研究建筑结构的设计

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1高层建筑结构设计的现状分析

在目前的高层设计之中，我们往往会选用钢筋混凝土和钢材这两种材料。钢筋混凝土材料来源广，造价低，具有良好的耐火性、耐久性、可塑性以及较高的承载能力，对其进行合理的设计之后，还可以得到不错的抗震能力；但是它的自重较大，构件的断面也比较大。而钢材不仅自重轻，断面小，韧性好，强度大，易于加工，施工比较方便，而且还具有很好的抗震性；但是钢材的造价高，耐火性也不好，如果使用大量的防火涂料，还会额外增加造价和工期。目前的世界上，发达国家中的高层建筑大多数是钢结构的，而我国也有一些采用钢结构的高层建筑。但考虑到钢结构和钢筋混凝土两者之间能够取长补短，因此，我们认为高层建筑的结构设计采用钢筋混凝土和钢的组合结构才是更加合理的。

2高层建筑结构设计过程中的主要存在问题

我们进行高层建筑的结构设计时需要注意的要点涉及到了许多方面：必须考虑当遇到地震或者是超大强风时，高层建筑会因此产生的水平侧向力；为了保障高层建筑的稳定性，必须严格控制好其高和宽的比例问题；尽量使高层建筑的体型、刚度及其立面的质量等各方面保持对称，减少建筑结构的薄弱环节；全面考虑由于温度、风力以及基础沉降等方面可能对建筑物产生的影响，合理设置变形缝，妥善处理好变形节点处的构造；特别考虑当遇到基础比较深、重量比较大等比较特殊的地质条件时，怎样才能安全可靠的保证其设计和施工的问题。根据上述的主要设计要点，可以总结出，我们在高层建筑的结构设计过程之中遇到的主要问题为抗震和抗风结构、消防设计以及扭转问题。

（1）抗震结构：一直以来，抗震结构都是我们进行高层建筑结构设计时的重点及难点。但由于高层建筑的结构比较复杂，设计人员灵活性不够，计算的抗震结果不够精确，无法设计出完善的抗震结构，从而使得高层建筑很容易受到地震的强烈破坏。

（2）抗风结构：高层建筑高度太高，很容易使风在建筑表层的流动性以及空气的动力效应发生改变，从而使高层建筑的较软部位产生震动，严重影响了高层建筑的装饰和支撑等结构，因此，为了降低高层建筑受到的破坏，我们必须要进行高层建筑物的抗风设计。

（3）消防设计：我国建筑规范中明确规定，高层建筑必须要有科学的消防设计。但消防设计中遇到的难点比较多，例如，在高层建筑中，使用的材料具有较高的易燃性、排烟比较难、居住人口较多、不易疏散等。

（4）扭转问题：在高层建筑结构设计之中，我们要求三心合一，也就是说，建筑结构的三心（即结构中心、几何形心和刚度中心）尽量交在一点上。如果我们没有在结构的设计中做到这一点，那么建筑物就很可能出现扭转问题，使得建筑结构遭受到水平力从而发生破坏。

3高层建筑结构设计的应对措施

3.1不断完善抗震结构的设计方案

解决高层建筑抗震的难题，完善抗震结构的设计方案，首先需要我们对高层建筑的抗侧力结构进行合理的设置，提高建筑结构的稳定性和连续性；再增设高性能的剪力墙，使其在地震时能更好地吸收结构的内力；然后加大桩基础的埋置深度，提高基础的抗震能力；还可以对高层建筑的结构进行简化，使其对称，另外，再对其进行一体化的设计，加大结构的整体连续性，进而提高高层建筑的抗震能力。

3.2不断完善抗风结构的设计方案

对高层建筑抗风结构的设计方案进行优化，首先要保证其基础的牢固性，然后利用增设耗能结构来减小风力对建筑的不利影响，另外还得减小高层建筑由于风力叠加及水平荷载而产生的影响，最后还需要加大高层建筑的抗风能力和结构承载力，从而进一步提高结构的抗风能力。

3.3不断加强、改善高层结构的消防设计

在对高层建筑物进行消防设计时，我们必须严格控制防火结构之间的距离。为了能够更好的防火，我们可以适当加大耐火材料的使用，减少易燃材料的用量。除此之外，还要把疏散系统设置好，让其呈垂直状态，保证疏散的效率，而且在设计消防结构的时候，我们还可以增设避难层、耐火区等，用来提高其消防能力。与此同时，我们还可以在高层建筑中设立独特的隔离结构，用来控制火力的蔓延。

3.4合理的进行平面布局

为避免出现三心未合一引起的扭转问题，在进行高层设计时，对高层建筑应该较多的选用比较规则的图形，例如矩形、正方形、正多边形、圆形等分布比较均衡、简单的平面图形。避免十字形、T型、L型等比较复杂的平面图形的使用。在特殊情况下，我们应该根据现有的有关规范对其进行合理的设计，尽可能的让结构保持对称，避免出现某一结构过分突出的情况。

4结语

在最近的几年中，我国高层建筑有了十分迅速的发展，但是如果从高层建筑的质量上来看，结果就并不是那么理想了。所以，在今后的高层建筑结构设计工作中，结构设计人员不仅要加强对结构设计准确性的重视，还得了解结构方案的实际情况，不断积累工作的经验，从而做出科学合理的方案选择，使得高层建筑更加舒适、安全。

作者：蒋栋单位：杭州华正建筑设计院有限公司