简述高层建筑结构的布置原则

简述高层建筑结构的布置原则
随着我国社会经济的快速发展，建筑行业也发生了翻天覆地的变化。

其中，大量外来人口不断朝城市涌进，在加快城市发展的同时，土地资源不足的问题也充分暴露出来。

为全面满足城市人口居住以及建设行业的需求，就需采取相应措施缓解土地资源的压力。

在此种形势下，高层建筑技术得到了迅猛发展，同时高层建筑也已成为城市空间中一道独特的风景。

现阶段，如何将人们对居住条件的要求以及精神层面的追求纳入高层建筑结构的设计当中，进而设计出安全实用的建筑，已成为工程建筑设计人员面临的一项重要课题。

1 高层建筑结构的布置原则
1.1 有关结构平面的布置原则
在高层建筑建构中，其平面形状的布置应严格遵循简单、规则、对称的原则，同时确保钢心与质心尽量重合。

如果结构的偏心比较大，那么其扭转效应也会相应变大，在促进端部构件位移增大的基础上，造成应力集中现象的发生。

对于高层建筑而言，其结构布置应尽量避免严重的不规则情况;如果建筑结构及使用功能必须要求不规则的结构平面布置，那么就需要分割成多个独立、简单且规则的结构单元。

对于一些需具备抗震性能的高层建筑，在结构布置过程中尤其要重视简单、规则、对称这三项原则[1]。

1.2 有关结构立体的布置原则
均匀、规则为高层建筑结构竖向布置应遵循的基本原则，并设计成刚度自上朝下逐渐增大的结构。

如果建筑下层的刚度比较小，那么变形将会集中在结构的下部，使得下部成为薄弱层，一旦发生地震等较大的震动时，便会导致建筑物全面倒塌的严重情况。

在布置建筑结构立体过程中，通常出现收进上部楼层、减小体型的情况，需要注意的是，应限制收进的尺寸在一定的范围内。

收进部位越高，其后的平面尺寸越小，会显著增加高振型的影响;此外，如果上部的楼层出现外挑的情况，那么就会使建筑结构出现“头重脚轻”的现象，不但增加了扭转反应，同时也会增加地震带来的竖向影响。

2 高层建筑结构的设计要点分析
2.1 高层建筑结构的地基及基础设计
地基在高层建筑结构和整体项目的工程造价中，均占据非常重要地位，所以建筑工程人员应充分做好地基的设计工作[2]。

考虑到我国地域辽阔，不同地方的地质条件也存在一定的差异，因此，高层建筑结构工程师首先应深入、全面了解当地的地质情况及地下水水位等，在避免自然环境影响工程设计的同时，促进高层建筑结构设计、施工等工作的顺利开展。

其次，工程设计人员还应综合分析高层建筑上部结构的类型及其具体的使用功能，以及实际施工条件等多方面内容，并将周围建筑安全可靠性受到施工过程的影响情况考虑在内，从而为避免建成后建筑物出现倾斜、沉降等现象提供可靠的参考依据。

除此之外，为确保地基施工的正常、安全进行，还应全面了解施工现场周边建筑物、地下设施等的标高及具体位置。

2.2 结构平面、立面形式的合理选择
在设计高层建筑结构过程中，工程人员为防止建筑发生扭转问题，通常会尽可能将建筑物的结构重心、几何形心以及刚度中心汇成一点，进而达到降低扭转产生的可能性。

其中，扭转问题具体指的是在水平荷载的作用下，建筑结构出现扭转振动效应的情况，在风载等水平荷载的影响下，这一振动效应会危害到建筑结构的安全性及稳定性。

因此，在开展高层建筑结构设计过程中，对结构的平面布局与立面形式进行合理选择，确保高层建筑物达到三心合一的状态具有非常重要的现实意义。

此外，高层建筑的对称形态应尽量规则化、简单化，不宜采用太过复杂的平面形式。

倘若在布置高层建筑结构的平面时，出现了不对称情况，将会大大增加地震发生时受到的损害。

基于此，在设计高层建筑结构时，为充分确保结构的抗震性能及安全可靠性，应当使建筑结构体系的布置与构造等措施比利用软件计算出来的数据结果还要精确。

2.3 加大对高层建筑抗震设计的重视力度
由于建筑物与人们的生命财产安全有着紧密联系，因而做好建筑的抗震设防工作具有重要意义。

在设计高层建筑结构时，尽量不单独使用框架体系，可考虑应用筒体结构、剪力墙或框架剪力墙的建筑结构体系，并以我国制定的有关高层建筑刚度标准及要求为依据，做好建筑结构的抗震设计工作，在对筒体、剪力墙等抗侧力构件更为经济、合理进行布置的基础上，促进高层建筑抗震性能的提升[3]。

2.4 促进建筑结构重要部位延性的提高
针对具备简单体形、刚度沿着结构高度均匀分布的高层建筑，应将提高其底层构件延性作为设计的重点内容;针对立面不规则的高层建筑结构，将提高位于体形突变处楼层构件的延性作为设计重点;而对于底盘比较大的高层建筑，则需高度重视裙房顶面与主楼相连接的楼层构件延性的提高。

除此之外，在高层建筑结构平面的位置上，应将平面发生突变处、房屋周边的转角处、复杂平面相接处等各处的构件延性提升作为结构平面的设计重点。

2.5 做好高层的连梁设计工作
在计算位移与内力时，可采用弹性刚度，对于框架剪力墙这一建筑结构，可以适当折减连梁的刚度。

由此可知，在对截面控制超出剪压比以及连梁超筋等问题进行处理时，应将合理选择刚度的折减系数作为首要的解决方法。

在适当折减连梁的刚度后，如果高层建筑的部分楼层依然难以满足规定的标准与要求，就需要进行内调幅处理。

需要注意的是，调幅的范围应控制在20%以内。

2.6 高层建筑剪力墙结构的设计
由于剪力墙结构具备承担水平力以及垂直方向荷载的作用，因而剪力墙结构被广泛应用在高层建筑中，具体施工是将房屋的内墙与外墙造成钢筋混凝土的实体结构，由于面积的加大，且受到楼盖的有效支撑，因而剪力墙结构的侧向刚度也比较大[4]。

作为一种刚性结构，剪力即便在水平荷载的作用下也不会出现加大的侧移，因此，高度在15～35层之间的高层建筑可加大对剪力墙的应用。

然而，剪力墙也存在一定的不足之处，当地震发生时，剪力墙会承受全部的地震力，一旦在施工过程中未能处理好这一結构，便极有可能产生非常严重的破坏与损失。

3 结语
综上所述，在城市化进程中，高层建筑已成为城市建筑的重点内容。

由于高层建筑结构具备较大的复杂性，因而在结构设计过程中，需综合考虑多个方面的因素，并仔细分析与研究建筑结构各部位的受力情况及参数选择，在确保高层建筑物的结构设计安全的基础上，促进我国高层建筑事业的长远发展。

【参考文献】
[1] 李邱冀，赵丽，李晓娜.高层结构设计需控制的重要指标及处理方法[J].科技传播，2011（5）。