建筑工程师职称模板论文高层建筑结构设计的特点

　　摘　要：自十九世纪以来，随着社会经济和科学技术的不断发展，越来越多的高层建筑出现在我们的城市当中。其设计本身是一个非常复杂又庞大的体系，而结构设计则是这个体系中的重点，其要具备科学性和合理性，要能够满足高层建筑安全性能方面的需求。本文主要介绍了高层建筑结构设计的特点、设计原则，以及分析了相关的问题及对策。

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　　一、高层建筑结构设计的特点

　　(1)结构延性是重要的设计指标

　　高层建筑在地震的作用下变形要更大一些，结构上与低层建筑相比更加柔和一些。为了避免倒塌，为了让在进入塑性变形阶段后高层建筑结构仍然具有较强的变形能力，为了保证结构具有足够的延性，在构造上需要特别采取恰当的措施。

　　(2)轴向的变形不可忽视

　　竖向载荷在高层建筑中较大，对连续梁弯矩会产生影响，能在柱中引起较大的轴向变形，会造成跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大，连续梁中间支座处的负弯矩减小。另外，与考虑构件竖向变形比较，对侧移和构建剪力产生影响，会得出偏于不安全的结果。此外，对预测构建的下料长度还会构成影响，对下料的长度要根据轴向变形计算值来进行调整。

　　(3)决定因素为水平荷载

　　对于某一高度的楼房来说，载体上竖向荷载为定制，水平荷载的地震和风荷载作用，随着结构动力特性的不同器数值也会有较大幅度的变化;水平荷载在竖构建中引起的轴力及对结构产生的倾覆力矩，与楼房高度的两次方是成正比的;楼面使用荷载和高层建筑楼房的自重在竖构件中所引起的弯矩和轴力数值，仅仅和建筑高度一次方成正比。

　　二、高层建筑结构设计原则

　　(1)选择适合的基础方案

　　应该根据工程的上部载荷分布和结构类型，地质条件，施工条件以及相邻的建筑物影响等各种因素进行综合性分析，选择既合理又经济的方案，必要时要进行地基变形演算，在进行设计时要最大限度地发挥地基的潜力。在进行基础设计时，应该参考临近建筑资料和进行现场查看，要有详细的地质勘查报告，一般情况下，在一个结构单元内部适合用两种不同的类型。

　　(2)对计算结构进行正确分析

　　普遍在结构设计中运用计算机技术，但是，往往不同的软件会得出不同的计算结果。所以，对于程序的适用条件、范围等设计师应该进行全面的了解。因为软件本身有缺陷、人工输入有误或者程序与结构的实际情况不相符合，在计算机辅助设计时，都会造成错误的计算结果，所以，在拿到电算结构时要求结构工程师要慎重校对，认真进行分析，做出合理的判断。

　　(3)选用适当的计算简图

　　在计算简图的基础上进行结构计算时，为了保证结构的安全，要选择适当的计算简图。如果计算简图选用不当，那么则会造成结构安全的频繁发生，要有相应的构造措施来保证计算简图。为了减少计算简图的误差，实际结构的节点应该保证在设计所允许的范围之内，因为其不能是纯粹的刚结点。

　　(4)采取相应的构造措施

　　强剪弱弯、强柱弱梁、强压若拉、注意构件的延性性能原则是在结构设计中要始终牢记的。要注意钢筋的锚固长度，特别是钢筋执行段锚固的长度。要加强薄弱部位，考虑温度应力的影响。

　　(5)合理选择结构方案

　　要选择一个切实可行的结构体系与结构形式，一个经济合理的结构方案是一个合理设计的保证。结构体系应该传力简捷，受力明确。地震区应力求平面和竖向规则，同一结构单元不宜混用不同结构体系。总之，必须综合分析工程的材料、施工条件、设计要求、地理环境等，并且要与水、电、建筑等专业进行充分的协商，以此为基础确定结构方案，为结构选型，最好进行多方案比较后选用较为优秀的。

　　三、高层建筑结构设计的问题及对策

　　(1)短肢剪力墙的设置问题

　　墙肢截面高厚比在新规范中为地5-8墙定义为短肢剪力墙，并且对短肢剪力墙在高层建筑中的应用根据实际经验和实验数据增加了众多限制，所以，在设计高层建筑中时，为了避免给后期的设计增加不必要的麻烦，结构工程师应该尽可能地不用或者是少用短肢剪力墙。

　　(2)结构的规则性问题

　　在这方面新旧规范的内容有了较大的变动，在这方面新规范增加了不少的限制条件。比如说：嵌固端上下层刚度比信息以及平面规则性信息等等。此外，“建筑不应采用严重不规则的设计方案”，这是在新规范中采用强制性条文明确进行规定的。所以，为了避免后期施工图的设计阶段工作变得被动，在遵循新规范的各种限制条件上结构工程师必须要严格注意。

　　(3)结构超高的问题

　　对结构的总高度在高规范以及抗震规范中着非常严格的限制，特别是针对以前超高的问题，除了在新规范中再增加了B级高度外，还将原来的限制高度设定为A级高度，在设计方法和处理措施上都有着较大的改变。由于结构类型的变更而忽略了该问题，造成未予通过施工图审查的现象，在实际工程设计中是出现过的，如果出现这样的情况，就必须要开专家会议进行论证或者是进行重新设计，不仅对工程的工期造成了巨大的影响，也对工程的整体规划带来了巨大的影响。

　　(4)嵌固端的设置问题

　　在高层建筑中嵌固端有可能设置在人防顶板等位置，也有可能设置在地下室顶板。这主要是由于一般高层建筑都带有两层或两层以上的人防和地下室。所以，结构设计工程师在这个问题上，由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的问题往往都忽视了。例如：嵌固端上下层刚度比的限制、在结构整体计算时嵌的设置、嵌固端位置的协调、嵌固端楼板的设计、结构抗震缝设置、嵌固端上下层刚度比的限制、在结构整体计算时嵌的设置等问题，这其中的任何一个方面漏掉都可能会埋下安全隐患或者给后期的设计工作带来大量的修改。

　　(5)抗震缝

　　在实际发生地震的过程当中，按照相关设计规范标准往往抗震缝会出现碰撞现象，所以，为了比较碰撞问题，抗震缝应该进行适当的加大。

　　(6)关于回弹再压缩

　　在开挖基坑时，回弹以弹性为主，不反弹，坑中心的地基土反弹，回弹部分被人工清除，摩擦角范围内的坑边的基底土受到约束。如果基坑较大，那么所受到的约束就相对较小，例如：箱基，应按照基底压力计算沉降，作为安全储备的则是被坑边土约束的部分，这也是为实际沉降比计算沉降小的一个原因，如果基坑较小，那么坑底所受到的约束很大，例如：应按基底附加应力计算沉降，独立基础，可以忽略回弹。

　　四、结语

　　高层建筑结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，任何在这个过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。所以把每个重要问题都考虑全面了，才能保证结构设计的安全。

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