高层建筑结构设计发展趋势微探
来源:用户上传
作者:
[摘要]随着人口的快速增长和城市化的不断发展，高层建筑的需求也与日俱增。高层建筑可以节约用地，满足人的多样化需求，因此高层建筑如何科学合理的进行结构设计，提高高层建筑的使用质量得到了越来越多的关注。本文分析了高层建筑的结构特点和施工特点，探究了高层建筑结构设计的未来发展趋势。
[关键词]高层建筑;结构设计;趋势 文章编号：2095-4085（2019）05-0048-02
如何在高层建筑的高度和数量不断增长的同时，进行更加合理的设计是当前需要思考的重要问题。高层建筑的设计要满足可持续经济的发展要求，也要符合人的基本需求，这些都使高层建筑的结构和功能更加复杂，在设计，计算和施工环节要求比较高，合理规范的结构设计不仅可以防风抗震，还可以满足人的多方面功能需要。
1 高层建筑的结构特点
1.1 高度不断增加
在高层建筑中较多的使用框架结构，因为其可以灵活的进行平面布局，保证整体空间的面积最大化使用，框架结构里包含柱和梁，在实际结构中的应用较为广泛。
1.2 重视控制水平荷载力
高层建筑的高度要与水平荷载相适应。在风力的作用下，建筑会受到来自侧方和水平的壓力，从而发生水平剪力效应，使高层建筑的结构不稳。因此要控制高层建筑的水平荷载因素[1]。
1.3 重视控制竖向荷载力
高层建筑的自身重量和承载的附属物会形成建筑的竖向荷载力。高层建筑注重选择重量较轻的材料，并适当的减少不必要的材料使用，从而控制建筑的竖向荷载力。
1.4 延性成为重要指标
延性是保证建筑结构更加稳定，抗震能力更高的重要指标。延性较好的结构设计可以通过变形吸收地震的能量，防止倒塌和严重变形。
2 高层建筑施工特点
2.1 工程量大，施工工期长
高层建筑的工程量比普通建筑要大的多，在施工的过程中要耗费大量的人力和物力，还要考虑工程的安全保障问题，因此工程设计更加复杂，施工的工期也较长[2]。
2.2 埋置深度大
高层建筑的埋置深度有特殊的要求，按照国家相关规定，高层建筑的埋置深度要达到大于自身高度的1/15，桩基埋置深度一般要大于高层建筑自身高度的1/18，并且，高层建筑至少有一层地下室，这些是保证稳定性的基础。
2.3 高空作业多
高层建筑需要较多的高空作业，需要施工人员进行难度较高，风险较大的物品运送，对施工提出了更高的安全要求。
3 高层建筑的结构设计未来发展趋势
3.1 结构优化设计
结构的优化设计不仅仅要求减少钢筋和混凝土的使用，更重要的是通过设计调整建筑各种构建刚度之间的比例，根据各种构建的受力不同，最大化的利用每个构建的优势，最终实现整个建筑的结构优化。结构优化设计的变量多，受到了多方面的限制，计算和分析的步骤较复杂，因此在实际应用的过程中要先进行结构原始设计的分析，准确的掌握建筑结构内力的分布情况，再根据不同属性进行拆解，分别进行优化，根据实际检验不断修改。
3.2 新型结构设计和新材料的使用
建筑的高度不断增加会创新出新的结构设计，例如巨型结构，带加强层结构，耗能减震结构。同时，为了降低地震带来的效应，建筑材料会变得强度更高，质量更轻。大部分高层建筑一般采用混凝土与钢筋，混凝土强度高，韧性好，具有更好的抗震作用，同时可以有效的减轻自身重量，减轻了竖向荷载压力，增加了建筑的稳定性。例如，纤维混凝土，聚合物混凝土，预应力混凝土都是高性能的混凝土，为建筑设计带来新的影响。在使用的过程中要保证钢材的强度和耐火度。例如，FR钢的抗震和防火性就更具有优势。
3.3 组合结构的应用
组合结构集合了多种材料的优势，比单纯的钢结构或者混凝土结构更加科学合理，并且满足建筑的抗震需要。
3.4 结构设计满足人的多样化需求
随着社会的发展，人的需求也更加多样化。未来的高层建筑结构设计更加注重人的功能性需求，实现高层建筑的生态功能，建筑的结构设计会更加前卫，智能，具有人文特色，更加立体和复杂的设计体现了以人为本的设计要求。
3.5 新型结构的应用
钢筋混凝土有其自身的优势，因此目前仍然是高层建筑主要采用的材料，然而结构却进行了创新。例如香港的中国银行大厦应用了桁架筒体结构，大大节省了钢材的使用。
4 结语
综上所述，高层建筑的发展是城市发展的重要标志，结构设计是城市建筑的重要工作内容和国家建筑水平的体现，有助于实现经济的可持续发展和城市的现代化建设目标的实现。高层建筑会更多的在城市中得到开发。建筑设计也朝着科学合理建构发展，新型材料和新型结构的使用将会优化现有的结构设计。因此，要不断研究新方法，学习世界先进的建筑理念，通过实际探索不断完善结构设计方案，有效的提升高层建筑的设计质量和安全性能。
参考文献：
[1]杨文辉.拟建高层建筑结构设计探究[J].建材与装饰，2017，（51）：97-98.
[2]侯勇.高层建筑结构性能化设计中存在的问题和解决方案[J].建筑结构，2017，（S2）：1-5.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15005198.htm
