高層建筑結構設計的問題及對策探討

摘要：隨著城市的不斷發展，高層建筑在我國城市建筑中的比重越來越大。文章首先對高層建筑的結構特征進行了闡述，提出結構設計要堅持合理的結構方案、合適的基礎方案、科學的構造措施、精確的分析計算四個基本原則，繼而在此基礎上，對高層建筑結構設計常見的問題進行了剖析，最后結合我國的具體國情提出了解決對策。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；結構剛度；結構高度；城市建筑 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU972 文章編號：1009-2374（2015）25-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.044

眾所周知，高層建筑能有效地提高土地利用率，這在一定程度上緩解了我國城市發展的土地稀缺壓力，但建筑過高對結構設計的要求更高。結構設計在高層建筑中起著舉足輕重的作用，它是建筑中的基礎、建筑中的框架。結構設計不但會影響建筑物整體的形態，而且也直接影響到了建筑物的穩定性和安全性。好的結構設計能夠使建筑使用的價值得到提升，讓居民對住房的功能性與舒適度得到滿足，同時也能夠充分地利用好建筑空間，滿足實用和美觀兩方面的要求。

1 結構設計基本原則

1.1 選擇合理結構方案

一個設計要想合理必須使結構方案經濟合理，使得結構體系與結構形式也要切實可行，結構體系要做到傳力簡捷、受力明確。在同一個結構單元中不適合使用不同的結構體系，在地震區要力求豎向與平面的規則。總之，要對工程中的設計要求、地理環境、材料供應以及施工條件等方面進行全方位的分析。水、暖、電等方面要充分協商好，在這些基礎上開始結構選型，確定好結構方案，對各種方案進行比較，選擇好的方案使用。

1.2 選擇合適基礎方案

在進行基礎設計時要綜合分析工程的地質條件、與其相鄰建筑物的影響、施工條件、上部的結構類型以及荷載分布，使用基礎方案時要經濟合理。在設計的過程中要使地基的潛力得到最大程度的發揮，在必要的情況下可以將地基進行變形演算。在基礎設計的過程中地質勘察的報告要詳盡，而缺少報告的應該要進行現場的查看，并且參考附近建筑的資料。一般情況下，兩種不同的類型不適合在同一結構的單元中使用。

1.3 進行正確分析計算

計算機技術在結構設計中被普遍應用，然而因為存在著種類繁多的軟件，軟件的不同也會得到不同結果的計算數據，所以設計師要全面了解程序的適用條件與范圍。在用計算機進行輔助設計時，因為程序與結構實際的情況不相符合，或者是因為軟件的本身存在缺陷，又或者是因為人工的輸入錯誤因而導致計算結果也出錯，所以拿到計算機計算的結果時，工程師必須要慎重校對，認真地分析，做出正確合理的判斷。

1.4 采用正確構造措施

采用正確構造措施是結構設計的重要原則，強剪弱彎、強柱弱梁、強壓弱拉是結構設計中必須要謹記的原則。在這個過程中要注意構件延性、考慮溫度、加強薄弱的部位、注意鋼筋錨固長度。在短肢剪力墻的設計方面，因為在我國建筑的新規范中，墻肢截面不能高于300mm，墻的厚度與高度要在5～8的范圍中，根據實際情況中的數據與經驗，高層建筑中的結構設計對這一應用有了一定的限制。因此，結構設計的過程中，要盡量少使用短肢剪力墻，可以使建筑更加具有穩定性。

2 高層建筑結構設計中存在的問題

2.1 結構體系選用不科學

近年來，我國地震發生的次數越來越頻繁，所以在經常發生地震的區域，結構設計的關鍵在于高層建筑、結構體系與建筑材料。對高層建筑來說，發達國家經常發生地震的地方，大多使用的是鋼結構，而在我國經常發生地震的地區，多使用的是混合結構或者是鋼筋混凝土結構。在結構設計的時候，因為鋼筋混凝土必將容易產生彎曲變形，如果側移，因為鋼框架的剛度不大，不但會讓鋼結構有一定程度的負擔，起到的效果也不會太好，所以必須加大混凝土制土桶剛度或者是使用加強層把側移量降低。

2.2 結構設計剛度問題

在高層建筑設計的過程中經常遇到的一個問題就是樓層豎向結構規則性與樓層的平面剛度問題，進行高層建筑設計時，因為每個設計人員各自擁有不同的設計理念，所以就產生了存在差異的設計，致使結構因為設計過程的不同，也使得經濟指標存在著很大的差異，有的設計人員沒有采用正確的結構設計措施，在結構的設計上缺乏正確的觀念，一味追求建筑外觀上的獨特新穎，忽視了抗側移的剛度對高層建筑能否抗震影響很大，地基有很好的強度與穩定性，所以在這個時候，設計時必須要降低抗需剛度。

2.3 高層建筑超高問題

抗震是高層建筑的要求，在我們國家嚴格明確了高層建筑的結構高度。對于高層建筑的超高問題，新規范中不但有A級高度，同時也增加了B級高度。因為不少建筑施工單位片面追求利益的最大化，為了能夠最大化地獲取利潤，私自加大建筑物的高度，不按照建筑設計所規定的標準來，致使很多高層建筑都有超高問題。高度的加大使得建筑物豎直方向上的負載量加大了，超過了地基原有的承受能力，建筑物的抗風能力也會因此下降，抗自然災害與惡劣天氣的能力也會產生一系列的問題，對建筑居住者的安全帶來威脅。

3 規范高層建筑結構設計的對策

3.1 科學選用建筑結構體系

隨著自然災害的頻發，人們對建筑的穩定性能要求的不斷提高，在我國高層建筑新規范中，對高層建筑的要求也越來越嚴格。高層建筑有著很大的限制性，所以為了避免在后期的項目施工的設計階段發生變動，必須嚴格限制高層建筑中的結構設計，科學選用結構體系。建設單位要嚴格按照高層建筑物所在區域的地質情況選擇優秀的科學設計，加強高層建筑的上段部分的結構特點以及負載的分布，同時更要注意周圍建筑物的特點，對其進行實地的考察與分析，做出全面綜合的方案。在使用計算簡圖時必須注重科學設計的選擇和使用，要做到真實、精確、客觀，控制計算簡圖在合理的范圍內。

3.2 合理選擇結構剛度設計

進行結構的剛度設計時，在變形限值的范圍內，在設計結構剛度時要盡量小，這樣做會對共振的減少與抗震性產生極其重要的影響，高層建筑的設計才有安全的保障。在巖基埋的較淺的地方或者是土地比較好的地方，基礎要以樁基為基礎，這樣建筑持力層會落在巖層中，使得地基能夠具有很好的強度與穩定性，面對這種情況時，建筑抗需剛度的設計就可以降低了，把結構極限的變形作為主要的控制標準。

3.3 加大對超高建筑的審查力度

隨著我國的高層建筑逐漸朝著高層的方向發展，在中國目前的施工水平與經濟發展的水平下，我國對高層建筑的高度有了全面規定，然而在實際過程中，有很多超高情況的發生。在我國對于高層建筑不提倡超高的行為，因為隨著高度越來越大，建筑整體上的抗震性也會減少，地震發生時，會危害到超高層的建筑，尤其是在建筑物高度不斷上升的情況下，建筑的安全會受到很大的影響。因此，國家相關部門必須加大在高層建筑上的審查力度，加大違反建筑標準行為的懲處力度，健全建筑高度與抗震規范，使高層建筑結構的穩定性得到

保障。

參考文獻

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作者簡介：王玉虎（1992-），男，山東泰安人，青海大學土木工程學院學生，研究方向：建筑工程。

（責任編輯：黃銀芳）