小高层建筑工程结构设计实例分析

简铭

摘要：伴随着中国经济的增长，市场经济一片繁荣，建筑业也取得不小的发展。而中国作为可持续发展理念的国家，建筑业的发展也必须趋向可持续方向，为了更合理的利用土地资源和拓展有效的使用空间，建筑偏向高层发展。而高层建筑需要重视的第一点就是结构的安全性和稳定性。而在目前的很多的市政开发区或者城乡结合位置，主要以小高层建筑为主，因此本文根据小高层的建筑工程结构展开分析，探讨了小高层建筑结构设计的要点和内容。

关键词：高层建筑 ；工程结构 ；建筑设计 ；

引言：随着近年来城镇一体化的落实，小高层建筑在城乡结合的位置和个别乡镇已经普及。而这种小高层建筑虽然楼层不高，但是整体结构的设计和稳定性还是尤为重要的。在2010年至2016年先后在全国有多起小高层建筑安全事故发生，这就对小高层建筑的整体结构设计提出了一定的要求，至少得前提是保证建筑的稳定性和安全性，其次是实用性。因此本文做出了详细的分析，基于小高层建筑的稳定性、整体结构、设计环节等提出一定的建议。

1. 小高层建筑设计的特点

1. 水平荷载

由于建筑物自身的重量，使建筑物弯矩质和轴力值与楼层高形成正比，而水平上的荷载使建筑结构形成了倾覆力矩，竖构建的轴力与楼层高形成正比。水平荷载使整个建筑结构形成了倾覆力矩的正比例。以固定高度看，建筑物纵向荷载是基本保持不变，而水平方向载荷和地震有着密切的关系，数值会随着建筑物结构的变化产生变化。

2. 轴向变形

高层建筑的施工，纵向荷截值大，柱中会发生形状的变化，使弯矩受到影响，引发连续梁间支座值变小，而跨中弯矩和座负弯矩值会变大，预制构件长短也会产生变化。要按照轴向形状的变化计算，调整好原料的长短，使剪力与侧移产生作用，考虑好变形后产生的各种变化，使所有数值保持在安全标准范围内。

3. 侧移

侧移一般容易发生于低层建筑，很少发生于楼房中，而高层建筑则很容易发生侧移等问题。这个问题会影响结构设计，随着我国高层建筑的增多，建筑层数越来越高，越高的楼层，水平荷载的作用与侧移的程度就会越高，所以，一定要控制好高层建筑中的侧移问题，控制在标准之内。

4. 结构延性

与低层建筑相比，高层建筑物的结构延性更弱。水平荷载和地震等因素，使结构出现柔弱性而产生变形。要控制好高层建筑的质量，防止倒塌发生，一定要在施工中，做好相关控制工作，使建筑结构具有符合设计要求的延展性。

2. 小高层建筑结构设计体系

1. 剪力墙结构

高层建筑剪力墙结构，指的是使用平面剪力墙作为建筑主体的受力结构。高层建筑的结构设计中，水平作用力与荷载都作用于单片剪力墙，而结构设计依靠刚性的结构，使建筑保持更高的刚度与强度，而位移的曲线则出现变曲的形态。在高层建筑中，剪力墙有很多优势，例如：延展性强，而且传力均匀，更有着良好的整体性，尤其适用于超出框架的高度时，是性能良好且具有稳定状态的结构体系。

2. 框架结构

高层建筑的结构设计，一般使用框架结构时，要利用柱体和梁架及基础组成平面的框架，将平面框架作为建筑主要的承重结构，利用梁连接，实现平面框架组合的整体空间的结构体系。框架结构的优势在于：可以灵活的进行建筑平面的布置，对空间容积大的餐厅与会议室等可以更好的设置。很多时候，可以使用隔断安设或者拆除，使建筑平面划分为大小不同的居室，可以更好的满足用户的使用和需求。而高层建筑外墙会使用一些非承重的构件，将建筑立面设计进行调整。不过，框架结构也有着一些缺点，框架结构刚度小，不具有抗测力的能力。发生地震时，由于地震的作用力与水平荷载力共同作用，框架结构会产生大幅的位移与破损，所以，一般达到 15 层以上的高层建筑都不使用框架结构。不过，15 层以下的建筑使用框架结构，可以得到更好的结构经济性与安全性。

3. 框架与剪力墙

很多时候，如果高层建筑选择了框架结构作为建筑的应用，如果刚度和强度不能达到安全标准，不能符合建筑要求时，可以结合使用大的剪力墙进行配合。大的剪力墙可以将平面部位框架的结构进行替换，将剪力墙和框架共同组成整体结构，也就是框架-剪力墙的结构体系。通过水平荷载作用，将刚度强的楼板与连梁与剪力墙和框架结构共同组合成整体的结构，一同进行水平力的承担。而应用了框架-剪力墙结构的高层建筑，还是要靠剪力墙承担水平剪力的作用，垂直荷载力由框架结构进行承担，而位移的曲线会出现弯剪的形态。

4. 简体结构

筒体结构是把筒体当作抗侧力的构件。一般的高层建筑物使用的筒体受力构件可以分成空腹筒和实腹筒两类。空腹筒的受力构件是靠混凝土外墙和密排柱及窗裙梁等组合构成；实腹筒则靠曲面墙和平面墙进行组合的立体竖向的结构。筒体结构最大的优势在于：筒体结构具有较大的强度和刚度，结构体系内各个构件受力比较均匀，具有更好的抗震性能与抗风性能。筒体结构对空间和跨度大的高层建筑，可以发挥出更大的优势。

3. 小高层建筑结构设计的综合发展

1. 底部空间产生的变化

随着我国建筑行业的发展，传统的底部空间模式已经不适用于今天高层建筑要求，高层建筑底部的空间由传统演变出来，经过变革可以更好的满足人们的需求。传统高层建筑底部空间是面临街道，进门电梯，由电梯达到各楼层，可现在的高层建筑在底部空间的设计上已经有了很大的变化，可以更好的满足人们的需求与品质生活的需求。

2. 核分散和核分离

传统的中央核心筒主流的建筑模式已不能满足社会的需求。垂直交通与设备用房在高层建筑周围进行布置，可以更好的进行建筑结构进行抗震。而且，这种分散的结构模式也更适用巨型的框架结构。从建筑结构设计方面分析，核分散是将垂直交通与管道等在高层建筑的周围进行分散设置，这种设计方式，对我国高层建筑空间构成与立体造型来说，是具有革命性意义的。

结语：随着经济水平的提高，生活质量的改善，小高层建筑也逐渐增多。而高层建筑最让人担忧的便是安全问题。基于此本文分析了小高层建筑的设计特点，分析了结构设计的的各环节注重点。而在设计的过程中相关方应该严格的落实设计相关的理念和注重点，贯彻安全稳定结构的基础，保证小高层建筑的实用性和安全性。

参考文献：

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