高层建筑结构设计难点分析

高层建筑结构设计的问题及对策探讨

摘要：当前，随着社会经济的不断发展和生活水平的不断提高，人们对建筑的需求持续增长。为进一步保证人们的生命财产安全，建筑行业越来越重视建筑结构的抗震设计。高层建筑的设计和建设是一项复杂的工程，要想确保其安全和质量，有必要开展结构设计工作。但从现实情况来看，当前高层建筑结构设计中还存在很多问题，影响使用安全，因此针对高层建筑的结构优化设计进行系统研究具有重要意义。基于此，本文针对高层建筑的结构优化设计进行分析。

关键词：高层建筑；结构设计；问题及对策

引言

现如今随着我国经济的飞速发展，广大人民群众的生活质量显著提升。高层建筑结构优化设计的必要性较为突出，只有确保高层建筑结构体系稳定可靠，才能有效实现最终应有作用价值的发挥，解决结构方面的隐患问题。在高层建筑工程项目建设中，切实做好结构优化设计极为必要，如果高层建筑结构方面出现偏差问题，则必然会严重影响到后续高层建筑的整体构建以及应用效果。伴随着当前高层建筑结构复杂性的不断提升，相应结构设计难度同样也正在不断加大，极容易在多个方面出现偏差问题，而任何细微偏差问题都很可能带来不利危害和影响。基于此，在高层建筑结构优化设计中加强重视程度至关重要，要求从多个角度入手予以严格把关控制。

1高层建筑结构设计的问题

1.1结构安全问题

与普通住宅建筑相比，高层建筑在功能性、美观性等方面具有巨大的优势，但其在抗灾能力方面较弱，导致高层建筑投入使用后，遇到台风、地震等自然灾害时受损的概率较大。因此，在进行高层建筑的结构设计时，尤其要注重其结构安全问题，结合具体情况对高层建筑的结构形式进行优化和调整，并综合考虑多个外部因素对结构组成部分的影响，通过缩尺模型实验对其进行精细化设计，以提高建筑结构的稳定性。

1.2扭转问题

扭转问题是影响高层建筑抗灾害能力的主要原因之一。对于高层建筑来讲，如果建筑出现了扭转问题，其产生的不平衡表现将会随着楼层的升高而日益明显；如果扭转足够大，还可能导致高层建筑坍塌。由此可以看出，高层建筑的结构力学模型是影响建筑安全的核心因素。但从现阶段来看，随着居民审美水平的提升，传统的对称式建筑结构已经无法满足人们的审美，而建筑结构正在朝着异形化的方向转变。因此，对于高层建筑的结构设计来讲，如何能够在确保建筑结构平衡性的前提下，提升高层建筑的设计感，是设计人员当下面临的一大难题。

高层建筑结构设计的常见问题分析

摘要：本文总结了高层建筑设计时水平载荷、整体结构侧移、结构延性和建筑的轴向变形等结构特点，并对高层建筑的抗震设计、基础设计和建筑的自重问题做了重点分析。

关键词：高层建筑，结构设计，抗震，基础，自重

随着社会经济和科学技术的飞速发展，建筑设计理论以及建筑施工技术不断完善，建筑材料与施工机械设备的性能不断改进，这为高层建筑的发展提供了良好的条件。但是高层设计是一项十分复杂的工程，涉及体系众多，为了保证建筑设计的科学和合理性，高层建筑的结构设计必须放在设计工作的首位。

一、高层建筑结构设计总体原则

高层建筑结构设计的最终目的就是保证整座建筑的安全与稳定，因此，高层建筑结构设计也要遵循一定的原则：结构计算在计算简图的基础上进行，在结构设计时一定要选择适当的计算简图；在基础设计时，要综合考虑建筑的整体结构、周围环境以及施工条件，并且要有详细的地质勘测报告，选择科学合理的设计方案。计算机飞速发展为工程设计带来方便的同时，也带来了很多工程计算的问题，由于软件和人为的因素，结构工程师要对电算结果认真分析，仔细校对；结构设计必须确保建筑物具有足够的承载力、刚度以及变形能力，对于结构设计中的关键受力构件以及薄弱位置，必须采取合理的构造措施[1]。

二、结构设计的主要特点 1、 高层建筑结构设计中水平荷载成为设计的决定性因素

（a） （b）

图1 高层结构设计的受力和变形示意图

垂直轴向载荷对高层建筑物的设计有很大的影响，但是由受力分析可以看出，水平载荷同样起着很大的作用，并已成为结构设计的控制因素。

高层建筑结构底部所受的竖直向下的轴向力n和倾覆力矩m与高度h之间的关系如下：

结构底部的轴力n = ωh

结构底部的倾覆力矩

m =1/2 qh2 （均布水平荷载）

式中，ω、q分别为沿建筑单位高度的竖向荷载、均布水平荷载。

对于达到一定高度的建筑来说，建筑物的自重在竖直方向上会产生轴力，由于不同的建筑有着不同的结构设计，所以不可避免还会在某些竖直的构件上产生弯矩，这些数值的大小与建筑的高度成正比关系。

高层建筑结构设计中常见问题分析

摘 要；城市高层建筑不断增加，其结构的变化也越来越复杂，本文就结构设计中常见的问题进行分析，以供同行参考。

关键词；建筑结构设计方案选型基础承重梁柱

中图分类号：tu3文献标识码： a 文章编号：

随着高层建筑的结构体系的形式多样化，设计部门所面临压力和挑战也越来越大。结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。本

文从事多年结构设计工作，发现在建筑结构设计过程中，会出现一些常见问题，影响了日后的施工和使用，为了避免结构设计过程中的错误，现将这些常常出现的问题分析总结如下：

1. 结构选型

对于高层结构选型问题，结构设计师应该注意以下几点：

1.1 设计者要注意结构的规则性问题

新规范在这方面的规定较之旧规范增加了许多的限制条件，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因而设计中的选型问题，一定要遵循新规范的上述规定。避免后期施工图设计阶段的变更。

1.2 结构设计的超高问题

结构的超高问题，是建筑设计的敏感问题。在抗震规范与高规中，严格限制了建筑结构的总高度，在规范中把建筑高度划定为a、b 两级，因此，设计中应该严格控制结构的高度，如果结构为b 级

高度建筑甚或超过了b 级高度，对于设计方案的影响是很大的。如果考虑不到，在实际工程设计中会出现施工图审查时的麻烦，导致不通过设计方案的后果，影响工程工期、造价等。

1.3 嵌固端的设置问题

现代都市的高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防工程，在这种情况下，嵌固端的设计有两种选择，一种是设置在地下室顶板，一种是设置在人防顶板，有一部分设计师往往忽视了由嵌固端的设置而发生的变化，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，任何一个因素考虑不周，都会给后期工作带来麻烦，甚至是质量事故。

高层建筑结构设计分析

摘要：本文结合笔者多年的工作经验，对高层建筑结构设计从多方面进行了分析，具有一定的参考价值。

关键词：高层建筑；结构设计

前言

多层和高层结构的差别主要是层数和高度上,但从实际情况上分析两者并没有实质性差别，它们都要抵抗竖向及水平荷载作用，从设计原理及设计方法而言，基本上是相同的。但是在高层建筑中，要使用更多结构材料来抵抗外荷载，特别是水平荷载，因此抗侧力结构成为结构设计的主要问题。

一、高层住宅结构分析

高层建筑结构设计过程中主要把握以下几个方面:

1、水平荷载成为控制结构设计的主要因素。结构内力、位移与高度的关系，除轴向力与高度成正比之外，弯矩和位移随高度都呈指数曲线上升，因此，随着高度的增加，水平荷载将成为主要控制因素。水平力作用下结构是否优化，材料用量将有很大差别。

2、在抗震地区，随着层数的增加，地震作用对高层建筑危害的可能性也比对多层建筑大，高层建筑结构的抗震设计应受到加倍重视，工程位于抗震区，无需进行地震作用计算，仍需要考虑抗震的构造措施。

3、结构侧向位移成为控制指标。与多层建筑不同，结构侧移已

成为高层建筑结构设计中的关键因素。随着建筑高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而应将结构在水平荷载作用下的侧移控制在某一限度之内。

4、轴向变形不容忽视。高层建筑中竖向荷载数值很大，使得柱产生较大的轴向变形，从而会使得连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大。轴向变形还会对预制构件的下料长度产生影响，需要根据轴向变形的计算值调整下料长度。另外轴向变形也会对构件的剪力和侧移产生影响，如不考虑构件竖向变形将会得出偏于不安全的计算结果。

5、结构延性是重要设计指标。相对于多层建筑而言，高层建筑更柔一些，在地震作用下的变形会更大一些。为了避免结构倾覆倒塌，特别需要在构造上采取合理措施，使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，即保证结构具有足够的延性。