行设计。抗震设计是在重视" 计算设计" 的同时，要着重从结构的整体出发，在抗震设计中具有主导作用，在结构抗震设计过程中在结构的刚度、强度、延度和轴压比方面加强结构的" 概念设计。建筑的结构主要为简面和不规则平面两种，一般而言在地震多发地段会采用简面如方形、圆形、矩形等，用于抵抗地震发生时较强的水平作用力。而不规则平面则是应对城市中由于街道以及土地的限制，需要根据场地的实际情况对建筑进行设计，可以采用不规则平面的方式。对于不同类别的高层建筑，需要采取不同的抗震措施，对结构进行精确的地震反应分析，保证建筑的抗震可靠性。

2.2 选用合理的计算简图

在进行高层建筑的结构计算时，需要用到相关的计算简图。进行结构力学分析之前，应首先将实际结构进行抽象和简化，使之既能反映实际的主要受力特征，同时又能使计算大大简化。这种经合理抽象和简化，用来代替实际结构的力学模型叫做结构的计算简图。计算简图的选取在结构的力学分析中占有相当重要的地位，它直接影响着计算工作量的大小和分析结构与实际间的差异。

2.3 完善结构措施

在对高层建筑的结构进行选择时，应充分保证结构措施的完善性。由于不同的结构构件所承受的荷载不同，在整个建筑中所发挥的作用也不尽相同。因此，在进行结构设计时，应从整体出发，充分分析各类构建的材质、受力情况以及延展性，保证各类构件能够有效合理的共同工作。此在，在进行结构设计时，还需要注重外部温度以及天气对于建筑的影响，保证构件面对不同的环境变化时均能达到其相应的强度要求。在进行设计时需要遵循强柱弱梁、强剪弱弯以及强压弱拉的基本原则，保证各类构件的统一性和整体性。

三.高层建筑结构设计问题的解决措施

建筑结构的合理性和科学性直接决定着建筑的整体质量，影响着人们的生命和财产安全，所以在建筑结构设计中为避免以上问题的出现，应注意以下几个方面的问题。

3.1位移对高层建筑结构的影响非常大，合适的结构体系、平面的体型、立面的改变等方面是探讨减少位移不可缺少的内容，只有综合考虑了上面的方面，才能有效控制位移。另外，在高层建筑的结构进行布置时，要适度地加强高层建筑楼盖的刚度，将各个构建连接好。在高层建筑结构相对薄弱的位置和应力较复杂的位置，要加强重视，不可忽略。对于高层建筑结构体系中的抵御复力矩的宽度、结构宽度，要进行适当有效地加大，减少高层建筑的侧向位移。如今高层建筑结构设计中使用的材料范围越来越广，采用的结构形式也越来越新颖，这也就随之对高层建筑结构设计的影响越来越大。然而随着混凝土材料性能的日趋完善，其在高层建筑结构中的使用也越加广泛。

3.2 优化高层建筑的消防结构设计

随着建筑业的发展，高层建筑在城市中的应用越发普遍。除去自然灾害引发的地震以外，还要充分考虑人为因素引起的灾害，比如火灾。高层建筑结构越复杂越高，那么一旦引起了火灾，使用者的人身安全和财产安全就会受到极大的威胁。因此，在高层建筑结构的设计中注意防火是很关键的。首先，防火间距要合理，设计人员在进行设计时，要按照相关规定进行操作，精确地测出建筑物之间的实际距离。然后，对于设计要因地制宜，防火结构一定要符合实际的地形情况。除此之外还有安全疏散通道的设计也很重要。一般而言，安全疏散通道应该进行垂直结构设计，而且尽量多设计几条，利于慌乱人群的疏散。安全疏散通道中一定要设计防烟区，避免烟雾将疏散的人群呛晕。设计人员可以使用分隔式的设计，可以更好地控制火势和烟雾的蔓延。另外，防火门、防火墙以及其他防火设备等也需要设计人员注意。

3.3 优化高层建筑的抗震性能

高层建筑结构的设计要保证各个地方的刚度对称且均匀，其平面形状也要尽量的规范和尽量的简单。如果能够保证以上要求达到标准，那么在计算地震应力时就会容易的多，处理起来也会容易很多。比如地震应力扭转和集中地方的处理等等。由此可见，在设计高层建筑的结构时，要尽量可能地将建筑刚度的中心点和地震力作用中心点设计到一起，正常情况下，偏心距e 要比与外力作用线垂直的建筑物边长的5%小。高层建筑物体积庞大，吨位也很大，如果抗震效果不好，那么一旦出现地震或者其他使之震动的因素，造成的损失将是巨大的。为了避免灾难的发生，必须要优化好高层建筑的抗震性能。

四.结语

综上所述；高层建筑的设计对于建筑的整体安全和可靠性有很大影响。在后期的设计建造过程中，应从超高的问题、扭转问题、设备承载设计问题以及建筑的刚度问题着手，在充分认识高层建筑的结构特点的基础上，合理完成高层建筑的设计工作，促进建筑业的高速发展。只有这样，我国的建筑行业才会稳步发展，才会有利于我国社会主义的发展。

参考文献

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