高層建筑結構設計的要點分析

張瑜

摘要：在我國住房需求較大、土地資源逐漸匱乏的情況下，高層建筑的推出不僅解決了人們住房問題，還節約了土地資源。但因高層建筑的樓層高且功能，可能出現高層建筑結構設計或結構選型不當的情況。基于此，本文論述了高層建筑結構設計相關要點分析。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；要點

1、高層建筑結構設計的基本原則

1.1結構方案最優化原則

建筑施工前，需對建筑施工制定出一個合理的建筑結構方案。建筑方案對建筑工程的施工來說是非常必要的環節，它指導著整個建筑施工的構建。建筑結構方案的制定，需針對建筑所處的位置環境，以及周邊的環境進行一個詳細的了解和分析，從而對建筑所在地有一個準確的把握。

1.2計算簡圖合理化原則

高層民用的建筑在進行制定建筑結構方案時，必須要保證建筑結構是穩定和安全的，需避免一切安全風險隱患的出現，這時候就需要對建筑結構進行一個準確的公式計算，將建筑結構方案數字化，必須要確保數字的正確性。認真選擇計算公式，計算公式一旦發生錯誤就會對計算結果產生很嚴重的影響，從而影響到建筑施工的安全，甚至在未來的使用中也會存在很多的安全風險隱患。

1.3結果分析精準化原則

計算機給數據的處理帶來了很大程度的便利。在建筑結構方案的設計過程當中，可以合理的對計算機進行應用，利用計算機強大的數據分析，以及計算功能，對建筑結構方案需要的數據進行準確的計算。

2、高層建筑結構設計要點分析

2.1重視軸向變形問題

在高層建筑施工的過程中，因為豎向負荷比較大，會導致柱中出現程度比較大的變形。一般情況下，此影響主要有下面兩個方面：（1）降低連續梁中間支座的負彎矩值；（2）對跨中正彎矩的數值、端支座負彎矩數值進行增加。通過使用構件的豎向變形和構件進行對比，得出不安全的結果，可以參考計算軸向變形的數值對構件下料長度的影響進行預測，然后根據預測結果合理的分配下料長度。

2.2高層建筑結構體系

2.2.1框架-剪力墻體系。框架-剪力墻體系是在框架體系強度和剛度不能滿足要求的情況下提出的。主要是通過設置剪力墻來替換部分框架，進而滿足標準要求。在框架—剪力墻體系中，剪力墻設置的主要目的是增強結構側向剛度，負責承受水平荷載，加之框架所承受的垂直荷載，整個高層建筑位移情況將大大減小。

2.2.2剪力墻體系。整個高層建筑受力主體結構均有平面剪力墻構件組成的情況被稱為剪力墻體系。因剪力墻體系屬于剛性結構，其強度和高度較高且有一定的延性，使得其是一個良好的結構體系，能夠承擔高層建筑水平荷載和豎向荷載，保證高層建筑穩定。

2.2.3筒體體系。單筒體、筒中筒、多束筒等多種形式的通體體系均是以筒體作為抗側力構建的構建體系。筒體是一種空間受力構件，但因其內部填充情況，可以使得其受力程度發生改變。所以在利用筒體體系中，可以根據風力、地震強度來合理設置筒體，促使其構件受力合理，提升高層建筑的穩定性。

2.3重視受力性能

在最初設計建筑物的時候，設計者一般對其空間組成較為關注，但卻沒有關注其具體的結構情況。而就建筑物而言，其底面對建筑物空間模式的穩定性十分重要，因為基本建筑物都是由多個構件構成，因而，就其結構而言，需要通過其將自身重量向著地面進行傳遞。而設計建筑的時候，一個標準就是了解體系中伴隨的向下作用力和地基需要承載的向上承載力之間的關系，因而，設計建筑的時候，需要就承重柱的數量、承重墻的數量以及其分布作出合理的規劃和布局。

2.3.1位移比。利用程序的節點搜索功能在SATWE的“分析結果圖形和文本顯示”中的“各層配筋構件編號簡圖”中，快速找到位移最大的節點，加強該節點對應的墻、柱等構件的剛度。節點號在“SATWE位移輸出文件”中查找。也可找出位移最小的節點削弱其剛度，直到位移比滿足要求。

2.3.2剛度比。剛度比主要是為限制結構豎向布置的不規則性，避免結構剛度沿豎向突變，形成薄弱層。剪切剛度主要用于底部大空間為一層的轉換結構及對地下室嵌固條件的判定。剪彎剛度主要用于底部大空間為多層的轉換結構。

2.3.3層間受剪承載力之比。層間受剪承載力之比與剛度比一樣，也是控制結構豎向不規則的重要指標。其限值在《建筑抗震設計規范》第3.4.3條和《高層建筑混凝土結構技術規程》第3.5.3條中均有明確規定。

2.3.4周期比。周期比是控制結構扭轉效應的重要指標，用于控制側向剛度與扭轉剛度的相對關系，它的最終目的是使結構的抗側力構件平面布置更有效、更合理。所以，一旦周期比不滿足規范要求，一般只能通過調整平面布置來改善這一狀況，這種改變一般是整體性的，局部的小調整往往收效甚微。既周期比控制不是在要求結構足夠結實，而是在要求結構承載布局的合理性。

2.3.5剛重比。剛重比是結構剛度與重力荷載之比，是控制結構整體穩定的重要因素，也是影響重力二階效應的重要參數。

2.3.6剪重比。剪重比是主要為限制各樓層的最小水平地震剪力，確保周期較長的結構的安全。

2.3.7軸壓比。主要為控制結構的延性，規范對墻肢和柱均有相應限值要求。可以增大該墻、柱截面或提高該樓層墻、柱混凝土強度。

3.4注重抗震設計

高層建筑中與普通建筑的不同之處，還在于高層建筑由于其相對高度大，承受風力強度的不同，所受地震強度也有所不同，因此，高層建筑中的抗震設計也是極為重要的一部分。在抗震設防的設計中，應當對建筑周圍的地形、地質等有提前的勘察考核，選擇堅硬土地的等對抗震有益的地域。相反，地面高差大、土地較為疏松的地方對抗震不易，土地的變化也使建筑產生不穩定的因素。

總之，高層建筑并非是一個簡單的工程，需要相關設計人員具有較高的技術水平，還需要其掌握充分的專業技術理論知識。建筑設計人員必須要懂得法律規定和條款等，保證建筑設計的安全性，從而提高建筑設計的整體質量，降低建筑設計的經濟成本，設計出舒適健康美觀的城市建筑。

參考文獻：

[1]吳興.高層建筑結構設計的要點分析[J].住宅與房地產，2017，03：88.

[2]張瑞敏.高層建筑結構設計的要點總結[J].四川水泥，2016，04：64.