對高層建筑設計常見問題的探討

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摘要：高層建筑是我國建筑發展的趨勢又是一個系統化復雜化的過程，因此做好重視高層建筑常見問題研究和解決措施研究具有非常重大的意義。建筑人員和工程設計人員要不斷的豐富自身專業素質和把握高層建筑前沿發展方向才能為我國高層建筑的發展做出突出貢獻。本文將通過對高層建筑結構設計特點的介紹來分析產生不同類型和功能的高層高層建筑常見的問題原因和解決辦法，為我國高層建筑的研究提供一定的借鑒。

關鍵詞：高層建筑設計分析；高層建筑常見問題；解決方案

一、高層建筑的定義

高層建筑，超過一定高度和層數的多層建筑。在美國，24.6m或7層以上視為高層建筑；在日本，31m或8層及以上視為高層建筑；在英國，把等于或大于24.3m得建筑視為高層建筑。我國規定超過10層的住宅建筑和超過24米高的其他民用建筑為高層建筑。民用建筑按地上層數或高度分類劃分應符合下列規定：即（1）住宅建筑按層數分類：一層至三層為低層住宅，四層至六層為多層住宅，七層至九層為中高層住宅，十層及十層以上為高層住宅；（2）除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者為單層和多層建筑，大于24m者為高層建筑（不包括建筑高度大于24m的單層公共建筑）；（3）建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。

二、高層建筑結構設計理論和設計要點

1、高層建筑結構設計的理論化分析

由于高層建筑建設是一個系統化工程，自身具有復雜性，因此不許有絲毫的誤差，一旦出現誤差極有可能產生嚴重的質量和安全問題。因此在高層建筑設計之初，工程人員必須要對高層建筑進行充分的理論認證和研究理論上的可行性。在分析中重點要考慮以下幾個方面：

（1）要對設計進行振動周期和側移方面的理論設計。高層建筑振動周期和側移主要要看兩方面：一是，高層建筑結構自身的振動周期。二是，自振周期和所在場地的周期差值。因此，在高層建筑設計之初，必須要根據測量結果和實際調查數據做好數據模型，認真推敲建筑的每一個地方，防止出現數據偏差。

（2）要充分考慮到結構性扭轉。高層建筑在施工過程中由于高度和自身質量等原因會出現結構性扭轉，在建立高層建筑數據模型的時候就必須要充分考慮好結構性扭轉現象并預估它可能出現的偏差，在施工過程中要對結構性扭轉做到實時監控，努力做到施工過程中結構性扭轉程度不超過理論數值。避免建筑物三心不一致。

（3）對建筑施工進行受力性分析。高層建筑進行受力分析是非常必要的。因此高層建筑和低層建筑不一樣，高層建筑自身重量需要有良好的重量傳遞通道，這就對建筑本身的結構提出了更高的要求，因此必須進行建筑物的受力理論設計。

2、高層建筑結構設計要點.在建筑設計理論中必須要對高層建筑結構設計要點重點注意。一般高層建筑中有以下幾個要點：

（1）高層建筑設計中的水平荷載問題。高層建筑存在荷載問題，其中最關鍵的是水平荷載。水平荷載與豎直荷載不同，它容易受到外在因素比如風速、雨量、地基等因素影響導致水平荷載數值范圍不固定，經常發生變化。對水平荷載影響最大的是房屋高度，因此，在設計和建設過程要特別注意水平荷載問題。

（2）要充分考慮到高層建筑的結構延展性。由于汝川地震的影響和近幾年地震多發，建筑的抗震性能日益得到人們的重視。因此在高層建筑的設計中要充分考慮到建筑物的延展性能。通過在高層結構上的設計使高層建筑具有足夠的變形能力，在發生地震時可以很好的保護建筑物的完整性，避免塌陷。

（3）高度重視高層建筑軸向變形現象。軸向變形是指由于豎直方向上的荷載過大，導致承重柱變形，進而導致梁彎和支座的變形，直接對建筑物的安全造成威脅。因此在高層建筑設計時要盡可能的對材料的長度和質量做出合理化規格，避免側移現象的發生。

三、高層建筑常見問題及其相應的預防和解決措施

目前，我國已經出臺了高層建筑相關方面的法律法規一《高層建筑混凝土結構技術規程》。國家根據理論界對高層建筑的研究成果和實踐經驗對不同功能和類型的高層建筑的高度給出了量化性的指標，對可能產生的問題做了相關的規定。

1、我國高層建筑物常見問題分析

（1）高度問題。實際上，我國的法律法規對于建筑高度的量化標準是非常科學的，是根據目前我國可以達到的最高科技水平和經濟實力下，我國可以達到的最高標準而制定的。在房屋震時延展性，材料選擇，方面都做出了業界共識性的規定。雖然我國相關的法律法規已經對不同功能和不同類型的高層建筑高度做出了量化性的指標。但是仍有一些建筑商和施工方鉆了制度空子，將高層建筑違規建高，超出規定。

（2）我國高層建筑的防震能力不夠。我國高層建筑的防震能力不夠有很多原因，其中最主要的有兩點：一是，國家現行的相關法律法規對高層建筑防震性能規定已經不能適應時代發展需要，而新的法律法規尚未出臺，造成了法律空白。二是，相關的工程承包商盲目追求利益最大化，對建筑安全不重視，對高層建筑抗震性不夠重視。違規建高現象十分普遍。

（3）材料選用和結構體系問題。目前，我國高層建筑的材料選用和結構體系與國外明顯不同，我國現行的材料選用一般為混凝土結構或者混合結構，要用內筒作為地震受力。但是由于在發展地震時，加強層和轉換層由于受力過大易發生結構性變化，導致內筒不能起到很好的受力作用，進而威脅整個建筑的安全。根據我國現行的標準，應該使用具有抗震性能良好的建筑鋼材，但實際中，很多承包商為了節約成本考慮，一般會用普通鋼材代替抗震性優越的特種鋼材。

2、對我國高層建筑出現問題解決措施

我國解決我國高層建筑可能出現的問題，要本著預防為主，監督為輔的原則。要從三個角度來提出解決辦法。

（1）國家要完善相關的法律法規。社會經濟的不斷發展要求制度頂層設計的不斷更新，針對我國高層建筑可能出現的問題以及未來可能出現的問題，國家應該加強相關的法律法規建筑，真正做到有法可依。為我國高層建筑的發展做好制度保障。

（2）建筑企業要加強高層建筑的基礎性設計。企業是高層建筑的施工主體，企業能否做到設計合理、施工合理直接關系到高層建筑質量的好壞。因此企業要做到，一是，在高層建筑設計之初，加強高層基礎性設計。企業高層建筑設計必須要由專業人員對高層建筑根據建筑的不同類型不同功能綜合考慮建筑物延展性、荷載大小等多種因素做出多種理論模型。二是，企業要根據設計人員設計出來的多種高層建筑模型，選擇最合適的建筑方案。以材料，建筑物自身，工程造價為基礎，找出性價比最高的設計方案。選擇的方案不僅僅要照顧到企業自身的經濟效益也要照顧好社會效益和環境效益。三是，根據設計方案構造出合理的高層建筑模型。設計方案只是停留在理論基礎上，根據建造模型對設計方案進行進一步的數據分析。四是，要注意高層建筑中的規則性和構造方法。同一個方案和模型可以采用多種施工技術，但是無論采用哪種施工技術都要高度重視結構中的規則性和建筑構造方法。尤其是構造方法中的嵌固設置，要特別注意嵌固設置方法和位置以免危及整個建筑的安全。

（3）要加強施工過程中的監管。很多建筑問題都是由于在后期的建造過程中，施工人員沒有按照給定好的標準實行而造成的。一是，施工人員自身技術不達標。在施工監管中要特別注意施工人員自身的專業素質，及時對施工人員進行專業的培訓。二是，監管過程不嚴格。監管過程是高層建筑能否合格的最后一道防線。必須要對工程施工進行實時監控，保證施工過程符合預期設計。

四、結束語

隨著我國社會經濟的不斷發展，建筑技術日益成熟，建筑業現代化的發展要求越來越高的建筑設計水平，盡快縮短與國際領先水平之間的差距。在具體建筑設計實踐中，設計人員更是要充分考慮到建筑整體性、節能性、安全性、等各方面的要求，賦予建筑豐富的文化要素，并且與周邊環境達到和諧統一關系，這樣才能不斷提高高層建筑的設計水平，更好服務于社會以及人們生活，實現經濟效益和社會效益得到更大的提升。