張長鎖

吉林建筑大學(xué)設(shè)計研究院 吉林省長春市 130000

摘要：隨著社會建設(shè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，大量的高層建筑進(jìn)入到人們的視野，高層建筑是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)和社會文化經(jīng)濟的一種體現(xiàn)。是人類社會趨于城市化，高技術(shù)化，現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程中的產(chǎn)物，是時代的里程碑，也是城市的設(shè)計師，建筑師，是工程師們面對的宏偉課題和歷史的重任。近年來，由于輕質(zhì)高強材料的開發(fā)，抗風(fēng)和抗震理論的不斷完善，加之新的施工技術(shù)和設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，特別是計算機的普及和應(yīng)用以及結(jié)構(gòu)分析手段的不斷提高，為迅速發(fā)展高層建筑提供了必要的技術(shù)條件。本文就高層建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀與未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了簡單的分析。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；現(xiàn)狀；發(fā)展

引言

高層建筑的結(jié)構(gòu)體系是隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展。一方面，高層建筑是城市發(fā)展的重要標(biāo)志，其高度越來越高，建筑形體越來越獨特。另一方面，建筑結(jié)構(gòu)工程師們一直嘗試探索和尋找受力性能良好、合理、高效的結(jié)構(gòu)體系，通過技術(shù)途徑對高層建筑結(jié)構(gòu)體系完善和優(yōu)化。但是，隨著高度的增加，高層建筑的技術(shù)問題、建筑藝術(shù)問題、投資經(jīng)濟問題以及社會效益問題、環(huán)境問題等逐漸變得復(fù)雜、嚴(yán)峻。因此，高層建筑成為衡量一個國家建筑科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，更是檢驗一個國家建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)成熟程度的標(biāo)尺。

1 高層建筑設(shè)計分析

（1）高層建筑的發(fā)展概況。19世紀(jì)末期，有了實際意義上的高層建筑。最早的高層建筑同時也是由鋼框架與鋼筋混泥土構(gòu)成的；到了20實際50年代之后，由輕質(zhì)材料所修建的高層建筑逐漸發(fā)展，并在實際應(yīng)用中取得成功。鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、自重輕的特點，能夠很好的適應(yīng)對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，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)計原則。高層建筑的設(shè)計原則遵循合理性與規(guī)范性的原則，其合理性要求在設(shè)計簡圖的時候，保證高層建筑的設(shè)計結(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。通過對實地進(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)需要其在實際中發(fā)揮作用。通過對實地的數(shù)據(jù)的考察，可以發(fā)現(xiàn)，選擇適合的計算公式與設(shè)計的方案，可以使得設(shè)計的過程更為合理。正確的分析計算的結(jié)果，也可以使得設(shè)計能夠更加精準(zhǔn)。在高層建筑中，通過對不同計算軟件的使用，得到的計算結(jié)果大不相同。所以這就要求高層建筑的設(shè)計構(gòu)成能夠更加穩(wěn)定，在計算機使用的過程中，由于軟件設(shè)計的缺陷和程序設(shè)計的漏洞，所以在設(shè)計的過程中，一定要通過計算器來輔助運算，使得計算與運行的結(jié)果更為合理。

高層建筑在設(shè)計時，也要遵循規(guī)范性的要求。這需要保證設(shè)計過程的規(guī)范性，保證設(shè)計規(guī)范性要求能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需要對計算公式進(jìn)行正確的選擇，重視實際操作過程。在對實地操作中的問題進(jìn)行合理的估計，高層建筑設(shè)計結(jié)構(gòu)在很多方面都需要對計算的結(jié)果進(jìn)行更為精準(zhǔn)的估計，這需要對計算的精準(zhǔn)操作與設(shè)計。

（3）高層建筑設(shè)計方法。高層建筑在設(shè)計的過程中，往往會面臨很多的問題，如設(shè)計指標(biāo)的延展性，這需要考慮到實際施工的要求。同時，對于軸對稱的結(jié)構(gòu)需要，也使得建筑結(jié)構(gòu)更需要考慮變形的問題。實際施工中，高層建筑往往會存在豎向上的結(jié)構(gòu)過重的問題，這主要存在于對大支座的彎曲超過數(shù)值的問題，或者是連續(xù)減小的中間支座的負(fù)彎曲數(shù)值。而這些存在于實際施工的過程中的問題，往往會對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響，因此需要通過計算，對實際的測算結(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，同時也可以保證其在實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

（1）高層建筑設(shè)計內(nèi)涵。高層建筑要增加在設(shè)計方面的延展性，同時增加其穩(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大，高層建筑需要在設(shè)計上更為合理。通過對高層建筑在計算機輔助結(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)計來看，其防范措施的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計還有待于改善，由于各類建筑對高層空間設(shè)計，而調(diào)整或壓縮安全保障的空間。客觀上來說，這是極為嚴(yán)重的違規(guī)行為，對于建筑本身的空間破壞，也帶來了建筑安全和樓層本身的安全性問題，故此，在高層設(shè)計方面除了要考慮到空間和外觀整體性外，安全問題要放在設(shè)計過程的首要。對于高層建筑外，以現(xiàn)有設(shè)施與設(shè)備，發(fā)生火災(zāi)或其他安全問題，其救援難度是相當(dāng)大的，現(xiàn)實原因在設(shè)計過程中要加以充分的肯定。

（2）高層建筑的設(shè)計特點。在高層建筑的設(shè)計方面，需要實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，在實際設(shè)計的過程中，不需要太多的考慮抗壓的問題，高層建筑除了考慮抗壓的問題以外，同時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)計高層建筑中，要產(chǎn)生足夠強的附加壓力，除了強度需要，同時還要求結(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 高層建筑未來發(fā)展前景

（1）應(yīng)用分析。高層建筑需要在實際的結(jié)構(gòu)上有所改進(jìn)，對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，實際使用中，大部分高層建筑在實際施工中都采用混凝土與鋼筋的材料，混凝土具有高強度與良好的韌性的特點，這就能夠滿足高層建筑在抗震與減震上的需要。同時，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)計帶來重大的影響。因此，在實際使用的過程中，要改善鋼材的強度，同時也要保證新型耐火耐候鋼的研發(fā)對實際的使用效率。提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與延展性。

（2）發(fā)展趨勢。在未來的高層建筑的發(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)注住宅的實際需要，保證生態(tài)功能的穩(wěn)定性能。在未來社會不斷的發(fā)展與變遷之中，對高層建筑的實際需要將會不斷的提高其要求。同時，對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計也會更加的時尚，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)計與結(jié)構(gòu)的需要將會更加的復(fù)雜，并不斷的趨向立體化。此外，由于在經(jīng)過科學(xué)計算下設(shè)計出來的混合結(jié)構(gòu)的高層建筑具有性能優(yōu)良、經(jīng)濟合理，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，隨著人類社會的不斷發(fā)展，未來混合結(jié)構(gòu)成為了合理、可行的設(shè)計方案。

結(jié)束語

高層設(shè)計是現(xiàn)代城市建筑要思考的重要問題，也是現(xiàn)代化建設(shè)的必然。在未來的發(fā)展過程中，城市建筑對高層的需求將會越來越多，其設(shè)計的問題將會走向更為精致化，更為人性化。然而，對于當(dāng)代建筑設(shè)計而言，需要進(jìn)行理論和實踐上的思考，以通過思考找到一條優(yōu)化的路徑來完成城市對高層建筑的合理化需求。通過對高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(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)展將會更加要求精密的設(shè)計結(jié)構(gòu)，同時更加注重設(shè)計的質(zhì)量。高層建筑設(shè)計的質(zhì)量安全是高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計最為重要的環(huán)節(jié)。在以后發(fā)展中，必將被重視起來，通過本文對高層建筑設(shè)計的分析，希望能夠為高層建筑設(shè)計行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一些力量。

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