高层建筑结构设计特点及常见问题分析

郑春雷

江苏筑森建筑设计有限公司 江苏 常州 213000

前言

高层建筑的结构设计关系到建筑物的整体形态，在建筑结构设计中是非常重要的。高层建筑结构设计复杂，设计师需要重视高层建筑结构设计中的问题，恰当准确的选择最佳的设计方案，确保其相关计算的准确性和合理性也是极为必要的。

1 高层建筑结构设计特点

高层建筑的结构设计要考虑到水平和垂直两个方向的作用。水平方向的作用主要指的是要承受地震和风的作用，而垂直方向的作用主要指的是建筑物的自重和使用荷载。与普通建筑相似，高层建筑结构在竖向的荷载多以重力表示，但在水平荷载方面，高层建筑与普通建筑有着极大的不同，高层建筑的自重与荷载在竖向构件可以产生一定的轴力与弯矩，在建筑结构的稳定性方面起着决定性的作用。随着建筑物越来越高，结构侧移和扭转的绝对值也逐渐增加，高层建筑物的侧移如果过大，对在其中活动的人会造成不舒服的感觉，还会影响建筑物的正常使用，即损害该建筑物的结构构件和非结构构件。所以为了防止发生损害，就要尽可能地在设计时将建筑物的侧移控制在安全的范围之内，使人在建筑物中可以舒适的生活和工作，使建筑物能够正常使用。因此，只有在对高层建设结构进行设计的过程中，使得建筑同时具有安全、经济、舒适、舒心以及富有内涵等特点，才能够吸引消费者眼球，从而为建筑企业带来更大的经济与社会效益[1]。

2 高层建筑结构设计遵循的原则

2.1 根据要求确定设计方案

现代任何一个建筑要想顺利施工，都必须先制定一个合理有效的设计和施工方案。综合分析工程的材料、施工条件、设计要求、地理环境等，并且要与水、电、建筑等专业进行充分的协商，以此为基础确定结构方案，为结构选型，最好进行多方案比较后选用较为优秀的。利用综合分析各种影响因素，保证设计方案的可行性和实用性。

2.2 精准进行计算结果分析

高层建筑的结构设计当中，我们必须要对于计算内容重视，并进行准确的计算。对于高层建筑结构设计当中的各因素都要进行全方位的考量，并且在此过程当中要准确的进行计算简图的运用，在计算简图的选取时，应注意正确反映结构的实际受力情况，使计算结果尽可能与实际相符。最终保证计算的结果能够具有良好的准确度，安全性，经济性。为了确保计算结果的准确度和增强工作的效率，设计人员需要选择科学的计算机软件实施分析，应以力学概念和丰富的工程经验为基础，从结构整体和局部两个方面对计算结果的合理性进行判断，确认其可靠性后，方可用于工程设计。

2.3 保证结构设计的完整性

在针对高层建筑结构实施设计时，设计人员应该确保高层建筑结构设计的完整性，不同建筑结构的承载力不一样，造成高层建筑的整体性能也存在差异。 对高层建筑的结构体系选择时，应保证结构措施的完善性。不同的结构构件所承受的荷载不同，在整个建筑中发挥的作用也相同。因此，在进行结构设计时，应从整体出发，充分分析各类构件的材质、受力情况以及延展性，保证各类构件能够有效合理的共同工作。并且还应该注重气候等自然因素对于高层建筑的影响，合理有效地进行高层建筑结构设计[2]。

3 提高高层建筑结构设计的对策

3.1 结构方案选择以及优化

在高层建筑结构设计中，其核心就是选择最优的结构设计方案，只有这样，才能够更加有效地保证建筑设计的水平，满足实际的需求。而在选择结构设计方案的时候，应该充分考虑存在的问题和一些重要的因素。首先，对相关的标准以及规定进行仔细的研究，避免最终所选的结构方案与使用要求、与现行规范和地方标准存在冲突。其次，对于具体结构方案的选择还应该重点针对其施工现场的实际状况进行慎重思考，尤其是对于施工现场的基础状况以及工程的规模大小等进行详细的调查和勘测，进而在此基础上选定最佳的结构方案。最后，相关的设计人员应该结合数据进行测算，选择最适合的方案，保证建筑结构的稳定性。

3.2 高层建筑结构基础设计

在高层建筑结构设计中基础设计工作占据较为重要的地位，而且在高层建筑基础设计正式实施时，应该把施工现场地质水文情况包括高层建筑功能要求当中设计的依据。应该根据工程的上部载荷分布和结构类型，地质条件，施工条件以及相邻的建筑物影响等各种因素进行综合性分析，选择既合理又经济的方案，必要时要进行地基变形演算，在进行设计时要最大限度地发挥地基的潜力。在高层建筑基础设计中，应该针对建筑上部结构类型进行分析，并将分析工作得到的结果和高层建筑物荷载实际分布情况进行比对，在对各项科学、有效的措施加以一定程度的应用的基础上将高层建筑物基础类型、深度等层面上行的参数确定下来。

3.3 抗震抗风结构问题控制

为了科学地提升高层建筑的抗震性能，设计人员在实施高层建筑结构设计时，应该对施工位置的地质、地震的级别以及频率实施实地勘察，提供依据给高层建筑抗震设计。建筑结构设计时，应考虑设计多道抗震防线，结构应具有一定数量的内部、外部赘余度，用延性较好的结构构件连接延性较好的分体体系，使各延性分体体系协同工作，在发生地震时，结构可以吸收和耗散大量的地震能量，保证结构的安全。对于抗风结构问题，设计人员在实施高层建筑结构设计时，必须重视风力对于高层建筑的影响。对施工地的风向和风力进行分析，科学合理地进行高层建筑结构的抗风设计，为高层建筑的建设以及安全使用提供保障。

3.4 嵌固端的设置问题

嵌固端是高层建筑结构设计中较为重要的一个组成部分在高层建筑中嵌固端有可能设置在人防顶板等位置，也有可能设置在地下室顶板。为了加强抗震的效果，使高层建筑设计更具有延长性，进行嵌固端的上下层刚度比较，保证上下层刚度比的合理性，要使嵌固端的设计具有较强的合理性，要多方面考虑嵌固层的各项指标的比较和分析，使整栋建筑从上至下都能满足抗震的要求，在设计时，还需考虑到抗震缝的设计问题，使抗震缝不会影响整栋高层建筑的延长性。

4 结束语

随着城市高层建筑物不断增多，对高层建筑物的结构设计问题更应该提起重视。因此，合理准确的选择结构设计方案，确保其相关计算的准确性和安全性是极为必要的，认真按照设计原则和规范，才能建造出优质的高层建筑。