高层房屋建筑结构设计的几点思考

杨东梁

摘要：一般而言，和其他建筑而言，高层建筑更加复杂，因此在高层建筑设计的过程中，设计着必须遵循其设计原则，同时及时发现问题，及时提出解决措施，做好高层建筑结构设计工作。

关键词：高层房屋建筑；结构设计；原则

前言

现如今，随着我国经济的发展以及人们生活水平的不断提高，使得人们对住房的要求越来越高。对于住房来说，它质量的好坏直接关系到人类的生命财产安全，因此，其质量是不容忽视的。然而建筑结构设计一直以来都是一项繁琐而又重大的工作。因此，作为一名优秀的建筑结构设计者可以有效的借鉴自己和别人以往的经验，这样才能更好的做好建筑结构设计工作。

一、高层建筑结构类型及原则

1.结构类型

1）剪力墙结构体系。在剪力墙结构中，一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙组成竖向承重结构，剪力墙不仅仅需要承受重力荷载作用，还在承受诸多水平荷载的作用，如风、地震等水平荷载作用。剪力墙结构和框架结构相比，测向刚度大、侧移小，该结构属于刚性结构体系。从理论角度来说，剪力墙结构可以用来建造上百层的民用建筑，然而从技术经济层面来说，地震区的剪力墙一般是控制在一定层数和高度下。这种结构的缺点是间距较小，一般在3米到6米之间，因而建筑平面的布置较为死板，缺乏灵活性，使得使用受到一定的限制。2）框架结构体系。框架结构是利用梁和柱组成的纵横两个方向的框架形成的结构体系，他同时承受竖向荷载和水平荷载，其优点是建筑平面布置灵活，可形成较大建筑空间，建筑立面处理也比较方便，主要缺點是侧向刚度小，层数较多时会产生侧向位移，易引起非结构构件破坏，影响使用，在非地震区，框架结构一般不超过15层。3）筒体结构体系。筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。

2.设计原则

在对建筑物进行建筑结构设计的过程中，要注意对经济、适用、安全、便于施工以及美观等方面的原则进行遵守，优秀的建筑结构设计通常是这五个方面的完美结合。在设计的过程中，要对传统的设计方式进行一定程度的改革，减少其中无用浮夸的成分，增加建筑物的实用性；还要注意对建筑物的质量进行严格的把关，使建筑物的质量得到保证，从而使居住者的人身安全得到保证。在对建筑物建筑结构进行设计的过程中，要注意在设计方案中对科学进行贯彻落实，使投入资金得到一定程度的节省；还应在设计中对美学原理进行合理融入，从而使建筑物的观赏性得到一定的保障。最后，要注意对建筑物的实际情况进行全面考虑，保证相关的结构设计具有可想性，从而使施工难度降低。

二、高层房屋结构设计的现状和存在的问题

1） 高层房屋结构的现状。在高层房屋的建设过程中，逐渐形成了框架剪力墙结构或框架简体结构和巨型结构。钢则是这种结构理想的建设材料，因为钢结构具有强度高、抗震性好的优点。但是全钢的结构造价高、耐火性差，这样造价低、承载力强、材料丰富的钢筋混凝土结构便应运而生，加之合理的结构设计，增强了建筑的抗震性能。当然，钢筋混凝土结构也存在着自重大、构件断面尺度大的问题。因此需根据钢和混凝土的特点，设计出更好的结构形式，以获得合理的经济效益和精良的技术。2） 高层房屋结构设计中存在的问题。工程质量的好坏，尤其是住宅建筑的质量优劣直接影响人们的生命安全。结构的设计对于建筑的安全、经济来说至关重要。但在结构设计中还存在着一系列概念、方法上的差错，这些差错有的是没有理解设计方法；有的是设计人员不顾实际情况盲目套用别人的设计结果；有的则是没能建立正确的设计结果的验证体系。所以为保证建筑的质量，必须加强设计人员管理和提升设计结果的验收标准。

三、高层房屋结构设计优化及抗震结构优化的措施

1）高层房屋结构设计优化存在的问题及原因。结构设计的优化通过将有限分析技术和优化技术相结合，实现了对结构尺寸和形状的控制。但在具体的应用中仍存在着结构优化与理论不一致的问题，原因主要有： 目前高层房屋建设没有

明确规定要使用优化设计；建筑的设计和管理体制使设计人员缺乏对结构进行优化设计的动力；传统的结构设计优化方法无法实现离散变量优化，因为建筑尺寸的大小、型钢的型号变化都不是有规律的，不合理的分析反而会使工程的计算量急剧增加。

2）高层房屋结构优化设计的理念。随着全球气候变暖、环境污染、生态破坏等问题的出现，"绿色建筑"应运而生。"绿色建筑"是人类实现与自然和谐共处，享受高效、舒适生活空间的有效途径，还可以实现资源节约，环境保护。它是在最大限度地保护生态平衡的基础上，充分利用自然资源进行建造的建筑，所以又称为生态建筑、节能环保建筑。经过结构设计的优化，建筑结构降低了对钢筋、混凝土等资源的使用量。这样既保护了环境又实现了资源的充分利用。

3）高层房屋抗震结构设计的原则。合理的结构形式对于增强高层房屋的抗震性有着重要作用，因为建筑物的结构会随着地震的发生而改变。要做到建筑结构

具有很强的抗震性能，需要高层房屋的设计人员根据建筑类型和地震的级别选择不同的结构类型。所以在对高层房屋的结构进行抗震设计时，首先应综合考虑建筑的性能，如： 稳定性、承载能力、延性、刚性，对于建筑的结构比较薄弱的部位应加强抗震措施。同时在进行抗震设计时，应设多重防线，从而使高层房屋形

成完整的抗震体系，达到良好的抗震效果。并且在处理建筑的结构关系时，应该有足够的韧性，从而提高建筑的抗震能力和延性。

4）高层房屋的抗震结构中应重视的规则性。在高层建筑结构的抗震设计中应重视的规则主要有： 建筑主体的抗侧力应沿着竖向结构均匀变化，强震区的高层房屋对于这种建设规则要严格执行，以避免薄弱层的破坏影响整个结构；两个主轴在抗侧力结构中的方向变形特性与刚性应比较相近，这样两个主轴方向的刚度就会比较匀称，从而使住宅结构具有好的抗震与抗风能力；在主体抗侧力结构的平面中同一主轴方向的抗侧力的刚度应均匀，这能很好地增强高层房屋的抗震延性，相反如果刚度不均匀会造成应力的集中，从而破坏整体的结构。

5）高层房屋抗震结构设计优化的策略。在建筑的结构设计中高层房屋的结构设计是最重要的内容，建筑结构设计的方案合理与否，关系着结构的经济和安全性能。抗震结构体系作为高层房屋抗震设计的重要内容，在设计中应根据住宅的规模及经济条件等因素进行综合考虑，这样不仅可以增强整个抗震体系的抗震能力，还能保证住宅设计的安全性。抗震结构体系的多层设计中，第一道防线不宜采用钢筋混凝土框架，以减少主体结构承受的能量及刚度的强度，以减轻建筑结构的破坏。

结语

综上，在城市化建设中，高层建筑不断的取得发展，高层房屋也越来越多的出现在人们的视野及生活中，高层房屋作为社会经济发展的产物，其建设要求既安全环保又效益显著。这样住宅结构的设计不仅要缩短设计周期，充分利用建筑材料的性能，还应把握高层房屋结构设计中存在的问题，对住宅结构的设计进行优化，加强结构的抗震性能，以改善人们的生活环境，减轻城市发展的压力。

参考文献：

[1]张欢.高层建筑结构抗震优化设计探讨[J].低温建筑技术.2011.

[2]马峦.结构设计优化技术及其在建筑结构设计中的应用[J].科技创新与应用，2014.