高層建筑結構設計問題及對策探討

鄧富榮（廣東石油化工學院建筑工程學院，廣東 茂名 525000）

高層建筑的出現解決了我國很多人的住房問題，然而，高層建筑同樣存在著很多的安全隱患。首先就是施工較為復雜，對建筑質量有著更高的要求。為了確保高層建筑的質量達標，能夠達到正常的使用標準，需要相關的設計人員對結構設計進行細化，加強對結構設計的把控能力，從而提升整體建筑的安全性[1-3]。對于高層建筑結構設計工作來說，需要設計人員對施工場地、環境等各方面因素進行考察，對結構中的各項數據進行精確的計算，從而設計出合理的方案，這對設計人員來說也是一項較為復雜的工作。

1 高層建筑結構設計問題

1.1 嵌固端的位置設置

當前，高層建筑一般都自帶二層或者二層以上的人防或者地下室，嵌固端很可能被設置在地下室（人防）的頂板中，很多設計人員會忽視嵌固端的設置所帶來的一系列問題，從而影響高層建筑整體的性能。另外，如果嵌固端的剛度設計不合理，也會對整體的結構產生嚴重的影響。因此，相關設計人員應該對嵌固端的位置進行合理的布置，避免因為嵌固端的布置問題使得整體建筑出現嚴重的威脅[4]。

1.2 剪力墻

剪力墻在建筑結構中承擔著非常重要的作用，如果沒有對其進行合理的布局，相應的標準沒有達到，那么會使得整體的結構被破壞，從而影響整體建筑結構的性能，無法有效的抵御地震等災害。短肢剪力墻是近年來剛剛興起的一種結構，可以有效減輕自身的質量，對于住宅建筑來說具有一定的優勢。但是對于高層建筑結構的設計來說，短肢剪力墻存在著較為嚴重的問題。剪力墻的設計相對來說較為復雜，存在很多的計算問題，需要保證計算值的精確度，這也是設計人員需要重視的一個問題。

1.3 抗震結構設計

抗震結構設計是高層建筑結構設計中的一個重要環節，因為我國的地震帶分布并不統一，使得一些地區沒有嚴格按照相應的標準進行，從而影響了建筑整體的抗震性能。再加上當前對抗震標準以及規范的推廣較為落后，使得一些地區并不明確實際的規范。地震是高層建筑需要面對的一個嚴肅的問題，一旦抗震性能不達標，那么可能會產生嚴重的危害，造成較大的人員財產損失。面對這個問題，相關設計人員應該提前了解現行的抗震標準，在設計的過程中，應該盡可能高于這個標準，從而保證建筑物整體的抗震性能[5,6]。

1.4 建筑結構超高

隨著城市化的進程加快，當前的高層建筑的數量逐漸增多，并且高度也在不斷擴大。在這個過程中，建筑的整體性能面臨著更加嚴峻的挑戰，特別是抗震能力以及質量問題。當前，相關部門對建筑物的具體高度做出了嚴格的說明以及規定，然而，在實際的設計過程中，因為設計人員以及相應標準推廣力度弱等原因，仍然存在著很多的建筑物超高現象。建筑物超高意味著整體的抗震性能減弱，無法保證相關用戶的生命安全，并且對工程的造價、周期等也有著很嚴重的影響，因此，相關人員應該對超高問題重視起來[7]。

2 高層建筑結構設計問題解決對策

2.1 嵌固端的位置設置問題的解決措施

對于嵌固端的位置設置，應該經過合理的計算。比如說，將地下室頂層作為嵌固端，那么應該根據實際情況來選擇合適的抗震等級。對于地下室的現澆頂板的厚度，應該對其進行合理的控制，避免具備較大的洞口。由于邊柱和角柱只有一面有梁，因此，可以增大梁截面或者增加梁配筋，從而提升其承載力，保證建筑物的安全性。在解決嵌固端問題的過程中，應該對結構設計的方案進行合理的把控，對嵌固端的布置進行優化，從而提升高層建筑的質量。在設計結構方案的過程中，應該圍繞施工的具體時間展開，從而為后期的施工打下良好的基礎。另外，相關設計人員還應該對建筑的具體情況以及現場的環境等進行考察，保證設計方案的科學性。總之，嵌固端的布置問題也是高層建筑結構設計中的一個重點環節，相關設計人員應該經過再三的考量，明確嵌固端的布置位置，保證其承載力滿足實際的需求，從而保證建筑物的質量與性能[8,9]。

2.2 剪力墻設置問題的解決措施

剪力墻是高層建筑結構設計中的重要部分，對建筑的整體性能發揮著重要的作用。近年來，短肢剪力墻的應用愈發廣泛，對于樓層較低的住宅區，有著較好的作用。另外，為了保證高層建筑的安全問題，在具體的設計中不應該全部采用短肢剪力墻結構。剪力墻結構的設計需要考慮到很多的方面，還需要經過嚴格的計算，在設計過程中，相關設計人員應該明確剪力墻的受力特點，采取合適的計算方法，從而保證剪力墻設計合理。對于剪力墻的設置，應該具體考慮其厚度、混凝土、抗震結構等要求[10]。首先，在厚度方面，應該確保剪力墻的剛度，明確剪力墻的最小厚度。在進行抗震設計時，底部的加強區域應該根據地震的等級來進行設計，等級越高，底部加強區需要占用無支長度總面積較大。另外，剪力墻的設置對混凝土的強度有著很高的要求，因此，應該明確混凝土的強度標準。高層建筑的剪力墻結構會受到豎直方向較大的荷載，比如說建筑的質量影響，這會使得梁內出現彎矩，因此，在設計的過程中，應該根據它的受力面積進行合理的計算，如果受到水平方向的荷載，那么應該根據平面進行考慮。表1為重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比限值，表2為剪力墻可不設約束邊緣構件的最大軸壓比。

表1 重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比限值

表2 剪力墻可不設約束邊緣構件的最大軸壓比

2.3 抗震結構設計的解決措施

對于抗震結構設計的解決，首先，需要對其進行科學的設計。當前的抗震結構主要采取框筒體系、筒中筒與框架體系、支撐體系等。如今，鋼結構的出現極大增強了高層建筑的抗震性能。因此，相關設計人員應該科學的開展相應的抗震設計。其次，在設計的過程中，應該選擇合適的材料。采用高質量的材料能夠有效提升建筑物的抗震性能。對建筑物進行整體的分析，與口碑較好的材料供應商合作，在選擇材料的過程中應該以質量作為第一原則，從而提升建筑物的質量。最后，應該設計更加合理的抗震防線，設計人員應該模擬發生地震時的情況，從而設計強有力的防線，充分發揮出抗震防線的作用。剪力墻在抗震防線中起著重要的作用，因此，應該合理的控制剪力墻的數量，從而提升高層建筑的抗震性能。

2.4 嚴格控制超高建筑物

當前，在建筑物的超高問題上，相關部門對其有了更加明確的規定，這種規定使得高層建筑的結構設計有了一定的優化。在具體的設計過程中，應該對結構進行全面的計算，模擬發生地震時對建筑結構進行分析，在分析的過程中可以采用彈性時程等方法進行分析，再結合相應的3D模型，對其進行全面的分析。分析的過程中還需要采用更加先進的軟件，從而獲取更高的精確度。另外，相關設計人員應該明確設計的標準，根據具體的施工規范，對那些細節問題加以重視，明確建筑結構設計中的薄弱問題，從而對其進行優化，提升建筑物的整體性能。總之，對于高層建筑的結構設計，應該嚴格設計標準，并且高于規范標準，從而保證建筑物的安全。

3 結語

綜上所述，高層建筑結構設計是一項非常重要的工作。在高層建筑結構設計的過程中，存在著一些的問題，這些問題如果沒有得到妥善的解決，最終都會影響建筑的質量以及安全性。本文主要提出了以上幾種高層建筑結構設計中存在的問題以及相應的解決措施，相對來說還不全面，需要相關人員不斷的進行研究，從而保證建筑物整體的性能達標。對于高層建筑的施工來說，還需要加強監督力度，確保施工人員能夠按照相應的規范進行施工，從而保證工程按照要求完工。另外，相關單位還應該加強對設計人員的培訓力度，使他們了解近年來的施工案例，并且經過分析與探討，從而提升他們自身的水平。