淺談高層建筑結構設計新技術

葉龍龍

摘 要：進入二十世紀九十年代，隨著我國社會經濟的蓬勃發(fā)展，城市化也在不斷的深入的進行當中，房子產業(yè)日漸繁榮，高層建筑日益成為大中城市的重要建筑標的。這樣的實際情況對高層建筑的結構設計提出了更高的要求，經濟、安全和合理的高層建筑結構設計的建筑特性成為國際高層建筑結構設計的趨勢和所追求的目標。

關鍵詞：高層建筑結構設計特點；原則；新技術

隨著我國改革開放的不斷深入，我國的綜合國力獲得巨大的提升，各個產業(yè)都有了長足的發(fā)展，特別是因房地產業(yè)繁榮的建筑業(yè)更是得到極大的發(fā)展。我國人口大約占世界人口五分之一，人均土地的擁有量很低，加之我國有西部大片的山地、高原和沙漠，這些因素進一步加劇了我國的人地矛盾，這也間接的為高層建筑在我國城市化工程中大放異彩提供了條件。所以，我們需要加大對高層建筑結構設計的新技術的研究，對促進高層建筑的結構設計的進一步優(yōu)化，促進高層建筑的建設做出一些總結性的努力。下面我們將針對高層建筑的結構設計的主要特點進行較為簡要的分析。

1 高層建筑結構設計的相關特點

眾所周知，高層建筑的結構設計工作遠比單層和多層建筑的結構設計要復雜的多得多，合理的結構設計方案直接關系到高層建筑的建設質量、安全性。我們要做好高層建筑的結構設計工作就要首先了解相關設計工作的自身的特點。高層建筑結構設計的特點如下：

1.1 水平力是設計的主要因素。我們都知道，在單層或者多層建筑中豎向載荷是其主要的結構設計。但在此方面，高層建筑的結構設計卻有著其自身獨特的特點，豎向載荷雖然在此仍占據著較為重要的作用，但水平載荷在高層建筑的結構設計中卻具有決定性的作用。對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數值是隨著結構動力性的不同而有較大的變化。

1.2 側移成成為設計的主要指標。高層建筑隨著高度的增加、輕質高強材料的應用、新的建筑形式和結構體系的出現、側向位移的迅速增大，在設計中不僅要求結構具有足夠的強度，還要求具有足夠的抗側剛度，使結構在水平荷載下產生的側移被控制在某一限度之內，否則會產生不良的后果。

1.3 抗震設計要求更高，延性成為結構設計的重要指標。一般的高層建筑都有較高的抗震性要求，所以具有其他的建筑的結構設計中所不具有的特點，即要求結構高的延性和抗震性，使其做到“小震不壞，大震不倒”。

1.4 高層建筑結構設計中的概念和理論設計同樣重要。隨著當代科學技術的不斷發(fā)展，雖然我們有很多的手段在假想的條件下對高層建筑在地震條件下的抗震性能進行較為準確的分析，但由于地震的各種要素的不確定性，地基土影響的復雜性和結構體系本身的復雜性，使得專家們的實際測量與真實的實際情況常常有較大的出入，尤其是當結構進入彈塑性階段之后，各種的復雜因素交織在一起，這就為常規(guī)的理論性計算帶來了很大的難度。所以，高層建筑的結構設計是離不開概念設計的。

以上就是高層建筑的結構設計中的自身獨特點。正是對這些特點較為系統(tǒng)的論述，才能對高層建筑的結構設計的相關技術有較好的把握，才能有對其具有更為透徹的理解和解讀。下面我們從高層建筑結構設計的原則出發(fā)進行較為簡略的論述。

2 高層建筑結構設計的原則

2.1 選擇合理的高層建筑基礎結構設計。在施工前，我們應該提前勘察好當地的地質條件、施工條件等，并分析好高層建筑上部的載荷分布情況和結構類型，并在較為充分的準備的情況下，進行合理的高層建筑的結構基礎設計。

2.2 合理、準確分析計算結果。當今，計算機信息技術獲得飛速發(fā)展，呈現日新月異之勢。在高層建筑的結構設計中，計算機信息技術也得到大規(guī)模的應用，極大的提高了結構設計等相關工作的工作效率。它已經成為建筑專家進行設計計算等相關工作的重要技術工具。但往往實際情況與計算結果有出入，所以需要相關的建筑專家對計算結果運用相關的專業(yè)知識進行進一步的較為精確的分析和加工，形成更為正確的針對高層建筑結構設計的計算結果。

3 高層建筑結構設計的新技術

由于高層建筑的上部載荷和地基的基礎性壓力都很大，所以我們應該采用整體性良好和具有較大的承載能力的基礎設計形式。根據此情況我們可以采用樁基或復合地基。當地基極軟且沉降不均勻十分嚴重時，采用筏形基礎，其剛度會顯得不足，在這種情況下采用箱型基礎就較為合理。箱型基礎剛度大、整體性好、傳力均勻；能適應局部不均勻沉降較大的地基，有效地調整基地反力。它有兩種的做法：倒肋形樓蓋式和倒無梁樓蓋式。

現階段，應用較為廣泛的另一種高層建筑結構設計的設計體系的技術是框架結構體系技術。它的側移由兩部分組成：梁和柱的彎曲變形產生的側移和柱的軸向變形產生的側移。它具有較多的其他結構設計技術說沒有的優(yōu)越性因素：空間布置的靈活性、計算理論的相對成熟性、結構自重輕、一定范圍內造價的低廉性等。

我要說的另一個高層建筑結構設計的結構設計體系新技術是剪力墻結構體系。剪力墻結構采用現澆鋼筋混凝土，墻體沿橫向縱向正交布置或沿多軸線斜交布置，它剛度大，空間整體性好。合理設計的延性剪力墻具有良好的抗震性能。該結構體系創(chuàng)新性的運用了剪力墻這一特殊結構作為抵消載荷和側向力主要結構，是一種性能優(yōu)越的抗震墻結構，在高層建筑的結構設計中具有極大的應用前景。過往的歷史也證明該結構極佳的抗震性能。但我們要知道的是它也具有靈活性差、應用范圍較窄和自重大等缺點，所以在具體的施工應用中，我們應該嚴格遵循因地制宜的原則來選擇合適的結構設計的結構體系。

我要說的最后一個是框架—剪力墻結構體系。在框架結構中布置一定數量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結構，這種結構既有框架結構布置靈活、延性好的特點，又有剪力墻結構剛度大，承載力大的特點?？蚣堋袅Y構是一種雙重抗側力結構。這種混合型的結構設計新技術也反映了高層建筑結構設計領域的綜合技術化趨勢。

4 結語

我國經濟的迅速騰飛帶來的是建筑業(yè)的快速發(fā)展，特別是高層建筑方面的發(fā)展，這也反過來推動了該領域研究工作的進一步的深入。作為高層建筑建設的基礎性工作的結構設計，也急需新技術的支撐，才能獲得較大的市場競爭力?？傊?，鋼筋混凝土高層建筑結構設計，是一個長期、復雜、甚至循環(huán)往復的過程，作為這一系統(tǒng)的任意環(huán)節(jié)出現差錯，都會產生系統(tǒng)性的災難性的后果。所以，高層建筑結構設計相關技術的重中之重是其安全性和合理性以及可推廣性。

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