1、1浅议高层建筑结构设计相关问题摘要：我国的高层建筑行业随着城市化发展和地区域限制而蓬勃发展着，除了相关建筑群落有所增多以外，建筑主体的形式和结构设计也越来越多样化、丰富化，其中，高层建筑的结构设计给工程设计师带来了更多难题，本文先对高层建筑的结构设计的功能要求进行简要的阐述，再结合高层建筑结构设计相关问题展开讨论。 关键字：高层建筑；结构设计；建筑设计 中图分类号：TU972 文献标识码：A 目前，建筑行业的飞速发展，建筑形式在高度上的快速增加，建筑类型以及更加人性化的功能也日新月异，建筑难度也逐渐变大。随着建筑结构体系的多样化，如何合理的设计高层建筑结构成为现在结构相关工程设计人员在设计中最
2、关键的部分。下文主要是针对高层建筑的结构设计中普遍出现的问题进行科学分析，总结以往高层建筑的设计经验，以此在一定程度上保证高层建筑的本体安全、延长高层建筑的使用寿命的目的并供以后相关人员借鉴。 一、建筑结构的功能要求 建筑结构在相关部门规定的设计使用年限内，应合理满足建筑本体安全性、结构生活的适用性以及建筑的耐久性等要求。 1. 结构安全要性要求 2建筑结构安全性主要体现在正常施工以及使用过程中，能够承受可能出现的各种外力作用。如遇设计规定的偶然事件，不可抗力等情况时，仍能保持保证建筑本体及人员安全必需的整体稳定性。所谓建筑整体的稳定性，是指在偶然事件发生时和发生后，建筑结构仅仅产生局部的没有
3、涉及到重大人员伤亡的损坏而且不导致连续倒塌等严重事故。正确的结构计算时保证建筑物安全的前提，除对建筑结构、构件进行必要的计算外，对阳台栏杆、楼梯扶手、构件接缝等，要采取必要的措施，保证其在使用过程中的安全和可靠。 2. 结构耐久性要求 建筑结构在正常的保养维护下具有足够的耐久性能，所谓足够的耐久性能，是指结构在规定的环境中，在设计时限内，其材料性能不致导致结构出现不可接受的失效概率的状况。从工程概念上来讲，指在正常的维护与保养得条件下建筑结构能够正常使用到规定的设计年限。 3. 结构适用性要求 结构在正常使用时工作性能保持正常，如受弯构件等在外力作用下不出现过大的挠度等。由于建筑物所处的环境和
4、使用性质不同，除满足空间尺寸要求外，还要满足某些建筑物的特殊要求，如保温、通风、隔热、吸声等，在构造设计时要综合相关专业的技术知识，优化设计，选择经济合理的构造措施，满足建筑使用功能要求。 二、高层建筑常见结构类型比较 随着新型建筑材料的发展与应用，其对于建筑结构设计选型的影响也越来越大，目前在高层建筑施工中最常用的一般为剪力墙结构和框架3剪力墙结构两种，下面就对其各自的优缺点进行详细的介绍。 2.1 剪力墙结构 这里所说的剪力墙结构是指一般来说的传统的剪力墙结构，是一种全部由剪力墙组成的结构体系。根据其受力特点分为承重墙和剪力墙，其中承重墙是以承受竖向载荷，而剪力墙主要承受横向（水平）载荷为
5、主。因为由地震作用产生的为水平载荷故而剪力墙结构又被称为抗震墙。根据其设计结构材料的不同剪力墙结构由可划分为钢板剪力墙、钢筋混凝土剪力墙等几种不同类型。在一般的高层住宅、建筑物中，常常根据剪力墙结构刚性大和整体性好等特点用来作为分隔墙来进行隔间使用。这种由剪力墙结构做成的隔板与承重墙合为一体不仅美观大方而且经济实惠也方便安装，因此越来越多的在现代装修建筑行业应用。介绍完有点我们现在了解一下它的缺点，其主要缺点主要由以下几点： 剪力墙结构抗侧刚度大，当地震发生时产生较大的地震反应，因此必须增加其基础费用的使用，以保证结构的稳定性。 由于剪力墙结构砼墙体的应用较多导致其建筑物整体质量增加，这也会引
6、起较大地震反应。 剪力墙结构中墙肢轴压较低，这就导致其在承受横向载荷是不能很好地发挥其载荷能力，引起安全故障隐患，这是我们在施工中不想看到的。 剪力墙结构墙体中大多为构造配筋，通过使用很少的钢筋达到支撑的作用，这就使得其稳定性较差，延展性不强。 2.2 框架剪力墙结构 4框架剪力墙结构简称框剪结构，这是一种将框架结构和剪力墙结构相结合产生的新型建筑结构，其既包括了剪力墙结构刚度大安装方便等特点又涵括了框架结构良好的抗侧性能以及提供较大的使用空间等特点，是一种不可多得现代建筑结构类型，因此已被广泛应用与现代建筑结构设计中。在受力特点上其绝大部分横向载荷由剪力墙承受，而其竖向载荷由框架结构承受并且
7、在剪力墙的帮助下合理的分配楼层剪力，这样的分工合作大大增加了其抗震稳定度，保证了建筑物的安全。其缺点也是显而易见的，这样的结构所需的钢筋水泥的数量大，增加了施工费用，同时由于框架柱尺寸大在实际中往往占用较大空间，这给空间布置增加了难度。 三、高层建筑结构设计应注意的问题 3.1 高层建筑的主体结构设计 高层建筑的主体结构可分为框架结构体系、剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、筒体体系。下面详细介绍一下各体系的特点。 框架结构体系是由梁、柱构件通过接点连接组成的，这也是多层房屋在结构设计中的主要结构形式，同时也是高层建筑的基本结构单元。不难得知，其建筑平面布置相对灵活，空间形成相比较大；但缺点
8、是也比较明显：结构本身为柔性结构，水平荷载能力较低同时抗震性也相对差。 剪力墙结构体系是利用建筑物本身的内外墙作为承重的骨架构成的剪力墙结构体系，这种体系侧向刚性强，可承受较大的侧向水平方向的荷载，缺点是主体被分割成小的封闭空间。 5框架-剪力墙结构体系不仅能够布置灵活建筑平面而且能在一定程度上承受水平荷载，同时也具有较好的抗震性能。 筒体体系是指由一个或几个筒体作为承重结构的结构体系，通常用在高层建筑结构中。按照筒体分类又可分为筒中筒结构体系和多筒体系。它的整个筒体就像一个固定于基础上的封闭的空心悬臂梁，不仅可以抵抗很大的弯矩，也可以抵消扭矩，是非常有效的抗测力体系，同时这种体系结构布置灵活
9、，单位面积结构耗材少。上海金茂大厦、迪拜塔等建筑就是典型的筒体体系。 3.2 对房屋建筑的构造和结构计算上的合理优化 底部剪力法用于房屋建筑刚度均匀的多层结构时；反之，当房屋建筑结构的刚度不均匀时，塑性变形带来的集中影响就必须在考虑范围内。在进行刚度技术时，计算方法要采用连续板的，而非单向板的。在计算双向板查表时，材料泊松比是不能忽略的影响，要不然会由于没有调整跨中弯矩，将计算出偏小的值。在荷载计算中，应尽量避免发生错误：荷载折减不合理、少算或漏算荷载，这样会导致计算结果和建筑物的实际用料不相符合。 3.3 框架结构的梁柱偏心距较大时应采取的措施 正常施工中，如果框架结构的梁与柱之间的偏心较大
10、，将会导致节点核心区的受剪面积减小，且梁端的弯矩作用在节点上也会不可避免的出现扭矩。因此必须采取相应措施进行调整。一般情况下可采取加大梁宽或是设置梁水平腋的方法。在设置梁水平腋时，梁柱节点处就会形成较强的刚域，梁塑性铰也会相应地外移。因此在梁端箍筋加密区的长度6也不同于正常的框架，计算而言水长度应为普通框架的梁箍筋加密区的长度和加腋水平的长度之和。 四、结束语 通过上文分析不难得之建筑结构在高层建筑中的重要地位。因此，在今后的工作当中，建筑结构的设计人员需重新认识到建筑结构设计工作的重要性，积累科学合理的结构设计工作经验，保证建筑本身的结构安全，使建筑结构的设计逐渐步入正轨，使建筑物设计更加安全合理,确保高层建筑行业的发展。
