1、论概念设计在高层建筑结构中的应用摘要：我国的高层建筑行业随着城市化发展和用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建筑设计状况及高层建筑的结构设计特点高层建筑结构设计中存在的问题进行简要的阐述，引出了高层建筑结构概念设计思想。 关键字：高层建筑；结构设计；概念设计 Abstract: The industry of high-rise buildings in China with the development of city and area restrict
2、ions and vigorous development, in addition to building community increased,form and structure design of main building has become increasingly diversified, enrichment, in which, the structuredesign of high-rise building brought more problems to the engineering designer, is briefly described design fe
3、atures of structure design of high-rise building structure firstly,architectural design of high-rise buildings and high-rise buildings of the problem, introduces the concept of high-rise building structure design. Keywords: high-rise building; structure design; conceptual design 中图分类号：TU972 文献标识码：A
4、文章编号： 我国经济市场的快速发展决定了城市建筑多功能化的趋向，人口数量的急剧增长和建筑用地日趋紧张决定了高层建筑列入城市发展规划的必然趋势，进而促进了相关产业的不断壮大和发展。除此以外，科技技术的进步也为高层建筑提供了更为轻质的高强度材料，设计计算理论方面的发展也为高层建筑结构设计带来了更为夯实的理论基础，而计算机技术的普及应用与建筑结构设计分析相结合，更为高层建筑的发展提供了必要的技术支持。 一、高层建筑的建筑设计状况概述 近些年来，随着我国社会经济的快速发展，市场对于高层建筑的需求也越来越高，伴随着这种社会需求形式，高层建筑在各地如雨后春笋般涌现，这为建筑行业的发展提供了良好地机遇，于此
5、同时，高层建筑的特点为占地面积较小，建筑面积大，建筑造型较为独特，具有高集约性的特点。这些特点能够充分满足城市建筑日益紧张的用地局面，能够占用更少的用地，进而有效节约城市用地，同时能够有着良好地采光，日照以及通风效果。这些优点使得高层建筑在现代化城市中得到了快速的发展。然而随着高层建筑高度的快速增加，如何有效进行建筑的防火防灾，已经成为了城市建筑一个不可避免的难题。正是这些特点，使得高层建筑在现代化大都市中得到了迅速的发展，但是，随着建筑高度的增加，建筑的防火、防灾、热岛效应等已成为人们急待解决的难题。 二、当下高层建筑的结构设计特点 高层建筑的结构设计与多层或底层建筑的设计相比，结构的设计项
6、目比其他工程项目的内容要重要一些，由于建筑结构设计与建筑的平面布置、立体构型、建筑高度、施工技术的标准、水电管道的布设、工程竣工时间的耗费以及工程造价投资等方面有着十分密切的关系，下面，笔者就对高层建筑的结构设计特征进行详细介绍。 2.1 水平力是结构设计的重要因素 多层或底层的建筑结构设计中，通常都是将以重力代表的竖向荷载来对整体的房屋结构设计进行控制，而高层建筑的结构设计中，竖向荷载所起到的控制因素占比不大。由于高层建筑的自重和楼面使用所产生的荷载在竖向构件中所产生的弯矩及轴力的数值与建筑高度的一次方呈正比关系；而该荷载在水平构件中所产生的倾覆力矩以及在竖向构件中引起的轴力则与建筑高度的二
7、次方呈正比；从另一个角度来说，若建筑高度到达一定程度时，其竖向荷载的数值为定值，而水平荷载则因为受到各种环境因素的影响，其数值会因为结构动力性的不同而产生较大的变化。 2.2 侧移是结构控制的重要指标 结构侧移在多层和底层建筑的结构设计中并没有受到重视，而高层建筑的结构设计中，结构侧移扮演着十分重要的角色，水平荷载结构的侧向形变与建筑高度的四次方成正比，因此其数值会随着建筑高度的增加而增加。除此以外，高层建筑的高强度轻质材料的应用、侧向位移的速增、新型结构设计和建筑形式都会随着建筑高度的突破而一一出现，这样一来，高层建筑的结构设计不仅在强度标准上有所提升，同时结构的抗推刚度也要随之增强，只有这
8、样才能保证在该结构设计下建筑由于水平荷载而产生的侧移量被控制在一定范围内，若超过限定范围，则会出现以下现象：1.附加内力的增强会在侧向位移增大时加剧偏心现象，而附加内力超过了限定大小数值时，就会导致房屋恻塌；2.填充墙或室内装饰产生裂缝或损坏，导致建筑物的机电设备管道受到冲击，会造成电梯轨道变形而停止运行；3.建筑主体结构构件产生裂缝，甚至出现损坏；4.给建筑使用者带来心理上的不适合压力。 2.3 对建筑的抗震性能要求更高 风荷载和竖向荷载是高层建筑正常使用时所涉及的基础抗震性能设计的内容之一，具备抗震设防的高层建筑结构设计，除了要考虑到以上正常使用的荷载以外，还要保证建筑结构具备良好的抗震性
9、能，大震不倒、小震不坏是高层建筑抗震性能的表现。 2.4 轴向变形重视的加强 现代高层建筑常见的设计结构中，框架体系的应用较为普遍，而在这种建筑结构中，框架的中柱轴压应力会比边柱的轴压应力要大，也就是说中柱的轴向压缩变形会比边柱轴向压缩变形要大。建筑高度越大，中柱和边柱轴向形变的差异就会越大，当超过限定范围时，会导致连续梁中间支座下陷，从而导致连续梁中间支座位置的负弯矩值减小，端支座负弯矩值和跨中正弯矩值变大。 三、高层建筑结构设计中存在的问题 3.1 高层建筑结构受力性能设计问题 无论是多层、底层建筑还是高层建筑，在对水平和竖向的结构系统进行设计时，所涉及到的基本原理都一样的，设计思想方面的
10、唯一差异就是，在建筑高度有所增加的状态下，结构设计应该提高对竖向结构体系的重视，原因有两点：1.侧向荷载与竖向荷载相比，其侧向力所产生的倾覆力矩会大很多；2.在垂直荷载比较大的情况下，应该保证结构设计中加入墙、柱或井筒等承受力较大的空间构建。 3.2 高层建筑结构扭转问题 刚度中心、结构中心和几何形心是建筑结构的主要内容，统称为结构三心。高层建筑的设计原则之一是要做到三心合一，也就是建筑三心的点尽可能集中在一个点上。所谓结构扭转现象就是指建筑的整体结构设计没有达到这一要求标准，进而使得建筑在水平荷载的作用之下发生结构扭转振动的现象。 四、高层建筑结构概念设计思想 4.1 选择有利的抗震场地 应
11、尽量选择有利的地段，避开对建筑抗震不利的地段，实在无法避开时，应尽量使建筑物场地选择建在基岩或薄土层上，或具有较大“平均剪切波速”的坚硬场地土上，从根本上减轻地震对建筑物的破坏作用。4.2 确保结构的整体性 结构的整体性是保证结构各部件在地震作用下协调工作的必要条件。不开洞或者是开洞较小的现浇钢筋混凝土结构楼盖和钢混凝土组合楼盖具有整体性好、平面内刚度大的优点，增加结构的整体性，有助于结构的协同工作。因此优先选用现浇楼板，且尽量要少开洞或不不开洞。 4.3 减轻结构自重，控制结构刚度 地震作用的大小与建筑自重成一定比例，自重越轻，地震效应也就越小，因此附属结构要尽量选用轻质材料。同时结构刚度在
12、满足位移的基础上宜小不宜大。增大结构构件截面，提高了结构刚度和抗力大小，但同时也会招来更大的地震力。因此，不可盲目增大结构的刚 度，而要对其加以控制。 五、结束语 综上所述，高层建筑的结构设计作为一个长期、复杂且往复循环的一个建筑发展过程，其间，负责建筑设计的工程师不仅要按早建筑业内的规范来进行设计规划，更要在设计的过程中结合建筑区域的地质地况来进行结构设计，运用多种设计方案和设计思想，通过对比分析出最佳的设计图纸，从而保证高层建筑结构设计的质量和效率。 参考文献: 1天水市建筑勘察设计院 陈龙;浅谈建筑结构设计中的概念设计N;天水日报;2008 年 2刘洁;建筑结构概念设计J;河南广播电视大学学报;2006 年 03期 3张浩;刍议建筑结构中的概念设计J;建筑设计管理;2011 年 03期 4陈建华;于明;关于建筑结构概念设计的一些思考J;低温建筑技术;2010 年 04 期
