浅谈高层建筑结构设计新技术

叶龙龙

摘 要：进入二十世纪九十年代，随着我国社会经济的蓬勃发展，城市化也在不断的深入的进行当中，房子产业日渐繁荣，高层建筑日益成为大中城市的重要建筑标的。这样的实际情况对高层建筑的结构设计提出了更高的要求，经济、安全和合理的高层建筑结构设计的建筑特性成为国际高层建筑结构设计的趋势和所追求的目标。

关键词：高层建筑结构设计特点；原则；新技术

随着我国改革开放的不断深入，我国的综合国力获得巨大的提升，各个产业都有了长足的发展，特别是因房地产业繁荣的建筑业更是得到极大的发展。我国人口大约占世界人口五分之一，人均土地的拥有量很低，加之我国有西部大片的山地、高原和沙漠，这些因素进一步加剧了我国的人地矛盾，这也间接的为高层建筑在我国城市化工程中大放异彩提供了条件。所以，我们需要加大对高层建筑结构设计的新技术的研究，对促进高层建筑的结构设计的进一步优化，促进高层建筑的建设做出一些总结性的努力。下面我们将针对高层建筑的结构设计的主要特点进行较为简要的分析。

1 高层建筑结构设计的相关特点

众所周知，高层建筑的结构设计工作远比单层和多层建筑的结构设计要复杂的多得多，合理的结构设计方案直接关系到高层建筑的建设质量、安全性。我们要做好高层建筑的结构设计工作就要首先了解相关设计工作的自身的特点。高层建筑结构设计的特点如下：

1.1 水平力是设计的主要因素。我们都知道，在单层或者多层建筑中竖向载荷是其主要的结构设计。但在此方面，高层建筑的结构设计却有着其自身独特的特点，竖向载荷虽然在此仍占据着较为重要的作用，但水平载荷在高层建筑的结构设计中却具有决定性的作用。对一定高度建筑来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

1.2 侧移成成为设计的主要指标。高层建筑随着高度的增加、轻质高强材料的应用、新的建筑形式和结构体系的出现、侧向位移的迅速增大，在设计中不仅要求结构具有足够的强度，还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，否则会产生不良的后果。

1.3 抗震设计要求更高，延性成为结构设计的重要指标。一般的高层建筑都有较高的抗震性要求，所以具有其他的建筑的结构设计中所不具有的特点，即要求结构高的延性和抗震性，使其做到“小震不坏，大震不倒”。

1.4 高层建筑结构设计中的概念和理论设计同样重要。随着当代科学技术的不断发展，虽然我们有很多的手段在假想的条件下对高层建筑在地震条件下的抗震性能进行较为准确的分析，但由于地震的各种要素的不确定性，地基土影响的复杂性和结构体系本身的复杂性，使得专家们的实际测量与真实的实际情况常常有较大的出入，尤其是当结构进入弹塑性阶段之后，各种的复杂因素交织在一起，这就为常规的理论性计算带来了很大的难度。所以，高层建筑的结构设计是离不开概念设计的。

以上就是高层建筑的结构设计中的自身独特点。正是对这些特点较为系统的论述，才能对高层建筑的结构设计的相关技术有较好的把握，才能有对其具有更为透彻的理解和解读。下面我们从高层建筑结构设计的原则出发进行较为简略的论述。

2 高层建筑结构设计的原则

2.1 选择合理的高层建筑基础结构设计。在施工前，我们应该提前勘察好当地的地质条件、施工条件等，并分析好高层建筑上部的载荷分布情况和结构类型，并在较为充分的准备的情况下，进行合理的高层建筑的结构基础设计。

2.2 合理、准确分析计算结果。当今，计算机信息技术获得飞速发展，呈现日新月异之势。在高层建筑的结构设计中，计算机信息技术也得到大规模的应用，极大的提高了结构设计等相关工作的工作效率。它已经成为建筑专家进行设计计算等相关工作的重要技术工具。但往往实际情况与计算结果有出入，所以需要相关的建筑专家对计算结果运用相关的专业知识进行进一步的较为精确的分析和加工，形成更为正确的针对高层建筑结构设计的计算结果。

3 高层建筑结构设计的新技术

由于高层建筑的上部载荷和地基的基础性压力都很大，所以我们应该采用整体性良好和具有较大的承载能力的基础设计形式。根据此情况我们可以采用桩基或复合地基。当地基极软且沉降不均匀十分严重时，采用筏形基础，其刚度会显得不足，在这种情况下采用箱型基础就较为合理。箱型基础刚度大、整体性好、传力均匀；能适应局部不均匀沉降较大的地基，有效地调整基地反力。它有两种的做法：倒肋形楼盖式和倒无梁楼盖式。

现阶段，应用较为广泛的另一种高层建筑结构设计的设计体系的技术是框架结构体系技术。它的侧移由两部分组成：梁和柱的弯曲变形产生的侧移和柱的轴向变形产生的侧移。它具有较多的其他结构设计技术说没有的优越性因素：空间布置的灵活性、计算理论的相对成熟性、结构自重轻、一定范围内造价的低廉性等。

我要说的另一个高层建筑结构设计的结构设计体系新技术是剪力墙结构体系。剪力墙结构采用现浇钢筋混凝土，墙体沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好。合理设计的延性剪力墙具有良好的抗震性能。该结构体系创新性的运用了剪力墙这一特殊结构作为抵消载荷和侧向力主要结构，是一种性能优越的抗震墙结构，在高层建筑的结构设计中具有极大的应用前景。过往的历史也证明该结构极佳的抗震性能。但我们要知道的是它也具有灵活性差、应用范围较窄和自重大等缺点，所以在具体的施工应用中，我们应该严格遵循因地制宜的原则来选择合适的结构设计的结构体系。

我要说的最后一个是框架—剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、延性好的特点，又有剪力墙结构刚度大，承载力大的特点。框架—剪力墙结构是一种双重抗侧力结构。这种混合型的结构设计新技术也反映了高层建筑结构设计领域的综合技术化趋势。

4 结语

我国经济的迅速腾飞带来的是建筑业的快速发展，特别是高层建筑方面的发展，这也反过来推动了该领域研究工作的进一步的深入。作为高层建筑建设的基础性工作的结构设计，也急需新技术的支撑，才能获得较大的市场竞争力。总之，钢筋混凝土高层建筑结构设计，是一个长期、复杂、甚至循环往复的过程，作为这一系统的任意环节出现差错，都会产生系统性的灾难性的后果。所以，高层建筑结构设计相关技术的重中之重是其安全性和合理性以及可推广性。

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