論高層建筑結構設計探討

【摘要】改革開放后，各式各樣的建筑應運而生?，F代經濟快速發展的今天，高層建筑在我國城市建設當中所占的比重不斷增多。不僅如此，在高層建筑結構設計方面也隨之發生了多種多樣的變化。出現了很多新興的建筑結構設計方案，這些方案以迅猛的速度呈現在當前我國城市的建設中。建筑類型與功能也越來越復雜，高層建筑的結構體系也隨之越來越多樣化。特別是，在高層建筑結構設計中，鋼結構的施工技術的重要性顯得越來越突出。本文通過對新時期高層建筑結構設計方案方面出現的一些問題作出總結，探尋高層建筑結構設計所應采用的優化結構設計方案。促進我國建筑業優質、長遠的發展。

【關鍵詞】高層建筑、結構設計

一、高層建筑結構設計中采用鋼結構或全鋼結構方案設計

因為當前新發展形勢下，超高層建筑建設較多。鋼筋混凝土結構在超高層建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面積比率越來越大。在超高層建筑中采用鋼筋混凝土結構受到質疑；同時隨著生產技術的不斷進步，高強度鋼材應運而生，這就使得在高層建筑中采用部分鋼結構或全鋼結構的施工技術與設計問題逐漸顯現，值得相關專業人員的深思和解決。近些年來，高層建筑結構工程設計領域開始涵蓋更多的方面，例如在新時期，高層建筑在結構工程設計中更多的采用鋼結構工程的設計。這樣的高層建筑鋼結構相比于建筑的鋼筋砼結構在環保、節能、高效、工廠化生產等方面具有明顯優勢。

隨著經濟水平的不斷提升，更多的建筑企業發現了高層建筑采用鋼結構工程設計的優勢所在。因為鋼材的“容重與強度比”一般小于木材、混凝土和磚石，可見鋼結構比較輕，與鋼筋混凝土結構相比要輕 30%-50%；不僅如此，鋼結構斷面小，與鋼筋混凝土結構相比可增加建筑有效面積8%左右。所以，現代建筑行業更多的采用鋼結構的高層建筑結構工程設計。據相關的初步統計，全世界至今已完成的101幢超高層建筑中，鋼筋混凝土結構16幢，純鋼結構 59幢，不同形式的鋼砼混合結構27幢；這些數據可以見得，鋼結構的發展必將促使建筑業、冶金工業、機械工業、汽車工業、農業、石油工業、商業、交通運輸業等相關產業得到迅速發展。但是高層建筑的結構工程設計領域也沒有十全十美的，也會存在著多方面的問題，例如：高層建筑鋼結構設計中存在的施工技術等方面的問題就尤為突出，且亟待解決。淺析高層建筑鋼結構工程在設計中存在的問題，已逐步成為建筑管理者、設計者關心的重點問題，也是需要解決的主要任務。

二、高層建筑結構設計領域存在問題的探討

（一）高層建筑結構工程設計的“結構延性”指標設計易被忽視

高層建筑結構設計與低層建筑結構設計相比，高層建筑的結構工程設計更具柔和性。例如，在地震作用方面高層建筑結構的變形要大于低層建筑結構或高層建筑的底層建筑結構。但是，當前一些高層建筑工程結構的設計者往往忽略了這一點，只要求對建筑結構的外形和建筑內部的規整度進行細致設計，輕視高層建筑結構延性的指標設計。這樣會使高層建筑結構在因為自然災害或人為破壞等因素影響時進入塑性變形階段后，沒有較強的建筑變形能力，嚴重后果將會造成倒塌。所以對于高層建筑結構工程設計的“結構延性”指標設計要特別注意，并在建筑結構構造上采取合理、規范的措施，保證高層建筑具有足夠的延性和穩定性。

（二）高層建筑結構工程設計中采用鋼結構工程施工技術方面存在的問題

在高層建筑結構工程設計中采用鋼結構設計，出現以下幾方面問題的可能性較大：

1. 高層建筑結構工程設計中采用鋼結構建設存在預制模板技術問題：

由于建筑的施工工期是關系建筑施工成效好壞的關鍵環節，所以對于高層建筑施工而言，同樣也是如此。這種相似性主要體現在： 首先，它們的結構整體性好，機械化程度高；第二，它們對組織管理都提出了較高的要求，同時，在結構物立面造型方面具有一定的限制；最后，它們對施工工期與施工成本的控制都有著極為迫切的需求。在施工過程中，我們可以采用預制模板技術，將滑模法與爬模法付諸實踐，以實現縮短施工工期與降低施工成本的目的，但這也存在著一定的局限性，在保證工期的同時，有可能忽略高層建筑在施工的技術質量，達到事倍功半的效果。

2. 高層建筑結構工程設計中采用鋼結構施工會出現施工技術超高問題：

由于在抗震規范和高規范中，對結構的總高度有著嚴格的限制，尤其是在新規范中針對以前的建筑超高問題，除了將原來的限制高度設定為A級高度以外，還增加了B級高度，使技術處理措施與設計方法都發生了較大的改變。在實際工程施工中，曾出現過由于結構類型的變更而忽略該問題，導致施工技術設計圖審查時未予通過，必須重新進行修改設計，技術的施工程度直接影響對工程工期、造價等整體規劃的實施。

3.高層建筑在結構工程設計中采用鋼結構施工建設存在高空作業較多，一定程度上增加了建筑施工的危險性：

這主要是由于高層建筑本身的特點決定的。因為高層建筑樓層多，從而使得垂直運輸工作量相對較大。這就需要很大的技術裝備來支撐其高空作業的完成，需要處理大量的建筑材料、機具設備以及人員運輸等工作，在施工技術實施方面易出現安全問題，應盡量避免引起不必要的安全事故。

三、高層建筑結構設計中出現問題的解決對策

1.高層建筑結構設計中施工技術的裂縫控制技術：

在施工技術措施方面： 采用防，抗結合的技術方式。（1）“防” 的措施：設置永久性伸縮縫；外墻面適當位置留分隔縫等。 （2）“抗” 的措施：避免結構斷面突變帶來的應力集中，重視對構造鋼筋的配置；在兩種不同基體的交接處，用鋼絲網進行處理；特別注意梁底的砌筑要求；屋面保溫層與隔氣層的合理設置等。 （3）“防”、“抗”相結合的措施：合理設置后澆帶，采取相應補償收縮混凝土技術，混凝土中多摻纖維類，加強新澆混凝土的早期養護措施，從而有效預控混凝土裂縫。

2.泵送混凝土結構技術設計

泵送混凝土結構技術是高層建筑結構設計中，施工技術的重要組成部分。混凝土不僅數量大而且強度高，對混凝土的配比提出了較高的要求。據調查研究發現，目前國內的施工方大多采用摻粉煤灰與化學外加劑的雙摻技術，以滿足泵送混凝土技術的需求。在這項技術的作用下，混凝土的泵送高度也有了很大程度的提高，這同時會有效地提高了高層建筑的施工效率。

總之，因為新時期高層建筑結構工程設計具有復雜性、多面性等特殊性，所以設計師在對建筑結構工程進行設計時難免會出現一些問題。本文主要對當前高層建筑結構設計中經常采用的建筑結構設計做出闡述，并對其常出現的問題進行了分析，提出了必要的解決措施，促進高層建筑業更好的發展。

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