簡析高層建筑結構設計中的問題及措施

蔡振東

廣州齊瀚建筑設計有限公司

簡析高層建筑結構設計中的問題及措施

蔡振東

廣州齊瀚建筑設計有限公司

本文概述了高層結構設計的特點及基本原則，分析了高層建筑結構設計存在的問題，同時提出了相應的解決對策，以供參考。

高層建筑；結構設計；問題；措施

前言

在建筑行業高速發展下，房屋建筑的建設技術持續提升，為了最大程度的運用土地資源，房屋建筑已從過去的低層、多層為主的方式上給予了較大改變，愈發加大了高層房屋的建設。隨著高層建筑的不斷發展，使得一些房屋在結構設計中概念混淆，設計方式、方法有待創新優化。因此，對高層建筑的結構設計進行分析愈發具有重要意義。

1 高層結構設計的特點

高層建筑結構設計主要包括以下幾個特點：(1)在高層建筑結構設計中起著關鍵作用的就是水平力作用的設計，同時建筑結構的動力性也隨著高層建筑層數的水平荷載能力的變化而變化，一般情況下水平荷載和縱向荷載的數值存在差異。(2)高層建筑結構設計的重要環節之一就是軸向變形設計，高層建筑隨著樓層的增加，剪力墻體系也隨之增大，另外邊柱受力形變與中軸受力形變相比較小，從而引起高層建筑結構受力不平衡的情況出現。(3)在建筑高層設計時也應該注意對建筑進行抗震能力的設計，因為地震包括縱向荷載及水平荷載，會導致建筑高層結構的安全性能出現危險的可能。

2 結構設計的基本原則

2.1 選擇更加合理的結構方案

在設計方面如果想要做到方案的合理化，則應當使得結構方案更加經濟化、高效化，使得結構體系和結構方式的實現切實可行，其中結構體系應當實現傳力簡單、受力明確; 結構方式應當滿足建筑功能的實現。在相同的結構單元中不應運用不同的結構體系，在地震區域應當考慮房屋豎向與平面的規則性，將其控制在一定的安全范圍內; 且需要全面分析工程當中的設計標準與規范、地理環境、施工條件乃至材料供應等各個方面; 同時做到有效協調好水、暖、電等多個方面，從而進行結構選型，初選不同概念設計的結構方案，通過對比各種方案，挑選出適宜該房屋的方案。

2.2 確定適宜的基礎方案

在建筑結構的設計當中，應當選擇適宜的基礎方案，先要從整體上對工程地質的因素、施工環境、上部結構類別、相鄰建筑物的影響乃至土層分布給予綜合分析，并且應當確保基礎方案的經濟型。在房屋基礎的設計中，設計人員應當最大程度的分析計算出地基的潛能，并且對地基進行變形沉降的演算，從而保證現有場地地基承載力的高效運用。通常建筑地塊面積較大，而地質勘查又屬于抽樣設計，所以在實際的勘察中應盡量做到勘察報告的詳實與可信，部分特殊情況需要補點勘察的應當按照設計要求提供地質資料。建筑物的基礎類型盡可能的采用同一種類，這樣有利于不同基礎類型建筑物的沉降有所不同，而造成的建筑物出現裂縫。

2.3 正確分析計算

隨著科技的發展，計算機技術已普遍使用在結構設計當中，可是由于軟件種類較多，不同軟件采用的運算方法，對相應技術規范和技術要求的不同理解和運用，造成了不同軟件計算出的數據相差較大，因此設計師應當從整體上掌握程序的適用因素和范疇，結合相應的問題，進行對比分析。針對不同軟件的計算結果，進行橫向比較，再結合自我專業知識和實際經驗從而選擇相應的計算結果作為分析參考的依據。

3 高層建筑結構設計存在的問題

3.1 超高

現階段我國大部分高層建筑都出現了高度超高的情況，主要原因就是建設單位追求著建筑的高度，盡管建筑的高度有了很大提高，但是沒有按照相關的設計標準進行改造，還是按照傳統的設計規則進行建筑結構的設計，從而使高層建筑結構存在了安全隱患。

3.2 高層建筑結構受力不均勻

目前我國大部分高層建筑為了美麗的外觀一味的使用不規則的結構，最終導致高層建筑的結構受力不平衡，導致高層建筑的幾何中心，結構中心、剛度中心這3個中心沒有在一點交匯，使高層建筑結構的重力不能一直和地面垂直或者使其彎曲變形。

3.3 抗震縫與結構豎向框架

大部分高層建筑在結構抗震設計時，應該了解縱向的穩定性設計和水平的穩定性設計是同等重要的，但是在很多的設計過程中忽略了影響縱向作用的地震和極端天氣，同時有些高層建筑的抗震結構設計不是按照建筑結構規定進行施工的，所以一旦發生地震和極端天氣，就會導致高層建筑的抗震縫產生碰撞的情況，從而對其建筑結構的穩定性進行破壞。

3.4 沒有合理的設置短肢剪力墻

在進行短肢剪力墻的設計施工過程時，出現墻體設置數量太多及設置位置不合理等情況發生，對高層建筑的使用空間有嚴重的影響，同時會導致墻體與梁不能可靠連接，對梁的強度也有一定的影響。

4 高層建筑結構設計問題的解決措施

4.1 建筑超高問題解決

在進行高層建筑結構設計時，首先應確定高層建筑的高度，并在高度確定后增加一條附加規定，設計高層建筑的高度應嚴格遵守國家建筑標準，其高度不能有任何更改，還應對其進行嚴厲的監察，如果發生問題應及時的對其進行處理。

4.2 結構受力不均勻問題解決

應該對高層建筑進行科學合理的設計，不能使用不規范的建筑結構，一定要保證三點一心的原則，高層建筑空間應堅持實用的原則，降低高層建筑結構發生變形彎曲的概率，對建筑高層重力保證一直垂直于地面。

4.3 豎向框架問題解決

在進行高層建筑結構設計時，應該對高層建筑結構增加抗震能力，同時對結構水平作用力的抗震能力進行保障，以此對高層建筑結構的穩定性起到保證的作用，另外在進行抗震縫設計時，應該對抗震縫的寬度進行保證，使其達到比現行的標準還要高。

4.4 短肢剪力墻設置問題解決

在進行高層建筑結構設計時，要對短肢剪力墻的數量進行控制，保證合適的數量，并且在滿足荷載的要求時對其要進行合理的分布。對短肢剪力墻進行拉直工作，使其保證建筑高層梁與短肢剪力墻的可靠連接，同時形成一個穩定的整體。

5 結束語

總而言之，對于高層建筑結構設計工作而言，其對于整個高層建筑發展的重要性是極為突出的，為了較好提升高層建筑結構的設計質量，必須要重點從相應問題入手進行分析，了解當前存在的各個問題，進而也就能夠有效提升其設計水平。

[1]張秀麗.高層建筑結構設計的問題及對策探討[J].中國建材科技，2014(S2)：62.

[2]王玉虎.高層建筑結構設計的問題及對策探討[J].中國高新技術企業，2015(25)： 90 -91.

[3]趙華琪.高層建筑結構設計的問題及對策探討[J].江西建材，2015(17)：18，24.