小议建筑工程结构设计现状与未来发展趋势

张长锁

吉林建筑大学设计研究院 吉林省长春市 130000

摘要：随着社会建设突飞猛进的发展，大量的高层建筑进入到人们的视野，高层建筑是当代科学技术和社会文化经济的一种体现。是人类社会趋于城市化，高技术化，现代化发展进程中的产物，是时代的里程碑，也是城市的设计师，建筑师，是工程师们面对的宏伟课题和历史的重任。近年来，由于轻质高强材料的开发，抗风和抗震理论的不断完善，加之新的施工技术和设备的不断涌现，特别是计算机的普及和应用以及结构分析手段的不断提高，为迅速发展高层建筑提供了必要的技术条件。本文就高层建筑工程结构设计现状与未来发展趋势进行了简单的分析。

关键词：高层建筑；结构设计；现状；发展

引言

高层建筑的结构体系是随着社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展。一方面，高层建筑是城市发展的重要标志，其高度越来越高，建筑形体越来越独特。另一方面，建筑结构工程师们一直尝试探索和寻找受力性能良好、合理、高效的结构体系，通过技术途径对高层建筑结构体系完善和优化。但是，随着高度的增加，高层建筑的技术问题、建筑艺术问题、投资经济问题以及社会效益问题、环境问题等逐渐变得复杂、严峻。因此，高层建筑成为衡量一个国家建筑科学技术水平的重要标志，更是检验一个国家建筑结构技术成熟程度的标尺。

1 高层建筑设计分析

（1）高层建筑的发展概况。19世纪末期，有了实际意义上的高层建筑。最早的高层建筑同时也是由钢框架与钢筋混泥土构成的；到了20实际50年代之后，由轻质材料所修建的高层建筑逐渐发展，并在实际应用中取得成功。钢结构具有强度高、自重轻的特点，能够很好的适应对高层建筑荷载能力的要求。在目前的发展中，高层建筑由于其自身发展的优势，也使得钢筋混泥土所构成的结构更加稳定。

（2）高层建筑设计原则。高层建筑的设计原则遵循合理性与规范性的原则，其合理性要求在设计简图的时候，保证高层建筑的设计结构更加的合理，并且能够适用于高层建筑的安全性要求。通过对实地进行考察，分析出适合的结构方案，合理的建筑结构需要其在实际中发挥作用。通过对实地的数据的考察，可以发现，选择适合的计算公式与设计的方案，可以使得设计的过程更为合理。正确的分析计算的结果，也可以使得设计能够更加精准。在高层建筑中，通过对不同计算软件的使用，得到的计算结果大不相同。所以这就要求高层建筑的设计构成能够更加稳定，在计算机使用的过程中，由于软件设计的缺陷和程序设计的漏洞，所以在设计的过程中，一定要通过计算器来辅助运算，使得计算与运行的结果更为合理。

高层建筑在设计时，也要遵循规范性的要求。这需要保证设计过程的规范性，保证设计规范性要求能够达到标准，需要对计算公式进行正确的选择，重视实际操作过程。在对实地操作中的问题进行合理的估计，高层建筑设计结构在很多方面都需要对计算的结果进行更为精准的估计，这需要对计算的精准操作与设计。

（3）高层建筑设计方法。高层建筑在设计的过程中，往往会面临很多的问题，如设计指标的延展性，这需要考虑到实际施工的要求。同时，对于轴对称的结构需要，也使得建筑结构更需要考虑变形的问题。實际施工中，高层建筑往往会存在竖向上的结构过重的问题，这主要存在于对大支座的弯曲超过数值的问题，或者是连续减小的中间支座的负弯曲数值。而这些存在于实际施工的过程中的问题，往往会对建筑结构产生较大的影响，因此需要通过计算，对实际的测算结构进行处理。结构延展性的处理上，高层建筑需要更为柔和的建筑结构，以保证其抗震需求，同时也可以保证其在实际使用中由于变形而产生的压力，使得其建筑结构更为稳定。

2 高层建筑的设计

（1）高层建筑设计内涵。高层建筑要增加在设计方面的延展性，同时增加其稳固性能。高层建筑在发展方面，要逐步提高其在设计上的安全性能。目前由于城市人口的急速增加，使得高层建筑的建筑需求在不断的扩大，高层建筑需要在设计上更为合理。通过对高层建筑在计算机辅助结构上的适用，能够使建筑结构工程更为稳定，在其后续的审查工作中，也能够做出慎重的审查，并判断出其需要改进的建筑结构。其安全性表现在防范措施的合理处理。从目前建筑的设计来看，其防范措施的进一步优化设计还有待于改善，由于各类建筑对高层空间设计，而调整或压缩安全保障的空间。客观上来说，这是极为严重的违规行为，对于建筑本身的空间破坏，也带来了建筑安全和楼层本身的安全性问题，故此，在高层设计方面除了要考虑到空间和外观整体性外，安全问题要放在设计过程的首要。对于高层建筑外，以现有设施与设备，发生火灾或其他安全问题，其救援难度是相当大的，现实原因在设计过程中要加以充分的肯定。

（2）高层建筑的设计特点。在高层建筑的设计方面，需要实际考量的是其水平承压能力与竖向的负载能力。一般低层建筑在设计中，往往由于其楼层低矮，竖向的压力较小，水平的荷载量往往也较少，在实际设计的过程中，不需要太多的考虑抗压的问题，高层建筑除了考虑抗压的问题以外，同时还需要考虑其竖向的附加压力，由于高层建筑的楼层高，因此在设计高层建筑中，要产生足够强的附加压力，除了强度需要，同时还要求结构有适合的刚度，使得水平的荷载量能够达到固定的需要。

3 高层建筑未来发展前景

（1）应用分析。高层建筑需要在实际的结构上有所改进，对于材料的需要将是使高层建筑结构更加稳定、性能更加完善的重要条件，实际使用中，大部分高层建筑在实际施工中都采用混凝土与钢筋的材料，混凝土具有高强度与良好的韧性的特点，这就能够满足高层建筑在抗震与减震上的需要。同时，其能够有效的减轻自重，保证在竖向上的承压能力有所减轻。高层建筑在轻骨材料上的应用，可以减轻自重，并有效的提高高层建筑的稳定性要求，这样的材料有：纤维混凝土、聚合物混凝土、预应力混凝土等等，高性能混凝土的开发与利用，必将为高层建筑的设计带来重大的影响。因此，在实际使用的过程中，要改善钢材的强度，同时也要保证新型耐火耐候钢的研发对实际的使用效率。提高建筑结构的稳定性与延展性。

（2）发展趋势。在未来的高层建筑的发展中，要考虑到高层建筑的新型发展方向，更加关注人的需要，提高高层建筑的人文性、生态性与智能型，关注住宅的实际需要，保证生态功能的稳定性能。在未来社会不断的发展与变迁之中，对高层建筑的实际需要将会不断的提高其要求。同时，对建筑结构的设计也会更加的时尚，并更加的人性化。现代建筑结构，应该呈现多样化的发展需要，建筑结构的形体的设计与结构的需要将会更加的复杂，并不断的趋向立体化。此外，由于在经过科学计算下设计出来的混合结构的高层建筑具有性能优良、经济合理，且很容易就满足了高层建筑的侧向刚度需求，故而其成为建造出比钢筋混凝土更高建筑的重要保障，可见，随着人类社会的不断发展，未来混合结构成为了合理、可行的设计方案。

结束语

高层设计是现代城市建筑要思考的重要问题，也是现代化建设的必然。在未来的发展过程中，城市建筑对高层的需求将会越来越多，其设计的问题将会走向更为精致化，更为人性化。然而，对于当代建筑设计而言，需要进行理论和实践上的思考，以通过思考找到一条优化的路径来完成城市对高层建筑的合理化需求。通过对高层建筑结构的设计进行分析，使得目前阶段的高层建筑能够很好的被利用。目前高层建筑的发展将会更加要求精密的设计结构，同时更加注重设计的质量。高层建筑设计的质量安全是高层建筑的结构设计最为重要的环节。在以后发展中，必将被重视起来，通过本文对高层建筑设计的分析，希望能够为高层建筑设计行业的发展贡献一些力量。

参考文献：

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