高層建筑結構設計相關問題及措施

涂永佳

摘 要： 在高層建筑設計中，結構設計是一項十分重要的內容，所以作為高層建筑結構設計人員，必須在結構設計中強化設計成效。但是從當前來看，在高層建筑結構設計中還存在諸多問題，需要我們加強對其的優化和完善。因而本文正是基于這一背景，首先提出了強化高層建筑結構設計的必要性；其次提出了高層建筑結構設計相關問題及措施；最后對全文進行了總結。旨在與同行強化業務之間的交流，以更好地促進高層建筑結構設計水平的提升。

關鍵詞： 建筑結構；結構設計；措施

結構設計在整個高層建筑結構設計中具有十分重要的作用，在高層建筑結構設計中，我們應意識到強化結構設計的必要性，認真分析和總結高層建筑結構設計中應采取的技術措施，才能更好地確保整個設計的科學合理性。因此筆者展開以下幾點探究性的分析。

1.強化高層建筑結構設計的必要性

高層建筑結構設計水平的高低源于建筑物自身是否具有較強的抗震性，尤其是高層建筑，其結構的抗震性能直接關系著整個高層建筑的質量。加上當代建筑以高層建筑為主，所以在出現地震之后，其帶來的損失往往無法彌補。所以作為新時期背景下的高層建筑結構設計人員，就應切實加強高層建筑結構設計，才能在確保建筑工程質量的同時促進整個建筑行業的發展。由此可見，強化高層建筑結構設計就顯得尤為必要。

2.高層建筑結構設計的相關問題及措施

2.1場地選擇的相關問題及措施

高層建筑所選的場地應盡可能地在具有較強抗震性能的場地進行，從根本上確保建筑物自身的抗震性能。這就需要結合工程實際需要，對工程所在地的地震情況進行科學全面的分析，切實掌握工程地質資料，從而更好地、綜合地評價其是否對抗震有利和不利。從而盡可能地選擇有利抗震的地段，將不利于抗震的地段避開，若無法避開，也應注意在危險地段嚴禁建設甲乙丙類高層建筑，并切實強化對其的控制。這里的有利地段主要包括巖石地基、堅硬土地、中硬土地且開闊平坦而又密實。而不利地段則主要是指軟土、液化土以及斷層破碎帶等。而危險地段主要是在出現地震之后可能出現崩塌、滑坡、泥石流和地裂以及地陷等災害的地段。建筑場地的選擇直接與間結構的抗震系數有關，所以必須在高層建筑結構設計中強化場地的選擇。

2.2建筑結構體系選擇的相關問題及措施

在高層建筑結構設計中，只有確保所選的建筑結構體系的合理性，才能確保所選的結構方案的合理性，從而對整個方案的經濟性和安全性帶來影響。因而在對建筑結構體系進行確定時，應盡可能預防出現由于主要構件和結構破壞之后使得結構的抗震性能低下，并考慮重力荷載自身的承載性能。所以在結構設計中應盡可能地確保其具有一定的贅余度，在地震情況下，即便部分構件的作用失去之后，其他的構建也能承擔豎向的荷載，形成多道防線，從而有效的預防出現整體結構失穩的情況。其次是結構體系的計算簡圖必須明確，同時地震作用的傳力途徑必須合理的設置，因為所布置的豎向構件因豎向重力的荷載而使得其壓應力與實際之間的壓力相當，在布置樓屋的蓋梁時，就應盡可能地確保垂直的重力荷載始終是最短的路徑將壓力傳遞給豎向的構件，同時在布置轉換結構時，則應確保上部的豎向結構構件所傳遞的垂直荷載在轉換層的作用下實現轉換。而在此基礎上就必須明確抗側力的結構體系，利用框架、筒體和剪力墻以及支撐組成整個抗側力結構，并盡可能地確保其連續貫通，當其豎向存在變化時，還應確保整個變化均勻緩慢。而結構體系自身則應具有較強的承載性能和抗變形能力，從而確保地震能量得到有效的消耗。例如鋼筋砼結構，由于其在塑性內力分布能力方面較強，所以其在高層建筑結構設計中得到了廣泛的應用。最后還應確保整個結構體系剛強度合理，尤其是在剛度分布時，應預防由于局部削弱和突變而產生薄弱的部位，導致應力集中的情況出現，同時框架結構在設計時嚴禁節點破壞，若存在薄弱部位還應將其抗震性能提升。

2.3建筑平面布置的相關問題及措施

在對建筑的平面和平面進行布置時，必須確保其與抗震概念和設計原則相符，所以一般采取規則的方案進行布置，同時結合結構設計規范中的有關規定，若平面和豎向不規則，亦或是平面和豎向不規則，那么此類建筑結構就應采取空間結構模型進行計算，而如果建筑結構的凹凸不規則和樓板局部不連續，則應采取與實際剛度變化相符的模型進行計算。而在薄弱部位則應將其與內力增大系數相乘，同時根據有關規定分析其彈塑變形。所以為了確保建筑結構規則，就應確保建筑主體的抗側力構件的主軸剛度較為接近，且變形特性較為相似，但是如果其豎向構件斷面變化較為均勻時就嚴禁出現突變的情況。而在對其進行平面布置時，則應確保相同方向的主軸的每個抗側力構件的剛度的均勻性，從而更好地確保其周邊結構剛度協調的同時其抗扭剛度較大，預防由于建筑和強風的扭矩作用導致建筑結構出現扭轉變形，避免因此導致的結構性和非結構性的構件破壞。因此，在高層建筑結構設計中，我們必須確保整個建筑平面規則的布置。

2.4建筑結構類型選擇的相關問題及措施

在高層建筑結構設計中，常見的結構類型較多，有鋼筋混凝土結構、型鋼-混凝土結構和鋼結構等。所以我們應在實際中結合實際需要和抗震要求對結構類型進行科學合理的確定。一般而言，由于鋼筋混凝土自身強度高延性也很好，所以此類結構形式的高層建筑物不僅具有較強的抗變形能力，同時具有較強的承載力，所以在抗震能力方面較高。因而對于建筑結構方案的確定，應緊密建筑功能發揮和抗震的需求合理的選擇其類型。而就抗震這一視角來看，在確定結構類型時，必須考慮結構側移度，尤其是在高層建筑中，對需結構轉換的結構還應加強轉換層的設計，利用轉換層將結構上部荷載傳遞到穩固的基礎上，確保結構的穩定性得到提升。

2.6抗震設計方面的相關問題及措施

抗震設計也是整個高層建筑結構設計的主要內容之一。在進行抗震設計中，采用的是強柱弱梁的思想，這樣就能更好地滿足抗震的目的，。這一思想的核心是當柱遭受破壞時，將導致建筑物傾覆，而梁遭受破壞時，只有部分區域失效。相較于梁的破壞，柱的破壞帶來的損害更大。所以必須在抗震設計中注重這一思想的貫徹。特別是豎向構件的抗剪切能力，盡量避免在設計中出現短柱，當無法避免時，應采取適當的加強措施，如全長加密箍筋或加型鋼柱等。

2.7設計人員的相關問題及措施

作為結構設計人員，應切實加強有關專業技術知識的學習，在日常工作中認真分析和總結結構設計的不足，并在設計過程中緊密結合工程實際，對建筑結構的類型、建筑物的位置進行科學合理的確定，同時盡可能地強化設計的質量。與此同時，未來我國在高層建筑結構設計中勢必會遇到更多的困難，因而在實際設計中還應切實強化現代科學技術的應用，在設計過程中不斷的提高結構設計水平，才能更好地實現結構設計的最優化。此外，未來的建筑更加趨于智能化和低碳化，所以在高層建筑結構設計中還應考慮因此帶來的環保問題和資源浪費等方面的問題，所以我們必須對其進行優化和完善，才能促進整個設計行業的可持續發展。

3.結語

綜上所述，高層建筑結構設計是一項十分系統而又復雜的工作。所以在高層建筑結構設計中，作為設計人員，應充分意識到自身在整個設計中的作用，同時結合高層建筑工程的特點，在整個建筑工程中不斷的提高高層建筑結構設計水平，尤其是應掌握高層建筑結構設計要點，加強對其問題的處理和優化，才能更好地實現設計出高水平的高層結構，既具安全性又有經濟性和實用性。

參考文獻

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