高層建筑設計問題及其必要的應對措施

【摘要】本文簡要地介紹了高層建筑結構特征及相關原則，并著重分析了高層建筑結構設計中存在的問題并提出了相對應的對策措施建議。

【關鍵詞】高層建筑；設計問題；原則分析；應對措施

一、高層建筑結構設計中存在的問題

1.1 高層建筑結構的均衡關系不夠合理

在高層建筑的結構布局上，設計人員在設計前應該先將街道的寬度和窄度測量清楚，再考慮高層建筑物的自身尺度。一個設計合理的高層建筑其主題、裙房和頂部之間應該是均衡的尺度空間。另外，高層建筑的地理位置應該以城市的街道布局為基礎，與其相容，做到和諧，確保高層建筑的結構設計部不會壞周邊建筑的美感，不阻礙車輛行人的出行，并且自身外形應該做到美觀。然而，設計人員在該方面還存在一些薄弱意識。

1.2 高層建筑消防結構設計不夠規范合理

高層建筑的結構設計是非常復雜的，因為其功能的多樣化，就要求其內部結構設計的多樣化。不同的結構設計又會需要不同性質的材料，這也給高層建筑的設計帶來了障礙。換言之，材料的可燃性會加大火災的風險，特別是在風力較大的高層建筑中，一旦發生了火災，就會迅速擴張火勢，對高層建筑的安全性造成了極大的威脅。此外，高層建筑的層數越多，越應該充分考慮到高層建筑材料的特性。

1.3 高層建筑結構的高度問題

不少建筑開發商家為了謀取自身高額的利潤而一味地使高層建筑結構超高，這種在建筑物上私自增高的行為不僅違反規范操作，而且還會帶來很多隱患。我國地質結構多樣化，每一個地方的地質結構都有自己的特點。一般諸如我國西南的部分地區，處于大陸板塊交接的邊緣地帶，這些地方屬于地震易發區域，這些區域的建筑高度就不宜過高，過高的建筑會降低建筑本身的抗震效果，給建筑的居住以及使用者帶來一定的安全隱患。

二、高層建筑結構設計的原則

隨著我國城市化進程的不斷加快，我國的建筑行業得到飛速發展，人們對于高層建筑的質量要求也越來越高，由于其結構設計的規范與否直接決定著高層建筑質量的優劣，所以結構設計在建筑工程中顯得尤為重要。高層建筑的增多一方面體現著城市現代化建設進程的加快。但是隨著數量的增多，對高層建筑的要求也隨之提高。所以當務之急就是盡快地提高行業內高層建筑結構的設計能力，抓住其特點，遵循設計原則，尋求創新與突破。

2.1基礎方案合理

高層建筑結構設計中基礎方案的設計需要以實際的工程地質條件為前提，對其確立時應極大程度地發揮地基潛力，并配以詳細的地質勘察報告，必要時進行地基的變形演算。并結合相鄰建筑物的影響以及建筑物自身上部結構類型與載荷的分布情況等各種因素進行綜合性分析，最后得出經濟合理的基礎方案。

2.2計算簡圖適當

計算簡圖是保證建筑結構穩定性與安全性的重要條件，結構設計的計算應在計算簡圖的基礎上進行。實際結構的節點不是單純的鋼節點與鉸結點，計算簡圖需要配合相應的構造措施，從而保證計算簡圖的誤差在設計的允許范圍之內。

2.3構造措施完善

建構結構的設計需要注意結構組件的延展性能如鋼筋的錨固長度及其執行段的錨固長度等，還需考慮到薄弱部位的加強及溫度對組件的影響，遵循“強剪弱彎、強柱弱梁、強壓弱拉”的原則。

三、如何做好高層建筑的設計工作

建筑結構的合理性和科學性直接決定著建筑的整體質量，影響著人們的生命和財產安全，所以在建筑結構設計中為避免以上問題的出現，應注意以下幾個方面的問題。

3.1 優化高層建筑的消防結構設計

隨著建筑業的發展，高層建筑在城市中的應用越發普遍。除去自然災害引發的地震以外，還要充分考慮人為因素引起的災害，比如火災。高層建筑結構越復雜越高，那么一旦引起了火災，使用者的人身安全和財產安全就會受到極大的威脅。因此，在高層建筑結構的設計中注意防火是很關鍵的。首先，防火間距要合理，設計人員在進行設計時，要按照相關規定進行操作，精確地測出建筑物之間的實際距離。然后，對于設計要因地制宜，防火結構一定要符合實際的地形情況。除此之外還有安全疏散通道的設計也很重要。一般而言，安全疏散通道應該進行垂直結構設計，而且盡量多設計幾條，利于慌亂人群的疏散。安全疏散通道中一定要設計防煙區，避免煙霧將疏散的人群嗆暈。設計人員可以使用分隔式的設計，可以更好地控制火勢和煙霧的蔓延。另外，防火門、防火墻以及其他防火設備等也需要設計人員注意。

3.2 增強高層建筑結構的剛度，盡量減少位移位移

對高層建筑結構的影響非常大，合適的結構體系、平面的體型、立面的改變等方面是探討減少位移不可缺少的內容，只有綜合考慮了上面的方面，才能有效控制位移。另外，在高層建筑的結構進行布置時，要適度地加強高層建筑樓蓋的剛度，將各個構建連接好。在高層建筑結構相對薄弱的位置和應力較復雜的位置，要加強重視，不可忽略。對于高層建筑結構體系中的抵御復力矩的寬度、結構寬度，要進行適當有效地加大，減少高層建筑的側向位移。如今高層建筑結構設計中使用的材料范圍越來越廣，采用的結構形式也越來越新穎，這也就隨之對高層建筑結構設計的影響越來越大。然而隨著混凝土材料性能的日趨完善，其在高層建筑結構中的使用也越加廣泛。

3.3 優化建筑高度問題

我國現行《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2002）結合適用與經濟的原則給出了多種結構體系最大的適宜高度，此高度是與我國整體土木工程規范體系相互協調的，也是與目前城市經濟發展水平、建筑水平以及施工技術水平相吻合的。然而在實際中有許多的混凝土結構高層建筑物的高度卻超過了規范高度限制，例如，高達322m混凝土結構體系的中信廣場以及高達420.15m組合結構體系的金茂大廈等建筑物。隨著建筑物高度的增加，建筑物自身的參考系數也會超出適宜的規定范圍，例如延性要求、安全指標、荷載取值、材料性能以及力學模型的選取等。除此之外，在地震力的作用下超高建筑物的形態會發生極大變化從而產生變形破壞力，因此對于超過高度限制的建筑物應當保持科學謹慎的態度。

3.4 優化高層建筑的抗震性能

高層建筑結構的設計要保證各個地方的剛度對稱且均勻，其平面形狀也要盡量的規范和盡量的簡單。如果能夠保證以上要求達到標準，那么在計算地震應力時就會容易的多，處理起來也會容易很多。比如地震應力扭轉和集中地方的處理等等。由此可見，在設計高層建筑的結構時，要盡量可能地將建筑剛度的中心點和地震力作用中心點設計到一起，正常情況下，偏心距e 要比與外力作用線垂直的建筑物邊長的5%小。高層建筑物體積龐大，噸位也很大，如果抗震效果不好，那么一旦出現地震或者其他使之震動的因素，造成的損失將是巨大的。為了避免災難的發生，必須要優化好高層建筑的抗震性能。

3.5 優化高層建筑自身的缺陷

高層建筑自身所帶有的缺陷也是很多的，比如高層建筑的溫度收縮問題、沉降問題等，除此之外，高層建筑因為其體型很龐大宏偉，內外部結構千變萬化，十分復雜，所以極其容易對建筑物本身造成不利的影響。如果工作人員想要加強高層建筑物的安全工作，就不能忽略以上其自身的弱點，并且還要根據不同的問題進行不同的設計，妥善處理。現今，建筑行業的結構分析技術和其計算方法得到了更好的提高，在高層建筑的平面設計方面也出現了設計不規范、不對稱以及曲線形設計等現象，在高層建筑實際中也應用到了耗能減震技術。

參考文獻：

[1] 王竹君. 建筑工程中結構設計的相關問題探討[J]. 科技創新與應用.2014

[2] 金銘. 有關高層建筑結構設計問題及對策的探討[J]. 商品與質量·建筑與發展.2014