高層建筑結構設計的問題及對策探討

張鳳良　肖攀

（中機國際工程設計研究院有限責任公司　湖南　長沙　410000）

高層建筑結構設計的問題及對策探討

張鳳良肖攀

（中機國際工程設計研究院有限責任公司湖南長沙410000）

在現今高層建筑建設的過程中，結構設計是其中非常重要的一項工作，需要我們能夠對其引起充分的重視。在本文中，我們對建筑結構設計中易忽略的問題進行了一定的分析，而在我們實際工作開展的過程中，也需要能夠細心地注重每一個細節，并以良好設計技術的應用保障設計效果。

高層建筑；結構設計；常見問題；建議對策

引言

建筑結構設計可以說是一個與實際緊密結合的過程，決不能脫離實際而進行，在設計過程中，要綜合考慮建筑工程所在地的地理環境、水文土質、抗震等級等，在參考規范的基礎之上，通過借鑒其他成功案例的經驗，合理安排建筑體從地下到地上，從主體到部分的結構，使建筑結構設計既符合外觀的視覺享受，又達到主體的結構穩定性。

1　現代房屋建筑結構設計中存在的常見問題

1.1基礎以及地基設計缺乏合理性

建筑的基礎包括獨立基礎、條形基礎、筏形基礎以及箱形基礎等，不同基礎所承受荷載的形式不同，使用的環境就不同，獨立基礎所承受荷載的形式為點荷載，適用于一般承載能力較好的土壤，箱形基礎承受荷載能力的形式為面荷載，適用于濕陷性土壤等比較惡劣的地表環境下，不同類別的基礎形式之間所存在的差別絕不只是一個名稱的不同那么簡單。但是在目前的部分高層建筑基礎選型過程中，往往不是特別科學，導致了建筑體下層的地基土壤根本無法有效地承受基礎所傳來的上部建筑的荷載，基礎容易發生不均勻沉降，如果在這樣的地基上進行建筑物的建造，但不采取有效的處理措施，基礎選型不合理，那么所成型的建筑質量就會嚴重偏離安全標準，建筑的壽命會大大減小，同時對所居住的居民的生命安全也是一個威脅。

1.2建筑框架結構設計方面的問題

關于房屋建筑框架結構方面的設計，主要存在以下兩個方面的問題：①縱向框架設計缺乏合理性。房屋建筑框架結構中不管是橫向還是縱向框架都處于同等重要的地位。然而有的房屋建筑結構設計中往往會存在“重橫向結構設計，忽略縱向結構設計”的觀念，常常會出現跨中配筋不均勻、箍筋配置不均等現象。②承重柱截面高度設計缺乏合理性。有的設計人員在房屋建筑框架結構設計中為了便于進行受力分析，往往在承重柱截面高度方面的設計較小，這樣會對房屋建設埋下質量安全隱患。

1.3屋面梁配筋設計問題

有的設計人員在房屋建筑結構設計過程中，為了自己的方便常常會根據下層梁尺寸直接計算屋面梁尺寸和配筋，這樣可能會造成建筑屋面梁荷載偏小，從而會導致屋面梁的配筋大量減少，這樣的后果是在溫度應力、混凝土收縮等各方面因素的作用下，建筑屋面梁會出現裂縫的情況，這在很大程度上會影響建筑結構外觀的美感以及結構設計的整體性。

2　高層建筑結構設計的建議對策

2.1建筑高寬比

建筑的高寬比是我們建筑結構設計過程的一個重要環節，其能夠直接對建筑結構的抗傾覆能力、承載能力、整體剛度以及穩定性產生影響，可以說我們在該項設計工作中更多的是依靠我們的實際工程經驗。在我國現行的建筑設計規范中，都對建筑的高寬比以及高度等參數進行了明確的規范，且給出了最大的高寬比以及高度限制。而在我們建筑結構設計工作實際開展的過程中，對于高寬比、高度等情況超出現行規范的建筑則應當根據建筑的實際情況進行設計。另外，建筑所具有的使用高度除了同抗震設防烈度以及結構體系類型具有較為密切的聯系之外，還同場地結構以及類別的規則情況等具有影響。對此，當建筑的高寬比超過限制時，就需要設計人員能夠根據建筑結構對其進行細致、全面的受力狀態分析，并在對荷載取值、安全指標以及材料性能等認真分析的基礎上幫助我們設計出更好的建筑結構設計方案。

2.2受力性能

在我們對建筑進行設計的開始階段，設計人員最需要考慮的就是此建筑物所具有的空間組成特點，而并不是對建筑的結構情況進行確定。對于建筑來說，其在空間以及地面形式上的水平、豎向穩定情況對于整個建筑物具有著較為重要的影響，通常而言，建筑都是由規模較大、較重的構件所組成的，對此，建筑所具有的結構就應當能夠將其自身所具有的重量同地面進行良好的傳遞。而我們在對建筑進行設計的過程中，就需要能夠對建筑向下作用力同地基承載力間的關系進行理順，并使我們在建筑方案確定時能夠做好建筑承重柱以及承重墻的數量以及位置分布的確定工作。

2.3箱、筏基礎底板的挑板

從建筑的結構方面來看，如果跨底板鋼筋在設置時不會由于出現跨鋼筋的情況而使整個底板的通長筋得到加大，就能夠獲得較為節約的設計效果。而在出挑板之后，則能夠使地基所具有的附加應力得到降低，并且當建筑基礎形式在人工地基以及天然地基坎上時，以加挑板的方式就能夠對天然地基進行應用。同時，其還能夠降低整體沉降，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，還可調整沉降差和整體傾斜。當然，對于此項問題來說，也不是絕對的，當建筑地下室層數較多、且窗井橫隔墻較為密集時則可以根據實際情況以靈活的方式對其進行考慮。另外，當地下水位較高時，出基礎挑板也能夠幫助我們更好的對抗浮問題進行解決。

2.4承重柱截面大小

在對抗震設防區進行設計時，部分建筑結構設計人員往往會貪圖受力設計的方便性而沒有將柱的截面高度設計到足夠的高度、將梁簡化成鉸支梁、使梁柱的線剛度比加大。對于這種設計方式來說，雖然其能夠在一定程度上簡化我們的結構受力分析任務，但是卻會對整個建筑結構的穩定性造成一定的隱患。另一方面，對于高層建筑底部柱來說，為了能夠使其滿足軸壓比限制的需求，我們往往會將柱子的截面取一個較大的值。但是，由于建筑高度的影響，就很可能會使框架柱成為短柱。對此，選擇較大的柱截面還是較小的柱截面則成為了我們實際設計過程中需要商榷的一個問題。另外，在建筑底層框架方面，梁所具有的抗彎剛度也會大于柱的抗彎剛度，且梁板對于柱子所具有的約束能力也相對較小。對此，就需要我們在實際設計時能夠嚴格地遵循強剪弱彎、強柱弱梁的原則，并在建筑的同一樓層中盡量保證不同柱子所具有的同等剛度，避免出現過大的截面差異。

2.5梁結構設計

在梁結構設計環節中，經常會有主次梁交叉的情況，而設計人員在面對這種情況時也會在對主梁配筋圖進行繪制時將次梁、板在主梁的位置以涂黑的方式對其進行表示，而在對次梁配筋圖進行繪制時，也會將板以及主梁以涂黑的方式進行表示。但是對于這種方式來說，就很可能使建筑的建設人員在對屋蓋、現澆樓進行施工時對次梁、主梁以及板的相互位置存在較大的困惑，不是出現主次梁板設計截面同實際截面不相符的情況，就是板的厚度超出了設計范圍。同時，如果我們將第一排設為板負筋、第二排為主梁負筋、第三排為次梁負筋，就會使建筑所具有的保護層成為一種：板的保護層高度+板負筋直徑+主梁箍筋直徑+主梁負筋直徑的情況。對于該種排法來說，如果主梁、板的負筋直徑越大、排數越多，就會使次梁保護層的厚度越厚，并導致在施工過程中經常出現當次梁負筋穿過主梁負筋下面后，再向上翻至板負筋下面，進而使次梁有效高度得到一定的減小，很可能出現裂縫問題。對此，就需要我們在對該環節進行設計時能夠適當地降低梁頂標高，從而以這種方式保證次梁任意截面都能夠保持有效、合理的高度。

3　結束語

結構設計是現代房屋建筑設計中的核心內容，是確保建筑物整體結構穩定性及安全性的關鍵，設計師在結構設計時應注意一些常見設計通病，確保結構設計的科學性、合理性、經濟性、安全性，避免后期出現設計變更或者其他質量安全問題，從而提高房屋建筑的安全。

[1]馬樹然，主寶皆.建筑結構設計中提高建筑的安全性的具體方法研究[J].科技傳播，2014（04）：55～57.

[2]劉曉群，鄒欣，范虹.基于并行云計算模式的建筑結構設計[J].電子技術應用，2011（10）：123～125.

[3]李浩，劉東甲.淺析建筑結構設計中應注意的問題[J].工程與建設，2012（01）：101～102.

TU318

A

1673-0038（2015）04-0032-02

2015-1-8

張鳳良（1982-），男，工程師，一級注冊結構工程師，主要從事結構設計工作。

肖攀（1983-），男，工程師，碩士研究生，主要從事結構設計工作。