高層結構設計常見問題及應對策略探討

尚春林　蔡曉燕　武剛　安占義　曹鵬杰　李睿奇

（陜西省現代建筑設計研究院　陜西省　西安市　710048）

高層結構設計常見問題及應對策略探討

尚春林蔡曉燕武剛安占義曹鵬杰李睿奇

（陜西省現代建筑設計研究院陜西省西安市710048）

高層建筑在現代城市的建筑中得到了廣泛的運用，也發揮了重要的作用，但是在其發展運用的過程中也出現了一些問題。本文簡明的介紹了高層結構設計的特點，對高層結構設計中常出現的問題進行了詳細的分析，并基于此提出了針對性的解決措施。

高層建筑；結構設計；問題分析；策略探討

引言

隨著城鎮化進程的不斷加快，城市土地不足的問題日益突出，高層建筑就成了社會發展的一種必然選擇。高層建筑提高了土地利用率，也給建筑行業注入了新的活力，但其建筑結構的復雜程度是前所未有的，因此其對建筑結構設計人員也提出了更高的要求。高層建筑對于建筑的抗風性能、抗震性能等要求都非常嚴格，如果這些問題不能得到有效的解決，其必然會影響到高層建筑的質量，甚至會導致重大質量事故的產生，這對高層建筑乃至整個建筑行業的發展都是相當不利的。

1　高層結構設計的特點簡介

所謂的高層建筑就是所有超過一定高度和層數建筑的統稱，而這個對于這高度和層數各國都沒有相當絕對和嚴格的標準。在美國一般將24.6m或者是7層以上的建筑視為高層建筑，而日本一般都是將31m或者是8層以上的建筑視為高層建筑，所以世界各國對于高層建筑的定義都是不完全相同的。自從2005年起，我國就將超過10層或者高度超過24m的公共建筑和綜合性建筑定義為高層建筑。高層建筑具有提高土地利用率、縮短公共設施和市政管網開發周期、減少城市建筑投資等特點，可以帶來顯著的經濟效益，也具有很多地層建筑無法比擬的優勢。但是隨著建筑的高度不斷增加，其對建筑結構設計和施工的要求也在不斷提高，高層建筑在結構設計上存在的問題也日益突出，這些都是在今后的發展過程急需解決的問題。

2　高層建筑結構設計常見問題分析

2.1地基設計問題

地基是建筑的根基，俗話說的好“根基不牢地動山搖”，只有打好了地基建筑施工的后續工作才有意義。與傳統的地層建筑相比，高層建筑對于建筑的地基提出了更好的要求，高層建筑地基的承載量是地層建筑地層承載量的幾十倍甚至是上百倍，在高層建筑結構設計的過程中如果不對地基設計給予足夠的重視，那么地基的質量將無法得到足夠的保障，建筑的質量也必定會受到影響。在當前的高層建筑地基設計的過程中，一般都是采用預應力管樁作為高層建筑的地基設計，并且取得了相當不錯的效果，這是今后高層建筑地基設計的一個主要發展趨勢。

2.2超高問題

高度較高雖然是高層建筑的一個主要特點，但是高層建筑也不是高度越高就越好。在高層建筑結構設計的初始階段就應該根據實際需求確定一個明確的高度限制，以確保在該高度范圍內建筑的類型不會受到高度的影響，并且把可能影響施工成本和施工周期的各種因素控制在最小的一個范圍內。

2.3結構計算與分析問題

高層建筑的結構異常復雜，這也增加了建筑結構受力分析和計算的難度。在建筑結構計算與分析階段，準確、高效的對建筑結構進行受力分析，有利于發現結構審計中存在的問題，并且有利于及時的采取應對措施，這也是決定建筑質量的關鍵工作。目前建筑結構設計工作中經常會用到SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等專業軟件，這些軟件減少了結構設計人員的計算量，也提高了設計工作的準確性和工作效率，能夠有效避免人工計算出現的各種問題，為高層結構設計做出了巨大的貢獻。

2.4抗風性問題

在傳統建筑的設計過程中，建筑的抗風性問題基本上可以忽略不計，但是高層建筑不可以。高層建筑的層數多、高度高，其承風面大，并且容易改變風的方向，因而會使搞成結構的柔性部分產生靜力形式或者動力形式的震動，這些震動會給建筑的質量產生巨大的影響，因此在高層結構設計的受力分析階段必須考慮風對其的影響，避免風給建筑的結構帶來破壞。由于風是一個看不見摸不著的東西，并且其具有極大的不穩定性，這大大的加大了結構設計的難度。在進行高層建筑結構設計時，一定要查閱相關的資料，了解建筑施工地的氣候情況，必要時還要在施工地進行風載實驗，以后獲得準確的實驗參數，這能是建筑的結構設計有更強的目的性，能夠針對受風載帶來的各種問題，及時采取合理的應對措施。

2.5抗震性問題

如今各種自然災害頻發，地震這些年發生的頻率也明顯升高了，地震帶來的破壞是巨大的，特別是對于高層建筑來說，如果建筑的抗震性能達不到要求，那么一旦發生地震其必定會帶來巨大的人員傷亡和財產損失，因此在高層結構設計的過程中一定要對其抗震性能基于足夠的重視。抗震結構設計一直是高層結構設計的難點，我國在這方面的起步較晚，還缺乏相關的經驗和設計方法，在高層結構設計工作中往往容易忽視這方面的工作。應該來說日本的建筑的抗震性能是最好的，在今后的發展過程中應該積極的學習他們的成功經驗和先進技術，以改善我國高層建筑的抗震性能。

2.6消防設計問題

消防設計是高層結構設計中最容易忽視的問題，因為消防系統在建筑的日常工作中并不顯眼，但這并不代表著其沒有用。高層建筑由于結構復雜、居住人員較大、建筑材料的易燃性高，在發生火災時人員疏散是一項難度巨大的工作。在高層結構設計時，一定要注重消防系統的設計，要合理設計消防管道的分布，要對建筑結構進行優化，使各種消防逃生通道的分布更加合理。高層建筑消防系統的設計難度較大，其成本也較高，這是很多設計人員和開發商明知消防系統具有重要作用仍然對對其不重視的主要原因。

3　高層結構設計常見問題應對策略探討

3.1提高設計人員的專業水平

建筑結構設計人員專業水平低下，是很多中小型城市建設過程中遇到的最主要的難度，也是很多問題產生的根本原因。設計人員的專業水平不足，使得其很難兼顧到高層建筑結構設計中存在的各種問題，從而導致高層建筑的結構存在很大的缺陷。提高建筑結構設計人員的專業水平，需要企業長久的投入，需求定期的對建筑設計人員進行培訓和考核，及時淘汰專業技術不合格的技術人員。另外企業還應該鼓勵設計人員更多的去參與建筑的施工過程，這更有利于他們發現結構設計中存在的各種不足，有利于促進高層建筑結構水平的快速提高。

3.2加強對設計過程的監督管理

加強對設計過程的監督管理，可以及時發現建筑結構設計中存在的各種問題，有利于問題的及時解決。高層建筑結構設計中存在的一部分問題都是由于結構設計人員的疏忽大意造成的，如果沒有對設計工作的監督管理那么這些問題很難被發現，其必定會影響到后續的施工過程，對建筑都的質量產生不利的影響。此外，對設計過程監督管理，還能使設計人員更加清楚的意識到自己身上的責任，能夠保證各項相關的技術標準都得到嚴格的執行。

3.3完善相應的設計標準和守則

雖然高層建筑在我國已有一段發展時間，但是目前建筑行業高層建筑結構設計的考核系統還是相當不完善的。結構設計考核體系的不完善主要體現在缺乏相應的技術標注和設計準則，這增加了設計工作的難度，也不利于形成規范性的設計作業，在今后的發展過程中急需對現行的設計標準和守則進行完善。

4　結語

高層建筑結構設計對建筑的質量和成本產生著巨大的影響，在今后的發展過程一定要盡快解決當前高層建筑中存在的問題，只有如此才能帶動高層建筑的快速發展，使其為社會的發展做出更大的貢獻。

[1]柳郁.對小高層建筑結構設計若干問題的探討[J].建筑知識：學術刊，2013（B01）：57～58.

[2]萬永霞.高層建筑結構設計探討[J].科技創新與應用，2013（3）：203.

[3]王鯤鵬，田亞珍.高層建筑結構設計研究[J].建筑知識：學術刊，2013（B01）：53.

TU318

A

1673-0038（2015）12-0029-02

2015-3-9

尚春林（1985-），男，助理工程師，碩士研究生，主要從事結構工程設計工作。