高层建筑结构设计及结构选型问题探讨

摘要：随着城市建筑数量的不断增加，土地资源利用量不断增大，为了提高土地利用效率，高层建筑逐渐兴起，出现了多样化的建筑平面布置方式，一定程度上也增加了建筑结构选型的难题和建筑后续设计的难度。加强高层建筑结构设计以及选型的研究，成为建筑工程施工中的重点内容。本文通过对高层建筑的主要特征以及设计原则进行分析，提出建筑选型和设计的具体方法。

关键词：高层建筑；结构设计；结构选型；问题

与普通建筑相比，高层建筑的高度较高，承受着来自于外界水平方向和垂直方面的荷载，这对建筑抵抗地震的能力也提出了更高的要求。一般建筑受到的水平方向荷载影响较弱，但是高层建筑中，水平方向的荷载是主要影响因素。随着建筑物的高度增加，加快了高层建筑的位移，不仅会影响到建筑的舒适度，同时也影响到建筑的使用。因此，在建筑设计过程中，需要将建筑水平位移控制在一定的范围内，通过设计抗侧结构，增强建筑对外界影响因素的抵抗能力。

一、高层建筑结构设计的原则及具体方法分析

（一）高层建筑结构设计必须遵循的原则分析

高层建筑结构设计中应该坚持一定的设计原则。首先，需要选择合理的结构计算简图，在此基础上进行建筑结构计算，计算简图采用相应的构造方法，保持简图设计的安全性。在建筑实际结构中，结构节点不单是钢节点和饺节点，因此，为了保障施工安全，需要将简图的结构控制在一定的范围内。其次，选择合理的高层建筑结构基础设计，按照建筑的地质条件进行结构基础的选择，避免相邻建筑物体之间产生影响。此外，基础方案的选择可以让建筑地基潜力得到最大程度的发挥，必要时需要检查地基变形情况，从而提高建筑结构的稳固性。最后，高层建筑结构方案的选择要坚持合理性的选择，只有合理的结构设计方案才能够确保工程结构的经济性满足要求。

（二）高层建筑结构设计的具体方法

在设计高层建筑结构时，首先应该确定建筑的水平荷载，由于风产生的垂直荷载和水平荷载是所有建筑都会承受的，并且所有的建筑都应该具备一定的抗震能力。在高层建筑结构设计中，要充分考虑到水平荷载对建筑结构的影响，并且对建筑水平荷载进行合理的分析。此外，需要确定建筑的侧控能力，与普通建筑不同，高层建筑结构侧移对建筑的影响较大。当建筑的楼层数量增加时，建筑的结构侧移就会变大，因此，设计的高层建筑结构强度要大，利用强大的建筑结构保证高层建筑所承受的荷载作用，此外，高层建筑的抗侧刚度要大，这样可以对水平荷载产生的侧移情况加以控制。最后，高层建筑的结构指标设计应该设定为结构延性，通过高层建筑和低层建筑之间的对比，了解高层建筑在发生地震时的变形情况，利用对比数据增强高层建筑结构设计，提高建筑的抗震能力。

二、高层建筑结构选型的主要策略

（一）加强建筑结构选型的布置

根据高层建筑的结构功能来看，应该将建筑的结构选型布置设计为具有一级抗震强度的剪力墙，同时建立一级抗震强度框架的结构体系。在布置建筑结构平面时，要充分的考虑建筑结构体系对于水平荷载和垂直荷载的抵抗能力。在建筑的核心筒位置布置剪力墙，因为剪力墙本身具有明确的受力和传力特征，墙体的布置方面要对称均匀，在不影响建筑功能的基础上，可以在建筑平面四角布置双向抗侧力剪力墙，从而降低墙体扭转对建筑的影响。建筑平面的布置则相对简单，通过对称布置建筑平面刚度，能够将建筑的地震影响降低，电梯井筒体可以从核心筒内部进行布置，从而确保建筑框架的对称性。在高层建筑结构构件布置时，需要保持建筑梁重心重合，从而促进直接传力效果的实现。如果建筑的梁和柱不能重合时，需要检查梁柱节点核心区的构造和受力状况，看其是否满足建筑施工的基本要求。如果在检查过程中发现建筑的偏心距比构件方向的柱宽大时，需要选择有效的解决措施加以调整，降低结构构件对建筑质量的影响。最后是建筑的剪力墙结构设计，在具体设计中应该坚持双向布置的原则，保持剪力墙设计的科学性，避免建筑设计悬殊对墙体宽度造成影响。

（二）提高建筑结构选择性的经济型

建筑的结构选型理论应该具体问题具体分析，针对每一个方案考虑定量化的因素，同时忽略不易量化的因素。但是对于不宜量化因素的分析要做到有根据，才能够增强所选结构形式的说服力。在建筑结构中，结构的经济性一定程度上代表了整个建筑的成本，因此，建筑选型要做到经济，从而降低建筑的整体造价成本。对不方便定量的影响因素需要合理定量分析，采用权重的方法提高建筑选型决策结果。在工程建筑施工中，施工图纸的审核也是建筑结构选型的影响因素，图纸的审核应该重点考虑结构类型，检查结构类型是否满足设计要求，特别是高层建筑的体型较为复杂，结构类型的改变要合理，才能够对结构的安全性提供基础保障，避免施工造成的工期拖延现象，也有利于减少工程的施工造价。

三、结束语

建筑结构选型和结构设计是整个工程施工中的重要环节，加强对已有结构分析法的使用，应用其他先进的结构优化方法进行施工是一项极具挑战力的工作。通过建筑结构设计和结构选型，不仅可以提高建筑设计的整体水平，有利于节省大量的设计资源，同时还能够实现施工效益的最大化。在我国的高层建筑施工设计中，结构设计和结构选型应该符合我国的基本国情，通过应用良好的设计思路和施工技术，保证工程施工过程和施工设计的一致性。作为施工设计人员，不仅要掌握专业的知识，还应该加强各项经济指标的综合应用，在考虑施工条件和施工水平的情况下，做好施工设计工作，对工程施工数据进行全面分析，从而增强工程结构选型的合理性，提高整个建筑工程的结构稳定性。

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