高层建筑结构设计特点及常见问题分析论文

高层建筑结构设计特点及常见问题分析

【摘要】随着我国经济社会的飞速发展，以及城市人口的不断增加，高层建筑物越来越多的被民众所需要。高层建筑物不仅有着多样的结构，还有丰富的功能。因此，业主对于高层建筑物的设计和功能的要求也越来越高。本文是对高层建筑结构的设计特点和问题做了简单的分析，也给了一点的解决措施，为以后高层建筑的设计留作参考。

【关键词】高层建筑；结构设计；设计特点；常见问题；解决措施

高层建筑不仅缓解了城市土地紧张的问题，也填补了人们对现代高品质办公和住宅场所的需要。由于轻质高强材料的研发和新的计算理论，施工技术的发展，特别是计算机结构分析手段的不断提高，更加促进了高层建筑的迅速发展。建筑高度的增加，风格越来越多样化，给高层结构设计提出的新的课题和挑战。高层结构设计不仅要满足大众品质的要求，还要跟上时尚的步伐。

1高层建筑结构设计特点

1.1 侧移成为控制指标。高层建筑的顶点位移限制不仅决定数值大小，还决定了其振动频率，如果层间相对位移过大，会造成结构变形，进而使建筑物受到损坏，所以位移的限制值很重要，需要严格要求。而在高层建筑的设计过程中，建筑结构产生侧移问题是设计的关键要求，随着高度的产生，建筑的水平荷载能力也在变化，

建筑物的侧移幅度也再迅速增加，为了确保高层建筑的的安全，必须把建筑结构水平荷载下的侧移幅度控制在一定限度内。如果不加以控制，会因侧移产生加大的附加内力，尤其是属相构件。如果侧向位移增大，偏心家具，当产生的附加内力超过控制数值时，房屋将会侧他。其次会让居住的人感到不适和恐慌。建筑的结构主体也会出现裂缝，设止损后。严重的会是机电设备管道受损，电梯轨道变形无法运行，后果不堪设想。

1.2 高度预防轴向变形。在采用框架结构的高层建筑中，框架的中柱轴压力要比边柱的轴压力大很多，因此中柱的轴受压变形也大于边柱。当建筑物很高的时候，这种变形的差异会达到相当大的数值，其结果相当于连续梁中间呈现下沉下陷的状态，使跨中正弯矩值和两端支座弯矩值增大。这样还会影响预制构件的下料长度，要根据轴向变形来计算数值，把下料长度调整到适度值。此外对构件的剪力和侧移产生影响，是高层建筑的安全系数受到影响

1.3 抗震性要求越来越高。相对于低层建筑物，在地震中，高层建筑物显得更加不安全，在地震的作用下变形会更严重一些。所以，在设计高层建筑物的时候，建筑物的承载力和刚度应该自下而上的逐渐减小，均匀变化。要合理的设计软弱楼侧的塑性集中变形，尽可能增大楼层的结构延性，提高建筑物的变形能力。也要考察好建筑物的地基土质，假设地震情况下的建筑物情况，进行计算，尽量完善和提高建筑物的设计。

1.4 减少高层建筑的自重比低层建筑更重要。从地基和桩基的

承重力来考虑，在同一的地基和桩基情况下，为了减轻房屋的自重，我们可以多建层数，这样不必增加造价，尤其在地基是软弱土层的地方，增加的经济效益尤其突出。地震效应与建筑物的重力成正比，减少了房屋的自重，也是提高房屋抗震的有效办法之一。

2高层建筑结构设计中常见问题分析

2.1 高层建筑结构设计选型

对于高层建筑的设计选型需要注意以下几方面：

2.1.1 结构设计的不规则问题。新规范出台后，对于结构的规则性做了硬性要求和限制。而且新规范明确规定建筑不需采用严重不规则的设计方案。因此，在设计结构选型的时候，一定要注意这方面的问题，否则，后期施工图设计阶段将会遇到不必要的麻烦。

2.1.2 建筑结构的高度问题。对于建筑的高度问题，我们必须抱着科学谨慎的态度。在地震力的作用下，超高限的建筑物将会变形，性态会发生很大的变化。由于建筑的高度增加，许多结构因素会发生治病，这些参数会超出原有的指标范围，如安全性，延性，材料性讷讷个，承载指数等等。因此，我们在结构设计的时候，必须严格按照国家的规范要求来执行。

2.1.3 嵌固端的设置问题。高层建筑一般都有一到两层的地下室和人防，而嵌固端一般被设置在地下室的顶板或者人防的顶板。但是，嵌固端往往影响到结构中某些部件内力分配的准确性已经结构产品侧移的真实性，所以在设置嵌固端的时候必须要进行准确的分析和计算。这个问题不容忽视，嵌固端的设置会影响嵌固端上下

层的刚度以及抗震等级。如果忽略了这个问题，那么会在后期的工作中造成安全隐患。

2.2 高层建筑的扭转结构问题

高层建筑的扭转问题就是指在结构设计过程中没有做到三心合一（即几何形心、刚度中心、结构重心）。在建筑物受到水平荷载作用时会发生扭转振动效应，为了避免建筑物因扭转而遭到破坏，我们在结构设计时采用合理的结构形式和平面布局，做到三心合一。

2.3 高层建筑的地基和基础设计问题。

地基和基础设计是高层建筑设计的一个重要环节，是设计人员比较重视的问题之一，地基和基础设计的好坏成功将会直接决定后期结构设计能否顺利进行。建筑物的地基基础也决定了整个工程的造价高低，也影响到建筑在后期使用的质量问题。如果在这一时期出现的问题，不引起重视，那么将会对后期的的施工造成巨大的损失。

2.4 建筑材料的选用和结构问题

通常，在地震多发区，工程技术人员非常重视建筑材料的选取和建筑结构的设计。在我国，一般150米以上的高层建筑主要采用狂一筒、筒中筒和框架一来支撑的建筑结构体系。这三种结构在其他国家已被广泛采用。在国外的地震高发区，高层建筑主要采用钢结构，在我国，将近90%的比例是钢筋混凝土结构或砂石混合结构。混合结构中钢筋混凝土内筒部位，一般要承受接近九成的地震作用

力，这种情况对于建筑物来说非常危险。由于混合结构是以钢筋混凝土核心筒为主，在对建筑材料的变形控制要考虑到钢筋混凝土结构的位移问题。如果我们只用钢度很小的钢架来减少侧移，相对于钢筋混凝土结构的大幅度弯曲变形是远远不够的，这样还会增加钢结构的承载力。

2.5 高层建筑结构的计算和分析

能否高效准确的对工程进行内力分析并按照相关规范来进行设计直接决定这个工程设计的质量好坏。在结构计算和分析时，首先要选定结构体系，借着就是高潮结构设计的关键部分。由于新规范对整个结构计算和分析内容进行了调整和改进，所以对这一部分比较常见的问题就要有一个清晰的认识。接着根据选好的结构体系，运用准确的结构母性和正确的结构设计软件开始计算。

3高层建筑结构设计中问题的解决措施

在设计高层建筑时，为了让楼层水平力作用沿着平面均匀分布，较少扭转振动效应，建筑平面应该尽可能采用方形，圆形，正多边形，矩形等简单的平面形式。如果在不能使用简单平面形式，而要采用不规则的l形，t形，十字形等比较复杂的平面形式时，要将突出部分的厚度和宽度控制在允许的范围内。在结构平面布置是，应尽可能是结构处于对称状态。

由于我国是一个土地辽阔的国家，各个地区的地质又不尽相同，所以国家标准的《地基基础设计规范》无法全面的起到真实有效的作用，因此，各设计院还需要多学习当地地方出台的地方性“地基