1、对高层建筑结构设计中的有关问题分析摘要：随着社会发展的迅速，高层建筑成为当今建筑主流，其功能、类型也愈来愈繁杂，导致高层建筑的布局结构设计也变得十分复杂，本文就高层建筑结构设计中要注意的几个问题进行剖析，希望能够对我国城镇高层建筑的建设发展提供帮助。 关键词：高层建筑；结构设计；受力；扭转 中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号： 1、引言 随着我国经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，城市城镇人口数量呈现逐年上升的趋势，这就造成了城市建筑用地资源十分紧张的局面。为了能够更大限度的利用空间资源，高层建筑成为建筑行业发展的趋势，倍受青睐。随着高层建筑的快速发展，建筑风格多样化，复杂
2、程度的逐步增加，各种技术手段和科学方法不断应用在当前的施工建设中，这对设计者是一个很大的考验。因此，如何做好高层建筑设计工作是设计师工作的重点。基于这种需要，本文对高层建筑结构设计中的有关问题进行了分析探讨，以促进高层建筑业的发展。 2、高层建筑的结构设计与分析方面 高层建筑工程设计质量好坏的关键取决于设计师在高层建筑的结构计算与分析阶段对工程的内力分析和规范设计处理，结构设计与分析对施工进程有着主导作用，结构体系的选择对建筑施工的各种布置、造价、施工周期等有着直接的影响。同时考虑到新规范的推出对结构整体的调整与改进，高层建筑结构工程师必须十分熟悉的了解此阶段存在的比较常见的问题并加以解决。
3、2.1 抗震设计要求较高 高层建筑由于自身原因对抗震的要求比较高，抗震设计有着比较高的指标。在抗震设计时，不仅要强化建筑的抗震性能，做到大震不倒、小震不坏，还要对建筑正常使用的各种荷载进行充分考虑，同时还要满足新规范对各种结构体系下对高层建筑结构计算自振周期折减系数的各种要求。 2.2 是否有足够振型数目 振型参与系数是新规范中提出的概念，并有明确的参数限值。所以，在结构设计与分析方面必须严格按照新规范核对计算结果中的该参数，决定最后振型数目取值是否需要调整。 2.3 计算软件的选择 目前有很多通用的计算软件，但不同计算模型用不同软件计算存在一定的差异，虽然误差小但为了工程的完善我们在进行工程
4、整体结构分析计算时必须根据计算软件模型特点和建筑的结构类型选择最合适的计算软件。这样不仅能减少人力物力还能避免结构中安全隐患的存在。 2.4 非结构组成的计算设计 为了高层建筑美观和一些业主需要的功能，在主体建筑框架上往往存在建筑体系外的非结构构件。对于这部分构件，我们在对高层建筑屋顶装饰构件设计时应该加以计算设计，避免对抗震和风荷载有影响。 2.5 分开计算多塔间地震周期 在小区商业区等高层建筑集中的地方，我们不仅仅需要考虑每一栋高层建筑的地震周期问题，二是要将结构作为一个整体并按照多塔类型进行计算，结构工程师必须注意将结构人为分开计算。通过整体计算，让振型参与系数满足需求，从而避免结构出现
5、不安全隐患。 3、高层建筑结构受力性能方面 在建筑物设计之初，建筑师一般情况下考虑建筑物的空间组成特点比较多，忽视或者很少关心确定建筑物的具体结构。但是建筑物的底盘对建筑物空间形式的水平方向的稳定和竖向方向的稳定十分重要，因为建筑物是由一些大而重的结构构件组成，所以结构必须能够将其本身承受的重量传去地面，高层建筑的结构荷载全部是向下直接作用于地面的，所以，在高层建筑结构设计中，对于所选体系向下作用力和地基上的承载力的关系我们必须搞清楚。因此，在高层建筑设计方案的阶段，我们不惜对建筑中主要的承重墙和承重柱的分布于数量作出全方位的设想，通过目前拥有的各种技术手段进行剖析，严谨设计低级的处理方式与处
6、理措施。 4、高层建筑结构中扭转问题 建筑的刚度中心、几何形心和结构重心是我们常说的建筑的三心，在高层建筑设计中要求必须将建筑的三心融合在一个点上，也就是说必须要保证高层建筑三心合一。 高层建筑的扭转问题就是说高层建筑在设计结构时，未能够达到三心合一的要求，从而导致结构在水平荷载的作用下出现扭转震动效应而使建筑物受到破坏。为了有效避免高层建筑物由于水平荷载作用而导致的扭转破坏，我们就必须在设计高层建筑结构初始阶段，对建筑物的平面布局和结构形式实施合理、科学的选择，尽可能的确保高层建筑物能够达到三心合一。 高层建筑物在水平荷载的作用下，发生的扭转作用的强度由建筑的质量分布所决定。为使高层建筑楼层
7、水平面均匀分摊水平作用力，最大限度减轻高层建筑结构的扭转振动，我们需要采取放行、矩形、正多边形以及圆形等比较简便的平面形式。然而房屋作为生活工作的场所需要讲究美观，在这种情况下如果要采用那些复杂并且不规则的平面形式，我们就必须将 突出部分的宽度以及厚度的比值严格把握在标准的可允许的范围内，同时，在设计平面结构时，必须确保结构相关对称均衡以避免建筑物扭转变形。 对于给定的建筑平明的高层建筑，其不同的建筑结构布置对应的扭转震动相应也等等不一。水平力作用在对称结构的建筑上一般只出现平移振动，而作用于非对称结构的时候，因为结构的刚度中心偏离结构平面的中心一侧，所以往往出现扭转振动效应。这造成的后果可能
8、是远离刚度中心，并且对于刚度较小的建筑构件，由于分担侧移的水平剪力都比较大，进而会应为变形较大或者结构的强度不够而导致结构构件被破坏，更有甚者可能引发整体结构破坏。所以，在设计建筑平面结构的布局时一定要使结构刚度对称均衡：对于竖简刚度较大，布置应该竟可能居中对称；对于主抗侧力的构件剪力墙，应该均匀分散沿四周布置；不能忽视所谓竖直方向填充墙的刚度。 另外，由于高层建筑楼层较高，重心也比较高，虽然在设计时注意了刚度和质量的对称布局，但也有可能出现一些偶然偏心而导致扭转振动的情况，还有地震存在的转动分量也会对建筑结构产生影响。特别是楼层较高时，下层由于上层刚度偏心出现扭转效应的积累，对总体结构会产生
9、很严重的影响。所以，结构刚度和承载力应该自上而下逐渐正价，变化稳定，缓慢，不能突变。 同时，高层建筑所包含的抗水平力构件也应该在房屋周边布局，借此来提供强大的扭转力矩，提供强大的抗倾覆力矩。 5、高层建筑结构水平位移特征 即使高层建筑的水平位移和相关规程的要求完全吻合，也不能够完全确保结构设计是合理的。除了考虑相关规程，我们还必须全面考虑来至地震力周期和大小等因素。结构周期较长、地震力小是不太安全的。同时，高层建筑曲线位移棉花应该是连续变化，避免拐点和折点的存在。一般情况下，建筑的框架结构应该是剪切型的位移曲线，而剪力墙的位移曲线则该设计成为弯曲型位移曲线。 6、高层建筑结构中共振问题 每个地
10、方都不能完全避免发生地震，一旦有地震发生，高层建筑的自振周期和建筑所在地特征周期互相接近时，就会很容易导致高层建筑与场地之间发生共振。因此，在我们对高层建筑进行设计时，必须准确的估算出高层建筑所在地的特征周期，同时，通过计算选择适当的结构层数来尽可能夸大建筑物所在地和建筑物的特征周期，以此从根本上避免建筑物所在地与建筑场地发生共振的可能。 7、高层建筑结构设计要经济合理 设计师在设计高层建筑时必须先对建筑进行简易计算，通过计算可在正式电算之前得到楼盖结构的合理布局和截面合理的确定以及主题的抗侧力结构，在下一次电算的时候能够更快捷有效的电算，取得让人放心的电算结果；另一个方面，高层建筑结构的断面
11、、布置的确定能够较快结构设计实现经济合理，减少预算的开支。 8、高层建筑结构中的桥梁设计 在部分高层建筑中可能出现桥梁设计，在具体工程设计中，如果有需要桥梁的情况，在对桥梁的剪压比限制、剪力设计取值及界面尺寸必须符合钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程和建筑抗震设计规范等有关规定。按照规定处理好由于桥梁截面高度大，跨度小使其无法在地震作用下满足规范的相关要求的问题，一定要做到安全美观，将安全隐患遏制在摇篮里。 9、结语 社会不断进步，高层建筑已经成为一种趋势，为了设计出让人满意的作品，作为设计人员一定要严谨认真工作，发散思维并且需要具备丰富扎实的理论知识。设计人员必须把高层建筑结构设计中提到的问题牢记于心，积极配合其他专业，深入了解各项设计规范和规程的意义，善于反思总结设计工作中的经验教训，避免存在安全隐患，完成佳品。 参考文献 1 赵云辉.浅议高层建筑结构设计问题探讨J. 城市建设理论研究. 2011(15) 2 刘伟琼.关于高层建筑结构设计探析J. 中国新技术新产品. 2011(3) 3 孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨J. 价值工程. 2011(25) 4 阴杰.高层建筑设计拖杆问题分析J. 山西建筑. 2008(22) 5 邱俊强.对高层建筑结构设计中存在问题的分析J. 建筑与规划设计. 2008(05)
