高層建筑結構合理構成與高效率結構設計

孫電付

摘? ? 要：隨著城市化的不斷發展，城市人口增多土地尤為稀缺，相應高層建筑在現代社會中的應用越來越普遍，其中彰顯出一些問題，設計是保證建筑安全重要的一環，結構設計往往涉及人身財產安全，因此安全合理的結構設計至關重要。基于此，以下對高層建筑結構合理構成與高效率結構設計進行了探討，以供參考。

關鍵詞：高層建筑結構;合理構成;高效率結構設計

1? 引言

因為人們對現代高層建筑功能要求的提高及一些其它因素，無形中增加了建筑結構設計人員的工作難度。在高層民用住宅設計過程中，需要參考國家發布的與高層建筑結構技術相關的文件，針對建筑高度，明確建筑要求，并從經濟、安全、適用等方面出發進行建筑設計，這樣才能根據規定要求設計出安全、穩固的建筑。

2? 高層建筑結構特征分析

高層建筑的高度較高，結構本身需要承受較大的橫向荷載和豎向荷載，且高層建筑的住戶較多，周邊設施較全，這對高層建筑的抗震性能提出了較高的要求。一般來說，高層建筑中較低的部分受水平方向風力荷載的影響并不明顯，而高層建筑中較高的部分則會受到風荷載和地震的影響，進而產生明顯的側向剪切力。建筑高度越高，結構受外力影響就越明顯，進而出現不同程度的位移，降低人們居住的舒適度。所以，在高層建筑結構設計中，應充分考量不同因素，合理選擇建筑結構設計方案。

3? 結構設計中的實際問題分析

3.1? 超出規定高度的問題

從本質上的追求來說，高層建筑的出現，主要是為了節約建筑用地，優化建筑布局和結構，因此，在結構設計中，雖然高層建筑的在層高上有一定的具體要求，但在具體實踐中，基于建設需求和建設成本的要求，建筑設計超過規定限度的情況還是比較常見的，超高后，整個建筑結構的穩定性和承重情況都會發生變化，這不僅從直接的表現上體現出建筑結構設計的違規，從建筑本身的質量方面分析，超出限定的高度，也會影響整體的質量水平。例如，導致建筑的抗震水平降低，抵御外界環境影響的能力降低等。

3.2? 消防設計問題

消防安全也是超高層建筑設計中需要重點考慮的因素之一。超高層建筑消防安全防控體制是否完善是影響超高層建筑使用質量的核心要素。所以在設計超高層建筑中，要加強對消防問題的關注，保證消防設計的質量。但在部分超高層建筑中，其消防設計質量并不盡人意，對關鍵問題忽視不前，對材料沒有進行明確地劃分，導致易燃材料與不易燃材料其防護措施是一樣的，假如發生問題，很難對易燃物實行有效的處理措施，也就會導致火勢蔓延，增加危險。其次就是超高層建筑的疏散出入口的設計，不管是發生什么災害，重點疏散出入口的設計部分仍然存在缺陷，火災一旦發生，電源被切斷，不能坐電梯，超高層建筑用戶如何逃生？這是在當初超高層建筑設計時就應該考慮到的問題，要優化地下車庫與地上建筑的排煙系統設計，消防通道過程中預留出較寬大的人員疏散空間，為人員逃生提供足夠的條件

3.3? 剪力墻設置方面的問題

剪力墻結構在高層建筑中是維持其結構設計科學性的一個重要結構。一方面，剪力墻對于建筑主體的承重能力會產生很大的影響。但從現實的角度來講，剪力墻結構的設計在目前的高層建筑中，存在結構設計的一個典型問題，就是短肢剪力墻的出現，這種結構雖然在建筑結構中能夠滿足一定的建設需求，但從總體的建筑結構的穩定性來講，是會對其穩定性造成不良的影響的。

4? 高層建筑結構合理構成與高效率結構設計分析

4.1? 根據建筑的整體、實用和經濟性選型

進行建筑選型設計的過程中，需要從整體、實用及經濟的角度出發，思考建筑結構設計工作。結構設計的基礎選型有箱型基礎、筏板基礎等，進行結構設計的時候，需要根據建筑類型、載荷及地基可以承受的范圍作為設計結構的重要參考因素，設計的方案必須要滿足以上提到的這些方面。與此同時，設計人員還需要考慮整體結構的變形范圍，對結構進行設計，使設計方案可以在滿足國家對建筑安全方面要求的基礎上，還可以做到經濟、美觀。層數及地基的承載能力是高層建筑設計工作中必須重點注意的參數，如果不重視這方面的參數，可能會使施工單位因設計方案缺陷而損失大量的經濟效益。

4.2? 合理解決房屋建筑結構設計的實際復雜問題

在房屋建筑結構設計的過程中，往往會出現各種各樣的問題，如何解決這些問題非常重要。通常情況下，在進行房屋建筑結構設計時，首先要確保的就是房屋建筑的安全性能，提高建筑物的穩定性。除此之外，我國大部分地區處于地震帶上，抗震設防要求十分重要，因此，對地震頻發地區的房屋建筑的抗震設計非常關鍵，要對房屋建筑的建造材料進行選擇，選擇合適的材料，提高房屋的抗震性能。房屋建筑的耐久性也是非常關鍵的因素，提高房屋的性能及指標非常關鍵，選擇合適的建筑材料可降低房屋建筑的修筑成本，最大程度地降低問題情況的發生，優化房屋建筑的設計方案，推動我國房屋修筑行業的發展進程。

4.3? 注重設計中的結構性能發揮

這一點主要是指，設計中，應當從延展性、水平方向的結構力以及結構穩定性三個主要方面做合理的考量，從而在各個環節的設計中，實現結構性能的有效發揮。例如，在延展性方面，實際上延展性是影響建筑變形情況的主要指標，在建筑結構設計中，應當充分考慮建筑結構中的柔性，為延展性的效果打好基礎。另外，從水平結構力的角度分析，結構設計中，應當注意通過設計維持水平結構力的均勻分布和穩定性。最后，在結構穩定性的設計中，關鍵的問題在于將短肢剪力墻的設計位置和設計方法進行分析和優化，到達充分發揮設計結構性能的目的。

4.4? 提高消防設計水平

對超高層建筑進行設計時，對于消防安全方面，一定要著重分析，應使消防結構的設計為整個建筑物的安全提供服務。首先，對影響超高層建筑設計質量的因素進行全面分析，是超高層建筑所有設計均能與國家規定的設計規范相符，在合理合法的范圍內進行設計。其次，重點加強對消防環節的分析，結合超高層建筑的具體特點，設計完善的消防環節，確保超高層建筑提高安全性。最后根據超高層建筑所使用的易燃性材料分析，對模擬火災情景下的安全管理需求進行評估與考察，全面落實消防安全觀念，實現對火災的防火控火工作，保證所有消防設計環節均在建筑排煙體系建設要求內，促進超高層建筑消防環節的優化。

5? 結束語

目前高層結構設計存在一些問題，包括多方面的原因，不經意的疏忽可能會帶來大的隱患，一名合格的結構工程師要在可控的范圍內最大可能地減少問題的發生。在平時的設計中，嚴格要求自己加強概念設計的學習，結構計算方面建立正確的模型并且可以正確分析判斷計算結果，加強構造措施的學習，要重視非結構構件設計（高層幕墻女兒墻引起事故不少），現在建筑造型趨于多樣化復雜化，同時給結構設計工作帶來新的挑戰，設計師需要具備良好的專業素質、高度負責的態度以及與時俱進的學習能力以應對復雜的形式，為國家的基礎建設和人民的人身財產安全貢獻一份力量。

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