高層建筑結構設計的問題及對策探討

鄧 崢 云

(中國中元國際工程有限公司，北京 100086)

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高層建筑結構設計的問題及對策探討

鄧 崢 云

(中國中元國際工程有限公司，北京 100086)

根據高層建筑結構設計的原則，分析了高層建筑結構設計中存在的問題，從結構方案選擇、抗震設計、結構性能等角度，提出了高層建筑結構設計優化策略，使高層建筑結構滿足安全性、合理性及適用性要求。

高層建筑，結構設計，安全性

隨著經濟社會的發展和科學技術的不斷進步，建筑領域產生了一定新的變化，其中建筑結構變化較大，建筑物的整體高度在不斷增高。隨著城市化進程的加快，高層建筑物越來越多，尤其是大城市新建建筑物多為高層建筑。高層建筑的設計建設難度較高，做好其結構設計成為提升高層建筑建設效率和質量的關鍵之舉。在高層建筑結構設計方面，一方面要體現出設計的科學性和專業性，進而使建筑物能夠滿足于公眾的實際需要，另一方面，高層建筑結構設計要體現出安全性，側重于滿足抗震、抗風等基本功能性要求，確保建筑能夠符合安全建設規范標準。

1 高層建筑結構設計原則概述

1.1 選取合理的計算簡圖

在高層建筑結構設計方面要注重于設計的合理性，選取更為合理的計算簡圖，進而提升設計效率，確保后期建設的規范性。在計算簡圖的基礎上，設計方要對高層建筑結構設計進行計算，一旦數據采集不合理，容易導致最終結構設計不合理，影響后期的施工建設。為能夠保證后期建筑結構設計的安全性和規范性，設計方必須選取更為合理的設計方案，采取相應有效的構造方法，在實際的結構設計當中，要盡可能減小誤差，使計算簡圖盡可能控制在規范的限定范圍之內。

1.2 科學確定基礎設計

在進行建筑設計的基礎設計時，設計方需要按照高層建筑實際的地質等客觀條件進行設計，要科學實現對高層建筑結構類型與荷載分布的綜合性分析，對現有施工條件及周邊環境進行考慮，進而選取出更為科學合理的基礎性方案。

1.3 選取合理的結構方案

在滿足于高層建筑設計結構形式和體系要求的基礎上，設計方應選取合理的結構方案，同時要兼具一定的經濟層面思考，進而以可控的成本投入獲取最為合理的結構設計方案。 其中受力要明確、傳力相對簡單是結構體系設計的基本要求。在相同的結構單元當中，應選取相同的結構體系。同時在最終確定結構方案的時期，要綜合考慮地質情況、工程設計需求、施工條件、原材料等各方面因素，最終明確結構方案。

2 高層建筑結構設計實際存在問題分析

目前在高層建筑結構設計中存在種種的現實問題，這些問題的存在影響著高層建筑后期的施工和使用效果。展開對高層建筑結構設計中存在主要問題的分析，具有積極的現實意義與價值。

2.1 超高問題

超高問題是目前高層建筑結構設計中非常突出的一類問題，這類問題的存在直接影響著高層建筑的安全性。高層建筑超高問題主要是指多高層建筑設計建設單位違反相關制度和標準規定要求，過度增加高層建筑高度，從本質來講，增加高度有利于建筑商獲取更高利潤，但同時對于建筑安全而言，一旦過度增加建筑高度對建筑結構的影響是突出和直接的，對高層建筑的穩定性和抗震能力會造成較大干擾。當遇到地震或者強風等自然災害問題時，容易引發建筑結構出現斷裂或者倒塌等問題，最終危及到公眾的人身和財產安全。

2.2 短肢剪力墻設置問題

短肢剪力墻不合理設置已經成為直接影響高層建筑安全性的突出問題，其對建筑結構的損害是非常嚴重的。在高層建筑結構設計中，往往容易出現增設短肢剪力墻的現象，這一現象的出現容易影響到建筑物的穩定性和安全性，進而使建筑物整體抗震能力弱化，不利于建筑物長期穩定使用。

2.3 嵌固端設置問題

在高層結構設計中，嵌固端是非常重要的一類組件，對嵌固端的設計目前主要存在幾方面問題：

1)在嵌固端位置的選擇上存在一定問題，部分項目將嵌固端設置在地下室或者人防工程頂板位置，這種設計存在一定安全隱患問題。

2)嵌固端上下層的剛度比例設計不合理，一旦相應的數據有誤則容易導致后期施工遇到問題。

3)處理細節不到位。目前在實際的嵌固端設計中可見，部分設計存在突出問題是在嵌固端和抗震縫隙的實際處理方面依然存在沖突，整體平衡性不強，影響著整個高層建筑結構的穩定性[1]。

3 高層建筑結構設計優化創新策略

高層建筑結構設計要有策略地加以優化和創新，確保設計能夠符合實際的安全需要和使用需要。在具體設計優化創新過程中，應側重于結構方案合理性、簡圖使用科學性及功能滿足性等幾方面內容，進而使設計工作取得實效。

3.1 結構方案選擇要合理

高層建筑結構設計工作最為重要的一點就是要恰當合理選取結構方案，只有結構方案選擇準確才能確保高層建筑整體結構設計水平達到預期標準。在實際的結果方案選擇過程中需要考慮的問題相對還是較多的，首先應針對具體標準和規范要求進行設計前的分析，進而能夠避免實際選定的高層建筑結構設計方案違反相關標準和要求，其次對建筑施工環境進行實地考察，對基礎情況、項目規模等信息數據進行收集分析，進而在做好前期工作的基礎上選定最為優化的一套高層建筑結構方案。

3.2 注重消防、抗震結構設計

在高層建筑結構設計工作中應注重于基礎條件和結構設計方案的科學確認和選取，注重于從消防結構、抗震結構等方面實現優化設計。

在消防結構設計方面，要合理設計防火間距，精確計算建筑物間距，根據地形條件選取防火結構，同時增加疏散通道設計，利用分隔式設計提升建筑防火性能。在抗震結構方面，則要科學高效規劃結構構件位置，簡化建筑平面，分割高度差異，進而提升建筑物強度。

3.3 有效滿足結構設計中各類性能需求

高層建筑結構設計過程中一個主要的目標任務是盡可能滿足于各方面的性能要求，只有確保各類性能要求得到滿足，才能確保結構設計合理，進而有助于高層建筑后期的穩定和長期使用。現階段高層結構設計中應重點滿足下述幾方面性能要求：

1)結構延展性升級，高層建筑容易在后期使用中出現變形等實際問題，在地震等地質災害影響下，高層建筑甚至會倒塌，因此其建筑延展性非常重要，確保結構設計中的柔和度能夠提升建筑整體性能水平。

2)關注結構水平力。在結構設計工作中應對結構水平力充分關注，水平力是實際設計中的重要因素，其最終對結構的影響是直接和多方面的。

3)注意結構穩定性。高層建筑結構設計的一個重要衡量指標就是穩定性指標，在設計過程中采取有效設置短肢剪力墻等措施，有助于更好提升結構穩定性，使高層建筑能夠保持高安全性。

4 結語

高層建筑結構設計合理與否，最終影響著建筑的整體安全性。現階段，高層建筑結構設計存在的問題具有普遍性，有針對性地展開分析研究符合當前結構設計現實要求，研究的實效性較為突出，研究所取得的成果具有一定的借鑒價值。

[1] 張景棉,楊曉杰.高層結構設計中的幾個問題[J].中國招標,2012(37)：94-95.

[2] 紀 曄,陳 鵬.高層結構設計需控制的重要指標及處理方法[J].建材技術與應用,2010(7)：100-101.

[3] 王愛華.高層結構設計中的幾個問題分析[J].硅谷,2013(3)：77-78.

[4] 劉 慶.帶轉換層的高層結構設計[J].科技創新導報,2012(1)：133-134.

[5] 林 潔,王伯牙.大跨度連體高層結構的局部倒塌及其防范措施[J].消防技術與產品信息,2012(6)：59-60.

Inquiry on high-rise building structure design problems and countermeasures

Deng Zhengyun

(ChinaZhongyuanInternationalEngineeringLtd，Beijing100086，China)

According to high-rise building structure design principles, the paper analyzes problems existing in high-rise building structure design. Starting from aspects of structural scheme selection, anti-seismic design and structural performance, it puts forward high-rise building structure design optimizing strategies, so as to meet safety, rationality and applicability demands of high-rise building structure.

high-rise building, structural design, safety

1009-6825(2016)13-0060-03

2016-02-21

鄧崢云(1990- )，男，助理工程師

TU318

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