淺析現代高層建筑的結構與設計

■孔 祥 ■太原理工大學建筑設計研究院，山西 太原 030024

對于現代城市建設來說，其發展進程較快，在一定程度上來說，緩解了我國人口巨大帶來的壓力，因此，可以說:快速的城市建設能夠為我國人民的和諧帶來積極效益。從另一角度來看，由于城市建設的速度發展過快，在一定限度上，城市建設的各項技能發展沒有充足的時間來完善自身，這就導致了現代高層建筑的結構和設計中出現了較多的問題，比如在高層建筑的結構設計中防震設計的缺失;設計師在進行結構設計中缺乏考慮等。諸多因素都致使我國的高層建筑結構設計發展較為緩慢，并且有較大的可能出現止步不前的狀況，這些都造成了我國現階段中高層建筑坍塌、外墻脫落等。因此需要優化其結構設計來確保高層建筑質量的提高。

1 高層建筑結構設計闡釋

1.1 框架結構體系

我國的高層建筑中運用的最為常見的結構體系為:框架結構體系。框架結構是由不同材料的建筑構件相互連接構成承重負荷體系的框架建筑結構，一般由梁柱來承擔負荷，以此來為高層建筑構建起一個具備有分割維護的功能的框架結構體系。而此類型的結構體系較為靈活輕便，適用于簡易工程中。

1.2 剪力墻結構體系

剪力墻結構則是高層建筑結構設計中應用較為廣泛的一類。剪力墻結構指的是用鋼筋混凝土墻體承擔起整個建筑的重力，以此來對高層建筑結構的水平應力進有效控制。這類型的高層建筑結構體系具備有較強的承載力，因此整體穩定性較好，對于地震等地質災害具備有較好的抵制性。

1.3 筒體結構體系

筒體結構體系中，筒體是一種空間的受力構件，可以將其分為實腹筒和空腹筒兩大類別。其中，實腹筒結構體系指的是:由平而或者是曲而墻圍成的二維豎向結構單體，而空腹筒則為:密排柱以及窗裙梁或是混凝土外墻、開孔鋼筋等形式的單件來組合成的空間受力構件。由此可以看出，筒體結構體系具備有很大的強度和剛度，因此整體筒體體系中的各個單件，都有著較強的抗打擊能力，對于地震以及臺風等性質的自然災害有著極強的承受力。

2 現階段中高層建筑結構設計中存在的問題

2.1 設計因素考慮的不周全

高層建筑的整體質量，在一定程度上來講，是由其結構設計決定的，因此為了進一步確保高層建筑的質量，就需要完善其結構設計。但是，在現階段中，我國的高層建筑結構設計中，對于影響結構設計的諸多因素考量不周全。在對高層建筑的結構進行設計前，部分的建筑企業對于設計前的調查工作不夠重視，僅僅是進行簡單的觀測、預估等活動，對于當地的地質構造、地形地貌以及其他因素都未進行檢測。此外，我國高層建筑在實際是多數采用了異形結構。但是我國高層建筑發展到現今，在異形柱節點承受力、受剪承受力與結構延性等方面相較國外同行缺乏一定的經驗，這就致使我國的高層建筑在后期投入使用中，會出現整體構造不合理、房屋的不規則化等問題。

2.2 缺乏必要的防震設計

在最近幾年中，我國西部部分地區地震狀況較為頻繁，在地震中，喪失了許多的財產，人民生命財產、物質財產等。因此，我國政府在近幾年中，對于建筑行業的抗震要求較為嚴格。但是在實際市場中，諸多的建筑企業為了降低部分的資金投入，對于高層建筑的抗震設計較為忽視。而高層建筑相對于其他類型的建筑來說，具備有復雜性、難度大等特點，因此一旦發生地震等不可抗拒的現象，居民的生命財產安全就會受到極大的威脅。再加上高層建筑抗震設計的缺乏，可以說，加劇了高層建筑居民所受到的威脅。由此可見，在高層建筑的結構設計中，防震設計為重中之重。現存的忽視問題也需要得到迫切解決。

2.3 高層建筑數量不合理增長

我國經濟水平的不斷提高，人民的生活質量也在不斷優化，因此人們對于生活的追求也就逐步的加大，這就導致更多的人們趨向于高層建筑的購買。這樣的市場環境，就誘導著諸多的建筑企業進行大量的高層建筑群的建造，以期在激烈的市場競爭中獲得一席之地。而盲目地進行高層建筑的建造，會致使高層建筑數量出現不合理的劇增。最終導致高層建筑的結構設計出現更大的漏洞:比如高層建筑的組成部件常常體積可觀、質量較大，主要的承重柱和承重墻的數量與分布卻較為不均衡，這就容易誘發高層建筑的坍塌。除此之外，部分的建筑企業為了吸引更多的人來購買高層建筑，往往會在結構設計中更加的貼合消費者需求，對于結構設計的原則性需求就會忽視。因此可以說，高層建筑數量的不合理增長，也是其結構設計不合理的因素之一。

3 對于高層建筑結構設計的優化措施

3.1 對于高層建筑結構設計遵照設計原則

在對高層建筑的結構和設計進行優化時，最為重要的一項就是堅持設計原則，高層建筑的結構設計原則包括:科學原則、實用原則以及安全原則。科學原則:指的是在進行高層建筑的結構設計中，需要利用先進的建筑施工設計技術，并且保持有一個科學嚴謹的設計態度，此外還需要進行科學性的統計和分析，得出最為完善的結構設計方案。實用原則:指的是在對高層建筑的結構設計時，不僅僅要考慮到高層建筑的美觀需求，還需要考量其自身的使用功能，及其他設備的配置，以此來實現建筑的經濟合理性與高效實用性。安全原則:現代的高層建筑結構設計時，需要對所需的建筑材料等物質進行安全性的質量監測，以此來確保高層建筑的質量獲得保障，該要注意加強構造連接，從而保證高層建筑的延性剛度及承載力。

3.2 加強高層建筑的抗震性設計

近幾年中，我國的地質結構較為活躍，因此西部部分地區都處于一個地震活躍的階段，對于高層建筑的安全性質來說，無疑是一個巨大的挑戰，對于高層建筑的抗震性就要求越來越嚴格。首先，在進性高層建筑的設計中，要進行抗震設計的計算設計和概念設計，先對需要建造的高層建筑進行假想性的計算，然后對其地質構造以及地形地貌等進行分析，再加上發生地震時較為復雜和不確定，都有可能會致使結構設計與實際情況相違背，因此高層建筑的抗震設計就顯得尤為艱巨了。而高層建筑的結構與設計就需要不斷地加強其自身的抗震設計，減少地震時可能出現的生命安全威脅。

3.3 節能性高層建筑結構設計

對于高層建筑的結構設計的優化途徑中，還需要做到節能性設計。進入到新形勢下，我國對于生態文明建設越來越重視，因此如何在高層建筑的結構設計中符合社會生態需要，必要的既是進行節能設計。在進行高層建筑的結構設計中，要求設計人員不斷地優化設計方案，并且要求設計方案在最大限度上降低能源的消耗，以此來實現節能減排的社會目標。

4 結語

高層建筑的結構設計，決定著整個高層建筑的質量水平。但是現階段中的結構設計，總是會出現漏洞，最終導致了高層建筑出現質量問題，因此對于高層建筑的結構設計來說，最為重要的就是不斷的優化設計途徑，以此來完善高層建筑的結構設計，為人民的生命財產安全復雜。

［1］落俊麗.淺析高層建筑結構設計中的基礎設計［J］.城市建設理論研究，2012(16).

［2］萬年春.高層建筑結構設計中常見問題探討［J］.企業技術開發(下半月)，2009(02).

［3］鐘榮發.建筑結構設計過程中常見問題探討［J］.中國新技術新產品，2009(21).