分析高層建筑結構設計中需要注意的若干問題

劉堅斌

摘要：高層建筑是城市快速發展與建筑用地緊張的產物，而隨著建筑物縱向的延伸，其結構設計便成為影響整個高層建筑穩定性與性能發揮的關鍵因素，因而高層建筑施工前必須強化建筑結構的設計。本文結合高層建筑結構設計的特點對其設計中需要注意的若干問題進行了探究，希望能促使建筑領域逐漸形成一套完善的高層建筑結構設計規范，以為我國建筑領域的縱向發展提供技術支撐。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；若干問題

前言：

近年來隨著城鄉一體化發展建設對建筑領域的大力推動，縱向延伸是全國各地建筑領域的顯著特點，而高度越高，地基所應承受的載重便越大，便會對建筑的整體質量、安全系數等造成一定的影響，因而高層建筑工程中強化整個建筑結構的設計是最為重要的工作之一。高層建筑結構設計過程中設計人員首先需要對施工現場的具體的地質、水文等進行勘探，從而結合具體的勘探數據來進行建筑結構的具體設計。高層建筑與一般建筑的區別較大，因而高層建筑結構設計中設計人員需要在明確設計特點的基礎上進行詳細的設計作業，從而為建筑整體施工提供質量安全保障。

1 高層建筑結構設計的特點

1.1 水平力

房屋建筑設計中其水平力會隨著高度的增加而發生一定的位移變化，水平力所產生的側向頂點會隨著高度的的增加而向上移動，這便表明建筑物水平力頂點位移與其高度有著正比例關系，因而高層建筑結構設計中要根據高度的數值變化來明確水平力的具體設計。

1.2 承載力

承載力是一個建筑工程的基礎工作，尤其是高層建筑中，由于建筑物隨著高度的升高抗外力因素便會有所下降，因而必須加強地基承載力的設計，以為整個建筑提供質量安全保障。而在其他方面承載力上高層建筑結構設計中也應盡量縮減其本身的重量以緩解建筑地基的承載壓力，所以外墻、窗玻璃、女兒墻及其他文化等必須有足夠的承載力以與建筑結構的主體緊密的結合在一起，從而可以大大降低風荷載對建筑的損壞程度。

2 高層呢個建筑結構設計中應注意的問題

2.1 建筑物結構的抗震性能問題

近年來世界范圍內地震災害的頻頻發生要求房屋建筑施工中必須加強建筑物的抗震性能方面的建設，而由于建筑物高度的增加，其抗震性能將會逐漸弱化，因而高層建筑結構設計中必須將抗震設計作為設計的重點，設計過程中首先應遵循的是“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設計目標及原則，而具體的設計中應注意的問題有：其一，選用強度較高的建筑材料來增強高層建筑本身的抗震系數，而選擇的材料除在強度要高外還應在重量上占有一定的優勢，從而降低建筑物本身重量對地基承載力的影響。其二，合理設計抗震縫，抗震縫應設置在建筑結構最容易發生變形的敏感部位，沿著房屋基礎頂面全面設置，這樣將建筑分成若干個強度均勻的單元獨立變形區域，這種結構將地震造成的整體的壓力分割成多個均勻的力，大大削弱了地震對建筑物的整體影響。其三，建立多道防線分批次削弱地震的影響，如果第一道防線的抗側力構建受到了破壞，那么便需要設計第二道及第三道防線的抗側力構建進行接替，這樣便可以大大削弱地震對高層建筑物所造成的能量沖擊。其四，結構設計過程中設置控制裝置，建筑結構和控制裝置共同承受地震的作用力以削弱地震的反應，采用基礎隔震的方式，在建筑結構中設置一個隔震裝置系統，這樣就能夠把證結構始終處于彈性工作狀態，避免建筑物出現坍塌。

2.2 建筑結構的扭轉問題

建筑三心指的是建筑結構的結構重心、幾何形心和剛度中心在其結構設計的過程中必須保證這三心是匯聚在一點的。如果在實際的工作中沒有做到這三心匯聚到一點，那么就會出現結構的扭轉問題，水平荷載的影響下建筑結構就會發生振動扭轉效應。為了防止建筑結構出現扭轉破壞的問題在結構設計的過程中我們就應選擇更加科學的平面布局和結構形式盡可能的保證建筑物是三心匯聚于一點。在我國各類城市的城市規劃文件中其對建筑場地都是有一定限制的并且對街道景觀也是有著具體的要求的通常情況下高層建筑都是不能采用簡單的平面形式的。如果不得不采用復雜的平面形式加十字形、t形或是I形那么就必須保證凸出部分的寬度和厚度的比值是符合具體的規范要求的布置結構的平面形式時，應保證其是出于對稱狀態的。

2.3 建筑結構的地基問題

首先，有地下室時要全面考慮荷載，如隔墻、停車、水池、設備、局部填土、外挑部分底板復土等，也要考慮荷載偏心的不利影響。其次，按倒樓蓋法計算箱基和筏基的梁板配筋時，應扣除直接作用在底板上的荷載和梁板自重，箱筏基礎的四角和四邊邊區格上，地基反力最大應加強配筋。再次，地面上部設有中庭時，應在基礎底沿軸線設十字形基礎梁，內力分析時不能將不到頂的中間柱作為倒梁法計算的不動支點，而應將柱底反力當集中荷載進行計算。第四，箱基設計應考慮洞口上下連梁的截面驗算，當洞口位置、大小修改時，應復核連梁的抗彎和抗剪強度。第五，在樁基設計中采用整體的箱基和筏基時，應考慮樁土共同工作的影響；計算基礎底板時，應考慮樁土共同作用時土的反力或樁沉降而引起地基反力等變化的影響。最后，厚板筏基具有施工方便的優點，在軟土地基或群樁基礎中采用較多，設計時可根據地基反力和差異沉降等因素，底板厚度按每層50mm估算，再進行抗彎、抗剪和沖切驗算，局部沖切強度不夠時，可增加柱帽來提高其抗沖切強度。

2.4 建筑結構的延性與強度

在建筑結構不斷受力的狀態下，其就會進入到塑性變形階段，此時其是具有非常大的變形能力的，因此為防止建筑倒塌事故的出現，投計人員不但要保證結構具有足夠的強度，同時也要保證構件具有良好的延性，通過電算的位移剛度可以有效的控制劍舞結構的強度，而要想有效的控制建筑結構的延性，則應做好以下四個方面的工作：首先，改善構件截面的抗震承載力。當地震來臨時為了保證建筑物可以達到柔性破壞，那么就應根據建筑結構的實時受力狀態進一步的改進和提高重力荷載和水平地震作用組合所對應的構件截面的抗震承載能力力.其次，控制結構構件的剪壓比。為了充分的提升高層建筑結構的安全性和延性高層建筑結構構件在水平荷載和重力荷載的共同作用下肩效的控制其剪壓比是一項重要的對策。再次，控制豎向構件的軸壓比。對于高層建筑的豎向構件來說加果能夠合理的控制其軸壓比那么對于保證高層建筑結構的安全性和延性也是非常有力的。最后，結構構件應具有合理的含鋼率。建筑結構設計中設計人員應確定結構構件的混凝土的強度等級與截面尺寸，在配置各類結構構件時必須保證各種非受力構造鋼筋和受力鋼筋具有良好的含鋼率，從而保證高層建筑結構具有足夠的剛度與強度，從而有效的避免各類建筑裂縫的出現。

總結：

有效的分析高層建筑結構設計中應注意的問題，從而為高層建筑的順利施工與長期的使用提供質量安全，是我國高層建筑領域必須深化的工作重點。文章結合高層建筑結構設計的特點對設計中應注意的問題進行了探究，希望能為相關企業施工提供參考。

參考文獻：

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