高层建筑结构设计探究

胡文恒

摘 要：伴随着城市人口的不断增长，城市的土地已经不能满足人们的需求，但这也刺激了建筑行业的发展。这就为我们建筑行业不断追求空间的合理利用提供了不竭动力。正因如此高层建筑的设计，施工等技术不断发展，高层建筑也成为城市中不可或缺的一部分，在人们不断追求更高层次的物质、精神生活的现在，人们对建筑的需求也逐渐多元化，人们对于物质的追求为之更甚，正是这样，着重提高高层建筑的结构设计，让城市中的高层建筑在达到居住要求的同时，也要让高层建筑更具欣赏价值，使其为城市形象增光添彩。

关键词：高层建筑；结构设计；特点；问题

1 前言

目前高层建筑建设项目在逐年增多，而对结构设计质量的要求也在不断提升，为了提高建筑结构的稳定性，必须保证结构设计质量。本文首先分析当前高层建筑结构的主要特点，然后通过对结构设计问题的分析，就如何做好结构设计进行研究，以提高建筑结构设计质量。

2 高层建筑的结构特点

高层建筑和低层建筑是不一样的，由于高层建筑的高度，使它不但在建筑结构上独具一格，而且还要支撑水平和竖直两个方向的荷载。水平荷载是由于外在的自然天气造成的，竖直荷载则是来自于其本身所具有的重力造成的。不仅这样，对于高层建筑的抗震性能也有非常严格的要求，底层建筑所受自然天气的影响较小，高层建筑所受自然天气的影响是非常大的。自然天气还是建筑物荷载的主要来源。

目前来看，随着高层建筑不断增高，位移越来越大，使得高层建筑不能满足人们对舒适度的要求。并且建筑物结构的稳定性会随着位移的增大而降低，正因如此，要在符合稳定性要求的前提下设计高层建筑物，还要求设计师设计高层建筑物的结构时，注重高层建筑结构的主要方面，这样才能符合人们对建筑物的基本要求

3 高层建筑结构设计方案的选择

在策划繁琐高层和特高层建筑结构时，其建设的质量主要取决于结构方案选择的是否合理。假如没能根据工程的实际情况选择繁琐高层和特高层建筑的结构方案，那么可能造成后期需要对建筑结构进行调整。这样就要求建筑设计单位对建筑设计进行大规模的修改，同时也会造成非常大的经济损失，这就在无形之中将繁琐高层和特高层建筑结构的设计增加了难度。也正是如此，在设计繁琐高层和特高层建筑时，设计单位应该利用所有有关的建筑结构专业知识，把它融入到建筑设计之中，这样才能选择出合理的结构方案。要想控制工程建设企业对于繁琐高层和特高层建筑工程的投资，不仅需要考虑工程建设地的岩土工程地质条件，还需考虑到建筑对抗震设防烈度的要求，以这两点来选择结构类型。也正是这样，要综合考虑到施工的科学性以及工程的预算来选择建筑结构设计的类型。

4 高层建筑结构设计应注意的问题

4.1 注重选材

质量好的材料是高层建筑设计的基础，要选择轻质的能够承受高强度的材料，只有使用这样的材料才能具有很好的抗震效果，建筑面层通常采用钢筋混凝土来组成其结构构件，用压型钢板以及混凝土来构造楼屋面，这样能够增强它的强度，与此同时外墙围护通常使用铝合金或者玻璃幕墙。

4.2 平面结构的选择

假设平面结构为正方形，要在立面上打开一个下面大上面小的立面体型的洞口来进行通风，这样可以使建筑物的迎风面积主要集中在低处，还要尽可能的选择体型系数比较小的平面形状，这样才能减小建筑物整体的和局部的受风面积，降低风压，设计成流线光滑的外形也有同样的作用。

4.3 注重选择结构体系

一般客户都喜欢无外露梁的建筑，符合这一审美的剪力墙结构体系，还可以减少非高层建筑中承重隔墙的数量，所以在选择高层建筑的结构体系时，剪力墙结构是比较常见的；盡管如此，对于比较高的高层建筑通常设计成刚度较大的筒形结构来增强建筑物的抗水平力。另外还可以通过科学的实验来获得相关的数据，通过数据比较来设计出结构可靠地建筑。筒体体系采用它自身的形状特点来抵抗外力，筒体体系大致可以分为两种，包括实腹筒和空腹筒，它是一种在立体空间上受力的结构。筒体体系的刚度和强度都是比较高的，它所承受的荷载也都均匀的分布到它的每个构建之上，它的抗震、抗风能力也都非常强，也正是这样，它是一种非常理想的结构体系。在大跨度的高层建筑或者大空间的高层建筑当中应用比较广泛。

4.4 注重概念设计

在方案确定之初一直到工程施工图的设计，甚至到后来的工程现场服务都应该秉承着高层建筑的概念。通常施工设计措施应该满足五项规定：选用较平稳的平面进行建筑；不能在影响抗震的地方进行建筑；要考虑到结构的延展性、以及工程质量和房屋的重心来选择建筑结构体系以及建筑材料；要根据概念合理的设计，必要时进行调整；要尽可能的布置抗震防线。

4.5 注重抗震设计

与普通建筑不同，高层建筑的高度相对较大，所以它所面临的风力强度和地震强度也是不同的，所以，抗震的设计也是高层建筑设计中非常重要的一环。选择比较坚硬的土地来进行建筑，还要综合考虑到周围的地质条件以及地面形态的问题来设计建筑的抗震结构。与此相对的是，地面高低不平，土地沙化都会大大降低建筑的抗震能力，土地的不断变化也使得建筑面临着诸多的不确定因素。

4.6 弹性假定下高层建筑结构分析

在进行建筑的结构分析时弹性假定计算方法是最通用的一种计算方法。在外力或者自身荷载的情况下，结构通常是一种弹性的状态，在实际的工作中与这个假定方法是吻合的。然而，在建筑经历了地震或者台风之后，建筑结构就会发生很大的变化，形成一种弹塑性的状态。在这种不稳定的状态下，弹性方法显然是不可行的。

5 结语

高层建筑因其独特的高度所以安全问题显得尤为重要，这就需要设计人员能够有过硬的能力，经的起考验，还要严格遵守相关的法律条文和设计的规定。唯有如此，才能安全高效设计出符合现代要求的高层建筑，合理地利用土地，同时实现低投入高产出，使高层建筑成为城市安全、靓丽的风景线。

参考文献：

[1] 陈斌.高层建筑结构设计分析[A].《建筑科技与管理》组委会.2015年11月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].《建筑科技与管理》组委会，2015（2）.

[2] 唐南.关于高层建筑设计要点及分析[A].吉林省土木建筑学会.吉林省土木建筑学会2013年学术年会论文集[C].吉林省土木建筑学会，2013（2）.