高層建筑結構設計存在問題及對策研究

陳鈺婷

（貴州省建筑設計研究院有限責任公司 貴州貴陽 550001）

隨著城市化發展進程不斷提升，大量農村人口不斷的涌向城市，進而表現出城市建設用地越來越緊張。為了有效的緩解這方面的問題，高層建筑工程被興建起來，高層建筑具有降低市政投資、提升施工單位經濟效益，同時還可以在一定程度上提升了社會經濟效益等方面的特點。對高層建筑的興建，不但可以在很大程度上節約了城市用地面積，同時還可以降低公用設施、市政管網的開發周期，城市高層建筑也越來越受到了人們的認可。盡管高層建筑為當前城市化發展帶來了較強的推動力，但是高層建筑業具有施工周期比較長、施工工藝復雜并且還存在一些風險，在對高層建筑結構進行設計和分析工作方面，需要考慮到的因素很多，重點表現在適應性、經濟可行性、技術合理性等，當高層建筑施工達到一定層數的時候，在施工難度方面會產生明顯變化，同時，高層建筑在我國建筑技術范圍內的發展還不是非常成熟，不論是在結構設計還是建筑施工方面，其中還是存在很多需要不斷完善的施工問題。

1 高層建筑結構設計原則

1.1 基礎方案的合理性

高層建筑結構基礎施工方案，是保證高層建筑施工整體性和良好性的基礎保障，在實際的建筑結構方案設計當中，相關設計單位需要依照具體施工地質條件，依照具體的建筑施工要求來對結構實施設計。同時在建筑結構基礎方案的配置上，需要和地質調查報告進行對接，保證其中各項調查數據充分符合工程施工標準。另一個方面，在進行高層建筑施工過程中，還需要對建筑實施綜合性分析，特別是對建筑整體結構的穩定程度、每一個環節的負載加以考慮，通過這種施工設計方式充分保證工程施工的穩定性[1]。

1.2 結構措施完善

在高層建筑施工當中，除了需要對基礎施工方案和施工圖紙進行設計之外，其中還有一個比較重要的施工原則是相關施工單位經常忽略的問題，那就是需要保證建筑結構實施措施完善化。相關設計單位在對高層建筑結構進行設計的過程當中，需要充分的注意到各部分組件相互之間的銜接程度。比如；建筑體當中的鋼筋錨固長度等，同時在設計單位當中還需要充分注意建筑體存在的一些薄弱環節，建筑體本身的溫度對建筑體組件產生的影響等，這對幾個方面的問題，在實際的設計工作當中，需要充分遵循“強柱弱梁、強剪弱彎、強壓弱拉”的基本結構設計原則，通過這種方式來保證高層建筑結構設計的穩定性。

2 高層建筑結構設計存在的問題

2.1 扭轉問題

在高層建筑施工過程當中，建筑結構的幾何中心、剛度中心以及整體結構中心，是建筑重要的三個中心點，在高層建筑結構施工過程當中，要求建筑三個中心點需要盡可能的保證集中在一個點位上，也就是人們常說的“三心合一”。要是在設計工作當中沒有做好這方面工作，建筑就會產生扭轉問題，在水平力的作用下，建筑體結構會受到一定的損壞。

2.2 抗風結構設計

由于高層建筑本身樓層較多，高度相比普通樓層來講更高，在對高層建筑實施結構設計工作當中，需要充分的考慮到高層建筑的抗風結構設計。高層建筑結構在建筑表面的流動性與空氣動力效應方面，會對建筑體的根基穩定性產生影響，在遇到強風天氣的時候，由于產生靜力方式或者是動力方式的震動，對高層建筑的墻體、支護結構以及建筑裝飾等都形成一定的影響，因此，在實際的建筑設計工作當中，需要充分考慮到建筑抗風的設計，防止建筑體產生結構上的損壞[2]。

3 高層建筑結構設計問題的解決策略

3.1 科學的布置平面布局

在高層建筑結構設計工作當中，針對所產生的結構扭轉方面的問題，可能是因為沒有真正的實現“三心合一”的施工標準，形成了建筑體在整體質量的分布上產生不均勻的問題。因此，在設計工作當中，相關的設計工作人員需要對建筑施工中，采用相對比較規則的圖形，比如：長方形、圓形或者是正多邊形等結構形式，通過對質量的均勻分布來保證建筑體的穩定性，同時通過這種施工方式還可以充分保證建筑結構的對稱程度[3]。

3.2 優化抗風設計結構方案

針對當前和高層建筑結構的抗風性能研究：①要對施工基礎進行優化，充分保證建筑施工結構的抗風性能。在建筑施工過程當中需要在基礎設計工作當中，采用級別比較高的砂石，在基礎應力層上設置剪應力錨桿；②要提升高層建筑在耗能結構方面的設計工作，在高層建筑設計工作當中，針對其中的承重結構，比如：樓板、剪力墻等來用來抵擋強風帶來的影響；③要不斷降低水平荷載力與強風疊加起來的高程建筑產生的影響，在高層建筑施工過程當中，在強風的作用下建筑體水平方向上的荷載應力對高層建筑產生的影響非常明顯，非常容易產生水平方向上的內應力，在水平方向上的結構應力可以和風能相互之間進行重合疊加[4]，進而形成了更大的水平作用力，對建筑體的影響程度非常明顯。因此，在進行相關設計工作過程當中，需要有效控制水平方向上產生的應力，同時還需要采用性能比較高的混凝土來進行施工，這樣可以在一定程度上降低了高層建筑內應力的產生。在此過程當中還需要充分的考慮到地震災害對高層建筑產生的影響，由于高層建筑防震設計一直都是一個難點的施工問題，在對高層建筑記性設計的時候，對抗應力結構位置的轉變，可以實現在建筑水平方向上應力的轉變，同時在建筑豎直方向上的結構部件性能可以形成一套相對完善的應力分布體制，充分保證預應力施工的整體性，進而保證工高層建筑施工的整體穩定性[5]。

4 結束語

通過本文對高層建筑結構設計存在問題及對策研究和分析，從中可以總結出在高層建筑的結構設計工作方面，屬于一種全面性、系統性以及相對比較復雜的施工過程，針對設計工作人員來講，高層建筑結構設計屬于一項非常有挑戰性的工作，其中需要考慮到的問題點非常多，這就需要結構設計人員具有豐富的建筑結構設計經驗，針對其中各個方面的防護工作做好科學有效，通過這種方式才可以有效保證城市高層建筑建設的安全性，針對我國城市化建設發展起到了推動性作用。