对高层建筑结构设计与施工技术的探讨

摘要：随着我国城市化进程的不断加快，城市高层建筑也迅速发展起来。而在这种形势下需要达到高层建筑的形式、材料、力学分析模型的要求变得越来越困难，由于高层建筑的结构体系也也越来越复杂，越来越多样化。因此，对高层建筑进行结构设计已经成为结构工程师们设计工作的头等大事。本文对高层建筑结构设计与施工进行了深入的分析，希望能为今后此类工程的施工提供些参考。

关键词：高层建筑；结构设计；施工技术；探讨；

一、高层建筑的结构设计分析

（一）高层建筑结构的选型

首先，要合理选择结构体系。高层建筑结构布置应力求简单、规则、对称，避免出现应力集中的凹角及狭长的缩颈部位；避免在凹角及端部设置楼电梯间。为避免产生扭转的影响，楼电梯间位置不得偏置。房屋的高宽比及适用高度要满足规范要求。由于规范中对结构的总高度有严格的要求，因此，必须对结构进行严格控制，问题一旦发生药及时处理。

其次，嵌固端及短肢剪力墙的设置问题。由于高层建筑通常都带有两层或两层以上的地下室及人防，嵌固端可设置在地下室或人防的顶板位置。采取抗震设计的高层建筑，若地下室顶板被作为上部结构的嵌固端时，地下一层的抗震等级必须按照上部结构抗震标准设计，地下一层以下结构及地下室中超出上部主楼范围且无地上结构的部分，其抗震等级可根据实际情况设计。而短肢剪力墙则是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8 的剪力墙。对于短肢剪力墙结构，虽然可以减轻结构自重，且有利于住宅建筑布置，但在高层住宅中，若剪力墙墙肢太短，其抗震性能就会较差。为安全起见，高层建筑结构不予采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构平。

（二）高层建筑地基与基础设计

结构工程师一直比较重视对地基与基础的设计，不单单是因为设计的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时也是因为地基基础决定着是整个工程造价的问题。因此，在设计阶段，所发生的问题将有可能对整个工程项目造成无法估量的损失。高层建筑的基础必须选用整体性好，建筑物容许变形及满足地基承载力的要求，且可对不均匀沉降进行调节的基础形式。高层建筑一般都设置地下室，用来减小地基的沉降量及附加应力，这样更有利于满足上部结构的整体稳定性及天然地基的承载力。

（二）高层建筑结构分析与计算

决定工程设计质量好坏的关键是在对高层建筑进行结构计算和分析阶段，准确、高效地对工程进行内力分析，并按照相关规范要求进行设计与处理。首先，是对结构整体进行计算时的软件选择。目前通用软件主要有：SATWE、 TAT、SAP、TBSA 等。但是，由于软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此，导致了各软件的计算结果存在出入。因此，在进行工程整体结构计算与分析时，必须根据结构类型及计算软件模型的特点，选择合适的计算软件。

其次，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响，现行规范根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。因此，要根据实际情况确定是否需要地震力放大。在计算分析阶段，还必须对计算结果中的振型参与系数进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值，以满足设计规范的要求。多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算。由于目前大底盘，多塔楼的高层建筑类型不断涌现，而在对该类型高层建筑进行计算分析时，结构工程师必须注是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算的问题。如果多塔间刚度相差较大，就有可能出现即使振型参与系数满足要求，但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然较大，从而使结构出现不安全的隐患。

最后，对非结构构件的计算与设计。在高层建筑中，往往存在一些，由于建筑美观或功能的要求，且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分情况，尤其是对高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，高层建筑的地震作用和风荷载都比较大，容易发生问题，因此，必须严格按照规范中非结构构件的计算处理措施进行设计。

二、高层建筑施工技术分析

（一）高层建筑混凝土的施工

对于高层建筑的转换层的转换板来说，都是具有体积、厚度都很大的特点，导致施工条件复杂而且技术要求相对较高。不仅对混凝土的耐久性、刚度、强度有严格要求，而且还要对温差、温度应力的影响进行严格控制。因此要保证多方面因素相对稳定结合，必须确保混凝土质量。在工程施工中，由于普通混凝土的抗拉强度较低，抗裂性能差，是脆性材料，这种状况就直接影响了建筑物的使用年限、存在着安全隐患。因此，在施工中可以采取在钢筋的初步安装时，不受应力改为受应力状态，这样即可解决混凝土结构延展性、耐久性及其的矛盾，使其成为弹性材料。在进行混凝土浇筑时，必须让每层整体连续性做到最好，从转换板的中心部位向两侧同时进行，为防止应力扭偏，可采取对称浇筑可以使得下部转换板受力均匀。在浇筑结束后，需要静待一到两小时，混凝土表面出现泌水渗出后，要及时将其排除。

（二）高层建筑中对裂缝控制与施工

在混凝土的施工中导致其发生裂缝的原因很多，尤其是大体积的混凝土浇筑。混凝土发生裂缝时，若不采取有效措施，将会造成严重后果。目前，大体积混凝土浇筑时，采用的混凝土标号都很高，这种高标号混凝土添加多种化学试剂，成分多种多样，因此施工程序也就很复杂，施工中任何一个环节若出现问题，都会直接导致裂层的发生。因此，必须对高标号的混凝土做好保温措施。

对混凝土的保温措施主要有两种。第一种是在春秋季节，为了保证混凝土的内外温差，减缓收缩及散热时长，让混凝土在后期缓慢降温过程中得到充分的强度来抵抗变形及温度作用力。因此，必须防止其内外温差过大，要做到缓慢收缩，循序渐进的发挥其应变力，减少裂缝的发生。在混凝土的表面还要增加保湿材料。另一种情况是在冬天进行施工，由于冬季气温较低，为了保证混凝土正常硬化而不被气温突降造成冻裂，在混凝土表面要采取相应的保温措施。其中保温湿控法被广泛的应用，其主要做法就是在混凝土表面铺一到两层草垫，有时也可以铺塑料薄膜以保障表面与外界温差达到最小，保持湿度。同时，也可以减少散热以保持强度的潜力及混凝土的抗拉效果。

（三）、高层建筑中钢筋工程的施工与控制

在高层建筑施工中，对钢筋转换层的施工，由于转换板的含钢量很大，往往需要很长的主筋进行密密麻麻的布置。在梁与柱的节点部分，钢筋的分布更为集中，对节点进行正确合理的连接及下料是非常关键一步。作业时必须考虑好节点之间钢筋穿插与避让的关系，通常情况下，节点主筋接头都是采用闪光对焊，冷挤压套筒，两节弯头对接等方法进行连接。钢筋的稳固性能非常重要，在施工时，必须确保钢筋骨架稳固操作简便，制作的尺寸及绑扎的顺序必须合理，也可以采用永久骨架。

结语：

随着高层建筑迅速的发展，建筑造型在不断创新，建筑物的规模及高度也在不断增加。在施工中必须满足高层建筑的形式、材料、力学分析模型变化。通过分析表明在高层建筑的结构设计与施工过程中，设计、施工人员只有做到概念清晰，措施得当，才能不断地完善和发展高层建筑。

参考文献：

[1]侯巧玲，付刚.高层建筑结构分析与设计方法研究[J].价值工程，2010，21.

[2]闫旭梅.高层建筑抗震设计分析[J].科技传播，2010，08.