高層建筑結構設計中存在的問題及處理對策

【摘要】高層建筑的結構設計是結構設計人員在滿足國家對建筑工程設計標準的前提之下，對高層建筑的結構進行加強設計，確保結構的穩定，提高抗震能力。然而，高層建筑結構設計在實際生活中，設計人員的設計方法和建筑物的實際情況存在較大差距，這種情況的出現嚴重影響了高層建筑結構設計的安全性能和實用性能。針對實際設計中情況，本文對高層建筑結構設計中存在的問題進行淺析，并提出相應的解處理對策。

【關鍵詞】高層建筑結構設計；存在的問題；處理對策

隨著現代社會經濟的發展，土地資源越來越缺乏，在建筑設計中為了節省土地面積都采用高層建筑結構設計，這樣既能減少土地資源的浪費，也能有效地集合人口數量。但是在實際設計中卻存在很多問題，給居民的居住造成很大的安全隱患。正因如此，在高層建筑設計時，不僅要注意外形的美觀，更要考慮其承載負荷的能力以及內部空間的組織結構。如何對高層建筑結構進行科學而安全的設計，已成為建筑行業結構設計人員需要解決的首要問題。

1、高層建筑出現及發展概況

隨著城市經濟的快速發展，高層建筑也隨之成長起來，特別是鋼鐵、機械、電氣以及電梯工業技術迅猛的發展，更進一步加快了高層建筑的進程。促進高層建筑發展的最大因素有：一、科學技術的可操作性；二、經濟實力的可行性；三、土地資源緊缺，城市人口劇增的必然性。由于這些因素的影響，加快了城市化進程的步伐，使現代高層建筑得到蓬勃的發展，對現代化城市的形態及結構布局產生了巨大的影響。

2、高層建筑設計遵循的原則

（1）設計應全面考慮，嚴格執行國家技術設計的相關規定；（2）綜合統籌結構選型、結構計算和結構構造，使高層建筑結構經濟、合理；（3）依據建筑物的用途和國家規定，核定結構的安全等級及抗震等級；（4）根據建筑物所處位置的地理環境和氣候情況，決定建筑的型體結構；（5）重視高層建筑結構的延性和抗震性的考慮，滿足建筑抗震三水準設防目標和兩階段設計方法。

3、高層建筑結構設計中存在問題及其成因

3.1地基與基礎設計出現偏差A

高層建筑的地基與基礎設計跟地震作用、整體建筑物質量、以及建筑物的動力特性相關，而地基、基礎造價占建筑物的總造價的比重很大。由于我國幅員廣闊，地理位置不同，各個地方的地質條件相差很遠，因此設計人員應根據各地的實際情況，有針對性地進行設計，設計出符合當地的地基基礎，符合當地出臺的地方性《地基基礎設計規范》。

3.2設計深度不合要求

由于設計人員對高層建筑設計未能引起高度重視，盲目地套用其他建筑的設計結果；也有的是設計過程中對設計規范和設計方法理解不周；更有一些是設計者對力學知識理解不透切，計算模式不正確，計算結果判斷有誤。更由于一些設計人員貪圖便利，制作圖紙時偷工減料，設計不夠精細，施工圖紙中應有的系統圖缺漏，設計的施工圖表述不完整，該詳細說明的未能具體陳述，未能較好地反映工程的全貌，未能在總說明中把一些重要的設計依據、設計參數、工程類別、安全等級、耐火等級等說明白。

3.3 高層建筑各部分組合設計不合理

高層建筑結構設計中經常出現組合設計不合理，出現這種情況的原因是設計人員對建筑物各部分的結構關聯性未加以重視而造成的。例如在高層建筑結構部分設計中建筑構件最大配筋率及其最小配筋率的限度問題，以及抗地震倒塌能力的延性問題，以及屋面溫度應力設置問題等，這些問題因素的集合就導致高層建筑設計穩定性和安全性問題。

4、存在問題的處理對策

4.1結構設計不合理的處理

結構設計不合理的，要求設計人員對高層建筑結構的設計有一個整體的認識，進行全面的考慮，并根據整體性的設計要素進行局部結構設計，這樣既能保證建筑結構整體性不受破壞，還能為局部的結構設計提供一個可靠的依據。再接著進行建筑構件和屋面溫度應力的設計，就可以最大限度的限制因構件標準不合格造成建筑結構穩定性下降以及溫度應力設計值過大或是過小造成的墻體開裂現象。

4.2 重視高層建筑結構受力與地基的關系

地基的不均勻沉降會引起建筑物構件開裂或破壞，為了避免這種危害，可以從建筑措施、結構措施、地基和基礎措施多方面加以控制。盡可能避免復雜的平面形狀和多陰角的平面布置，加強上部結構與基礎的剛度。

對于一個建筑物來講，最初的方案設計，建筑設計師考慮更多的是其空間組成特點，而并非詳細地確定建筑物的具體結構。高層建筑結構的重力總是向下作用于地面的。因此高層建筑設計的一個基本要求就是要弄清楚設計師所選擇的結構體系中，向下的作用力和地基的承載力之間的相應關系。因此，在高層建筑設計的方案選擇階段，就需要對主要的承重墻和承重柱的布局和數量進行總體上的設想。

4.3提高高層建筑結構抗震性能

高層建筑設計除了要考慮正常使用時的豎向荷載、風荷載外，還必須使結構具有良好的抗震性能，達到小震不壞、中震可修、大震不倒。在高層建筑設計規范中，對建筑結構的高度有著嚴格的要求和限制。但是在實際的建筑工程設計中，往往會出現過由于結構類型的變更而忽略該問題的情況，從而導致施工圖在審查時未能通過。這時就必須重新進行設計或者需要開專家會議來對設計方案進行論證。

5、結語

綜上所述， 隨著現代社會的發展，土地資源的缺乏越來越嚴重，在建筑設計中為了節省用地面積都采用高層建筑結構設計，這樣既能減少土地資源的浪費，實現人口數量的有效集合，還能減少建筑施工的材料浪費，達到節約資源促進生態環境和諧發展的戰略目標。高層建筑的結構設計是結構設計人員在滿足國家對建筑工程設計標準的前提之下，對高層建筑進行結構的加強設計。在高層結構設計中應注意提高高層結構設計的準確性、安全性和經濟合理性。

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作者簡介：葉楓（1987—），男，福建福州人，助理工程師，主要從事工業與民用建筑的結構設計工作。