探讨高层建筑结构设计过程中常见问题

李素倩

（身份证号：1301231987****6023）

现代高层建筑的设计是漫长、复杂甚至循环的过程。在工作中，要充分把握各种数据，结合人们的数据，达到人们的安全、舒适、美观的要求。如何使舒适、安全、符合人们的精神物质需求和经济实用的住宅设计适应住宅市场的变化，满足住宅消费的需要，已成为顶级建筑设计师必须解决的首要问题。这要求结构设计师自己在严格的要求下工作，不断学习新的规范，努力掌握更合理的设计方法。

一、正确认识高层建筑的受力问题

合乎情理的结构型高建的选择本质上是一种垂直悬臂结构。垂直荷载主要导致结构的轴力与建筑物高度呈线性关系。水平荷载使结构产生弯矩。从受力特性的角度看，竖向荷载方向是相同的，只随着建筑物的增大而增大。水平荷载可以来自四面八方。当荷载均匀分布的时候，弯矩和建筑物垂直高度发生二次变化。根据横向位移的特点，垂直荷载造成的横向位移非常小，当水平荷载为均匀荷载时，横向位移和高度变化为四个功率侧。可见，水平荷载对上部结构的影响远高于垂直荷载。水平荷载的控制因素是是结构设计。结构的水平荷载所产生的弯矩、剪力、拉伸应力和压缩应力应在较大的强度之外。

二、轴向变形问题

任何结构在外力作用下的轴向拉压、剪切、扭转、弯曲位移都属于是轴向变形。在下层建筑结构的设计中，一般情况下只考虑弯曲变形，忽略铀对剪切变形的作用，因为一般结构构件的轴力和剪力影响较小，不考虑。由于层数多、轴力大，且沿高度堆积的轴向变形明显，轴向变形对高层建筑结构内力的作用和影响是比较大的。除此之外，高层结构中的剪力墙常常具有较大的横截面。因此，剪切变形的作用和影响是不容忽视的。

三、嵌固端的设置问题

高建筑结构固定边的确定对结构计算结果有很大影响。相对准确的计算结果可以通过结构计算程序获得，无论结构的固定部分是什么。但我们希望计算结果能更现实地反映结构的现实，使系统安全和合理。正确选择结构的固定部分是结构设计中的一个重要环节。

在进行结构计算之前，建筑物的上层必须根据建筑物内部部分的位置来确定。结构锚定的条件通常是这样的：在设计过程中，结构变化层经常被放置在大型框架的顶部。在计算结构顶部结构的锚定结构时，地下室结构的地板横向刚度不得小于结构顶部刚度的两倍地下室屋顶和卧室地板之间的区别不能太大。在极端情况下，如地下室，除非高度差为13级，否则一楼通常不能构成结构锚。地下室的屋顶结构应该是梁系统。地板的厚度不得小于180毫米。混凝土的强度不得低于c30。两个方向的备份不得小于0.25%。地下的土地必须有足够的保护，不受侧壁的影响。上述地下室屋顶不能用作结构锚点的原因通常是不能满足这一条件。

四、高层建筑结构设计的抗震问题

地震是难以预测和精确计算的。地震使建筑物承受的力量因地震的大小、地基的强度和建筑物的固有周期而有所不同。地震的震级被评估为静力水平。通常，随着建筑物高度的增加，建筑物的水平力比例会降低。对于一个方向的地震作用，同一方向的地震单元的电阻将与其刚度成正比。

（一）地震对建筑物的影响

来自震源的地震波在靠近地表的地基较弱时会增加，并且伴随着高层建筑的增加和原有的周期拉长，震动力变小，建筑物的地板越高，震动的力量（加速度）趋于增大。综上所有的这些原因，确定了对建筑物施加的地震影响，评估结果为对建筑物每一层施加的水平力。

（二）地震因素配置

毫无疑问，建筑物能抵御各个方向的地震。如果整个建筑被看作是考虑力的传递的二维框架的集合，这是很容易理解的。与地震作用的水平方向平行，框架承受水平力，每一层的柱和地震壁根据刚度比承担地震作用。

（三）结构的变形电阻

当水平力施加于结构时，如果超过支撑的弹性极限，变形会迅速增加，达到最大强度。在设计时，高频地震通常停留在支撑力的弹性极限以下，在发生大地震时不超过其最大强度。

（四）部件的强度和韧性之间的关系

强烈的地震因素不需要韧性。墙体和斜面的韧性较小，框架结构的韧性较大。

（五）地震因素的平衡

建筑平面上的地震因素平衡差，在遭受地震时，容易产生伴随扭转旋转的变形，薄弱部分会产生较大的变形，使这部分的破坏增加。由于地震作用是惯性力，力的作用中心必须与重心一致。平面上所谓的平衡，即地震作用的中心，即重心和抗震因子（称为刚心）的刚度必须一致。即使平面上的刚度（框架的刚度）相同，当它后退时，下层的重心会偏离中心而造成不稳定。此外，结构偏心的抗震墙、钢骨框架等刚度较大的建筑物容易出现不稳定。

6.平衡地震因素剖面图

当抗震因子的刚度上下方向不均匀，且硬地板和软地板混合在一起时，地震效应会集中在软地板上，使地面部分的受力和变形增加，破坏增加。特别是一些墙壁比二楼多，且一楼没有墙壁的建筑物，称为悬挂式建筑。他们中的许多人在地震中会倒塌在一楼。建筑物由几种类型的结构组成，理想的做法是平衡各种结构的上下方向，平衡每一层框架的刚度。

五、结束语

最近几年，高层建筑非常迅猛的飞速发展，建筑外型设计新颖独特，建筑高度和规模不断提高。随着高层建筑的不断进步和发展，高层建筑的形态、材料和力学分析模型将越来越复杂和多样化。实践表明，在高层建筑的结构设计和施工过程时，只有理念明确，措施得当，设计技术人员才能不断进步完善和提并高发展高层建筑。