議高層建筑結構設計的主要問題與對策

彭學林

(東莞市盛和房地產開發有限公司 廣東 東莞 523960)

議高層建筑結構設計的主要問題與對策

彭學林

(東莞市盛和房地產開發有限公司 廣東 東莞 523960)

隨著我國改革開放不斷深入，國內經濟不斷迅猛發展，人口城市化進程速度迅速加快，高層建筑越來越多的出現在各大、中型城市。本文針對這一方面的內容展開論述，詳細的分析了高層建筑結構設計當中的基本問題，同時探討了新時期的改進對策，旨在為我國的經濟發展注入更多的活力，促進房地產行業的不斷穩步向前。

改革開放；高層建筑；結構設計；問題對策

隨著當前社會和時代的不斷發展，房屋的基本結構設計也出現了巨大的轉變，在大型城市當中高層建筑不斷涌現出來，而這樣的現狀對于結構設計技術人員來講也是一個挑戰。一方面而言，高層的建筑結構設計需要充分的滿足合理性和科學性的前提原則，并且以滿足人們的生活需求為基本的標準，另外一個方面來講，高層的建筑結構設計需要符合抗風性強、抗震性能強的標準，所以在今后還有相當長的發展道路。

我國對高層建筑結構抗震設計提出了更嚴格的要求，以往很多對結構定性的設計概念現已被具體定量的結構受力和變形控制指標所代替。同時國內出現了越來越多的超高層建筑以及平面、立面特別復雜的高層建筑，這些建筑結構超出了現行規范“三水準，兩階段”設計方法的適用范圍，即為超限建筑工程。對上述不滿足規范適用條件的超限結構，為了達到同樣的抗震設防目標，需要對其作出專門的分析論證。

1 高層結構的設計要點

我國高層建筑的結構方面有著非常明顯的特征，由于其樓層比較高，所以承受著垂直荷載和水平荷載等兩個方向的作用力，而水平荷載主要是由于外界的風力而產生的，垂直荷載力主要是由于建筑自身的高度和樓層的設計形式而產生的。

隨著現代化城市的不斷發展，用地面積形勢不斷緊張，建筑的樓層也必將往更高的趨勢發展，但是如果建筑出現側移過大的情況，不僅會對人們的生活舒適度產生巨大影響，同時還會對建筑自身的使用產生影響，另外建筑出現較大的側移還會對建筑自身的非結構構件和結構特性產生影響。所以有必要針對高層建筑結構設計進行慎重、細致入微的設計，確保建筑的側移可以被控制在合理的范圍之內，保障居住者的舒適性，保證建筑的功能性。所以，根據上述的分析，在高層建筑結構設計之中抗側向力是最為核心的環節。

當前，國內外專家學者們對基于性能的抗震設計的關注程度是越來越高，通過積極的研究相繼取得研究成果，對基于性能設計的研究也是越來越深入，但在對其定義的描述上各個研究機構與專家學者們尚未達成一致。各機構和專家們現在雖各自有各自不同的描述，但這些不同的描述中都有一個相同的根本思想：那就是建筑物在其設計時就考慮了在設計使用期限內，當建筑物遭遇到的不同強度的地震作用時，根據預先設定的不同的結構抗震性能水準，結構及構件相應發生的變形和損壞程度，從而達到一種既安全可靠又經濟合理的最優平衡。

2 高層結構的設計原則

高層建筑的結構進行細致的計算，而如果計算簡圖選擇不合理，會導致結構設計出現扭曲進而引發嚴重的安全事故。所以在實踐計算之中需要采取相應的、最為安全并且科學的構圖方式，結構設計不應當僅僅局限在鋼節點等部位之上，還需要盡可能的減小誤差，將簡圖的誤差控制在恰當的范圍之內。

首先，分析結構方案在房屋高度、規則性、結構類型、場地條件或抗震設防標準等方面的特殊要求，確定結構設計是否需要采用抗震性能設計方法，并作為選用抗震性能目標的主要依據。結構方案特殊性的分析中要注重分析結構方案不符合抗震概念設計的情況和程度。

然后，綜合考慮建筑物的設防烈度、場地條件、重要性、造價、震后損壞和修復難易程度等各項因素，選定合適的抗震性能目標。

最后，結構抗震性能分析論證的重點是深入的計算分析和工程判斷，找出結構有可能出現的薄弱部位，提出有針對性的抗震加強措施，必要的試驗驗證，分析論證結構可達到預期的抗震性能目標。

對于分析計算的結果，還需要技術人員結合當前市場的形式和相關軟件的測試狀況，在對測試分析技術有著全面并且深入的了解的基礎之上，全面的減小誤差、避免錯誤，并且加強對數據結果的核對和校正，力求以準確的邏輯分析和最理性的判斷，保障最佳的計算數據結果，為高層建筑的設計工作提供可靠依據。最后還需要選擇科學的結構設計方案，滿足建筑的受力需求和傳力標準，并且充分的分析施工條件、設計需求、工程設計標準、施工材料的情況等，在準確的分析了計算結果的基礎上采取相應的措施，對重點病害部位，諸如剪切力強度、主梁的設計形式等等，合理把控薄弱部位，并且重視鋼筋的施工以及材料構件在外部溫度和應力影響之下性能的改變狀況，制定出最佳施工方案。

3 結構設計中的主要問題和對策

在高層建筑的結構設計之中常見問題有建筑自身的高度問題、剪力墻設置問題、高層建筑結構自身的規則性問題等等，還需要制定出具體的方案進行綜合防治，力求設計方案可以滿足準確可靠的原則，確保上述問題不會對最終的結構設計結果產生不良影響。

（1）剪力墻

剪力墻的設置問題是高層建筑結構設計之中的常見問題。根據新的設計規范，需要將剪力墻的界面高度與實際的厚度比例進行合理的控制，而通過以往的設計經驗和所檢測得出的數據結論，為了進一步的提升剪力墻結構的抗震性以及穩定性，還需要限制對短肢剪力墻的使用，同時為了優化建筑的設計效果，對于短肢剪力墻的應用還需要根據實際施工情況進行確定。

（2）規則程度

高層建筑結構設計的規則性有著比較多的限制，一方面在設計準則當中針對結構嵌固端的下層剛性與上層剛性比例進行了嚴格的規定，并且對整個建筑的平面設計進行了嚴格的規范。所以需要在設計之中按照相關條例和基本原則，嚴格的執行高層建筑設計的規則性方案。

（3）嵌固端位置

在高層建筑的構設計之中最為核心的問題是嵌固端的設置問題，在通常情況之下，對于樓層較高的建筑需要設置兩層或者是兩層以上的人防，同時也可以采取地下人防的設計形式。針對高層建筑的嵌固端一般需要首先考慮到其自身可能會帶來的影響，并且分析嵌固端樓板的長度和厚度設計，綜合的研究嵌固端下層和上層的剛性比例，同時還需要對嵌固端下層以及上層部位的抗震等級進行確定，力求保持一致。另外，對于高層建筑來講在針對整體結構的設計過程當中需要充分的考慮到嵌固端的設計對于建筑自身抗震性能和結構縫隙的影響，注重可控制性，確保設計萬無一失。根據上述的分析，可以明確高層建筑結構設計的常見問題，所以在實踐中應加強管控、加強對質量缺陷的防治。

4 結束語

隨著當前經濟的建設和施工技術的發展，建筑樓層也必將往更高的方向發展，再加上日新月異的結構設計技術，所以還應當在實踐之中加強應用、加強對現有成果的分析和探索，不斷的改進設計技術，對重點的質量通病部位薄弱部位加強管理、加強建筑安全事故的防治。主要目的是通過建筑的抗震性能設計使建筑物實現不僅保證人生命的安全，同時控制建筑結構的破壞程度，將財產損失控制在可接受范圍內。

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1007-6344（2016）07-0091-01