高层建筑结构设计的要点分析

张桂茹

摘要：我国社会经济的快速发展，城市规模不断扩大，大量的外来务工人员在促进城市发展和进步的同时，也导致了一系列问题的产生，其中表现最突出的就是城市居民的居住问题。为了解决这一问题，高层建筑大量涌现。和一般的建筑比较，高层建筑在设计中的难度更大，只有确保其设计的科学性以及合理性，才能为顺利施工提供保障。

关键词：高层建筑；结构设计；要点

中图分类号：TU973文献标识码：A文章编号：1674-3024（2017）02-0138-01

1.高层建筑结构类型

1.1剪力墙结构。剪力墙结构是指建筑内外墙采用剪力墙设计方式，利用剪力墙承担建筑负荷。剪力墙的变形及受力特点受剪力墙开洞情况影响，根据轧受力特点，剪力墙分为特殊开洞墙和单肢墙两类，不同类型剪力墙的截面应力分布特点存在显著差异，因而工程实践不仅需要计算位移和内力情况，也需要灵活运用平面有限元法计算剪力墙结构，提高计算结果的准确性。但是该方法存在弊端，如自由度较多。工程实践中，特殊开洞墙应用频率更高。

1.2筒体结构。筒体结构分为框架一核心筒和筒中筒两种类型，前者的受力特点为框架、简体分别承受竖向和水平荷载，变性特点与框剪墙存在一定相似之处，但是其抗侧刚度性能更好。简体结构计算方法三维空间法，计算结果的精度更高。

1.3框架一剪力墙结构。该结构由多个框架和剪力墙共组成，该结构类型优点在于位移和内力设计防范方式较多，但是连梁连续化假定方法計算位移协调条件时，应该按照框架水平位移和剪力墙转角设计，建立外荷载与位移关系的微分方程。但是需求和因素未知量之间存在差异，微分方程存在不同解。

2.高层建筑结构设计的主要影响因素

在进行建筑结构设计的过程中选择建筑载荷的工作是重要的工作内容，对于大部分的高层建筑来说，可以依据建筑结构设计载荷规定中的相关要求进行有效的明确，之后需要对其他的建筑结构的关联进行分析，以此明确有效的结构设计方案。

2.1风载荷。依据高层建筑结构的设计来说，由于其高层很容易被风载荷所影响，特别是在一些高层建筑中，需要控制的原因就是风载荷，例如，在台北某地设计的过程中，不但结合了当地设计的规范，还让加拿大的专业设计企业对其进行了风洞实验，以此提升建筑的抗风载能力。在实验的过程中，设计一个依据1：500为比例的模型在直径为一千二百米的风场环境进行实验，证明建筑在不同的风力的情况下受力情况。

2.2地震力。在检测地震力的过程中，现阶段的技术存在着一定的问题，难以对其进行有效的预算工作。对于地震预测较准的日本，也无法明确其地震的地点、方向以及时间。因此，高层建筑设计在实施的时候需要注重其地震力。同时，还要考虑到建筑主楼、裙楼在地震力下的不同状况。

2.3地基基础。对于两者来说，地基基础在其实施的过程中占据重要的地位，在实际建设中主要是依据不同的地基形式提升其地基结构的平稳性。例如，对于较为深厚的软基层，高层建筑地基需要依据桩筏基础等进行。当然，也可以依据现实的地基情况制定有效的基础方案；应用程度不大的年轻岩基主要是依据现浇混凝土桩基融入到岩层中的形式为建筑提供根本支撑；对于深度较大的岩层，例如在地面一百米以下，主要是依据岩层上层经常应用的层状冲积土，应用框格式的地下连续墙为建筑实施提供基础；而对地下基层条件不错的地层来说，主要是依据筱形基础就行。在设计地基的过程中，需要依据不一样的地质选择有效的组合式基础方案，最后明确一个经济性较高的方案。

2.4建筑功能应用需求。大部分的建筑在实施的过程中都是依据实际需求进行建设的，因此在实施的过程中需要依据这种条件进行工作，这是发展过程中重要的问题，在设计的过程中，需要注重建筑的艺术特点、应用方案以及经济等多方面的要求。同时，在实际设计的过程中需要确保其结构不但在施工技术下实现，还是现阶段设计素材所需的，这也是建筑结构设计需要管理的一个因素。

3.高层建筑结构设计要点分析

3.1水平荷载要点。水平荷载在高层建筑结构设计中属于一个决定性要素。楼房自身重量与楼面应用荷载基于竖构件当中引发的轴力与弯矩数值，只和楼房高度的一次方成正比。而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及在竖构件产生的轴力，和楼房高度的二次方成正比。在高层建筑中，竖向荷载属于一个定值，但作为水平荷载的风荷载及地震作用来说，两者之间的数值会在结构动力特征变化时随着发生变化。因此，水平荷载属于高层建筑结构设计中的一个决定性要素。

3.2轴向变形要点。基于高层建筑当中，其竖向荷载数值通常偏大，处于柱当中可以引发很大的轴向变形，进而使连续梁弯矩受到很大程度的影响，在连续梁中间支座位置的负弯矩值降低的情况下，跨中正弯矩数值便会提高，进一步使预制构件下料长度受到极大影响。在这样的情况下，就有必要以轴向变形计算数值为依据，科学合理地调整下料长度。此外，在发生轴向变形的情况下，构件应力及侧移均会受到很大程度的影响，进而使构件的安全性难以得到有效保障。为此，充分控制轴向变形非常关键。

3.3侧移要素。在高层建筑结构设计过程中，需对侧移进行合理控制。在高层建筑的高度越来越高的情况下，基于水平荷载条件下的结构的侧移变形便会大大上升，为了使侧移不随着大大增加，有必要将其控制在一定合理的范围内。

3.4结构延性要素。与非高层建筑相比，高层建筑的柔性更为突出。例如，在发生地震的情况下，所发生的形变会比非高层建筑更明显。为确保高层建筑在处于塑性变形环节依旧拥有足够大的抗变形作用，防止倒塌状况的发生，需制定并落实有效措施，以此使高层建筑的结构延性得到有效增强。

4.结束语

总之，伴随着不断改进的新高规以及新抗震规则，在设计高层建筑结构的时候，需要动态的不断完善和健全，而就工程设计工作者来讲，应该将规范软件的编制原理充分理解，结合工程实际，将自身的设计水平提高到新的层次。