探讨高层建筑的结构设计策略.doc

1、探讨高层建筑的结构设计策略摘要：高层建筑结构设计是一项系统而又复杂的工作。作为新时期背景下的高层建筑结构设计人员，应着力提高自身的设计水平，为提高整个高层建筑结构的稳定奠定坚实的基础，进而确保整个工程建筑工程质量。因而本文分别从高层建筑细部结构的设计、高层建筑的荷载设计、高层建筑的抗震设计和高层建筑的结构体系的设计四个方面，就对高层建筑的结构设计策略进行了探讨。旨在与同行进行业务交流，以不断提高高层建筑结构设计水平，提高高层建筑工程质量。 关键词：高层建筑；细部结构；荷载；抗震；结构设计；策略 高层建筑结构设计水平的高低不仅关系着企业的经济效益，更关系着高层建筑结构的稳定性，从而影响整个工程质

2、量，甚至会对人的生命财产安全构成严重的威胁。基于此，以下笔者结合自身工作实践，作出以下几点仅供同行参考和交流的浅见。 一、探讨高层建筑细部结构的设计策略 细节决定成败，因而在高层建筑结构设计过程中，绝对不能忽视细部结构的设计，但在高层建筑细部结构设计过程中，主要应分别从细部结构的平面、立体以及基础三个方面进行设计。 （一）高层建筑细部结构平面设计策略的探讨 平面结构设计应尽可能地确保刚心与质心的重合，从而体现平面形状的对称、简单以及规则。结构偏心较大会导致扭转效应较大，进而增大结构构件位移，最终将应力集中在一起；对于扭转过大与否应采用概念设计法进行判定，从而对结构的最远边缘处和质心处的最大的层

3、间变形进行比较，若比例大于 1.1，那么不仅扭转大，且结构不规则。因而在设计过程中尽可能地确保结构的规则性，若为了建筑工程的需要而不得不使用不规则的结构，那么就应将结构分成若干规则且独立的结构单元，尤其是抗震建筑必须确保其具有良好的对称性、规则性和简单化。 （二）高层建筑细部结构立体设计策略的探讨 立体设计应坚持体型设计的规则均匀性，当因变化导致体型不规则时，应确保变化的循序渐进性，当建筑体型顺着竖向方向剧变时就会将地震积聚在某一变形处，这也就是一些建筑由于变形过大而导致坍塌的原因。而均匀性则是确保上下体型、承载力、刚度和质量分布及变化的均匀性，结构设计刚度应下大上小，且从下到上逐步减少，而正

4、是由于下层的刚度较小导致下不变形严重成为薄弱层，一旦严重还会导致建筑墙面倒塌。因此，应可能的确保设计的体型不会变化，一旦体型尺寸出现变化，也应确保变化上小下大，确保突变小，尤其是上下楼层由于收进导致体型变小时，必须限制收进尺寸。 （三）高层建筑细部结构基础设计策略的探讨 由于高层建筑上部的结构荷载较大，因而基础底面的压应力相应地增大，所以在设计高层建筑的基础形式时，应满足以下几个要求：一是地基承载力较大；二是始终控制在建筑的容变范围；三是有助于不均匀沉降的调节。再结合上部结构的层数和类型、地基承载力以及荷载，使用箱型基础或筏型基础，而若变形或地基的承载力达不到设计要求则应使用复合地基或者桩基。

5、通常，筏型基础做成倒无梁或者倒肋形楼盖式，倒肋形楼盖式筏基虽然板折算厚度小能省料，也具有合适的刚度，但施工工艺复杂，且使用模板较多，如设计成板底架梁方案，虽然能很好的利用地下室的空间，但是在开凿地基时比较麻烦，还会破坏地基的连续性而导致其承载力下降，而应用倒无梁筏基则刚好相反。若在软基沉降严重处使用筏形基础，那么刚度就不足，因而必须选用箱型基础替代筏形基础，这是由于其具有较大的高度、较好的整体性和均匀性，对预防不均匀的沉降有很好的调整效果。因而在设计基础时应结合实际采取相应的设计策略，确保设计的有效性。 二、探讨高层建筑荷载的设计策略 在高层建筑结构设计中，竖向荷载对高层建筑结构的设计有着一定

6、地影响，而水平荷载对高层建筑结构设计则有着决定性的影响。而由于竖向荷载在一定高度的建筑上已经呈固定值，因而在设计竖向荷载时应尽可能地减轻建筑的自重，并在此基础上加强风荷载的计算，这是由于风荷载不仅是控制结构设计的重要因素，还会由于建筑物的增高而变大。在垂直于建筑物表面上的风荷载应按下式计算：k=zzso。式中 k：风荷载标准值（kN/m） ；o：基本风压：（kN/m；s：风荷载体型系数；z：风压高度系数；z：高度处的风振系数。对一般的高层建筑，用荷载规范中所给的 o 乘以 1.1 后采用；对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压值应按 100 年重现期的风压值采用。通过确定建筑荷载

7、确保建筑结构的稳定性，为整个高层建筑结构的稳定性奠定坚实的基础。 三、探讨高层建筑抗震的设计策略 高层建筑抗震设计尤为重要，并在对其抗震要求进行设计时充分考虑竖向和风的荷载。首先，在确定建筑地基时应尽可能的选择有利场地用于高层的建设，从而确保地基具有较强的稳定性，且结合实际选择针对性的结构体系，如建筑为钢混结构则采用框架一剪力墙的结构，这是由于其具有的抗震性能要比框架抗震性能高，并在平面、立体、基础等方面与上述设计措施相同，着力提高建筑的抗震性能。 四、探讨高层建筑结构体系的设计策略 在高层建筑结构设计中，结构体系的设计与高层建筑细部结构、荷载、抗震的设计一样重要。基于此，应在高层建筑结构中采

8、用剪力墙体系和框架一剪力墙体系。 （一）探讨剪力墙体系的设计策略 剪力墙结构体系主要在高层建筑钢混结构中使用，主要由墙体承载来自整个水平作用和竖向作用的荷载。当墙体受到水平力的作用，此时剪力墙结构体系就好比一根嵌入建筑下部和固定悬臂的深梁。当剪力墙水平位移时，其水平位移矢量主要由弯曲和剪切变形组成，结构设计时产生的层间位移会由于建筑高度的增高而上升，这也是剪力墙结构体系的重要特点。当然，有时候对抗震需求较低而采用框架结构体系，但剪力墙的建筑结构体系要比其刚度大且具有较强的空间整体性，尤其能节约大量的钢材，加上其在顶点水平位移和层间位移较小，从而更好的满足建筑抗震变形要求。因而在高层建筑结构设计

9、中设计成剪力墙结构体系是一种较为常用的结构体系。 （二）探讨框架一剪力墙体系的设计策略 除了剪力墙体系外，在设计时还可以采用框架一剪力墙结构体系。该结构体系就是把框架体系和剪力墙体系两种结构共同组合在一起而形成的建筑体系。建筑的竖向荷载由框架以及剪力墙一起来承担，水平作用方向上的主要是由抗侧刚度比较大的剪力墙来承担。这种结构不仅具备框架结构布局、设置灵活及使用方便的特征，而且具备比较大的刚度以及极强的抗震能力，因而被广泛应用于高层建筑。 四、结语 总之，就高层建筑的结构设计策略进行探讨具有十分重要的意义。作为新时期背景下的高层建筑结构设计人员，应在着力提高自身的专业技术水平，并从高层建筑细部结构、荷载、抗震、结构体系等方面的设计着力提高高层建筑结构设计水平，为建筑工程施工提供科学合理的设计方案，为提高工程质量奠定坚实基础的同时提高企业的社会效益和经济效益，助推我国建筑事业的可持续发展。 参考文献： 1赵东晓.高层建筑结构设计的问题与对策研究J.商品混凝土，2012， （09）. 2袁鑫.高层建筑结构设计中存在的若干问题与措施分析J.现代装饰（理论） ，2012， （01）. 3单庆伟.高层建筑结构设计问题分析J.中国新技术新产品，2012， （09）.