同层建筑结构设计中的要点分析

摘要：随着城市化进程的加快，我国高层建筑工程逐渐增多，高层建筑的结构设计中也不断涌现出新的弊端和问题，这要求专业设计人员需要结合自己在实践过程中积累的经验来应对。本文主要探讨高层建筑结构设计中的要点。

 

关键词：高层建筑;结构设计;要点分析

 

随着我国现代化建设的日益深入，建筑行业的发展也在蒸蒸日上，在数量上越来越多的情况下，如何控制好质量的问题成为建筑行业甚为关注的问题。作为高层建筑施工中的重点工作，结构设计对整个建筑质量有着直接性的影响。如何控制好其设计质量、其主要内容和涉及到的要点有哪些，下文笔者将结合自己多年来对高层建筑结构设计经验对这些问题做相关探讨。

 

1.高层建筑结构设计特点

 

1．1侧移成为控制指标

 

与较低楼房不同，结构侧移已成为高楼结构设计中的关键因素．随着楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

 

1．2轴向变形不容忽视

 

高层建筑中，竖向荷载数值很大，能够在柱中引起较大的轴向变形，从而会对连续梁弯矩产生影响，造成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；还会对预制构件的下料长度产生影响，要求根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整；另外对构件剪力和侧移产生影响。

 

1．3结构延性是重要设计指标

 

相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

 

1．4水平荷载成为决定性因素

 

建筑物自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与建筑物高度成线性关系；而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中引起的轴力，是与建筑物高度的二次方成正比．另外，对某一定高度建筑物而言，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。

 

2.当代高层建筑结构类型

 

2．1剪力墙结构体系

 

在剪力墙结构中，一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙组成竖向承重结构，剪力墙不仅仅需要承受重力荷载作用，还在承受诸多水平荷载的作用，如风、地震等水平荷载作用。剪力墙结构和框架结构相比，测向刚度大、侧移小，该结构属于刚性结构体系。从理论角度来说，剪力墙结构可以用来建造上百层的民用建筑，然而从技术经济层面来说，地震区的剪力墙一般是控制在一定层数和高度下。这种结构的缺点是间距较小，一般在3米到6米之间，因而建筑平面的布置较为死板，缺乏灵活性，使得使用受到一定的限制。

 

2．2框架结构体系

 

框架结构是利用梁和柱组成的纵横两个方向的框架形成的结构体系，他同时承受竖向荷载和水平荷载，其优点是建筑平面布置灵活，可形成较大建筑空间，建筑立面处理也比较方便，主要缺点是侧向刚度小，层数较多时会产生侧向位移，易引起非结构构件破坏，影响使用，在非地震区，框架结构一般不超过15层。

 

2．3筒体结构体系

 

简体结构由框架一剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。简体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的简体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。

 

3.高层建筑结构设计要点

 

3．1基础设计问题

 

地基是建筑施工的基础，建筑设计人员在高层建筑结构设计的过程之中需要首先全面了解建筑地基，分析好建筑结构和建筑环境，结环境和施工，切实提高建筑结构设计在施工过程中的可实行性。我国国土辽阔，建筑环境迥异，地质情况也各有不同，所以，设计人员需要深入研究地质状况，确保施工的顺利进行。建筑结构设计人员需要首先勘探水位，进一步综合考虑地质数据、上层结构类型、使用功能和施工条件。再者，设计者还需要研究周围建筑环境的安全度，从而观察建筑物倾斜或者沉降情况。最后，设计人员还需要了解建筑物设置位置和标高，分析建筑施工的科学性，从而确保建筑工程施工的顺利进行。

 

3．2水平荷载问题

 

垂直荷载、风力产生的水平荷载、地震抵抗力等都是在建筑工程施工的过程中能够影响到建筑质量的因素。水平荷载是建筑结构设计的主要控制因素，其对建筑质量发挥着决定性的作用。建筑结构设计人员需要分析水平荷载的方向和大小，预防、控制水平荷载可能会导致的高层建筑结构问题，加强对建筑结构的强化效果，从而减少水平荷载导致的建筑结构问题。

 

3.3结构延性问题

 

在地震的作用下，高层建筑结构因具备很好的柔和性，会形成很大的变形。为了提高其抗震性能，设计人员需要强化对建筑结构塑性形变，确保其具备较好的抵抗变形能力。在高层建筑结构设计的过程中，对高层建筑结构进行合理的强度强化，合理处理高层建筑边角和底座等部分，确保其具备充足的延性，从而加强高层建筑的安全性和稳定性。

 

3．4结构选型问题

 

高层建筑结构所选用的施工工艺不仅在很大程度上影响着建筑施工材料的消耗，还影响着工期和建筑质量。之所以，在进行高层建筑结构选型的过程中，设计人员需要全面控制建筑结构体系，合理选取建筑结构的工艺。在进行结构选型的过程中，设计人员需要对高层建筑结构平面和里面进行全方位的控制，优化单独架构的控制效果。完善建筑结构力学分析，确保建筑施工的受力效益和特性，设计高层建筑结构的选秀概念阶段，确保高层建筑施工的经济效益。高层建筑结构设计人员需要对选型环境和施工效果等进行充分的考虑，提高建筑结构的综合经济效益和社会效益，避免出现工程资源浪费现象。

 

3.5抗震及连梁问题

 

在进行高层建筑抗震设计的过程之中，一般情况下，高层建筑不使用单纯的框架结构体系，而是会选取框架一剪力墙、剪力墙、筒体结构等来实现对自身结构的加固，提高其抗震性能。这以上方法可以有效地提高对地震的抵抗效果，从而提高建筑结构的经济性。在框架一剪力墙结构中，设计人员可以降低连梁的刚度，折减刚度系数。如果在折减之后，建筑结构仍然无法满足设计的需要和设计要求，设计人员可以适当内调幅连梁，然而在实际调幅的过程中，还要保证调幅力度应低于20个百分点。

 

4.结束语

 

高层建筑的结构设计是一项有着重大意义的工作，其不仅关乎着国家建筑行业的发展和国民享用的建筑的质量，而且考验着我国建筑行业专业设计人员的素质和水平，因其是一门实用性很强的工作。如果依照传统的设计法来设计高层建筑的结构，会带来巨大的浪费，因而，对我国建筑行业来说，抓住高层建筑结构设计的要点，推行能实现资源合理分配 、 利用的高层 建筑结 构设计 方案 ， 提 出节 约建筑造价 的结构优化 没计方 法势在 必行。