高层民用建筑结构设计的几点重要思考

摘 要：现阶段随着我国社会主义市场经济的快速发展，城市化进程不断加快，城市土地资源的价值全面提升。建筑高度的不断增加，使得建筑功能和基本用途逐步发生改变，对建筑结构设计也提出了较多要求。所以，当前相关部门需要针对高层民用建筑结构设计相关问题进行探究，拟定有针对性的探究方法，更好的完善高层民用建筑结构设计。

关键词：高层民用建筑；结构设计；思考

中图分类号：TU973 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）09-0121-02

目前随着建筑项目范围不断扩大，城市土地资源利用价值全面提升，城市建筑群都朝着高层建筑发展，这也是未来建筑领域发展的重要趋势。当前大多数高层民用建筑实际应用范围较广，功能较多，对建筑结构设计提出了更多要求。在结构设计过程中，由于楼层不断增加，使得设计内容以及设计技术更加复杂化。结构设计工作质量对社会群众生命财产安全具有重要影响，所以当前建筑结构相关设计人员需要明确项目建设重点内容，制定设计标准，根据工程实际情况完善设计内容。

1 当前高层民用建筑结构所采用的设计原则概述

在高层民用建筑结构设计过程中需要采取规范化的设计原则，在优化原有的设计基础上使得建筑设计科学性和有效性得到提升，从而提高建筑工程建设质量，避免出现各项安全问题。在建筑结构设计过程中，需要对建设地区周边环境进行分析，拟定相应的建筑设计工艺以及设计要求，使得施工环境与施工工序相适应。在建筑结构设计过程中，相关部门需要借鉴一些成功设计案例，充分应用各项建筑设计技术，能够优化建筑结构性能，还能使得各项设计活动的合理性有效提升[1]。

2 高层民用建筑结构设计的基本现状分析

2.1 部分建筑方案缺乏科学性

目前的建筑方案大多追求建筑风格的个性化以及使用功能的多样化，门窗洞口变化复杂，使得结构专业的剪力墙布置很受限制，有时会出现部分墙体上下不能对齐的情况。目前高层建筑建造成本控制要求较高，在实际设计过程中相关部门以及设计人员需要对结构进行优化设计，使工程受力更合理。但是目前设计过程中，受建筑方案所限，不能在四周较合理的地方布置剪力墙，甚至会出现墙体上下不对齐等情况。此类情况将会导致设计结构体系变得复杂，建造成本也会提高。此外，部分高层民用建筑结构模型建立与实际情况不完全一致，参数选取不准确，都会使得结构设计质量受到影响。由于结构设计过程中存在诸多安全隐患，会导致后续施工建设过程中出现各项问题，致使结构安全存在诸多不确定性[2]。

2.2 设计人员综合职业素养有待提高

随着电脑辅助设计的普及，很多设计人员变得越来越依赖软件计算，觉得只要有计算软件的帮助，所有的困难都能迎刃而解，这种观念往往会酿成大错。设计人员需要认清楚，即使电脑功能再强大，也是需要人来操作的，如果设计人员经验不足，基础知识掌握不牢，就无法判断电算结果是否正确。加之软件质量的良莠不齐，若设计人员没有丰富的经验，是很难准确使用软件的。即使再优秀的软件，计算出的结果与实际情况也是有误差的。设计人员要做的是凭借自身的经验把误差尽可能缩小，否则一切都是徒劳的。在工程中设计人员需要通过调整结构布置对主要目标参数进行控制，其中主要有周期比、层间位移角、轴压比等。此外，有部分设计人员自身所采用设计方法不合理以及对设计规范内容掌握不全面，最终致使设计活动中存在较多问题[3]。

2.3 结构设计中的计算问题

民用建筑结构设计需要采用多样的设计方式，在设计过程中需要考虑多项内容。（1）剪力墙长度不宜过大。过长的剪力墙刚度很大，会使结构周期过短，地震力太大，经济性差；（2）剪力墙的连梁设置。在墙肢和连梁的协同工作中，剪力墙应有足够的强度，在正常使用和风荷载的作用下，结构处于弹性工作状态。在地震作用下结构允许进入弹塑性状态，连梁可以产生塑性铰。同时要求在地震中连梁的屈服要早于墙肢的屈服。（3）周期折減。高层房屋建筑结构设计过程中含有填充墙，所以实际刚度值与事先设计的刚度值之间存在一定差距，计算周期也存在差异。所以设计过程中需要对计算周期进行适度折减。

3 现阶段高层民用建筑结构设计的几点重要思考探析

3.1 选择合理的结构设计方案，确保建筑结构的安全性

合理的结构设计方案是高层结构设计中首要考虑的问题，尤其是几个重要因素，比如：结构类型、荷载分布情况、施工条件、地质情况、相邻建筑物的影响等，都需要在实际工程中进行有针对性的设计。同时还要考虑在相同的单元结构中，要采用相同的结构体系。除了以上条件，还要考虑地理条件、工程设计需求、施工条件、材料等因素，在与水、暖、电各专业密切配合的情况下，选择合理结构类型，从而确定结构方案。

3.2 充分考虑设计施工经济性

安全、适用、经济是结构设计的三要素。三个要素之间既有层次关系又相互平衡制约。在满足前两个要素的前提下，就要考虑如何实现建造成本的经济性问题。直接经济指标一般采用单位面积结构综合造价或者单位面积材料用量（如钢筋和混凝土）。对于高层建筑而言，我们还需要考虑它的施工周期长、投资回报慢、竖向构件面积大等特点，这些都需要用到间接指标，比如：竖向构件占楼层面积比、施工可行性、社会效应、楼层净高等。

3.3 推广使用隔震和消能减震设计

高层建筑在扩大活动空间的同时，对建筑物整体结构以及抗震性能提出了更高的要求，所以在高层建筑中需要加强抗震设计。目前世界各国普遍采用的传统抗震结构体系是“延性结构体系”，即适当控制建筑物的刚度，但容许结构构件在地震时进入非弹性状态，并具有较大延性，以消耗地震能量，减轻地震反应，使建筑物“裂而不倒”。采取软垫隔震、滑移隔震、摆动减震、悬吊减震等措施，改变结构的动力特性，减小地震能量输入，减轻结构地震反应，这是一种很有发展前途的抗震措施。提高结构阻尼，采用高延性构件，能够提高结构的耗能能力，减轻地震作用，减小楼层地震剪力。随着社会的不断发展，对各种建筑物的抗震要求越来越高，消能减震技术具有传统抗震体系所难以比拟的优越性，必定在未来的建筑结构中受到越来越广泛的应用。

3.4 高层建筑剪力墙结构设计优化

在高层剪力墙结构的标准层单位面积含钢量中，剪力墙的用钢量约占45%～65%，剪力墙边缘构件的用钢量约占30%～45%（该统计数据为7度抗震设防区数据，以下同），因此剪力墙布置的合理与否直接关系到整个结构的经济指标。剪力墙结构布置得基本原则是：尽量减少剪力墙数量，且各墙肢布置时应考虑如何减少边缘构件，以期通过布置较少的抗侧力构件来获得满足规范要求的抗侧、抗扭刚度。

剪力墙尽可能多布置在结构周边的外墙位置，必要时可以利用房间窗台设置高连梁以加强刚度，在结构中部应尽量减少剪力墙布置，以便提高结构的抗扭刚度，控制结构的周期比与位移角。多布置均匀长墙（长度不大于8m），少短墙。要精心选择对结构承受水平及竖向荷载有利的隔墙位置布置剪力墙，尽量拉大剪力墙的布置间距，避免在过小的间距内布置多道剪力墙。通过加大墙肢长度，减少剪力墙数量，使结构抗侧刚度增加，边缘构件数量减少，且由于墙间距变大，使建筑平面布置的更灵活。

4 结语

总而言之，当前随着我国民用高层建筑范围不断扩大，当前对建筑结构设计相关内容进行探究具有重要意义。相关部门需要提高建筑设计重视度，结构设计活动结束之后需要进行全面审批，而后开展施工活动，避免施工过程中出现各类事故。国家部门需要根据设计者要求拟定相应设计图纸，根据图纸内容进行施工，确保施工活动的规范性。在设计过程中需要加强管理，避免对建筑工程质量造成较大负面影响。

参考文献

[1]宋少刚.高层民用建筑结构设计的几点重要思考[J].中国建材科技，2015，（2）：101-102.

[2]王亚楠.高层民用建筑结构设计的几点重要思考[J].城市建设理论研究（电子版），2016，（9）：3047.

[3]丁宁.高层民用建筑结构设计的几点重要思考[J].商品与质量，2016，（36）：283.

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