高層建筑結構設計問題及對策探討

摘 要：隨著科學技術的進步和社會經濟的發展，越來越多的高層建筑出現在人們的視野之內，被廣泛的運用到各類工用及民用建筑當中。由于建筑的功能在不斷的發展，在高層建筑結構設計方面也在不斷取得突破和變化。因此，研究高層建筑設計的原則是非常有意義的。文章在對于高層建筑結構的特征進行了淺析，在對高層建筑結構設計原則進行淺要分析的基礎上，就建筑結構中常出現的問題和對策進行了闡述。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；特征；問題；對策

引言

自上世紀九十年代現代高層建筑出現以來，高層就越來越廣泛的得到應用。高層建筑作為一個復雜而龐大的系統，其結構設計自然成為人們關注的重點內容。在結構的設計過程中不僅要充分滿足抗震、抗風等多反面的安全性能要求，還更應該注重高層建筑結構的科學合理程度。

1 高層建筑結構的特點

高層建筑結構受到自身特性的約束，和一般的建筑有個很大程度的不用。它在承受建筑結構自身自重和活動荷載組成的豎向荷載同時，還要承受有外界由風壓以及水平地震作用所產生的水平荷載。很多時候，高層結構還應該考慮地震發生時產生的豎向地震作用影響。由此可見高層建筑對于抗震能力的要求有多么苛刻。一般來講，多層建筑結構在水平荷載和豎向荷載作用下，受到的影響有限，但是高層就不同了。在外界地震作用之下，高層建筑受到的結構破壞是毀滅的，而就風壓方面而言，高層的外界風力也是多層所不能比擬的。隨著建筑物高度的不斷增加，高層建筑過大的側移不會影響居住者的舒適程度，但是對于結構的影響很大，過大的側移會損壞建筑的結構與非結構構件。鑒于此，在進行高層建筑設計的過程中，把側移控制在合理的范圍之內是重要的標準，這樣才能在實用性和安全性方面得到平衡。因此，可以說，在高層建筑結構設計中的核心內容就是通過對外界地震作用以及風壓作用的計算，做好抗側力結構的設計。

2 高層建筑的設計原則

高層建筑結構的設計是一個復雜繁瑣的內容，其中需要注意的內容涉及也十分廣泛，根據多年的工作經驗總結，主要集中在以下幾個方面：

2.1 高層建筑結構方案的選擇

合理的結構設計方案對于工程來講是十分關鍵的，好的設計方案在滿足結構形式和體系的基礎上，還要充分考慮造價成本，把經濟適用發揮到最大程度。結構體系的最基本的原則是受力明確、傳力簡單，結構方案盡滿足使用、安全要求的基礎上，盡量的簡潔。在相同的機構單元中的結構體系選擇應該統一，如果高層所在的地域地震頻發，那么在應力的設計上應該滿足平面和豎向的全部規則。最終的結構方案的確定，需要對地理條件，工程設計需求，材料的選擇，施工條件進行全面的考量和整合，并且和建筑水、暖、電各個分項相互協調，綜合各方面因素進行最后的敲定。

2.2 高層建筑結構后計算簡圖的選擇

計算簡圖是進行高層建筑結構設計的基礎，是所有計算數據的出處和根源所在。關系到各環節的建筑尺寸和誤差。如果不能選擇合理的計算簡圖，對于結構安全就會埋下隱患。因此，高層建筑結構設計的安全保障前提，就是合理計算簡圖的選擇。同時，在選擇了計算簡圖之后，還應該采用相應的構造方法保證其安全性。在結構的實際施工中，結構節點不單單是鋼節點或者鉸接點，要使得計算簡圖的誤差在規定的允許范圍之內。

2.3 計算結構進行準確的分析

科技的發展也推動建筑領域不斷的進步，計算機作為現在科技發展的集中產物，自然在建筑結構設計中也得到了廣泛的應用。經過幾年的發展，市場上的計算機軟件種類和數量都大大提升，但問題也隨之涌現出來，很多時候，統一種類的計算數據在不用軟件中處理產生的結果并不一致。這就對計算數據的準確程度提出了嚴苛的校對要求，也對結構設計人員的能力提出了更高水平的要求。在全面了解軟件的使用范圍和條件的基礎上，選擇最為合理準確的軟件也成為設計人員必須完成的課題。與此同時，建筑結構受到各種不可掌控的實際情況制約，與計算機得出的理想結果不能達到完全的吻合，因此在計算機輔助設計的同時，設計人員的主導能力還是最為關鍵的。另外在計算過程中，應該盡量減少人工輸入誤差或者軟件自身存在缺陷所造成的計算結果不準確，加強得出結果后的校正工作，加以合理的主觀判斷，得出最終準確有效的計算成果。

2.4 高層建筑基礎設計的選擇

高層建筑的基礎設計應該以地質條件作為依據，地層結構的不同，在地基的類型方面也會有所差異。不僅如此，在建筑基礎方案的選擇方面，還應該充分考慮高層建筑上部的結構類型、荷載的分布特征、施工的技術條件以及相鄰的結構物基礎之間是否存在影響等方面的因素。基礎方案的選擇，最終目的是能夠使得地基的潛力在最大程度上得到開發和利用。必要的時候，應該以模型的形式對地基的變形情況進行檢驗。在建筑區域的地質勘探報告有在缺陷時，應該進行現場勘查，參考附近相鄰建筑物的基礎結構資料，制定出最為合理的基礎設計方案。

2.5 高層建筑應采取相應構造措施

強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力是高層建筑結構設計的基本原則。在柱子的設計方面強度要高，梁相對較弱。在架構的設計過程中，要充分遵循以上原則，做好薄弱部分的處理工作，對鋼筋的強度和錨固長度給予足夠的重視，特別是結構構件的延性和溫度應力要經過重點探究之后，才能敲定最后的構件方案。

3 高層建筑結構設計中常見問題與對策

3.1 超高問題

基于抗震性能以及風壓雪壓等方面的考慮，我國在建筑結構的高度方面有著比較嚴格的要求，但近年來高層建筑超高現象時有出現。針對這種情況，新高規給出了明確的限制，不僅將高度規定為A級，而且增加了B級高度，在高層建筑結構處理的方法和措施也有了明顯的改善。若想解決這樣的問題，就要在圖紙的審核上對高度問題給予足夠的重視，出現超高現象要嚴格禁止施工，對于不能通過審核的圖紙，應該重新進行設計。避免由于超高現象造成的安全隱患。

3.2 斷肢剪力墻的設置問題

在新的高規中對斷肢剪力墻有了全新的定義，主要是指墻肢的截面高度和厚度比在五到八之間剪力墻。按照實際的經驗和數據，由于斷肢剪力墻在強度和結構性能上存在的缺陷，新的規定中對于斷肢剪力墻的使用也進行了進一步的限制。斷肢剪力墻的設置一直都是高層建筑中比較棘手的問題之一，最為有效的解決方式就是使用其他的墻體結構取而代之，盡量減少或者避免斷肢剪力墻在高層結構設計中的出現。

3.3 結構規則性問題

在有關高層建筑的諸多相關規定中，都不約而同的對于高層建筑結構的規則性做出了制約，可見其重要的地位。諸如結構嵌固端上層與下層的剛度比、平面和立面的規則設計等都被重點的進行了描述，并且對于高層建筑不能采用嚴重不規則的設計方案給予了強制性的規定，為了能夠解決這樣問題，避免后期施工的設計階段出現返工現象，要在設計之初就仔細研究好結構規則性的各方面約束，對于硬性規定不可越界進行施工。

4 結束語

高層建筑的結構設計是一項技術性很強的綜合性工作，是整個建筑質量的最基礎保證。盡管近幾年來高層建筑得到了迅猛的發展，但單從設計質量方面來看，并不是很理想。在高層的結構設計中，工程師不能只重視結構計算的準確性，亦或是只重視結構方案的結構方案，應當做多方面的綜合考量，選擇最為經濟適用的方案選擇。面對以往高層建筑中出現過的問題加以重視，及時的做好應對措施，這樣才能將高層建筑結構推向新的高度。

參考文獻

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