關于高層建筑結構設計的問題及對策探究

蘇科冠

摘 要：通過對高層建筑結構設計的科學優化，能夠促進投資成本在工程項目的質量安全和環保節能等方面進行合理而均衡的分配，從而使高層建筑項目獲得更高的增值，并進一步推動我國經濟建設以及城市化步伐的加快。本文首先簡要闡述了高層建筑結構計算中計算軟件選用和計算參數取值的優化等方面內容，然后就高層建筑結構設計中梁構造措施、柱構造措施和過渡層設計的優化等方面內容進行了淺要的分析和探討。

關鍵詞：高層建筑 結構設計 問題及對策

中圖分類號：TU973 文獻標志碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0054-01

由于社會以及科技的快速發展，高層建筑結構設計的優化作為我國高層建筑工程設計管理中的重要一環，其主要的目標就是在于提升高層建筑的結構合理性和經濟性。但是在我國高層建筑結構設計的優化過程中還存在很多的問題，無論是管理體制方面還是在具體的實施過程中，都存在很多的不足之處，所以我們需要加強高層建筑結構設計的優化工作，保證各個環節都能夠做到科學嚴謹、合理，從而使得高層建筑結構設計的優化能夠得到最大程度的保障，為我國的經濟發展做出應有的貢獻。而作為高層建筑結構設計的工程師，就應當肩負起自身職責，做好高層建筑結構設計的優化工作。

1 高層建筑結構計算中要點與優化策略

1.1 高層建筑結構計算中計算軟件選用的優化

在利用結構處理時，需要按照實際情況選擇適當的計算軟件進行處理，在選擇三維空間分析軟件時不能選取力學模型相同的，特別是在遇到受力比較復雜的情況下，譬如在對框支剪力墻進行分析的過程中，因為其產生了多次的變換，所以選擇軟件的過程中需要特別注意。同時在分析局部受力比較繁瑣的構件時，還需要根據分析的結果對配筋設計進行改動。

1.2 高層建筑結構計算中計算參數取值的優化

（1）將抗震功能加入建筑結構設計過程時，需要考慮結構的平扭轉耦聯，將其加到結構計算的過程中，要保證振型數等于或者大于十五，多塔結構的振型數需喲大于或者等于九倍的原振型數，同時還需要保證振型參與質量大于等于結構總質量的90%，如果達不到這個要求，就會在后面的計算過程中出現較大的誤差，計算結果也不再具有參考意義。

（2）對高層建筑結構的內力位位移計算時，如果只把考慮梁、柱等關鍵部位結構構件的剛度，而不計算非承重結構構件的剛度，那么最終測量計算出來的自振周期就會比實際測量的值大，這樣最終設計出來的結構受到地震的作用也會相對較小。特別是在設計框架結構過程時建筑的剛度很大，這樣就會導致，過多的實心墻體運用會使得整個周期實測值變小；運用剪力墻結構時，較少的磚塊使用量能夠保證墻體的剛度較小，這樣就能夠保證測量值和實際計算值之間的差距較小。因此在對建筑結構進行設計過程中，在考慮建筑結構的抗震性能時需要將非承重結構的剛度等因素考慮進去，使用數據時也需要結合非承重墻相關方面的數據，通過一定的計算進行相應的改動，但是現在很多建筑設計師在對結構設計進行改進時，通常都是利用軟件的默認值1.0，這樣就會導致很多有其他結構的建筑都會存在很大的安全隱患，抗壓抗震能力十分微弱。

2 高層建筑結構設計中的要點與優化策略

2.1 高層建筑結構設計中梁柱構造措施的優化

一旦當梁的腹板高度hW≥450 mm，在梁的兩個側面應該按照高度配置縱向安排鋼筋，每側縱向鋼筋的截面面積不應該比腹板截面積（bhW）的0.1%還要小，同時間距不應該比200 mm大。在實行抗震設計的過程中，框架柱應該達到剪壓比的需要，它的截面關鍵應該讓軸壓比來掌控。不過在結構設計里面常常會產生軸壓比μN達上限甚至超限的現象，但箍筋的體積配箍率ρV卻無法達到規程需要的狀況。這就違背了框架柱的強剪弱彎準則，同時對柱的延性產生了一定的作用。

2.2 高層建筑結構設計中過渡層設計的優化

如果剪力墻結構設計在過渡層或者轉換層里面，比如底層框架剪力墻結構，這種結構在應對地震時能夠展現出最大的抗剪切力合抗傾覆力矩，而且這種結構不利于它在地震中的受力。而且，因為受到了垂直均勻荷載的作用，轉換層或者過渡層在受到剪力墻壓剪以及拉剪作用，結構的橫向荷載發生作用，會導致轉換層或者過渡層剪力墻結構受到的很像承載力減少，同時結構的抗裂性也會降低。通過實驗不難發現，一旦結構中的反復橫向荷載和垂直同時作用時，轉換層或者過渡層所受到的橫向荷載以及承載力就會減少很多。可是如果按照平常的檢驗和計算對其進行檢驗時，如果結構的垂直荷載或者結構高跨比較小時，那么最后估算出來的剪力墻承載力就會比較大，這樣會導致整個建筑的安全系數較低，抗震能力較弱。因此，在設計建筑結構轉換層或者過渡層時應該在每個結構部分里加入構造柱和圈梁，這樣就能夠形成一個類框架系統，整個系統的抗震能力就得到了顯著提升，結構過渡層或者轉換層傳送剪切力更加靈敏，延展性等各方面的性能會大大增強，整個建筑會更加趨于安全。

3 結語

總而言之，由于我國社會主義經濟建設的大踏步快速發展，我國正在進行的高層建筑結構設計的優化，在高層建筑工程發展中慢慢體現出了極其重要的作用。在當前國內外經濟形勢的一片大好的發展背景下，加強高層建筑結構設計的優化管理，有著非同尋常的作用。與此同時，通過對高層建筑結構設計的科學優化，能夠促進投資成本在工程項目的質量安全和環保節能等方面進行合理而均衡的分配，從而使高層建筑項目獲得更高的增值，并進一步推動我國經濟建設以及城市化步伐的加快。而負責高層建筑結構設計優化的相關人員，要對這些工作有充足的把握。在這種情況下，才會完成好高層建筑結構設計的優化等一系列工作，進而保證高層建筑工程項目設計管理的順利進行。

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