浅谈高层建筑工程结构设计综合分析

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　　摘要：就现如今国内高层建筑工程结构设计工作的现状来看，结合实際情况开展针对这项工作的原则实施全面的研究分析是非常必要的，并且符合社会的发展趋势和需求，推动高层建筑结构设计工作的优化发展。
　　关键词：高层建筑；建筑结构；结构设计
　　引言
　　近年来，随着我国经济的发展，人们的物质生活极大的丰富，广大民众对生活质量水平的需求已经不再局限于眼前的水平，并且对生活的环境建设提出了更大的挑战，正是如此就为建筑行业的施工和设计工作带来了更高的挑战，整个建筑行业也在不断的创新，意图将现如今的高层建筑结构形式朝着更加高端的方向优化。但是伴着人们对建筑数量需求量的不断提升，使得建筑逐渐朝着更高的层次方向迈进，这就为建筑项目结构设计工作制造了更大的困难。高层建筑结构的设计工作的作用不但影响到整个工程的外部形态，并且与整个结构的质量和稳固性存在密切的联系。
　　一、建筑结构设计的主要内容
　　建筑结构设计是指建筑结构设计师和工程师将各种建筑结构要素进行不同的组合，用图纸绘制出能体现用户需求的过程。总体来说，建筑工程中的结构要素主要包括梁、柱、板、地基基础以及大样等内容，工程师运用建筑系统知识对它们进行组合构成各种不同的建筑结构从而形成建筑结构体系。建筑结构中的防震设计是指根据地震对建筑结构造成的危害程度和负面效应，并对建筑结构破坏过程进行分析，在建筑结构设计时中加入不同的元素以减轻可能发生的实际问题。针对民用建筑，工程师进行设计时，不仅要考虑到建筑结构的总体布局，而且要关注建筑结构的细节问题，尤其是关键部位的细节问题，从而达到抗震防震的作用。另外，工程师需要着重考虑建筑的受力结构体系、结构设计模型的选择和地基基础设计，从而达到建筑高层化的要求。
　　二、建筑结构设计中的常见问题
　　（一）不当材料的使用
　　目前，在建筑行业中，由于钢筋混凝土结构具有取材容易、耐久性、可塑造性以及整体性等优点，施工单位对其的应用越来越广。但是为了建筑物的整体美观，施工过程中对钢筋混凝土结构留下的伸缩缝隙较小，加上其本身特点中的抗裂性差，导致建筑物容易产生裂缝。一般而言，一旦建筑物产生裂缝，就会对其防水抗冻、防腐蚀能力产生很大的影响，同时也会很不利于建筑物的美观。为有效补救钢筋混凝土结构带来的负面效应，目前建筑行业中出现了膨胀加强带以及后浇带等方法。
　　（二）建筑结构的受力设计
　　建筑结构设计初级阶段，工程师没有关注它的具体细节而是建筑结构的空间组成特点。建筑物的地基设计对建筑物结构的竖向以及水平稳定起决定性作用，由于现代建筑物都是由笨重的大型材料组合而成，而且建筑结构的的重力都是向下的，所以建筑物结构必须要将其自身质量转移到地面。工程师必须要掌握建筑结构体系中向下的作用力和地基承载能力的关系，从而对建筑物中核心的主心柱和主要承重墙的分布图进行绘制。对于不同层高的建筑物，横纵向结构体系设计原理大致相同，但是竖向结构设计却又很大的不同，这是因为较高的建筑物侧向力会产生更大的倾覆力矩和剪切变形，需要更大的承重柱、承重墙和井筒。
　　（三）建筑结构中的抗震设计
　　我国《建筑抗震设计规 范》中有明确规定：“建筑结构的底部框架（抗震墙结构），其上方部位的砌体抗震墙和底部设置的框架梁或抗震墙，应当相互之间对齐或者基本上对”。但是实际施工过程中并没有遵循这一要求，一些设计师为创造更大的底层空间，减少了砌体抗震墙的面积，这样会导致上部的抗震墙和地底下的抗震墙或建筑框架难以对齐，最终使得总体建筑结构内部无法起到规则化传力的作用。相关部门对这些现象都应该加以严格控制，另外建筑物的总高度也应该受到严格的控制。
　　（四）建筑结构中的地基设计
　　作为建筑工程结构设计中较重要的环节，地基设计不仅会影响到建筑结构的后期设计而且是整个建筑工程造价占据比例最大的部分。所以，在地基设计阶段如果出现问题就会造成较大的无法挽回的损失。建筑的地基应该选择质量好、承载能力强、并能够均匀沉降的基础。如果建筑物过高，可以设计地下室来减小地基的沉降量，这样不仅能帮助承受地面压力而且能够保持地上建筑物结构的稳定。但是，需要注意的是，进行地基设计的时候要深入的学习建筑物所在地方的相关地基设计规范，避免由于不规范设计影响到项目的后期工作。
　　三、建筑结构设计的解决措施
　　（一）合理利用竖向空间
　　目前由于土地资源的日益紧张，高层建筑在民用建筑中得以应该应用，民用高层不同于其他的高层建筑，其要充分考虑到业主对建筑功能性的需求。设计师在设计过程中要充分考虑到各种户型的南向采光问题、卫生防疫性能问题、共享空中庭院问题等，众多需要考虑的功能性要求，使设计人员开始在民用高层建筑中进行了大胆的尝试，所以目前出现了结构连体、大底盘多塔及错层等多种复杂的结构形式，随着结构的日益复杂，需要设计师不断的更新自己的设计理念，设计是进行技术性的创新，同时还要更好的实现对结构设计软件的利用。只有这样，才能满足所设计出来的高层民用建筑具有更好的经济性、安全性和舒适性。
　　（二）选择性价比较高的建筑材料
　　经济的增长带来物价的上升，建筑工程中土地、建材都不可避免的受到波及。要想控制建筑工程的成本，设计师就要凭借自己的工作经验和掌握的资源从宏观上对建筑整体结构系统进行把控，在工程前期对比分析各类结构部件、审核计算结果，从而达到结构体系的整体性能最优。建筑结构的设计要保证建筑物安全适用、有先进的经济合理的新型技术和材料，并确保设计方案的价格最低、经济效益最好。
　　（三）更高的抗震设计要求
　　现代化的建筑工程都会增加抗震功能。建筑结构设计时，工程师不仅要分析建筑物在正常使用时的竖向荷载和风力荷载，还要建筑物具有防震抗震的能力，从而进一步提高建筑物的商业价值。地震效应和建筑物的重量成正比，减轻房屋的重量能有效提高建筑结构抗震的能力，因此，结构设计人员应该考虑到这方面的因素，在设计工作中尽量合理布局，使用新型复合材料，减轻建筑物的重量，從而有效提高建筑的抗震能力。
　　四、建筑结构设计要点优化
　　（一）选择科学的结构方案
　　建筑结构设计方案必须有一个符合实际、具有可操作性的结构形式体系，这个体系应该具备受力方向和大小明确、传递时简捷等特点。同一结构单元应该用一套结构体系，地震区应该遵守平面和竖向的结构规则。施工单位必须明确工程的设计要点，综合分析材料质量、地理环境、施工条件等情况，并和各供应商协商，在多种结构选型方案中选用最优方案。
　　（二）选择合适的结构计算简图
　　结构计算是依据计算简图进行的，如果选用了不合适的计算简图，会导致结构计算错误从而引发安全事故的发生，所以选用合适的计算简图是保证建筑结构安全的前提。实际的建筑物结构中不存在纯粹的刚结点和铰结点，但计算简图的误差与实际结构的误差应该控制在允许范围之内，还必须要有对应构造措施的保证。
　　五、结语
　　高层建筑的发展已经改变了我们的生活环境，提高了生活质量，促进了城市发展得更好，但目前高层建筑工程结构设计中存在的问题不可忽视，这就要求高层建筑不能盲目追求时尚和潮流，而应该从结构设计入手，在确保高层建筑质量的同时，促进人们安全幸福生活，从而促进中国建筑业的发展和经济的繁荣。
　　参考文献
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　　[2] 吴彩霞. 高层建筑工程结构设计问题分析[J]. 中华民居，2012（6）：880.
　　[3] 热赛提·米拉提汗. 房屋建筑工程结构设计的分析研究[J].农家科技（下旬刊），2011（5）：55.
　　（作者单位：黑龙江省建工集团有限责任公司）
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