淺談在高層建筑結構設計中存在的問題以及解決方案

秦玉忠

摘要：面對社會建設對高層建筑物需求數量的不斷增加，保量不保質的問題頻發的發生在了建筑施工的過程中。為了能夠制止這種問題的發生，從高層建筑結構設計入手，對源頭中存在的問題進行有效的治理，才能夠確保建筑結構整體的可靠性以及實用性，避免問題帶來的影響。

關鍵詞：高層建筑；結構設計：解決方案

引言：面對人們在生活中對生活環境質量要求的不斷提高，隨著人們安全意識的不斷增強。加之最近幾年時有發生的建筑結構安全問題的出現，建筑結構的設計問題已經逐漸地成為了人們熱議以及關注的焦點問題。面對當前高層建筑中結構設計中存在的諸多問題，如若不給于及時的處理解決，必將為后續的使用帶來安全性隱患，對建筑行業的發展造成不良影響。

一、高層建筑結構的特點

高層建筑的出現主要是為了滿足當代社會發展中人們生活、工作的需求，由于城市發展速度的不斷加快，大量人口及工業的涌入使原本有限的城市土地空間的使用方式受到了極大的挑戰，所以，在城市內部推行高層建筑將能夠有效的解決土地利用等問題的出現。由于高層建筑不同于傳統建筑，所以建筑結構的設計過程中往往具有自己獨特的特點。當代社會發展中所出現的高層建筑結構，它同時承受著水平荷載和垂直荷載，其中水平荷載是由外界的風力所產生的，垂直荷載是由于建筑物高度所引起的，此外，高層建筑結構設計對抗震能力也有相應的要求。通常情況下，低層建筑結構受到的水平荷載比較小，垂荷載也比較小。但是，在高層建筑中，外界地震和外界風力會對高層建筑產生相當大的影響，并且是對高層建筑荷載的主要因素。隨著建筑物高度的不斷增加，高層建筑的位移較快的增長。但是，高層建筑過大的側移不僅會影響人的舒適度，還會對建筑物的使用產生影響，此外，過大的側移還會損害建筑物的結構構件和非結構構件。

二、高層建筑結構應選擇合理的結構設計方案

高層建筑在進行設計中應該充分的考慮建筑主體的受力結構，由于高層建筑建筑主體較高、施工復雜、施工工藝要求較高，所以對結構的合理選擇及設計將影響到高層建筑整個建設施工過程。如果結構設計在選擇方面存在了問題，必然會影響施工的安全性、可靠性以及完工后的建筑整體質量。所以，基于經濟性與可靠性等角度進行考慮，選擇合理的結構設計方案是影響高層建筑整體質量的要素之一。合理的結構方案必須滿足高層建筑設計的結構形式和結構體系的要求，并盡量經濟合理，以最少的花費獲得最佳的結構設計方案。受力在明確、傳力簡單是結構體系的基本要求，在相同的結構單元中，應該選擇相同的結構體系。選擇合理的結構方案的時候，需要分析地理條件、工程設計需求、施工條件、施工材料等等，在對這些指標進行綜合分析的基礎上進行結構選擇，以確定最佳的結構方案。

三、高層建筑結構設計的問題

在進行結構設計的時候，工作人員應該對施工的現場進行考察，了解當地的地質結構以及土地使用狀況，為高層建筑整體的結構設計獲取基礎數據。然后基于基礎設計之上進行高層建筑的結構設計，力求在設計中確保建筑的穩定性、可靠性。但是，由于眾多因素的共同影響，在當代高層建筑結構的設計中卻出現了多種多樣的問題，影響了高層建筑結構合理設計工作的開展。

3.1樓層平面剛度的問題

當前的高層建筑結構設計中的一個常見問題便是樓層平面剛度的問題。一些高層建筑結構設計人員缺乏必要的結構觀念或者在布置建筑結構時，沒有采取必要的措施，采用的是樓板變形計算程序。我們知道，程序變成在數學力學模型上盡管是成立而，有時甚至是準確無誤的，但作為計算的前提是，無法確保計算結果的準確，其程序計算也就不再具有意義了。因此，按照這種結構設計的方式進行結構的設計，肯定會存在這樣或者那樣的問題，導致結構的不安全或者某些構件的不安全因素增多。

3.2結構設計容易忽視縱向框架

高層建筑結構的抗震設計在設計中必須引起高度的重視，但是現行的建筑結構抗震設計規范要求結構設計按照水平地震作用在兩個主軸方向上分別計算，而各個方面的地震和有該方向上的抗側力構件來支撐。等于說，在建筑結構框架結構設計時，橫向框架和縱向框架的重要性相同。但是對于一些非抗震建筑結構設計來說，縱向框架是根據一般的連續梁設計的，梁柱節點與框架中的縱筋、箍筋的配置無法達到框架的構造要求。

3.3連續梁根據單梁設計

在高層建筑結構設計中，連續梁按照單梁設計，常常發生在結構陽臺變量的設計上。我們知道，陽臺邊梁的荷重通常比較小，所以在設計時沒有引起足夠的重視，導致邊梁支座上部的負筋設置的比較少。在這種情況下，必然引起梁支座上部配筋的受拉區域出現豎向的裂縫，而如果陽臺邊梁的長度比較長，則問題便會變得更加嚴重。由于陽臺邊梁通常直接暴露在室外，受環境溫度的影響比較大，在外部溫度環境出現變化時，邊梁的伸縮性或者挑梁的應力便會變小，梁內便會產生收縮應力，進而引起支座附近的裂縫向四處延伸，降低邊梁的承載能力，影響其使用性能。

四、高層建筑結構設計問題的應對策略

面對當前社會發展中建筑行業的不斷興起，大量的建筑隨著經濟的發展不斷的拔地而起。由于高層建筑利用價值的不斷提升，面對在進行高層建筑結構設計中存在的各種突出問題，我們必須予以重視，如果不能夠對其進行合理的處理及解決，勢必會影響建筑應用價值的提升。所以，對高層建筑結構設計中出現的問題提出相應的策略是十分具有必要的。

4.1主梁若有次梁則增設附加筋

高層建筑結構中的主梁如果有次梁，則需要增設附加筋。對于這一狀況，應首先增加箍筋。附加筋要按照施工要求來增設，但是不一定是絕對要添加。結構設計的相關技術規范里說，建筑結構梁截面、下部的集中荷載處，應由橫向的鋼筋荷載力承擔，也就是在梁上部增設附加筋，比如在水箱的下部增加墊梁，同樣可以增設附加筋。如果主梁與次梁的截面差距比較小，但是次梁的荷載比較重，則應當增設附加筋。而主梁的高度如果比較高，則次梁的截面很小，則不宜增設附加筋。

4.2平面和立面的選擇

首先在結構設計時，盡可能把結構的剛度、幾何和結構中心設計到一點上，而如果達不到這個要求，則在施工中便會有很大麻煩，最主要的便是扭轉問題。扭轉問題是指由于水平荷載力的因素，結構發生振動扭轉效用，可能會對結構產生危害。其次在選擇平面和立面時，平面應避免復雜、盡可能做到對稱、規則和簡單。相關的統計結果顯示，結構如果不對稱，則可能影響其穩定性，在結構的凹凸拐角處，可能產生比較大的損害。

4.3水平位移的控制

高層建筑結構的水平位移可以說無法避免，所以水平位移的數值必須滿足高層建筑結構安全的需要，考慮周期與地震因素。一般情況下，剪力墻的位移線應是彎曲的，而不應當是剪切型。而框架結構則相反，其位移曲線應當是剪切型的。如果兩種結構相結合，則其位移曲線也應相結合。

結語：高層建筑的應用價值隨著近幾年經濟的發展正在不斷的提升，做好高層建筑的結構設計工作，有助于后續施工工作的正常開展，所以，處理好問題、制定好對策，有助于工程造價的管理及施工質量的提升。

參考文獻：

【1】吳必正 趙永輝 試論高層建筑結構設計存在的問題及對策 門窗 2014年01期

【2】黎濤 高層建筑結構設計存在的問題分析 中華民居（下旬刊） 2014年06期

【3】孫凱 高層建筑結構設計的問題及對策探討 價值工程 2011年25期