建筑高层结构设计相关问题分析

建筑高层结构设计相关问题分析

宣晓明

义乌市第三建筑工程有限公司 322000

摘要：高层建筑越来越成为城市发展的建筑主体，我国经济社会对得到快速发展，高层建筑也在城市化过程中逐渐赢得人们的认可。高层建筑安全又舒适，还能做到经济适用，成为了城市建筑的主流建筑模式。本文主要针对高层建筑结构设计的相关问题进行分析。
　　关键词：高层建筑 结构设计 分析
　　改革开放以来，我国的社会经济得到了快速的发展，城市化进程不断的加速，高层建筑模式在城市发展中应运而生，逐渐成为经济繁荣和社会进步的重要象征，加强高层建筑的结构设计工作十分重要。我国的城市化进程过程中，高层建筑得到了快速的发展，高层建筑在发展过程中得到了社会的认可，高层建筑提高了人们的生活舒适度，改善了居民的生活环境。
　　一、高层建筑结构设计的意义
　　高层建筑设计能够做到结构的功能，以及居住的舒适性和经济性之间达到统一。从而解决了城市发展过程中对建筑物的需要，从理论上也达到了概念设计和结构设计的结合。高层建筑的主体结构主要应考虑到高层建筑物的抗侧力承载力、结构稳定性以及居住舒适性等因素。在建筑结构设计中，要充分考虑到建筑物的受力情况以及建筑结构之间的协调。要构建成稳定的传力路线，将整个建筑结构的受力传给地基。建筑结构设计就是要把整栋建筑物的结构做得比较完美，在承受力以及造价上要具有先进性，要充分考虑到建筑物的综合结构和使用功能。
　　二、高层建筑结构的特点
　　（一）框架结构
　　框架结构一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，主要是有梁和柱通过节点构成建筑结构的承载体系，框架结构能够灵活的布置建筑空间。具有较大的室内空间能够使用方便，框架结构主要是梁柱截面比较小，抗震性能受到限制。所以建筑物的高度就受到限制，所受的剪切力能够在抗震设计过程中缺少结构支撑，在抗震结构设计中在一般框架结构，应用比较广泛。
　　（二）剪力墙结构
　　在建筑结构体系中，剪力墙结构能够承受竖向荷载和水平荷载的受力情况称之为剪力墙结构，剪力墙结构主要应用于钢筋混凝土结构中，能够承受墙体水平作用和竖向何载力的共同作用。
　　（三）巨型结构
　　巨型结构是建筑结构中，常用的一些大型的框架结构。包括：跨若干楼层的巨型衍架构件。这些巨型的结构能够承受建筑结构巨大的水平力和竖向荷载。在建筑结构应用过程中，巨型结构在巨型结构框架设计中和巨型衍架结构设计中应用比较广泛。
　　三、高层建筑结构设计的具体措施
　　（一）建筑地基设计
　　对于高层建筑来说，地基的选择是关系到建筑结构的后期质量问题。在建筑结构地基处理过程中，地基的抗震设计是需要建筑结构设计师重点考察的对象。在地基基础设计过程中，要依照地方以及国家的相关规范。要对地质条件进行检测，制定出规范的地基基础处理方案。要依据地基基础类型和处理方法对建筑整体结构后期设计进行综合性的考量。
　　（二）高层建筑不规则性的设计
　　在高层建筑结构设计中，结构的位移以及周期要进行规范。结构的抗侧能力，钢厂抗侧力偏小，结构的扭转力就会较大。在高层结构中对楼层中间结构要做减法，可剪薄剪力墙，减小连接梁的高度。钢结构的抗侧力小，侧移力较大时，可对楼层周边结构做加法。可增大周边构件的高度。总体而言，不规则性的设计能够适应结构的抗侧刚度，能使高层结构的位移比放到合理的比值，要依据高层建筑的功能，要布置好高层建筑的结构高层建筑的下部几层设置为大空间，上部为办公或者隔墙较多的建筑。上下层刚度差别较大，此时高度变化能够使内侧里放大进行调整。
　　四、高层建筑结构设计的要点
        （一）体系分类以及选用原则
        高层建筑结合其属性和特征分为框架结构、框剪结构、剪力墙结构、筒体结构等多种体系。在高层建筑结构设计之中，采用最多的就是钢筋混凝土结构、型钢混凝土结构以及钢管混凝土结构。从目前来看，钢筋混凝土结构是高层建筑之中应用最为广泛的结构，而在高层建筑结构体系选择时，应该考虑到其安全性和经济性的要求。高层建筑结构应注重概念设计，重视结构的选型和平面、立面布置的规则性，加强构造措施，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。在抗震设计时，应保证结构的整体抗震性能，使整体结构具有必要的承载能力、刚度和延性。
        （二）高层建筑结构材料选择
        钢筋混凝土材料目前已经成为了我国高层建筑结构材料的主要选择，其有着较为良好的性能和较为优越的耐久性，建造出来的结构刚度较高且维护过程之中成本费用较低，因此钢筋混凝土能够作为建筑结构材料广泛的应用到高层建筑结构设计之中，而为了确保钢筋混凝土结构材料的优势得到充分发挥，应该在结构设计时明确建筑结构材料的质量要求。
        （三）体系选择
        在进行高层结构设计之中，最为重要的就是体系选择。框架结构体系指的是通过梁柱组成的横纵两个方向的建筑体系，能够同时进行水平荷载和垂直荷载的承担，而其主要优势在于建筑的平面布置形式较为灵活，建筑空间较大且其立面处理较为简单和快捷，在我国高层建筑结构设计之中有着较为广泛的应用。然而这种体系也存在着一定的缺陷，其侧向刚度较低，一旦楼层层数较高就有可能出现侧向位移的问题，导致非结构性的构件被破坏，最终使高层建筑的使用性能受到了不良影响。

        剪力墙结构又称为抗震墙结构。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置剪力墙，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构件。 剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。这种结构体系缺陷是结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，平面布置不灵活。
           （四）抗震性能
        由于地震是一种瞬时作用，产生的效应非常强烈，这就要求结构有较好的延性，使结构能在强震作用下产生较大变形而不破坏。安全的结构体系是多层设防的，多肢墙比单肢墙抗震性能好，框架剪力墙比纯框架抗震性能好等。结构应具有合理的刚度和强度分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生应力集中。对结构整体刚度的控制主要是对结构位移比、位移角、周期比的限制。结构平面布置宜简单，规则和对称，结构刚度分布为求均匀，控制建筑平面的长宽比，采用规则的竖向体型，结构沿竖向刚度均匀连续，避免刚度突变。

　　五、高层建筑设计的相关问题
　　（一）高層结构设计的超高问题，在建筑结构抗震中要严格控制建筑物的高度，因为高度的增加会给建筑带来建筑结构设计的难度。
　　（二）短肢剪力墙的应用，在工程设计实践中，高层结构的短肢剪力墙的应用能对建筑物的稳定提供技术支撑，降低高层建筑的风险，减少工程设计的技术难度。
　　（三）高层结构的规则性问题，在建筑结构的设计中，国家的相关技术规范为新建筑结构制定了强制性的条文，建筑结构不能采用不规则的建筑结构模式，高层结构设计中，不规则的建筑结构要依照相关的技术规范进行设计。
　　六、结语：　高层建筑的发展已经改变了我们的生活环境，提高了生活质量，促进了城市发展得更好，但目前高层建筑工程结构设计中存在的问题不可忽视，这就要求高层建筑不能盲目追求时尚和潮流，而应该从结构设计入手，在确保高层建筑质量的同时，促进人们安全幸福生活，从而促进中国建筑业的发展和经济的繁荣。

    参考文献
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