淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

（內(nèi)蒙古煤礦設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，呼和浩特 010110）

摘 要：我國(guó)大中型城市發(fā)展的用地要求與日益增加的人口需要，使得我國(guó)高層建筑的發(fā)展變得越來(lái)越必要。高層建筑能夠很好地解決用地的問(wèn)題，這也使得發(fā)展我國(guó)高層建筑變得必要，未來(lái)對(duì)高層建筑的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與質(zhì)量要求將變得越來(lái)越高。本文從目前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析出發(fā)，對(duì)高層建筑在未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)，并提出對(duì)高層建筑在未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與結(jié)構(gòu)上的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高層建筑;設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu);發(fā)展分析;建筑結(jié)構(gòu)

隨著人口快速進(jìn)入城市，對(duì)于居住空間給予一定程度上剛性需求，對(duì)于大多數(shù)城市來(lái)說(shuō)，擴(kuò)大橫向空間是有限的，進(jìn)行高層建筑的搭建成為不二的選擇。因此，高層建筑如何處理其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題成為當(dāng)前建筑需要思考的重要話題，也是現(xiàn)實(shí)需求所要

高層建筑的設(shè)計(jì)原則要求在實(shí)際施工的過(guò)程中，保證設(shè)計(jì)符合實(shí)際，在計(jì)算公式的選擇上，要符合具體設(shè)計(jì)出的建筑結(jié)構(gòu)。采用電腦軟件的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)實(shí)際施工進(jìn)行監(jiān)督，就能夠使得設(shè)計(jì)符合實(shí)際的需要，同時(shí)也能夠保證實(shí)際施工的正確。

1 高層建筑設(shè)計(jì)分析

（1）高層建筑的發(fā)展概況。19世紀(jì)末期，有了實(shí)際意義上的高層建筑。最早的高層建筑同時(shí)也是由鋼框架與鋼筋混泥土構(gòu)成的;到了20實(shí)際50年代之后，由輕質(zhì)材料所修建的高層建筑逐漸發(fā)展，并在實(shí)際應(yīng)用中取得成功。鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、自重輕的特點(diǎn)，能夠很好的適應(yīng)對(duì)高層建筑荷載能力的要求。在目前的發(fā)展中，高層建筑由于其自身發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，也使得鋼筋混泥土所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

（2）高層建筑設(shè)計(jì)原則。高層建筑的設(shè)計(jì)原則遵循合理性與規(guī)范性的原則，其合理性要求在設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖的時(shí)候，保證高層建筑的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加的合理，并且能夠適用于高層建筑的安全性要求。通過(guò)對(duì)實(shí)地進(jìn)行考察，分析出適合的結(jié)構(gòu)方案，合理的建筑結(jié)構(gòu)需要其在實(shí)際中發(fā)揮作用。通過(guò)對(duì)實(shí)地的數(shù)據(jù)的考察，可以發(fā)現(xiàn)，選擇適合的計(jì)算公式與設(shè)計(jì)的方案，可以使得設(shè)計(jì)的過(guò)程更為合理。正確的分析計(jì)算的結(jié)果，也可以使得設(shè)計(jì)能夠更加精準(zhǔn)。在高層建筑中，通過(guò)對(duì)不同計(jì)算軟件的使用，得到的計(jì)算結(jié)果大不相同。所以這就要求高層建筑的設(shè)計(jì)構(gòu)成能夠更加穩(wěn)定，在計(jì)算機(jī)使用的過(guò)程中，由于軟件設(shè)計(jì)的缺陷和程序設(shè)計(jì)的漏洞，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一定要通過(guò)計(jì)算器來(lái)輔助運(yùn)算，使得計(jì)算與運(yùn)行的結(jié)果更為合理。

高層建筑在設(shè)計(jì)時(shí)，也要遵循規(guī)范性的要求。這需要保證設(shè)計(jì)過(guò)程的規(guī)范性，保證設(shè)計(jì)規(guī)范性要求能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)計(jì)算公式進(jìn)行正確的選擇，重視實(shí)際操作過(guò)程。在對(duì)實(shí)地操作中的問(wèn)題進(jìn)行合理的估計(jì)，高層建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在很多方面都需要對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行更為精準(zhǔn)的估計(jì)，這需要對(duì)計(jì)算的精準(zhǔn)操作與設(shè)計(jì)。

（3）高層建筑設(shè)計(jì)方法。高層建筑在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，往往會(huì)面臨很多的問(wèn)題，如設(shè)計(jì)指標(biāo)的延展性，這需要考慮到實(shí)際施工的要求。同時(shí)，對(duì)于軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)需要，也使得建筑結(jié)構(gòu)更需要考慮變形的問(wèn)題。實(shí)際施工中，高層建筑往往會(huì)存在豎向上的結(jié)構(gòu)過(guò)重的問(wèn)題，這主要存在于對(duì)大支座的彎曲超過(guò)數(shù)值的問(wèn)題，或者是連續(xù)減小的中間支座的負(fù)彎曲數(shù)值。而這些存在于實(shí)際施工的過(guò)程中的問(wèn)題，往往會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，因此需要通過(guò)計(jì)算，對(duì)實(shí)際的測(cè)算結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。結(jié)構(gòu)延展性的處理上，高層建筑需要更為柔和的建筑結(jié)構(gòu)，以保證其抗震需求，同時(shí)也可以保證其在實(shí)際使用中由于變形而產(chǎn)生的壓力，使得其建筑結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。

2 高層建筑的設(shè)計(jì)

（1）高層建筑設(shè)計(jì)內(nèi)涵。高層建筑要增加在設(shè)計(jì)方面的延展性，同時(shí)增加其穩(wěn)固性能。高層建筑在發(fā)展方面，要逐步提高其在設(shè)計(jì)上的安全性能。目前由于城市人口的急速增加，使得高層建筑的建筑需求在不斷的擴(kuò)大，高層建筑需要在設(shè)計(jì)上更為合理。通過(guò)對(duì)高層建筑在計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)上的適用，能夠使建筑結(jié)構(gòu)工程更為穩(wěn)定，在其后續(xù)的審查工作中，也能夠做出慎重的審查，并判斷出其需要改進(jìn)的建筑結(jié)構(gòu)。其安全性表現(xiàn)在防范措施的合理處理。從目前建筑的設(shè)計(jì)來(lái)看，其防范措施的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)還有待于改善，由于各類建筑對(duì)高層空間設(shè)計(jì)，而調(diào)整或壓縮安全保障的空間?？陀^上來(lái)說(shuō)，這是極為嚴(yán)重的違規(guī)行為，對(duì)于建筑本身的空間破壞，也帶來(lái)了建筑安全和樓層本身的安全性問(wèn)題，故此，在高層設(shè)計(jì)方面除了要考慮到空間和外觀整體性外，安全問(wèn)題要放在設(shè)計(jì)過(guò)程的首要。對(duì)于高層建筑外，以現(xiàn)有設(shè)施與設(shè)備，發(fā)生火災(zāi)或其他安全問(wèn)題，其救援難度是相當(dāng)大的，現(xiàn)實(shí)原因在設(shè)計(jì)過(guò)程中要加以充分的肯定。

（2）高層建筑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。在高層建筑的設(shè)計(jì)方面，需要實(shí)際考量的是其水平承壓能力與豎向的負(fù)載能力。一般低層建筑在設(shè)計(jì)中，往往由于其樓層低矮，豎向的壓力較小，水平的荷載量往往也較少，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不需要太多的考慮抗壓的問(wèn)題，高層建筑除了考慮抗壓的問(wèn)題以外，同時(shí)還需要考慮其豎向的附加壓力，由于高層建筑的樓層高，因此在設(shè)計(jì)高層建筑中，要產(chǎn)生足夠強(qiáng)的附加壓力，除了強(qiáng)度需要，同時(shí)還要求結(jié)構(gòu)有適合的剛度，使得水平的荷載量能夠達(dá)到固定的需要。

3 高層建筑未來(lái)發(fā)展前景

（1）應(yīng)用分析。高層建筑需要在實(shí)際的結(jié)構(gòu)上有所改進(jìn)，對(duì)于材料的需要將是使高層建筑結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、性能更加完善的重要條件，實(shí)際使用中，大部分高層建筑在實(shí)際施工中都采用混凝土與鋼筋的材料，混凝土具有高強(qiáng)度與良好的韌性的特點(diǎn)，這就能夠滿足高層建筑在抗震與減震上的需要。同時(shí)，其能夠有效的減輕自重，保證在豎向上的承壓能力有所減輕。高層建筑在輕骨材料上的應(yīng)用，可以減輕自重，并有效的提高高層建筑的穩(wěn)定性要求，這樣的材料有：纖維混凝土、聚合物混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等等，高性能混凝土的開發(fā)與利用，必將為高層建筑的設(shè)計(jì)帶來(lái)重大的影響。因此，在實(shí)際使用的過(guò)程中，要改善鋼材的強(qiáng)度，同時(shí)也要保證新型耐火耐候鋼的研發(fā)對(duì)實(shí)際的使用效率。提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與延展性。

（2）發(fā)展趨勢(shì)。在未來(lái)的高層建筑的發(fā)展中，要考慮到高層建筑的新型發(fā)展方向，更加關(guān)注人的需要，提高高層建筑的人文性、生態(tài)性與智能型，關(guān)注住宅的實(shí)際需要，保證生態(tài)功能的穩(wěn)定性能。在未來(lái)社會(huì)不斷的發(fā)展與變遷之中，對(duì)高層建筑的實(shí)際需要將會(huì)不斷的提高其要求。同時(shí)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也會(huì)更加的時(shí)尚，并更加的人性化?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)，應(yīng)該呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展需要，建筑結(jié)構(gòu)的形體的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)的需要將會(huì)更加的復(fù)雜，并不斷的趨向立體化。此外，由于在經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算下設(shè)計(jì)出來(lái)的混合結(jié)構(gòu)的高層建筑具有性能優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)合理，且很容易就滿足了高層建筑的側(cè)向剛度需求，故而其成為建造出比鋼筋混凝土更高建筑的重要保障，可見(jiàn)，隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，未來(lái)混合結(jié)構(gòu)成為了合理、可行的設(shè)計(jì)方案。

4 結(jié)束語(yǔ)

高層設(shè)計(jì)是現(xiàn)代城市建筑要思考的重要問(wèn)題，也是現(xiàn)代化建設(shè)的必然。在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，城市建筑對(duì)高層的需求將會(huì)越來(lái)越多，其設(shè)計(jì)的問(wèn)題將會(huì)走向更為精致化，更為人性化。然而，對(duì)于當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)而言，需要進(jìn)行理論和實(shí)踐上的思考，以通過(guò)思考找到一條優(yōu)化的路徑來(lái)完成城市對(duì)高層建筑的合理化需求。通過(guò)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)

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的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，使得目前階段的高層建筑能夠很好的被利用。目前高層建筑的發(fā)展將會(huì)更加要求精密的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，同時(shí)更加注重設(shè)計(jì)的質(zhì)量。高層建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量安全是高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為重要的環(huán)節(jié)。在以后發(fā)展中，必將被重視起來(lái)，通過(guò)本文對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的分析，希望能夠?yàn)楦邔咏ㄖO(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一些力量。

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作者簡(jiǎn)介：趙波，本科，通信專業(yè)：土木工程。