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摘要：近年来，随着城市化进程的发展，各种高层建筑物的建设数量越来越多。高层建筑的结构设计，必须要充分地考虑到多方面的内容，以此来提高高层建筑的性能。对于高层建筑结构质量的提升，其中风的荷载效应带来的影响较大。因此，建筑企业对于高层建筑结构的设计，必须要提高对抗风可靠性的分析和研究，加强高层建筑结构的稳定性和科学性，使其能够具备较高的抗风性能。在本文当中，笔者对高层建筑结构设计所具备的主要特征进行分析，并对高层建筑结构抗风可靠性展开研究。
关键词：高层建筑；结构；抗风设计；可靠性
引言
作为人们日常生活与工作最为重要的组成部分，建筑物自身的质量对人们的人身安全有着至关重要的影响。现如今，人们为了合理利用城市的土地面积，高层建筑物的数量越来越多，提高高层建筑物结构的性能和可靠性，便成为当下人们密切关注的问题。对于高层建筑物的设计，必须要对其抗风的可靠性进行分析与研究，使得高层建筑的建造不仅要满足工程建设的实际需求，还应当具备较强抵抗外界各种因素所带来影响的能力。在本文中，主要对高层建筑结构抗风的可靠性进行分析，以此来保证建筑物能够具备较高的可靠性，为人们的生活安全提供保障。
一、高层建筑结构设计具备的主要特征
（一）受到外界动力因素的影响较大
对于高层房屋的建设，其具备的最为显著的特征，便是有着一定的高度。正是如此，使得高层建筑自身容易受到外界各种动力因素的影响，诸如地震，风力带来的振动等等。风力受到自然因素的影响，人们对其的变化很难把控。风力振动效应对高层建筑带来的影响，往往与高层建筑自身的结构性能，以及环境作用等各种因素的组成都有着密切的关联。对于高层建筑结构进行设计的时候，必须要结合这些动力因素可能会带来的巨大影响进行全面考虑，从而为高层建筑的稳定性提供基础保障[1]。
（二）减轻高层建筑的自重
人们在设计高层建筑的时候，可以选择一些质量较轻，强度较高而且具备着较好性能的材料。这些材料的使用，不仅能够减小高层建筑的重力荷载，还能够尽可能地减少外界各种动力因素所带来的荷载效应。
（三）要具备一定的抗侧能力
高层建筑自身的稳定性，与建筑结构抗风的可靠性有着密切的关联。人们在对高层建筑结构进行设计的时候，必须要考虑到结构的抗风性能，使得建筑结构的设计具备一定的科学性和合理性。在建筑结构的基础建设当中，高层建筑结构体系的合理性与经济性能，都与建筑结构的抗侧力体系联系比较密切。由此可见，想要使高层建筑结构的设计更加合理，就必须要根据全面的要求，确定高层建筑结构自身的抗侧能力。
二、高层建筑结构抗风的可靠性研究
对于高层建筑结构抗风的可靠性进行分析，主要是能够使得高层建筑自身在使用期限和条件当中能够正常使用，可以最大限度地抵抗一些自然灾害带来的影响。高层建筑结构抗风的可靠性，受到各种随机因素的影响，对此进行分析还必须要结合不同的状况展开研究。
（一）结构体系分析法
对于高层建筑来讲，结构体系主要是由多种复杂的结构构成的，该结构体系自身的可靠性，与组成的各个结构元件的可靠性有着十分密切的关联。对结构体系展开研究和分析，主要包括系统的失效概率，以及失效模式。高层建筑结构的失效模式比较多，但主要针对一些常见的失效模式进行分析。在计算结构体系失效概率的过程中，存在的难度较大，无法获取更加准确的概率。因此，只能够使用相似的方法对其展开计算。主要包括，计算结构体系失效概率存在的区间使用区间估计法，以及求解失效概率具体数值的点估计法[2]。这两种计算方式的使用，在一定程度上，能够为高层建筑结构抗风的可靠性提供参考依据。
区间估计法，主要是对结构体系失效概率存在的最大范围和最小范围进行计算。
最大范围的计算方法：
在该公式当中，表Pfij示的是第i、与第j个失效模式同时发生状况下的概率。
求解失效概率具体数值的点估计法所包含的内容比较多，这种方法可以根据不同失效模式之间存在一定的联系，将其划分为不同的组别。在经过划分的组别当中，可以选择发生频率较高的失效模式，再计算出整体的失效概率。在使用这种点估计法的基础上，必须要对分组进行合理的划分，一旦分组中的各项系数划分存在一定的偏差，就会给结果造成非常严重的影响。
（二）线性系统分析
在展开高层建筑结构抗风可靠性分析的时候，对结构的线性系统进行分析，往往对实际需求有着重要的价值影响。相关的学者对线性振动下，系统受到问题影响的随机性展开了研究。对于线性振动影响下，系统的不确定度进行分析的方式，国外的一些研究者提出，使用加权余量法来推导出所需要计算问题的线性常微分方程，经过对该方程的计算，便可以得出想要的结果。根据相关的实践研究证明，该种方式的计算结果与其他计算方法的结果一致[3]。对结构动力问题进行研究的时候，使用动态刚度矩阵的方式，更加有利于人们对高层钢架结构进行分析。该方式的使用有着一定的优势，可以减少计算的误差，不用考虑其他特殊因素的影响，更适用于高层建筑对抗风可靠性的分析。
（三）风向特征对高层建筑结构可靠的影响
风的力度和自身的性能，受到多种因素的影响。高层建筑结构的风荷载计算，人们往往并未考虑到风的速度，以及风的压力和方向带来的影响。高层建筑的不同角度，所接触到的风荷载效应都有着很大的差异[4]。在下图当中，主要是不考虑风向和考虑风向时，风自身速度所具备的显著区别。
高层建筑面临的风荷载效应，受到风向不确定的影响，其结果也会存在明显的不同。根据相关的调查研究发现，对一些比较敏感的高层建筑结构进行分析的时候，使用风向特征所带来的不同效应进行评估分析，所得到的结构失效概率较小[5]。风自身的特征，使其具备着不同的速度和压力，这些因素使得风所带来的荷载效应存在着明显的区别。最不利的风向方法，会使人们对结构设计的荷载有所高估，从而就会给高层建筑结构设计的稳定性造成影响，使得建筑存在一定的隐患。
结语
综上所述，高层建筑物的建设现如今越来越多，对人们的生命安全以及城市的稳定性都有着重要的影响。只有加强高层建筑物结构的可靠性，才能够为建筑物的建造质量提供保障。风荷载效应对高层建筑物结构质量的影响较大，人们必须要认识到风荷载效益所带来的各种影响，加强对高层建筑结构抗风可靠性的分析，使得高层建筑的设计具备更高的稳定性，从而在保障人们人身安全的同时，促进建筑行业的稳定发展。
参考文献:
[1]全涌,姚博,顾明.高层建筑结构抗风可靠性研究进展[J].同济大学学报(自然科学版),2015,4306:807-815.
[2]董安正.高层建筑结构抗风可靠性分析[D].大连理工大学,2016,1058:119+120.
[3]韦荣华.高层建筑结构抗风设计可靠性分析[J].民营科技,2017,1006:281+282.
[4]李奕宽.高层建筑结构的抗风设计[J].建材与装饰,2018,1525:120+121.
[5]梁枢果,瞿伟廉,李桂青.高层建筑与高耸结构抗风可靠性分析综述[J].武汉工业大学学报,2016,1704:250-254.
论文作者:宋圆圆
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/16
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