浅谈高层建筑结构设计若干要点

摘 要：伴随城市化建设的多样性，高层建筑已成为建筑行业中最为普遍的建筑形式，成为城市建设的一道靓丽的风景线。高层建筑也随着建筑设计方面的发展和变化，更加具有复杂性和多变性。而结构设计是影响高层建筑是否稳定，质量好坏的基础，本文针对高层建筑的结构设计进行全面分析，并对设计中所存在的问题提出个人不同层面见解，有利于建筑行业稳定持续发展，从而促进社会经济建设。
关键词：高层建筑；结构设计；问题对策
中图分类号：TU97 文献标识码：A
建筑行业已成为当今社会经济发展的重要产业之一，同时也是影响城市化建设的重要标志。随着大量农村人口向城市涌进，城市土地用地的紧张，高层建筑应运而生为城市人口增多问题起到巨大缓冲作用。高层建筑的兴起，不仅解决了城市用地问题，同时也降低了建设成本，促进建筑企业经济效益，加快了城市化进程发展。因高层建筑受建设高度的影响，在高层建筑建设过程中，结构设计不单影响着功能和质量，也关乎著建筑安全。在建设过程中要结合建筑的实际要求对结构设计进行综合考虑，以便高层建筑科学合理建设。
一、高层建筑结构设计概述
高层建筑是当今城市生产和消费发展达到一定程度的经济产物，高层建筑的使用为社会带来明显的经济效益，促进社会发展。对于人口密集的城市，高层建筑可利用建筑内部的竖向和横向交通缩短了部门之间的联系距离，提高了效率。除此之外，大幅度缩小了城市中心地段大面积建筑的用地问题，减少了市政建设投资和缩短建筑工期。因此，高层建筑的结构设计也成为建设中至关重要的问题，它不仅要在设计过程中保证高层建筑能够承受水平方向的荷载，还应保证高层建筑能够承受垂直方向的荷载，在对高层建筑结构设计过程中要通过建筑的平面、体型、立面的质量和刚度之间进行比例计算和设计，保持建筑未定性。在高层建筑结构设计中，也要考虑建筑的防火设计、抗震和抗风的设计等综合性结构设计，保证高层建筑的稳定和安全使用。
二、高层建筑结构设计的关键问题分析
1.高层建筑结构设计中细节问题
1.1 挑板
挑板在高层建筑结构布置中尤为重要，出挑板可以调匀边跨底板钢筋，党底板钢筋通常布置时不会因边跨钢筋而加大整个底板钢筋通长筋，比较节约。如是天然地基和其他人工地基的坎上时，对天然地基采用加挑板，可以降低整体沉降，如果荷载偏心时，在特殊部位加设挑板，则可调整整体沉降和倾斜。窗井部位可以在挑板上砌墙，并且不计算挑板长度，不宜再出长挑板。如建筑中有地下室的设计，可在挑板使用时结合窗井横隔墙实际情况灵活掌握，从建筑角度考虑挑板，取消挑板可使用柔性防水做法。并且在挑板的阳角问题上，在基础的底面积当中阳角面积比较小，因此可以直接使用直角，阳角可以在悬挑部分保持不变的状态下，不再使用辐射筋。
1.2 基坑
在挖基坑过程中，基坑边缘的土因受摩擦角的约束不会发生反弹，而基坑中心的土因采用人工方式进行处理，则会发生反弹现象，如存有较大摩擦力可忽略中心地带土壤反弹问题。对于基坑挖掘过程和箱底沉降时，应综合考虑基坑的基地附加应力对称的计算和基地压力计算。
1.3 梁、板跨度
在高层建筑结构设计中，梁、板跨度的计算应考虑建筑的实际情况，常用的净跨是1∶1倍，但只适用于常规结构设计，而高层建筑中采用的是宽扁梁1∶1倍不适用。梁板结构是根据梁的中心线上的一刚性支座，在扁梁结构中，梁板的比例差不多，应以梁中心进行长度计算跨度，选取梁中心的弯矩和梁厚，及梁边弯矩和板厚配筋，取两者数值较大配筋，如在计算过程中有柱子设计，柱子可认为是禅达截面梁，梁配筋时取柱子边弯矩值。对于单跨版和梁：两端搁置在砖墙体上的板Lo=Ln+a≤Ln+h；两端与梁整体连接的板Lo=Ln+b；单跨梁Lo=Ln+a≤1.05Ln。对于多跨连续板和梁：边跨Lo=Ln+a/2+b/2且Lo≤Ln+h/2+b/2（板），Lo≤1.025Ln+b/2（梁）；中间梁Lo=Lc且Lo≤1.1Ln（板），Lo≤1.05Ln（梁）。其中Lo为梁、板的计算跨度；Ln为梁、板的景跨度；h为板的厚度；a为梁、板在墙体上的支承长度；b为梁、板的中间支座宽度。
1.4 主梁处如有次梁情况
一般在建筑过程中梁是建筑的中心，但有的建筑中不单只有主梁有时也会有次梁情况，这种情况下应再加附加筋。一般情况下首先考虑加箍筋，位于梁下部或梁截面高度范围内集中荷载应全部由附加横向钢筋承担，也就是应在梁下部的集中力位置添加附加筋。其他情况下不必附加筋，附加筋的使用取决于从次梁的受压区顶至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁产生的剪力。
2.高层建筑结构设计中的技术问题
2.1 高层建筑中的抗风设计
在高层建筑结构设计中，应考虑高层建筑自身楼层多、高度高的特点，应考虑高层建筑的抗风设计。与其他多层建筑比较，高层建筑表面，更易改变风的流动性和空气动力，会因此导致建筑产生震动影响建筑楼体的稳定性并对楼体表面造成伤害。在针对这一问题首先要考虑建筑的基地问题，应采用高级砂石，其次，施工过程中利用耗能构件对剪力墙和楼板进行耗能设计，并且应选用高性能的混凝土，减少结构内力造成的水平问题。最后，在对高层建筑结构承受力和抗风性的数据计算时，应放大所计算的系数，以减少风能对建筑造成的伤害。
2.2 高层建筑中的抗震设计
应受地壳运动影响，地震也是影响建筑结构设计的重要因素，而当今许多高层建筑抗震设计是按照常规建筑设计，因此，所采用设计数据并不符合高层建筑。在对高层建筑的抗震设计，应考虑建筑的实际数据制定科学合理的抗震设计方案，并做出具体操作。在地震中，基地很容易遭受破坏，在桩基设计时可加深桩基埋藏，增加桩基和土部结构的联动性。然后，应合理布置抗测力构件，加强水平方向和垂直方向的测力构件，形成完整的应力体系。同时，增加墙体和楼板的厚度控制建筑地震时，发生位移。也要对建筑的扶壁、筒口、筒脚进行简单化处理，达到相应的建筑物对称。综上所述，降低了地震发生时对楼体造成的伤害。
2.3 高层建筑中的防火设计
防火结构设计，是高层建筑首要技术难题，因高层建筑高度较高，建筑材料又易燃，在火灾发生时高层建筑因设计及高度问题极易造成难以疏散、人财损失严重的问题。因此，在高层建筑防火结构设计中，应加强防火结构间的距离控制，并且结合建筑建设过程中实地地形考虑，加大处理。而且在选用材料时，尽量选择耐火材料，以减少易燃材料的使用。此外，如火灾发生时，及时进行疏散也是防火设计的重要环节，对于高层建筑的疏散形同设计，高层建筑应选用双通道设计，同时增加防烟区、耐火区和避难层的区域设计，也可设置隔离设置，不仅阻止了火灾发生时火势的蔓延，也加强了建筑的防火和消防能力。
结语
高层建筑结构设计随着建筑行业的发展，要求越来越高，在高层建筑结构设计过程中，不仅仅存在建筑和技术问题，也需要相关人员的配合和专业技术知识的掌握。只有对高层建筑结构设计做出综合性、全面性的规划，才能保证高层建筑科学、合理的建设并且安全、稳定的发展。
参考文献
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