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【摘 要】结构是整个高层建筑稳定性的根本前提，所以为了更好地高层建筑的稳定性，切实提高工程质量，我们就必须切实注重高层建筑结构设计工作的开展，并紧密结合工程的实际，针对性的进行结构选型。本文正是基于这一背景，首先分析了高层建筑结构设计的必要性；其次就高层建筑结构设计要点进行了探究；再次结合某工程实践提出具体的选型策略；最后对全文进行简单的总结。希望通过本文的探究，能更好地促进整个高层建筑结构设计水平的提升，并为此而不懈的努力。
【关键词】高层建筑结构；设计；结构选型
在高层建筑结构设计中，我们不仅要切实掌握其设计的方法，还应在实际设计工作中紧密结合工程实践，针对性的进行结构选型，才能更好地确保所选结构类型的针对性。而高层建筑的结构类型又往往较多，所以对设计人员提出了更高的要求，那么我们应该如何做好这一工作呢？笔者以下就此提出几点浅见。
1.强化高层建筑结构设计的必要性分析
近年来，随着我国经济的不断发展，各方面的建设都取得了显著的成绩，人们的生活水平得到了提高，对住房的数量需求日益增加，同时对住房的安全、质量也提出了的更高的要求。随着建筑事业的迅猛发展，我国城市可建筑的面积在不断的减少，所以近年来在建筑领域中，开始推行高层建筑，但我国的高层建筑由于起步比较晚在结构设计以及选型方面还存在一些的问题，尤其是在我国土地资源逐渐匮乏以及住房资源日益紧张的局面下，建筑领域采取推行高层建筑这一办法来有效地解决住房紧张的问题，同时还节约了土地资源。从我国目前的建筑事业分析来看，城市中高层建筑的数量规模在不断扩大，与此同时高层建筑的功能以及类型也越来越复杂，其中，难免会存在高层建筑结构设计以及结构选型方面的问题，从而埋下安全隐患，给人们的生命健康以及财产安全带来一定的威胁。所以就有必要对高层建筑结构设计进行深入的研究[1]。
2.高层建筑结构设计要点分析
2.1高层建筑结构设计基本思路
在对高层建筑结构进行设计的过程中，主要分析水平荷载以及轴向变形两个方面因素在高层建筑的设计中，也要牢牢把握这两个要点进行。首先，水平荷载对建筑结构的设计是十分关键的影响因素，也是决定性的因素。通常，所有的建筑结构在承受垂直方向的荷载的同时，还要承受由于风力作用产生的水平荷载，除此之外，建筑结构还要具备一定的抗震能力。与低层建筑相比较而言，高层建筑受风力所产生水平荷载以及垂直荷载的影响是比较大的，然而对比这两种影响因素，水平荷载对高层建筑结构的影响是决定性的。主要有这么几个方面的原因：一是影响高层建筑自重和楼面所使用的荷载在建筑结构中产生的轴力与弯矩的数值的因素，只有楼房自身的高度，且两者成正相关关系。但在水平荷载作用在建筑结构上，其所产生的力矩以及由于水平荷载作用竖构件所产生的轴力都与楼层的高度成正相关关系，所以与垂直荷载相比，水平荷载对高层建筑结构产生的影响比较大；二是在高层建筑结构动力特性方面，对其产生重要影响的两个因素分别是竖向荷载的风荷载以及地震在高层建筑中的作用，随着两者的作用效果不断地增大，高层建筑结构的动力特性也会产生大幅度的变化。
其次，轴向变形也是影响高层建筑结构的关键因素。高层建筑结构的构件位移会对连续梁弯矩、构件剪力和侧移产生较大的影响。主要是因为轴向变形是由建筑结构构件发生变形引起的，同时轴变形还会改变续梁中间支座处的副弯矩值。而对于构件剪力和侧移的影响，则是按照矩阵位移法来分别考虑竖向杆件的轴向变形或不变形两种情况，确定构件剪力和侧移的确会受轴向变形所影响。
2.2高层建筑结构类型分析
高层建筑结构类型主要包括三种，分别是框架-剪力墙体系、剪力墙体系以及筒体体系。在具体设计工作中，我们应结合实际需要，针对性的加强对其的设计，以下就分别对这三种体系进行介绍。
首先，框架-剪力墙体系是基于框架体系发展得来的，主要是因为原先的框架体系不能提供很好的刚度以及强度，达不到建筑的项目的要求标准。主要的运作方式是将部分的框架替换为剪力墙，从而满足施工的标准要求。在该体系中，设置剪力墙的主要目的是使侧向结构的刚力增强，承受部分的水平荷载，加上框架承受的垂直荷载，这就大大的减少了出现高层建筑位移的情况。
其次，剪力墙体系指的是当整个高层建筑的主体受力结构都有平面平面剪力墙构件组成的受力体系。该体系的主要特点是：由于其刚性结构，具备了较强的高度以及强度，且有一定的延性，算得上良好的结构体系，可以承受高层建筑水平以及垂直方向上的荷载在确保高层建筑稳定的方能够发挥巨大的作用。
最后，筒体体系是指以筒体作为抗侧力构建的构建体系，像单筒体、筒中筒、多束筒等多种形式的通体体系都可以算是筒体体系中的组成部分。由于筒体是一种空间的受力构件，所以它所受力的大小情况可以根据其内部的填充物决定。因此在运用筒体体系时，为了更好地提升高层建筑的稳定性能，可以根据风力以及抗震能力的强弱来设置筒体，从而使其受力合理。
2.3高层建筑结构设计方法
2.3.1假定法在高层建筑结构设计中的应用
通常来讲，想要对高层建筑结构进行比较精准的分析是比较有难度的，这主要是因为整个高层建筑结构其实是一个大型的空间结构体系，其构造具有一定的复杂性，主要由竖向抗侧力构件以水平楼板的连接方式构成的。所以可以采取基本假定的方法来对高层建筑结构进行分析。
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一是弹性假定，高层建筑结构处在弹性的工作状态时，具体的表现是其受到垂直荷载或者水平荷载的情况。我们假定此时的高层建筑的结构处于弹性工作状态，如果遭受地震或者强大的风力作用时，高层建筑结构就会出现较大位移，此时也可能出现裂缝。我们可以采用弹性方法来计算该状态下结构的内力以及位移，从而的到真实工作状态下的高层建筑结构。
二是小变形假定在大多数学者看来，此假定应该借助非线性问题来解决高层建筑结构变化情况，主要是指在对处于地震或者风力作用下的高层建筑结构进行分析时，假定顶点水平位移与建筑高度的比值很小时，通常我们把这个比值设定为1：500，分析高层建筑的非线性问题，来确定在水平负载以及垂直负载作用下高层建筑结构的变化情况。
2.3.2不同类别结构体系的分析方法介绍
在对框架-剪力墙体系进行分析的时候，最常用的方法是连梁连续化假定，主要是在结合框架与剪力墙位移协调的情况下，并构建位移由于外荷载关系的微分方程，根据相关的参数以及已知条件对其求解，从而明确框架、剪力墙水平位移的情况；在进行剪力墙体系分析时，平面有限元法是最优的分析方法，这是因为其能计算和分析类型不同的剪力墙结构，但是必须掌握转换层中剪力墙应力分布的情况[2]。
3.某工程结构的选型实践分析
上述我们只是从理论的角度分析高层建筑结构设计的相关问题，所以为了更好地做到学以致用，我们就应结合工程实践针对性的进行工程结构选型。
3.1结构选型的根本前提
结构选型是为了更好地确保结构设计的合理性，所以在结构选型过
程中，我们应紧密结合工程的实际，从建筑的高度和功能以及抗震和经济等方面的因素，针对性的进行结构选型，才能更好地促进结构设计水平的提升。
3.2工程实践
本高层建筑拟修建27层，建筑总高度和结构高度以及每层的高度分别为92.5m、89.5m和3.3米。为了满足城市规划的需要和业主的需求，本工程最终采用剪力墙结构进行施工。这主要是基于以下几个方面分析得出的结果。
3.2.1所处环境
在确定本高层建筑结构进行选型时，首先就考虑到了其所在的地理位置和环境条件，因为其是整个设计方案选型的基本性资料，也是在选型中对基础结构和竖向的承重结构以及水平承重结构的依据。因为本工程主要处于城市核心区域，属于城中村改造后新建的项目，由某房地产公司开发，所以为了更好地与周边环境的融合，并考虑在结构体系、建筑装饰以及艺术加工等满足建筑和谐美需要的思路等，并结合以下的综合分析。最终将本工程的基础结构采用筏板基础与箱形基础，而竖向承重结构则为剪力墙，而水平承重结构则由斜向梯梁2根、水平梯梁两根、梯柱、梯板组成。
3.2.2功能需求
在对建筑结构进行选型时，在考虑到环境的基础上，还应对建筑物在功能方面的要求予以考虑。因为不同的建筑在地质环境和客观空间等方面均存在较大的差别，所以为了更好地对结构进行选型，在本工程设计中，主要是以《高层建筑混凝土结构技术规程》指导，结合实际要求以及在使用功能方面的需要，对整个高层建筑的建设规模和尺度以及功能空间的划分等进行确定。而在此基础上就应尽可能地确保所选的结构形式坡面和建筑物的使用空间之间相互适应，从而在降低结构高度的同时促进建筑空间利用率低提升。所以就本工程来看，由于下面五层属于商业楼，而上面22层则属于住宅楼，本工程的设计层数最终为27层，建筑总高度和结构高度以及每层的高度分别为92.5m、89.5m和3.3米。有效的满足了商用与民用的功能需求。
3.2.3施工技术
在结构设计中，不能为了美观或者将自身的奇思妙想在设计中体现出来而忽视了施工方的技术水平，因为很多时候的设计并非只要设计出来就能达到一定的效果。即便是在当前新工艺技术和机械设备不断应用的今天，在高层建筑中采用多种结构形式已经可能，但是不同的施工企业自身的技术水平不同，所以所选的结构形式应能有效的施工，否则再美好的设计方案也难以得到实现，这是我们必须所注重，所以本工程通过实地考察和设计，对整个工程确定为剪力墙结构，而这一结构的施工技术虽然较为复杂，但是基本上很多施工企业都已经掌握，且在实际施工中符合在功能和环境上的需求，最终确保整个工程顺利的完成[3]。
4.结语
综上所述，在现代高层建筑结构设计中，由于结构变得日益复杂，功能需求变得日益多元化，所以要想更好地适应时代发展的需要，作为设计人员，必须切实掌握高层建筑结构设计基本要点，并紧密结合工程实践加强工程结构选型，才能更好地确保整个高层建筑结构设计的科学合理性，最终为整个高层建筑的施工提供更加科学客观的指导。
参考文献：
[1]覃金喜.高层建筑结构设计及某工程结构选型研究[J].中国高新技术企业，2016，05：109-110.
[2]沙建华.高层建筑结构设计及某工程结构选型研究[J].中国高新技术企业，2015，30：11-12.
[3]师军福.高层建筑结构设计及某工程结构选型分析[J].甘肃科技纵横，2015，08：73-75.
论文作者:曾宪飞
论文发表刊物:《低碳地产》2016年6月第11期
论文发表时间:2016/11/11
标签：高层建筑论文; 结构论文; 建筑结构论文; 荷载论文; 结构设计论文; 体系论文; 高层论文; 《低碳地产》2016年6月第11期论文;