浅谈高层建筑结构特点及设计问题

摘要：高层建筑是国家经济发展与技术水平的一个证明，但是也要加强对高层建筑设计的控制，要与城市的发展保持步调一致，同时还要与城市自身的发展情况相结合，做好协调，不仅满足城市经济发展的需求，更满足城市人文发展的要求。在建筑体系中，结构承担着整个建筑的荷载，所以要对结构设计给予足够的重视。在对高层建筑的结构进行设计的过程中，要全面的考虑各种因素，保证设计的质量，为高层建筑的质量打下坚实的基础，文章对此作出阐述。

关键词：建筑；结构设计；高层建筑

中图分类号：TU318文献标识码： A

前言

在建筑业快速发展的过程中，对于建筑的质量有了更高的要求。近些年来，由于建筑的结构设计出现问题，出现了很多建筑质量不合格而出现事故的情况，不仅造成了经济损失，更为严重的是威胁到了人们的生命财产安全，所以对于建筑结构设计要充分的重视起来。在进行结构设计的过程中，要不断的吸收先进的设计理念，综合全方面因素进行考虑，建立完善的规整制度，并且打造一支专业技术和个人素质全面发展的设计队伍，为建筑质量提供基础的保障。

1 高层建筑结构的特点

在高层建筑中，由于其垂直方向的距离较高，所以产生的竖向荷载较大，加之风力因素的影响，对高层建筑的稳定性有很大的要求。由于结构承担了整个建筑的荷载，所以要具有非常强的抗震性，高层建筑的结构与其他建筑存在很大的差别，在整个建筑体系中占据了非常重要的地位，所以要根据其特点进行结构设计。

1.1 水平荷载成为决定因素

随着城市化进程的加快，城市中的工业发展十分迅速，并且大量的人口涌入城市，在对城市发展做出贡献的同时，也对城市的发展造成了一定的压力。因为城市中的土地资源是有限的，而人口却在逐渐的增长，所以土地资源十分珍贵。为了满足人们的需求，建筑的高度在逐渐的增加，越来越多的高层建筑、超高层建筑出现在人们的视野中。在高层建筑的结构设计中就要对水平荷载进行充分的考虑，随着楼层的增加，水平荷载所产生的作用力也将越大，所以在考虑抗震性的同时要对水平荷载给予重视。并且水平荷载也越来越成为结构设计中的决定性因素。

1.2 抗震设计要求更高

抗震设计是建造在抗震设防区范围的每个建筑进行结构设计时都要考虑的问题，但是对于高层建筑而言就要提高标准。因为高层建筑无论是在高度上还是在荷载的承受力方面都具有非常高的要求，所以要比普通建筑的标准提升很多，才能具有良好的抗震性能。

2 高层建筑结构的分析

2.1 轴向变形不容忽视

对于高层建筑结构，由于层数多，高度大，轴力值很大，沿高度积累的轴向变形很显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。对连续梁弯矩的影响：由于中柱和边柱的轴向压缩变形不同，往往会使连续梁中间支座处的负弯矩值及跨中正弯矩值和端支座负弯矩发生变化。对构件剪力和侧移的影响，在考虑竖向杆件轴向变形与不考虑竖杆件轴向变形相比较，各构件水平剪力和侧移都会产生很大的误差。由此可见，在进行高层建筑结构设计时，构件的轴向变形必须列入到设计考虑的范围中来。

2.2 弹性假定

目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下，结构通常处于弹性工作阶段，这一假定基本符合结构的实际工作状况，但是在遭受罕见地震或强台风作用时，高层建筑结构往往会产生较大的位移，出现裂缝，结构进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实工作状态，应按弹塑性动力分析方法进行设计。

2.3 刚性楼板假定

许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大，而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构的自由度，简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论提供了便利。一般来说，对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是，对于竖向刚度有突变的结构，楼板刚度较小，主要抗侧力构件间距过大或层数较少等情况，会使楼板变形较大。特别是对结构底部和顶部各层内力和位移的影响更为明显。可将这些楼层的剪力作适当调整来考虑这种影响。

3 高层建筑结构选型

3.1 高层建筑结构体系选型

在高层建筑施工的过程中，其施工工艺十分重要，不仅对建筑的质量、进度和工期有所影响，同时还会影响到建筑结构承受荷载的能力以及抗震性能的强弱。所以说在对高层建筑的结构体系进行选型阶段，要对施工工艺给予一定的重视。

3.2 剪力墙结构体系

剪力墙结构中竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙组成，剪力墙不仅承受重力荷载作用，而且还要承受风、地震等水平荷载的作用。同框架结构相比，该结构侧向刚度大，侧移小，属于刚性结构体系。从理论上讲，它可建造上百层的民用建筑；但从技术经济的角度来讲，抗震设防区的剪力墙一般控制在35 层，总高110 米为宜。由于剪力墙的间距比较小，一般为3~6 米，所以建筑平面布置不够灵活，使用受限制。

3.3 筒体结构体系

凡采用筒体为抗侧力构件的结构体系统称为筒体体系，包括单筒体、筒体一框架、筒中筒、多束筒等多种型式。筒体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的二维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。

4 高层建筑结构设计应注意的问题

4.1 提倡节约

我国建筑业的发展需要消耗大量的资源，对于生态环境造成了很大的破坏，并且在建筑使用的过程中，由于大量电器的使用以及保温取暖的需求，会排放很多的悬浮颗粒以及废气，对于空气造成污染。以上这些因素都对我国的生态环境造成了巨大的破坏，并且浪费了大量的资源。在我国大力倡导节能减排的政策号召下，在对建筑结构进行设计的过程中，要注意对材料的选用，注重环保理念的融入。大力倡导节约理念，为我国建筑的稳定发展创造良好的环境。

4.2 考虑受力性能

由于高层建筑物属于重力型的物体，所以在竖向荷载方面所产生的力比较大。在对建筑进行结构设计阶段，首先要考虑的是整体的空间结构，然后再对具体的形式作出分析。因为高层建筑需要非常强的稳定性，而所有的荷载都通过竖向结构传递到地基中，所以要对建筑产生荷载的作用力以及地基的承载能力做出明确的分析判断，对于受力性能要有详细的了解，保证建筑设计的稳定性。

5 结束语

结构体系的选择主要是受高层建筑的层数、高度及功能的影响，在高层建筑结构设计的过程中，关键是要控制好高层建筑物的水平力，尤其是在地震频发的地区，更要加强对高层建筑水平力的控制，选型是关键。随着经济的发展以及人们生活水平的提升，建筑业发展的越来越快，但是在城市建设快速发展的过程中，城市的土地资源是有限的，所以在有限的土地上建设高层建筑要对其质量和形式有更高的标准要求。那么对于有限的资源要想获得人们的认可与发展，就需要在设计形式上有所创新，不断的完善设计理念，吸收先进的设计思维，将建筑设计队伍逐渐壮大，为建筑的结构设计打下坚实的基础，为质量提供保障。

参考文献：

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