高层建筑结构合理构成与高效率结构设计

孙电付

摘    要：随着城市化的不断发展，城市人口增多土地尤为稀缺，相应高层建筑在现代社会中的应用越来越普遍，其中彰显出一些问题，设计是保证建筑安全重要的一环，结构设计往往涉及人身财产安全，因此安全合理的结构设计至关重要。基于此，以下对高层建筑结构合理构成与高效率结构设计进行了探討，以供参考。

关键词：高层建筑结构;合理构成;高效率结构设计

1  引言

因为人们对现代高层建筑功能要求的提高及一些其它因素，无形中增加了建筑结构设计人员的工作难度。在高层民用住宅设计过程中，需要参考国家发布的与高层建筑结构技术相关的文件，针对建筑高度，明确建筑要求，并从经济、安全、适用等方面出发进行建筑设计，这样才能根据规定要求设计出安全、稳固的建筑。

2  高层建筑结构特征分析

高层建筑的高度较高，结构本身需要承受较大的横向荷载和竖向荷载，且高层建筑的住户较多，周边设施较全，这对高层建筑的抗震性能提出了较高的要求。一般来说，高层建筑中较低的部分受水平方向风力荷载的影响并不明显，而高层建筑中较高的部分则会受到风荷载和地震的影响，进而产生明显的侧向剪切力。建筑高度越高，结构受外力影响就越明显，进而出现不同程度的位移，降低人们居住的舒适度。所以，在高层建筑结构设计中，应充分考量不同因素，合理选择建筑结构设计方案。

3  结构设计中的实际问题分析

3.1  超出规定高度的问题

从本质上的追求来说，高层建筑的出现，主要是为了节约建筑用地，优化建筑布局和结构，因此，在结构设计中，虽然高层建筑的在层高上有一定的具体要求，但在具体实践中，基于建设需求和建设成本的要求，建筑设计超过规定限度的情况还是比较常见的，超高后，整个建筑结构的稳定性和承重情况都会发生变化，这不仅从直接的表现上体现出建筑结构设计的违规，从建筑本身的质量方面分析，超出限定的高度，也会影响整体的质量水平。例如，导致建筑的抗震水平降低，抵御外界环境影响的能力降低等。

3.2  消防设计问题

消防安全也是超高层建筑设计中需要重点考虑的因素之一。超高层建筑消防安全防控体制是否完善是影响超高层建筑使用质量的核心要素。所以在设计超高层建筑中，要加强对消防问题的关注，保证消防设计的质量。但在部分超高层建筑中，其消防设计质量并不尽人意，对关键问题忽视不前，对材料没有进行明确地划分，导致易燃材料与不易燃材料其防护措施是一样的，假如发生问题，很难对易燃物实行有效的处理措施，也就会导致火势蔓延，增加危险。其次就是超高层建筑的疏散出入口的设计，不管是发生什么灾害，重点疏散出入口的设计部分仍然存在缺陷，火灾一旦发生，电源被切断，不能坐电梯，超高层建筑用户如何逃生？这是在当初超高层建筑设计时就应该考虑到的问题，要优化地下车库与地上建筑的排烟系统设计，消防通道过程中预留出较宽大的人员疏散空间，为人员逃生提供足够的条件

3.3  剪力墙设置方面的问题

剪力墙结构在高层建筑中是维持其结构设计科学性的一个重要结构。一方面，剪力墙对于建筑主体的承重能力会产生很大的影响。但从现实的角度来讲，剪力墙结构的设计在目前的高层建筑中，存在结构设计的一个典型问题，就是短肢剪力墙的出现，这种结构虽然在建筑结构中能够满足一定的建设需求，但从总体的建筑结构的稳定性来讲，是会对其稳定性造成不良的影响的。

4  高层建筑结构合理构成与高效率结构设计分析

4.1  根据建筑的整体、实用和经济性选型

进行建筑选型设计的过程中，需要从整体、实用及经济的角度出发，思考建筑结构设计工作。结构设计的基础选型有箱型基础、筏板基础等，进行结构设计的时候，需要根据建筑类型、载荷及地基可以承受的范围作为设计结构的重要参考因素，设计的方案必须要满足以上提到的这些方面。与此同时，设计人员还需要考虑整体结构的变形范围，对结构进行设计，使设计方案可以在满足国家对建筑安全方面要求的基础上，还可以做到经济、美观。层数及地基的承载能力是高层建筑设计工作中必须重点注意的参数，如果不重视这方面的参数，可能会使施工单位因设计方案缺陷而损失大量的经济效益。

4.2  合理解决房屋建筑结构设计的实际复杂问题

在房屋建筑结构设计的过程中，往往会出现各种各样的问题，如何解决这些问题非常重要。通常情况下，在进行房屋建筑结构设计时，首先要确保的就是房屋建筑的安全性能，提高建筑物的稳定性。除此之外，我国大部分地区处于地震带上，抗震设防要求十分重要，因此，对地震频发地区的房屋建筑的抗震设计非常关键，要对房屋建筑的建造材料进行选择，选择合适的材料，提高房屋的抗震性能。房屋建筑的耐久性也是非常关键的因素，提高房屋的性能及指标非常关键，选择合适的建筑材料可降低房屋建筑的修筑成本，最大程度地降低问题情况的发生，优化房屋建筑的设计方案，推动我国房屋修筑行业的发展进程。

4.3  注重设计中的结构性能发挥

这一点主要是指，设计中，应当从延展性、水平方向的结构力以及结构稳定性三个主要方面做合理的考量，从而在各个环节的设计中，实现结构性能的有效发挥。例如，在延展性方面，实际上延展性是影响建筑变形情况的主要指标，在建筑结构设计中，应当充分考虑建筑结构中的柔性，为延展性的效果打好基础。另外，从水平结构力的角度分析，结构设计中，应当注意通过设计维持水平结构力的均匀分布和稳定性。最后，在结构稳定性的设计中，关键的问题在于将短肢剪力墙的设计位置和设计方法进行分析和优化，到达充分发挥设计结构性能的目的。

4.4  提高消防设计水平

对超高层建筑进行设计时，对于消防安全方面，一定要着重分析，应使消防结构的设计为整个建筑物的安全提供服务。首先，对影响超高层建筑设计质量的因素进行全面分析，是超高层建筑所有设计均能与国家规定的设计规范相符，在合理合法的范围内进行设计。其次，重点加强对消防环节的分析，结合超高层建筑的具体特点，设计完善的消防环节，确保超高层建筑提高安全性。最后根据超高层建筑所使用的易燃性材料分析，对模拟火灾情景下的安全管理需求进行评估与考察，全面落实消防安全观念，实现对火灾的防火控火工作，保证所有消防设计环节均在建筑排烟体系建设要求内，促进超高层建筑消防环节的优化。

5  结束语

目前高层结构设计存在一些问题，包括多方面的原因，不经意的疏忽可能会带来大的隐患，一名合格的结构工程师要在可控的范围内最大可能地减少问题的发生。在平时的设计中，严格要求自己加强概念设计的学习，结构计算方面建立正确的模型并且可以正确分析判断计算结果，加强构造措施的学习，要重视非结构构件设计（高层幕墙女儿墙引起事故不少），现在建筑造型趋于多样化复杂化，同时给结构设计工作带来新的挑战，设计师需要具备良好的专业素质、高度负责的态度以及与时俱进的学习能力以应对复杂的形式，为国家的基础建设和人民的人身财产安全贡献一份力量。

参考文献：

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