高层建筑结构设计思考

陈雷

摘 要：随着建筑技术不断前进以及土地供给的紧俏，目前高层建筑在我们的城市建筑中越来越多，高层建筑结构设计成为这些建筑设计的关键，而且加之建筑的类型和功能越来越多元化，所以针对高层建筑需要认真研究其结构设计方面的问题，以便更加合理的设计高层建筑结构。

关键词：高层建筑；结构；设计

中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2014）03018901

信息越来越发达、人们生活节奏也越来越快，而变化的不仅仅是人们的生活方式，社会所有领域都发生着深刻的变化。我国正在进行城镇化进程，漫步于城市之中，你往往会看到好多工地，而且这些现象在一线城市和正在兴起的城市更为明显。有一个现象或许我们已经感觉到了，就是我们在一线城市核心区买新建住宅的时候，往往很难找到几层楼高的房产了。究其原因，或许是和现在土地寸土寸金、开发商拿地成本很高有关。高层建筑大量的出现在建设规划中，稍微有点专业知识的人都清楚，高层建筑考虑的问题很多，其中結构设计应该成为需要首要考虑的问题之一，因为高层建筑的高度在显现了其较普通建筑更为强大的使用功能外，也对其结构提出了更高的要求。下面，结合笔者工作实际，谈谈从高层建筑的结构特性的角度应该考虑的一些东西。

1 高层建筑结构设计的特点

1.1 设计富有技术性和专业性

我们都知道：高层建筑和多层建筑来说，在功能上和设计上会有很大的不同，这是因为对于高层建筑而言，它们的结构设计关系到它的各种使用功能的实现情况，还关系着高层建筑作为一项土建工程所产生的造价和工期问题。

1.2 水平荷载成为决定因素

水平力在所有建筑结构选择和设计中都是最重要的因素，对于高层建筑来说更是如此，因为普通建筑中，受其建筑高度限制，水平力对于建筑的结构影响较小，但是随着建筑高度的增加，水平力在建筑结构中起到的作用也随之增大。从专业角度讲，一方面，建筑的自重和露面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值，它与建筑高度的一次方成正比；从另一个角度来看，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖构件中引起的轴力，是与楼房高度的两次方成正比；另一方面，楼房的高度从竖向荷载来说一般情况是定值，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。

1.3 承载力设计需要基础

在高层建筑结构选择和设计上，必须要保证它的承载力基础，特别是要注重刚度的加强，以抵抗侧向力。结构侧移是高层建筑结构设计的关键因素，这是余较低楼房不同的地方。建筑物层数的增加，使得每多一层其侧向力都会发生很大的变化，所以建筑物特别是高层建筑物需要控制水平荷载因素。

1.4 其他关键因素更需关注

第一是高层建筑的抗风因素，需要要认真的计算出风荷载作用下的位移值，以有针对性的采用调整结构和装饰构件来实现高层建筑的抗风。第二是高层建筑的抗震要求，应该在建筑前认真的选择地基位置，并详细的勘测该区域的地质情况。第三个是高层建筑的地基情况，要保证其承载力和刚度满足建筑上部结构的要求。

2 高层建筑结构设计需要关注的问题

2.1 选择合理的结构设计方案

合理的结构设计方案是高层建筑结构设计中需要首要考虑的问题，特别是几个关键因素，比如：结构类型、荷载分布情况、施工条件、地基潜力、相邻建筑物影响等，都需要在设计上分别有针对性的加以考虑。同时，还应考虑到相同的结构单元当中，应该选择相同结构体系。在首要考虑问题的基础上，还需要考虑地理条件、工程设计需求、施工条件、材料等因素综合分析基础上，加之包括水、暖、电等各个专业的相协调的情况下，选择合理的结构，从而确定结构的方案。

2.2 充分考虑设计施工经济性

安全、适用、经济是结构设计的三要素。三个要素之间既有层次关系又相互平衡和制约。在满足前两个要素的前提下，就要考虑如何实现结构造价的经济性问题。直接经济指标一般采用结构造价百分比、单位面积结构综合造价或者单位面积材料用量（如钢材、钢筋和混凝土）。对于高层建筑而言，我们还需要考虑它的施工周期长、投资回收慢、竖向构件面积大等特点，这些都需要用到间接指标，比如：竖向构件占楼层面积比、施工可建性、社会效应、楼层净高等。具体地讲：首先，在超高层建筑中，风荷载是主要水平控制荷载，因此，减小风荷载是最有效的措施之一。其次，提高抗侧力结构的效率是节约材料用量的有效途径；不同材料的有机组合也可发挥材料各自的优点，降低结构综合造价。最后，确定合理的设计性能指标，既确保结构安全，又能满足经济要求。

2.3 充分进行计算并校对

高层建筑结构计算需要精细化，如果出现误差那将会引起建筑物因结构问题而发生的事故。所以，首先需要选择合理的计算简图，特别是针对结构节点的复杂性，确保其计算误差控制在规定的范围内。另外，需要充分运用各种计算机软件，充分利用软件进行校对并进行合理判断，从而得出准确结构。

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