高層建筑結構設計分析探討

張臨康

（慶陽市建筑設計院 甘肅 慶陽 745000）

0 引言

結構設計是高層建筑設計的重要內容之一，結構設計的合理性，會直接影響到整個建筑的質量和安全效果，而且在新形勢下，人們對高層建筑結構設計也提出了更高的要求，因此高層建筑結構設計是高層建筑項目建設中所關注的重點。

1 高層建筑結構設計原則分析

對于高層建筑而言，其是由多種構造相互協同而組成，不同的構造有著不同的作用效果，在具體的結構設計中要能夠遵循以下原則：

第一，多道防線原則。高層建筑結構設計所關注的重點之一則是安全性，因此，在具體的結構設計中要能夠遵循多道防線的原則，即高層建筑因外部作用力而出現損傷，在建筑的某一構件出現損毀或故障時，其它構件仍然能夠發揮支撐作用，進而有效緩解高層建筑損毀對內部人員造成的傷害。第二，剛柔并濟原則。在高層建筑的結構設計中，剛性原則則要求結構設計中要能夠確保整體建筑結構的剛度，剛度越大，建筑的穩定性則越強；柔性原則則要求建筑結構設計能夠滿足現代社會居民的審美需求[1]。

2 高層建筑結構設計要點

2.1 重視軸向變形問題

通常情況下，高層建筑在豎直方向會產生巨大的荷載，所以在荷載力的影響下出現軸向變形的幾率相對較大，所以設計人員必須對這一情況引起足夠的重視。在出現上述情況時，連續梁支座負彎矩數值迅速降低，正彎矩迅速升高，針對這一情況，設計人員需要通過細致的觀察，并在觀察中對構件進行對比，并進行相應的計算，還要對構件的下料距離作出判斷，然后合理分配下料。

2.2 鋼筋混凝土結構問題

在高層建筑施工建設中，主要利用的是鋼筋混凝土結構，這一結構具有良好的經濟效益，而且可以從多種渠道獲得建筑使用原料，施工人員可以使用鋼筋混凝土完成各類復雜斷面的澆筑和結構施工，而且，此類建筑結構還具有良好的耐火性能及抗震效果，但是高層建筑鋼筋混凝土結構中經常會出現較大斷面的構件，因此設計人員要引起相應的注意。中國很多高層建筑會使用到鋼筋混凝土結構，在高層建筑結構設計中，設計人員需要對鋼筋混凝土結構的承載力以及建筑平立面的外形尺寸進行合理把握。就目前來看，一些設計人員在鋼筋混凝土結構的承重力設計方面考慮不周全，比如在設計中進行對規則結構準則作出了要求，但是并沒有進行定量分析，也沒有針對高層建筑中的不規則結構進行特殊考慮。所以在高層建筑項目建設中，如果要采用此類結構，則需要對上述問題進行考慮[2]。

2.3 荷載與高度問題

在高層建筑結構設計中，要能夠考慮到建筑的防震和防風效果，而且，在具體的設計中一方面要能夠考慮到建筑自身的高度，另一方面則需要考慮到建筑的水平荷載力。水平荷載力主要作用于建筑的防震效果，所以在結果設計過程中，處于安全方面的考慮，要對建筑的水平荷載力予以明確。

3 高層建筑結構設計中應注意的問題

3.1 結構體系問題

在高層建建筑結構設計中，由于設計人員所選擇的結構體系不合理，會導致高層建筑的穩定性得不到保障。比如，在鋼筋混凝土建筑結構設計中，設計人員沒有對鋼筋混凝土結構的特點進行全面了解，沒有從抗震及防風層面來考慮問題，因此所選擇的結構體系不合理，受此影響，高層建筑的穩定性則無法得到保障，在遇到地震及大風天氣時，會存在一定的安全隱患。尤其在選擇鋼盤混凝土結構后，如果相應的設計指標設置考慮欠缺，那么整個建筑的結構性能和可靠性都會受到一定的負面影響，在外部環境因素的作用，安全問題及建筑質量問題很容易顯現。又如，在建筑結構形式的選擇中，鋼結構和鋼筋混凝土結構都具有自身的優勢，為此，設計人員要能夠結合建筑所處地區的地理環境，然后結合建筑用途方面的考慮，進而做出最終選擇。而且，在具體的結構設計中，設計人員還可以對兩種結構進行有效融合，促使所設計的高層建筑結構能夠同時體現兩種結構的優勢，但是，這一方面的融合，要求設計人員必須具備較高的專業水準。由此可見，在高層建筑結構設計中，必須根據當地的環境特點合理選擇結構體系，以此確保高層建筑的穩定性和質量。

3.2 設計方案制定問題

結構設計設計是高層建筑后期建設施工的重要基礎，如果結構設計階段出現了問題，無法形成科學合理的設計方案，則無法為后期的具體施工提供科學的指引。從當前的情況來看，在高層建筑結構設計中，會出現設計人員考慮不夠全面，導致所形成的設計方案存在不合理之處，而根據設計方案所完成的高層建筑耐久性較差，無法體現建筑功能。為此，在高層建筑結構設計階段，設計人員需要對整個高層建筑項目進行全面的評估，然后明確建筑結構方面的實際要求，然后再著手進行設計。所形成的初步方案，還應該與參與建筑施工的人員進行相互討論，然后查找高層建筑結構設計中存在的不足，并及時改進，為了確保設計方案的合理性，設計人員還可以請專門的設計公司對其方案進行評估，并形成最終設計方案，這有這樣，才能夠確保高層建筑結構設計方案的科學合理性，并為后期的建筑施工建設提供科學的指引，以此確保高層建筑質量。

3.3 計算簡圖使用問題

在高層建筑結構設計中，針對構件尺寸的設定、配筋比率等都需要開展必要的計算活動，計算結果可以為相應的設計工作提供必要的參考，而在計算過程中會使用到計算簡圖，為了確保計算簡圖的使用效果，則要保證計算簡圖與建筑實際情況相符[3]。

3.4 綜合性能的滿足

在高層建筑結構設計中，設計人員要能夠考慮到高層建筑的綜合性能，只有滿足建筑的綜合性能，所開展的結構設計工作才有意義。具體而言，綜合性能滿足視角下的高層建筑結構設計中應該考慮到以下幾個方面的內容：第一，確保建筑結構的延性設計的合理性，這一方面考慮主要是針對高層建筑長期使用中的變形問題，尤其是在地震、大風等巨大外力作用下的變形，確保延性設計的合理性，則能夠使高層建筑有效應對巨大外力作用下說發生的變形問題。第二，確保高層建筑的水平荷載力。由于高層建筑的特殊性，其受到水平方向荷載力的影響較為明顯，如大風，為此，設計人員在設計工作中必須確保高層建筑具有良好的水平荷載力。第三，確保高層建筑安全性，在高層建筑結構設計中，要能夠堅持以人為本的理念，比如，逃生通道的合理設計，確保建筑在出現火災、地震等情況時，建筑內人員能夠盡快逃離，將此類災害的負面影響降到最低。

4 結語

綜上所述，高層建筑結構合理設計有著重要的意義，為此，在具體的結構設計中要能夠堅持一定的設計原則，并明確設計要點，然后從多個層面入手做好相應的設計工作，以此充分體現高層建筑的實際功能。