高層建筑結構設計研究

　　在日常學習和工作中，許多人都寫過論文吧，論文是我們對某個問題進行深入研究的文章。你寫論文時總是無從下筆？下面是小編幫大家整理的高層建筑結構設計研究，僅供參考，大家一起來看看吧！

　　摘要:

　　隨著我國城市化進程的不斷加快，為了解決城市人口激增和土地資源緊張的問題，高層和超高層建筑的數(shù)量不斷增加，成為了建筑產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。但是由于高層建筑的結構具有較大的變化性和復雜性，在設計中有諸多難點和問題需要解決，以保障高層建筑質量的安全性和可靠性。為此，本文首先對高層建筑結構設計的要點和原則進行了簡要概括，然后對該項工作中存在的問題進行了總結，最后就如何解決這些問題提出了幾點個人意見，希望能為廣大同行提供參考意見。

　　關鍵詞:

　　高層建筑;結構設計;問題;對策

　　我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，大量的外來務工人員在促進城市發(fā)展和進步的同時，也導致了一系列問題的產(chǎn)生，其中表現(xiàn)最突出的就是城市居民的居住問題。為了解決這一問題，高層建筑大量涌現(xiàn)。和一般的建筑比較，高層建筑在設計中的難度更大，只有確保其設計的科學性以及合理性，才能為順利施工提供保障。由此可知，設計是高層建筑建設中的核心環(huán)節(jié)，對于保證工程質量具有重要意義。針對高層建筑結構設計中抗風、抗震、消防以及扭轉等問題，本文從其設計要點和原則出發(fā)，對問題和對策進行了具體討論。

　　1高層建筑結構設計概述

　　1.1主要原則

　　首先，制定科學的基礎方案。在高層建筑中，地質條件是其結構設計的決定性因素。要提高基礎方案的科學性，需要設計人員準確把握其荷載的分布情況和結構類型，對影響其施工的各種因素進行和綜合分析。其次，明確計算簡圖。在高層建筑的結構設計中，計算簡圖必須包含結構的計算設計。如果計算簡圖存在問題，就容易導致安全隱患。因此，為了確保高層建筑結構設計的安全性，必須重視這一原則。最后，選擇合適的計算工具。隨著信息化技術的不斷發(fā)展，計算機技術在建筑結構設計中被廣泛運用，在高層建筑的結構設計中發(fā)揮了巨大的作用。

　　1.2基本要點

　　在設計高層建筑結構時，需要注意控制以下幾點:第一，遭遇暴風和地震力時，高層建筑的水平側向力;第二，對高層建筑的長度、寬度和高度比例進行嚴格控制;第三，確保高層建筑的整體不存在薄弱環(huán)節(jié)，保持其平面、體型、立面質量和剛度的對稱性和勻稱性;第四，對地震、風力、溫度變化和沉降導致的形變進行合理控制。在上述設計要點中，抗風、抗震結構、消防設計和扭轉問題需要特別注意。

　　2高層建筑結構設計中存在的主要問題

　　2.1抗風結構設計問題

　　高層建筑的樓層比較多，而且高度較高，這樣就很容易讓風在建筑表面的流動性發(fā)生變化，和空氣產(chǎn)生相關的動力效應。在這一作用下，風力就會對高層建筑中的柔軟結構生成靜力或者動力形態(tài)的震動。這種震動會對高層建筑的墻體、裝飾、支撐等結構產(chǎn)生較大的影響。因此在進行結構時，一定要注意抗風結構的合理性，預防建筑物結構被損壞。

　　2.2抗震結構設計問題

　　這一結構的設計一直都是高層建筑結構設計的難點之一，在很大程度上是因為設計人員缺乏足夠的靈活性，很容易忽略對地震的科學規(guī)劃。高層建筑的結構具有一定的復雜性，如果設計人員無法取得精確的抗震計算結果，就會影響抗震結構設計的完整性，一旦發(fā)生地震，就很容易導致高層建筑遭到巨大破壞。因此，這一點需要引起設計人員的重視，尤其是在地震多發(fā)地區(qū)。

　　2.3消防結構設計問題

　　我國和建筑有關的行業(yè)標準中對高層建筑結構的消防設計提出了明確的要求，規(guī)定其必須確保消防設計的科學性和合理性。但是從目前的實際情況來看，高層建筑結構的消防設計還存在很多解決的難題，例如使用的建筑材料的易燃性較高，在高層建筑結構中，火勢更容易蔓延，而且疏散的難度高于普通建筑。另外，排煙系統(tǒng)的合理設計存在較大難度，居住的人口數(shù)量較多，等等，都是高層建筑結構消防設計需要綜合考慮的問題。

　　2.4扭轉問題

　　在高層建筑結構的設計中，其剛度中心、幾何形心和結構重心是必須考慮的建筑三心，盡量讓三心匯集于同一點，即三心合一。如果在結構設計中無法滿足這一要求，就會導致扭轉問題的發(fā)生，在水平力的作用下，高層建筑的結構會遭受較大破壞。

　　3高層建筑結構設計問題的解決對策

　　3.1促進抗風結構設計方案的逐步優(yōu)化

　　這一措施可以從高層建筑結構設計中存在的問題和難點出發(fā)，具體實施方案如下:第一，優(yōu)化基礎。要確保高層建筑結構具備良好的通風性能，最重要的就是要有牢固的基礎結構。為了滿足這一要求，在設計基礎部分時，可以采用級配等級較高的砂石，并且在基礎的持力層中增加抗拔錨桿。第二，增強高層建筑節(jié)能結構的設計。在高層建筑非承重構件的設計過程中，可以充分利用剪力墻和樓板等能耗部件盡量抵消風能對建筑本身產(chǎn)生的影響。第三，降低風力疊加和水平載荷對高層建筑結構的影響。受到風力作用的影響，高層建筑很有可能產(chǎn)生結構內(nèi)力。這種結構內(nèi)力在水平方向上，還可能和風力進行疊加，從而產(chǎn)生更大的水平作用力，會對高層建筑產(chǎn)生很大的影響。因此，在設計高層建筑抗風結構時，應該要嚴格控制水平力對其的影響程度，盡量選擇性能較高的混凝土開展施工，降低結構內(nèi)力出現(xiàn)的風險。第四，增強建筑結構的抗風力和承載能力。在設計時，可以根據(jù)相關的數(shù)據(jù)對其抗風力和承載力進行驗算，并將參數(shù)適度放大，確保其具備良好的抗風性能。

　　3.2不斷優(yōu)化抗震結構的設計方案

　　首先，對抗側力構件進行合理安排。設計高層建筑結構時，如果能確保水平方向中的對稱性，就可以有效預防并控制地震對其造成的破壞。通過調(diào)整抗側力構件的位置，能夠促進應力分布系統(tǒng)在水平方向上的形成。假如能夠同時增強測力構件在垂直方向上的性能，可以形成一套比較良好的應力分布系統(tǒng)，提高建筑結構的穩(wěn)定性和連續(xù)性，增強其抗震性能。其次，加強地基的抗震性能。一旦發(fā)生地震，高層建筑結構的地基最容易遭到破壞。為了預防這一問題，可以在地基的基礎施工中增加樁基的埋深深度，增強它和上部結構的聯(lián)動性。再次，提高剪力墻的性能。采取這一措施的主要目的是為了增強剪力墻在地震中吸收建筑內(nèi)力的功效的功能，這樣就可以通過墻體和樓板剛度的增強來對建筑的移位進行控制，滿足抗震需求。最后，實現(xiàn)高層建筑結構構件的一體化設計。通過對扶壁、筒口、筒腳的簡單化設置，達到相應建筑物的對稱。另外，可以將相應的柱子、樓板進行一體化設計，有效加強整體結構的連續(xù)性和剛度，增強建筑物的抗震能力。

　　3.3優(yōu)化消防結構的設計方案

　　在高層建筑結構的消防設計中，首先應該對防火結構之間的距離進行科學控制。如果其結構設計和當?shù)氐牡匦螚l件相符，則防火結構的間距可以適當增加。從材料的使用角度來看，盡量減少易燃材料的使用范圍和使用頻率，多采用耐火性能好的材料。同時，為了降低火災事故發(fā)生后人員的傷亡，必須建立良好的疏散系統(tǒng)。在消防結構設計時，可以通過設置雙通道疏散，增設防煙區(qū)、耐火區(qū)、避難層等設施來增加消防能力。同時，高層結構可以通過設置相應的隔離結構來有效地控制火勢蔓延，增強建筑消防安全能力。

　　3.4扭轉問題的優(yōu)化設計

　　在地震因素或者風載荷的作用下，高層建筑很容易出現(xiàn)扭轉問題。為了有效預防這一問題的發(fā)生，需要我們選擇科學的結構形式，并對布局進行和合理安排，使高層建筑的剛度中心、幾何形心和結構重心保持一致。受到建筑場地，或者是城市規(guī)劃街道景觀的要求等因素的限制，高層建筑無法全部采用相對簡單的平面方式，那么在選擇比較復雜的建筑結構，例如“T型”或“十”字型等，就必須確保突出部分的長寬比在要求的范圍內(nèi)。另外，在布置結構時，盡量好使其保持對稱，這樣有助于提高其穩(wěn)定性。

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