刍议高层建筑的结构设计
- 格式：pdf
- 大小：1.42 MB
- 文档页数：1
Planning & Designing
︱88︱华东科技 刍议高层建筑的结构设计
肖 寒
（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆 400016）
【摘 要】高层建筑已经成为当今社会建筑的一个重要组成部分，对于这种高层建筑来说，其结构体系是不容忽视的要点所在，必须要恰当设计其结构才能够保障高层建筑的可靠性，本文就重点针对高层建筑的结构设计进行了简要的分析和探讨。
【关键词】高层建筑；结构设计特点；结构设计问题
中图分类号：TU318 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2015）12-0088-01
1 高层建筑结构设计的特点
1.1 水平荷载成为决定因素
对于高层建筑来说，在具体的结构设计过程中，最为关键的一点就是针对相应的载荷大小进行明确，在明确其载荷大小的基础之上进行恰当的设计才能够有效提升其设计的准确性，而水平方向上的载荷更是重中之重，其对于高层建筑结构构建的承载能力具备着较为直接的影响，这一点在具体的结构设计中必须要引起重视。
1.2 轴向变形不容忽视
对于高层建筑结构设计工作来说，除了水平方向上的载荷影响之外，竖直方向上的载荷同样会对于高层建筑的结构产生较大影响，甚至还可能会出现轴向变形问题，因此，必须要充分加强对于竖向载荷的关注力度，确保其计算的准确性，并且在设计中有所体现。
1.3 侧移成为控制指标
因为高层建筑自身的特点，其在结构设计过程中还应该充分关注相应的侧移问题，一旦高层建筑出现侧移的话，必然会引起较大的后果，因此，针对不同高度的高层建筑来说，必须要充分考虑其可能存在的侧移隐患，做好相应的控制和处理设计。
1.4 结构延性是重要的设计指标
对于高层建筑结构设计工作来说，结构延性是不容忽视的一个重要方面，尤其是随着高度的增加，这种延性更是应该引起足够的重视，只有针对延性进行了有效的设计，才能够较好的避免高层建筑出现倒塌问题。
2 高层建筑结构设计的原则
2.1 选择合理的高层建筑结构计算简图
计算简图的选择是高层建筑结构设计的一个重要方面，只有保障其计算简图选择合理，才能够确保其各类载荷计算的准确性，进而才能够保障其结构设计的合理性和安全性。
2.2 选择合理的高层建筑结构基础设计
在进行基础设计选择的时候，需要按照高层建筑的地质条件进行。
并且，对高层建筑上部的结构类型与荷载分布进行综合分析，同时对施工条件以及相邻建筑物的影响进行全面的考虑，在综合分析和考虑的基础上选择科学合理的基础方案。
需要注意的是，基础方案的选择需要使地基的潜力能够得到最大的发挥，如如果必要的话，可以对地基变形进行检测。
2.3 选择合理的高层建筑结构方案
合理的结构方案必须满足高层建筑设计的结构形式和结构体系的要求，并尽量经济合理，以最少的花费获得最佳的结构设计方案。
受力在明确、传力简单是结构体系的基本要求，在相同的结构单元中，应该选择相同的结构体系。
选择合理的结构方案的时候，需要分析地理条件、工程设计需求、施工条件、施工材料等等，在对这些指标进行综合分析的基础上进行结构选择，以确定最佳的结构方案。
2.4 对计算结果进行准确的分析
随着科技的不断进步，计算机技术被广泛的应用在建筑结构的设计中。
当前市场上存在着形形色色的计算软件，采用不同的软件得到的结果可能不同，所以，建筑结构设计人员在全面了解的软件使用的范围和条件的前提下，选择合适的软件进行计算。
由于建筑结构的实际情况和计算机程序并不一定完全相符，所以进行计算机辅助设计的时候，出现人工输入误差或者因为软件本身存在着缺陷使得计算结果不准确的问题，基于此，结构设计工程师在得到了通过计算机软件得到的结果以后，应该进行校核，进行合理判断，得出准确结果。
3 高层建筑结构设计中的问题及相应的措施
3.1 超高问题
基于高层建筑抗震的要求，我国的建筑规范对高层建筑的结构的高度有严格的规定，针对高层建筑的超高问题，在新规范中不但把原来限制的高度规定为A 级高度，并且增加了B级高度，使得高层建筑结构处理设计方法和措施都有了改进。
实际工程设计中，对于建筑结构类型的改变对高层超高问题的忽略，在施工审图时将不予通过，应该重新进行设计或者进行专家会议的论证等。
在这种情况下，整个建筑工程的造价和工期都会受到极大的影响。
3.2 高层建筑结构的规则性问题
在高层建筑的新的建筑规范中，对高层建筑结构的规则性问题作了很多的限制，例如：对结构嵌固端上层和下层的刚度比进行了规定，对平面规则性进行了规定，等等。
此外，在新规范中，还明确规定了高层建筑不能采用严重不规则的设计方案。
所以，为了使工程建设按照设计依次进行下去，避免在施工后期对结构设计进行改动，在高层建筑结构设计中，必须严格按照规范的限制条件进行。
3.3 高层建筑结构设计嵌固端的设置
一般情况下，高层建筑配有两层或者两层以上的地下室或者人防。
高层建筑的嵌固端一般设置在地下室的顶板或者人防的顶板等位置。
因此，结构工程设计人员应该考虑嵌固端设置会可能带来的问题。
考虑嵌固端的楼板的设计；综合分析嵌固端上层和下层的刚度比，并且要求嵌固端上层和下层的抗震的等级是一致的；高层建筑的整体计算时充分考虑嵌固端的设置，综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。
3.4 高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。
结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。
为避免建筑物因水平荷载作用而发生的扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能地使建筑物做到三心合一。
在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。
为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面形式。
在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简单平面形式，当需要采用不规则L 形、T 形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。
3.5 轴压比与短柱问题
在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱的轴压比而使柱的截面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。
即使采用高强混凝土，柱断面尺寸也不能明显减小。
限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态，防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。
柱的塑性变形能力小，则结构的延性就差，当遭遇地震时， 耗散和吸收地震能量少，结构容易被破坏。
但是在结构中若能保证强柱弱梁设计， 且梁具有良好延性，则柱子进入屈服的可能性就大大减少，此时可放松轴压比限值。
另外，许多高层建筑底几层柱的长细比虽然小于4，但并不一定是短柱。
因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比，只有剪跨比小于2 的柱才是短柱。
有专家学者提出现行抗震规范应采用较高轴压比。
但是即使能调整轴压比限值， 柱断面并不能由于略微增大轴压比限值而显著减小。
因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。
4 结束语
随着社会的发展和科技的进步，建筑结构不断的发生变化，高层建筑结构形式越来越多，所以高层建筑设计尤其是结构设计越来越重要。
作为结构工程师，除了掌握基本的专业知识以外，还要具备复合型能力水平，了解现代化信息技术，提高结构计算的完整性、精确性，结合工程具体情况，最终确定最合理、最经济、最合适的方案，解决设计过程中可能遇到的各种问题，推动我国高层建筑的优化发展。
