探究高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題及對策

城市化進(jìn)程不斷加速下，建筑科技不斷發(fā)展和進(jìn)步，高層建筑在城市的建設(shè)中層出不窮。高層建筑設(shè)計(jì)在高層中發(fā)揮著重要作用，直接影響高層建筑的質(zhì)量及后期維護(hù)。因此，，高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了高層建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。文章就高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題進(jìn)行分析，找出相應(yīng)的解決對策。

1. 高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

高層建筑物與低層建筑物不同，因高度較高在建筑結(jié)構(gòu)中有自身特點(diǎn)，自身同時(shí)承載著水平及垂直兩個(gè)方向的荷載。外界風(fēng)力引起水平荷載，建筑物本身自重引起垂直荷載，除此之外，高層建筑中對抗震有著明確的規(guī)定，低層建筑物受風(fēng)力影響下，高層建筑物受風(fēng)力影響較大。并且還是建筑物的荷載的主要因素。

現(xiàn)如今，高層的高度逐漸增加，并且位移增長較快，但是，高層建筑物的位移過大，會(huì)影響人們居住的舒適程度。另外，較大的位移會(huì)影響建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因而，高層建筑物在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)當(dāng)將位移控制在合理范圍內(nèi)，從而使得建筑物滿足人們?nèi)粘９ぷ鞯男枨蠹笆孢m程度，并且，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意其高層建筑結(jié)構(gòu)的核心問題。

2.高層建筑中存在的問題

（1）建筑基礎(chǔ)選型問題

建筑結(jié)構(gòu)中最重要的組成部分之一是建筑基礎(chǔ)，主要原因在于高層建筑物所有荷載都需要由建筑物的基礎(chǔ)來承擔(dān)。對于高層建筑來說，建筑物整體質(zhì)量更大，因此在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，不僅要求整體性能較好，還需要承載眾多的建筑質(zhì)量及適度的變形。高層建筑所需資源較多，因此在基礎(chǔ)選型上不僅需要考慮建筑物整體的安全性還需要兼顧到成本。當(dāng)前，我國建筑物基礎(chǔ)上不僅有箱型基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)和條形交叉梁三種類型。針對高層建筑物的選型而言，需要充分考慮到建筑物的層數(shù)及眾多類型因素，最終確定建筑物的基本選型。

（2）抗震設(shè)計(jì)問題

建筑物的抗震規(guī)范中曾經(jīng)明確了抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到建筑物所處的地質(zhì)環(huán)境，依據(jù)地質(zhì)狀況的不同進(jìn)行合理分類。此外，高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)需滿足設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的延性需要。另外，嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)的多道設(shè)防原則，這一多道設(shè)防原則在于確保建筑物穩(wěn)固性，當(dāng)遇到第一道防線摧毀后，第二道防線可以發(fā)揮作用，進(jìn)而使得建筑物不至于遭受地震的強(qiáng)烈破壞。高層建筑物遇到地震后，自身重力的合荷載是直接導(dǎo)致高層坍塌的主要原因，高層建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在原材料的選擇上追求質(zhì)高強(qiáng)，在充分考慮到強(qiáng)度與穩(wěn)定度的前提下選擇價(jià)位較低的材料。與此同時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)能夠與時(shí)俱進(jìn)，采用現(xiàn)代科技產(chǎn)品，提高自身的設(shè)計(jì)水平，進(jìn)而為建設(shè)優(yōu)質(zhì)工程貢獻(xiàn)自己的力量。

（3）高度過高問題

一般而言，建筑物對抗震、抗風(fēng)都有明確要求，而高層建筑之中，高層建筑缺乏一個(gè)統(tǒng)一、明確的規(guī)定與劃分。高度超過24米就屬于高層建筑范圍，高度超過100米就屬于超高層的建筑范圍，因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照建筑結(jié)構(gòu)的高度進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于結(jié)構(gòu)的變更，會(huì)出現(xiàn)不少問題使得施工圖未能及時(shí)通過審查，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)重新設(shè)計(jì)方案，通過專家審議、商討才能確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而增加工資造價(jià)的成本與工期，最終影響整體規(guī)劃。

3.高層建筑中問題的對策

（1）控制好高度

我國相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)制定明確的固定顯著高層建筑物的高度，進(jìn)而確保高層建筑物的質(zhì)量。現(xiàn)如今，我國高層建筑設(shè)計(jì)需要限制在A級高度范圍內(nèi)的，部分建筑還停留在B級限制內(nèi)，這一規(guī)定明確限制了我國建筑物的高度，使得高度安全得到一定保障，但是，其現(xiàn)狀離預(yù)想仍舊差距較大，因此，建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在高度允許的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)好其他參數(shù)最終滿足施工要求。

（2）提高建筑物的抗震載荷設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已經(jīng)明確規(guī)定了抗震設(shè)計(jì)目標(biāo)，針對地區(qū)的不同對建筑物的抗震載荷設(shè)計(jì)進(jìn)行合理分類。高層建筑物在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要滿足延展性的需求。此外，建筑抗震載荷設(shè)計(jì)遵循設(shè)防原則，同時(shí)設(shè)計(jì)多道防線，防止建筑物倒塌。建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇輕質(zhì)高強(qiáng)的原材料，滿足強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)變形的要求下，綜合考慮經(jīng)濟(jì)因素，選擇質(zhì)量較輕的材料。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)當(dāng)通過結(jié)構(gòu)施加控制裝置，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)減震的控制，通過安裝隔振裝置系統(tǒng)形成隔震層，有效地延展結(jié)構(gòu)，減少建筑物主體的地震反映，避免建筑物遭受重大損害。

（3）做好基礎(chǔ)選型

建筑物在基礎(chǔ)的選型過程中首先應(yīng)當(dāng)將基礎(chǔ)的總沉降和差異沉降滿足規(guī)范的允許值內(nèi)，滿足天然地基或符合地基承載力及樁基承載力的要求。此外，對下結(jié)構(gòu)滿足建筑物防水要求，預(yù)先對高層基礎(chǔ)施工工程中對毗鄰房屋或者市政設(shè)施的影響，盡可能避免或者減輕這種影響及干擾情況。此外，需要考慮到綜合的經(jīng)濟(jì)效益，還需要考慮到基礎(chǔ)的用料及造價(jià)。尤為注意的是，地震高發(fā)區(qū)地帶的建筑物應(yīng)當(dāng)避免不理地段，當(dāng)條件不允許時(shí)，可考慮相應(yīng)地解決措施，避免建筑物的地基失穩(wěn)。

結(jié)語：高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一種綜合性的工作，涵蓋多種技術(shù)，對高層建筑起到重要的意義和作用。高層建筑的高度愈來愈高，因此對建筑設(shè)計(jì)的要求也越來越高，但是，當(dāng)前的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在較多問題亟待解決，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中找出相應(yīng)的解決對策，促進(jìn)我國高層建筑設(shè)計(jì)水平的提高。

（作者單位：湖北邦朗置業(yè)有限公司）