试述结构设计高层建筑结构设计有着不足与策略结论

摘要：高层建筑设计本身是一个非常庞大而复杂的体系，而作为这个体系中重点部分的结构设计，它不但要满足高层建筑在安全性能方面的需求，同时还要具备合理性与科学性。本文主要对高层建筑结构设计进行了分析探讨。
关键词：高层建筑；结构设计；设计要点；问题
引言
随着我国城市建设发展脚步的不断加快，高层建筑得到了前所未有的发展，应用于建筑工程中的材料、形式、力学分析模式也越来越复杂，结构体系更是多种多样，高层建筑结构设计也成为了工程设计师所面临的一项重大课题。因此，为了能够满足建筑的功能需求，在对结构进行设计之前，对其中所涉及的要点进行探讨和分析是必不可少的，只有在充分掌握设计要点的基础上，才能够设计出符合建筑功能要求的整体结构。

1、建筑结构设计要点

高

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层建筑结构设计主要是指在满足安全、适用、耐久、经济和施工可行的要求下，按有关设计标准的规定，对建筑结构进行总体布置、技术经济分析、计算、构造和制图工作，并寻求优化的过程。建筑结构的设计特点主要可以分为以下几个方面：

1.1水平力是设计的决定性因素

在高层的建筑设计中，应该对水平荷载给予积极重视，促进高层建筑的结构设计具有一定的稳定性。我们知道，在低层或者多层的建筑结构设计中，常常用重力为代表的竖向荷载去控制建筑物的结构。然而，在高层建筑中，虽然竖向荷载能起到一定的控制作用，但是水平荷载在其中却起着决定性的作用，因而不能忽视。使得水平荷载比竖向荷载更起决定性作用的主要原因在于，高层建筑物的自身重量和使用荷载在竖向构件中能够引起的轴力和弯矩的数值，仅仅与建筑物的高度一次方成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及在竖向构件中引起的轴力，与建筑高度两次方成正比。

1.2结构延性是重要的设计指标

在高层建筑结构设计中，要采取合理的措施，保证建筑结构具有应有的延性，促进建筑物在遇到地震或其他危险的情况下避免倒塌。一般情况下，高层建筑物结构显得比较柔，在地震作用下的变形幅度会相对大一点，如果高层建筑物没有相应的延性，会直接影响建筑物的使用效率，甚至会危机建筑内部人和物的安全。因此，在高层建筑结构设计中，结构延性应作为一个重要的设计指标，应该得到应有重视。

1.3侧移是设计的重要控制指标

在高层建筑结构设计中，结构侧移是高楼结构设计中的重要控制因素，这一点与低层建筑不一样。当楼房的高度不断增加的时候，水平荷载下的结构侧移变形会逐渐拉大，这就给高层建筑的稳定性造成了一定的影响。因此，在设计高层建筑结构的时候，应该将水平荷载作用下的侧移控制在一个限度之内。

1.4抗震设计要求较高

在高层建筑结构设计中，对于抗震设计的要求显得更高。一般来说，除了要求抗震设防的高层建筑有普通的竖向荷载、风荷载以外，还应该促进结构设计具有良好的抗震性能，达到小震不坏，大震不倒的目的。

1.5轴向变形也同样很重要

轴向变形在结构设计中也是不容忽视的。高层建筑中所涉及到的竖向荷载值往往都比较大，很容易引起柱中的轴向变形，从而对连续梁弯矩产生一定程度的影响，同时还会影响到预制构件的下料长度。因此，建筑设计师一定要对此给予高度的重视。

2、高层建筑结构设计中的问题

2.1高层建筑结构设计中的扭转问题

建筑结构的三心就是刚度中心、几何形心和结构重心。在进行结构设计时，我们需要建筑的三心尽可能汇于一点，即三心合一。高层建筑结构设计的扭转问题就是指建筑的三心在结构设计过程中未达到统

一、结构在水平荷载的作用下发生扭转振动的效应。

2.2高层建筑结构的受力性能

对于高层建筑物最初的方案设计，建筑师考虑更多的是应该是它的受力性能，而不是详细地确定它的具体结构。在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。

2.3高层建筑结构设计中的其它问题

高层建筑结构设计中存在的其它问题有以下几点：
（1）剪力墙的墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应采取在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等至少一种措施，减小梁端部弯距对墙的不利影响。
（2）对各抗震等级框支梁纵向钢筋的最小配筋率提高了要求，同时增加了最小面积配箍率的要求。
（3）严格要求各抗震等级剪力墙在各种情况下的厚度与层高。
（4）高层建筑结构计算中，当地下室顶板作为上部结构嵌同部位时，地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的 2倍。

3、高层建筑结构设计难点

高层建筑在结构设计上主要的难点有三个：
1、防风结构的设计。因为风振作用对高层建筑的影响较大，所以抗风问题在结构设计中是很重要的一部分。因为高度问题，高层建筑对风会造成阻隔和扰动，而风的动力效应在因此而改变后，会对高层建筑产生一个振动的作用力，而受此影响最大的就是高层建筑的动力荷载，风压很有可能会损坏到高层建筑的主体结构，严重的可能会发生玻璃幕墙爆裂、墙体开裂等情况。
2、难点是高层建筑的抗震结构设计。高层建筑在抗震结构方面向来最为薄弱，那是因为在地震发生时很难确定会产生哪些后果以及高层建筑本身的结构过于复杂，再加上相关的设计人员在设计过程中分析的不够全面，所以经常会出现高层建筑抗震结构的设计在安全性和耐久性有所缺失等问题。
3、难点是高层建筑的消防就够设计。高层建筑结构的复杂性，决定了其在材料的选用上具有多样性，而这些材料中又有很多都是可燃、易燃的，这样一来火灾发生的可能性就大大的增加了。再加上高层建筑的空气对流性好，一旦有火灾出现，就会有火借风势的情况发生，此时如果建筑结构在消防问题上考虑不足，就会出现火势蔓延、救援难以展开、疏散困难等一系列问题。所以，合理的消防结构设计对于高层建筑的设计来说是非常重要的。

4、高层建筑结构的优化设计

4.1抗风结构优化设计

在基础设计上，要使用配比较高的砂石来保证地基的密实度，同时还要设置抗拔锚杆，以此来提高建筑基础的抗拔强度。在减振系统设计上，要多利用耗能支撑、剪力墙、楼板等组成的耗能减振系统来减少风荷载对高层建筑的影响。对于风荷载与水平力的问题，要对高风压区进行加固。这主要是从水平压力、水平荷载内力等方面进行综合考虑，来为高层建筑进行加固设计。

4.2抗震结构优化设计

①提高结构设计的整体规则性，以此确保承载力体系分布的合理性。②改善地基的抗震设计，即在简化建筑平面、提高地基的强度与高度的同时，将上部结构的重点和群桩设置在同一直线之上。③在剪力墙的设计方面，要提高高层建筑承重结构的抗侧力，以此来满足承载力的耗能与延续性，这样可以有效地提高高层建筑的抗震能力。

4.3消防结构优化设计

①防火间距上的设计，在设计时要全面的考虑间距在火灾中的隔断、灭火功能，同时在设计时还要考虑到建筑结构的耐火性问题以及排烟的问题。②对安全疏散结构进行合理的设计，这主要是为了解决火灾中的疏散困难，在设计上：a.注意防烟区的设置；b.注意双向疏散方面的设计，如合理安排避难层等。③在设计上注意分割结构的安排，这主要是为了控制火势与烟雾的范围，这方面一般使用的是垂直的楼板结构设计方式、水平的单元墙以及防火墙结构设计，以及相关的排烟、防火门等装置的设计。
结束语
近些年来，我国的高层建筑的建设发展越来越快。在高层建筑结构设计中，结构工程师不能忽略结构方案的具体情况，而需要重视结构计算的准确性，做好结构方案的合理选择。通过明确高层建筑结构设计相关的内容和可能出现的问题，我们可以更好做好高层建筑的结构设计工作。
参考文献
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