關于高層建筑結構設計中常見問題及解決措施

劉金香

（身份證號：1309291981****2780）

隨著我國高層建筑的迅速發展，建筑高度也在不斷的增加，其建筑類型與功能的越來越復雜化，結構體系也變得更加多樣化，對高層建筑結構設計的要求也越來越高，成為結構工程師設計工作的主要重點和難點。建筑結構設計關系到建設工程的美觀實用、保證安全可靠、控制造價以及方便施工等諸多方面，因此控制結構設計的質量是相當有必要的。

一、高層建筑結構設計的原則

（一）選擇合理的高層建筑結構計算簡圖

在計算簡圖基礎上進行高層建筑結構設計的計算，如果選擇不合理的計算簡圖，那么就比較容易造成由于結構安發生的事故，基于此，高層建筑結構設計安全保證的前提是合理的計算簡圖的選擇。同時，計算簡圖應該采 用相應的構造方法保證安全。在實際的結構中，其結構節點不單是鋼節點或者餃節點，保證和計算簡圖的誤差在規范規定的范圍內。

（二）選擇合理的高層建筑結構基礎設計

按照高層建筑地質條件進行基礎設計的選擇。綜合分析高層建筑上部的結構類型與荷載分布情況，考慮施工條件，相鄰的建筑物的影響等各個因素，在此基礎上選擇科學合理的基礎方案。基礎方案的選擇應該使得地基的潛力得到最大程度的發揮，必要的時候要求進行地基變形的檢驗。高層建筑設計要有詳細的地質勘查報告，如果缺失，那么應該進行現 場勘查并參考相鄰建筑物的有關資料。一般情況下，相同結構單元應該采用相同的類型。

（三）選擇合理的高層建筑結構方案

合理的結構設計方案必須滿足經濟性的要求，并且要滿足結構形式和結構體系的要求。結構體系的要求是受力明確，傳力簡單。在相同的結構單元當中，應該選擇相同結構體系，如果高層建筑處于地震區，那么應力需要平面和豎向的規則。在進行了地理條件，工程設計需求，施工條件，材料等的綜合分析的基礎上，并和建筑包括水，暖，電等各個專業的相協調的情況下，選擇合理的結構，從而確定結構的方案。

（四）對計算結果進行準確的分析

隨著科技的不斷進步，計算機技術被廣泛的應用在建筑結構的設計中。當前市場上存在著形形色色的計算軟件，采用不同的軟件得到的結果可能不同，所以，建筑結構設計人員在全面了解的軟件使用的范圍和條件的前提下，選擇 合適的軟件進行計算。由于建筑結構的實際情況和計算機程序并不一定完全相符，所以進行計算機輔助設計的時候，出現人工輸入誤差或者因為軟件本身存在著缺陷使得計算結果不準確的問題，基于此，結構設計工程師在得到了通過計算機軟件得到的結果以后，應該進行校核，進行合理判斷，得出準確結果。

（五）高層建筑的結構設計要采用相應構造措施

高層建筑結構設計的原則是強剪切力弱彎變，強壓力弱拉力，強柱弱梁。高層建筑結構設計過程中把握上述原則，加強薄弱部位，對鋼筋的執行段錨固長度給予重視，并且要重點考慮構件延性的性能和溫度應力對構件的影響。

二、高層建筑結構設計常見問題分析

（一）高層建筑結構受力方面

在建筑設計的方案階段，必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布作出總體設想。對于低層、多層和高層建筑，豎向和水平向結構體系的設計基本原理都是相同的。但是，隨著高度的不斷增加，豎向結構體系成為設計的控制因素。與豎向荷載相比，側向荷載對建筑物的效應不是線性增加的，而是隨建筑高度的增高迅速增大。在高層建筑中，問題不僅僅是抗剪，而更重要的是整體抗彎和抵抗變形，可見，高層建筑的結構受力性能與低層建筑有很大的差異。

（二）結構選型階段

對于高層結構，在工程設計的結構選型階段，結構工程師應該注意以下幾點：

（三）結構的規則性

新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，新規范在這方面增添了相當多的限制條件，因此，結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意，以避免后期施工圖設計階段工作的被動。

（四）結構的超高

在抗震規范與高規中。對結構的總高度都有嚴格的限制，尤其是新規范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑，因此。必須對結構的該項控制因素嚴格注意，一旦結構為B級高度建筑甚或超過了B級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。

三、地基與基礎設計方面

地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時，也是因為地基基礎也是整個工程造價的決定性因素，因此，在這一階段，所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。在進行地基基礎設計時，一定要對地方規范進行深入地學習，以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。

（一）結構整體計算的軟件選擇

在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件，并從不同軟件相差較大的計算結果中，判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的，哪個又是意義不大的，這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。

（二）多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算

大底盤，多塔樓的高層建筑類型大量涌現，在計算分析該類型高層建筑時，是將結構作為一個整體并按多塔類型進行計算，還是將結構人為地分開進行計算，是結構工程師必須注意的問題。

（三）非結構構件的計算與設計

高層建筑中，存在由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內的非結構構件。對這部分內容，尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時，由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大。因此，必須嚴格按照新規范中增加的非結構構件的計算處理措施進行設計。

四、結論

高層建筑發展十分迅速，建筑造型新穎獨特，建筑物的高度與規模不斷增加。隨著高層建筑進一步的發展，滿足高層建筑的形式、材料、力學分析模型都將日趨復雜且多元化。實踐表明在高層建筑的結構設計與施工過程中，設計、技術人員只有概念清晰，措施得當，才能不斷地完善和發展高層建筑。