高層建筑結構設計中的常見問題

史修芒

摘要：高層建筑與普通建筑物相比施工難度更大，對施工要求也相對較高，所以在初期就應該做好結構設計，其設計會對建筑物的安全性造成很大的影響。為了提升建筑設計整體的安全性與美觀度，相關設計部門要注重對圖紙內容進行多重審核。從當前高層建筑結構設計現狀中能得出，常見的問題主要有高寬比、設計參數設定等相關問題。

關鍵詞：高層建筑;結構設計;問題及措施

引言

結構設計是高層建筑工程的基礎，對于造價、質量、施工十分關鍵。當前高層建筑行業面臨著各種競爭，優化結構設計，按照經濟、適用、合理的原則設計高層建筑，既能夠控制工程造價，又能夠提升企業市場競爭力。相比于傳統的設計方法，優化后的建筑結構設計能夠降低工程造價的30%以上，具有很強的經濟效益。建筑結構優化設計包括建筑結構、結構內部單元、材料性能的各方面優化設計，能夠提升設計的整體性、適用性與經濟性。

1高層建筑結構設計中的常見問題

1.1自身結構問題

高層建筑結構設計復雜程度相對較高，無論是造型還是功能方面都較為獨特。為避免出現同質化問題，設計師在造型設計方面花費了大量心思，造型方面變得更加獨特、復雜，有些建筑甚至成了城市或國家的地標建筑。在進行結構設計過程中，需要保障設計的藝術感、低碳環保性以及科學性，對于結構設計的整體要求相對較高，進行設計時需要考慮的因素也相對較多，整體結構設計難度相對較大。

1.2防風設計問題

風力的隨時波動，雖然對建筑動態作用很小，但是對細長的建筑物來說，動態作用還是很顯著的。風速是量化風荷載的重要參數，最大風速是建筑結構設計要考慮的基本，利用風速來預測結構設計的壽命。防風設計受到地理位置、物理位置、建筑結構尺寸等因素影響。

1.3抗震結構設計隱患

中國地處環太平洋地震帶和歐亞地震帶之間。由于太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓作用，地震斷裂帶非常活躍。地震分布范圍廣、頻率較高，是地震的重災區。因地震造成的死亡達到全球的一半，中國人口密度大人口眾多也是其重要原因之一。因此高層建筑應具有安全性，在結構設計的過程中，需要認真研究其抗震結構的設計，使設計更加規范安全。由于我國對高層建筑抗震等級有明確要求，高層建筑結構高度按照規定嚴格的進行設計。所以，對結構的設計方案進行嚴格的審查和科學設計，使高層建筑結構得到了有效控制。

2高層建筑結構設計優化措施

2.1科學歸納設計方案

建筑結構優化首先必須對當前的設計方案進行研究，分析現有設計方案的影響因素，確定當前設計存在的問題，從而提出優化設計方案。在擬定設計方案的過程中，需要對影響結構的各個因素進行分析，包括外部環境因素、內部結構因素、經濟因素等，從而在相應的設計規范的基礎上，做好統籌規劃，確保結構設計滿足各方面的需求。高層建筑結構優化需要進一步精簡建筑內部結構設計。內部結構越復雜，其中的受力情況也就越復雜，在現有設計方案基礎上，優化內部結構設計，精簡受力設計，能夠降低建筑風險，提升建筑安全。同時要注意外部因素的干擾，包括風荷載、重力因素、地震帶對建筑結構的影響，優化結構設計，防止建筑結構沉降、變形，提升建筑施工安全性。

2.2優化防風設計

要想提高超高層建筑結構設計中的防風設計，首先要具有較強的防風意識，將防風設計列為重要的設計。針對高層建筑頂部受到風力較大的問題，可以通過加強結構設計來解決。在設計梁柱結構和鋼筋結構的時候，更多的考慮其穩定性及承受風力的能力。同時超高層建筑的防風指標應高于當地最大風力，因此需要在設計前就對當地最大風力進行測量。

2.3加強抗震能力

高層建筑結構的抗震能力加強可以從材料選擇方面入手。在挑選材料時選擇重量更輕、堅固性更好的材料。如鋼結構的選擇上，可以選擇更為輕便的應用型鋼結構。同時其還具有優質的堅固性。在地震發生時，更輕的材料有利于減少地震的損害，預防樓房塌陷所導致的人員傷亡。為了增加高層建筑的支撐能力，可以在建筑中增加鋼筋的數量。通過多種方式，共同增加高層建筑結構的抗震能力。

2.4增強消防設計水平

1）合理做好總體布局和防火分區。在設計總平面圖時，掌握建筑與周邊建筑物的間距和車道，這也是建筑設計時首要考慮的重要因素之一，合理的平面布置圖，可以有效地緩解救火的壓力，同時對火勢的蔓延和發展具有阻礙的作用。防火分區的設置也能阻止火災的繼續蔓延，防火卷簾門分布到各個防火分區，每個分區都要安裝防火門自動開關設備，在防火卷簾門安裝時，卷簾與房梁、墻面不得留有縫隙，充分發揮其防火阻燃的作用，最大限度降低火勢蔓延的速度。

2）確保建筑物耐火能力。一類高層建筑物的耐火等級為一級，二類高層建筑物的耐火等級不得低于二級。所以，在高層建筑防火設計時，應確保防火等級。嚴格遵守建筑的防火等級的設計，建筑物發生火災時，會為人員疏散提供更多的時間，降低建筑物的損壞程度，減少人們的財產損失。高層建筑過程中不僅要對建筑的主體結構做好防火要求，后期的墻面和裝飾裝修都要做好防火要求。

3）自然排煙設計和安全疏散設置的設計。大量的高層建筑火災的發生證明了一個道理，煙也是火災中最大的影響因素，因此，排煙設計也是消防設計中一項應該重點考慮的環節。而自然排煙是相對經濟操作又簡單的排煙方式。由于樓梯間存在著煙囪效應，煙霧充滿樓梯間時，人們無法安全疏散，而且排煙窗應該設計在墻面上方的位置，同時要方便人們開啟。

2.5節能設計優化

節能環保是當前高層建筑工程的主要方向，在建筑結構設計優化中，需要采用綠色建筑環保理念，對建筑結構進行優化設計，以滿足節能環保的需求。建筑結構節能主要與建筑布局、圍護結構與材料選擇有關，設計優化時需要做好三方面的優化：①優化建筑結構布局和表面形狀;②做好圍護結構的設計優化;③選擇節能環保的材料。

結語

通過對以上常見問題的分析，在設計工作中，應選擇合理的處理方法，建立符合實際受力情況的模型，達到設計成果的經濟性、安全性。為了提升建筑的安全性，須注重對各類結構參數進行選擇，選取適用性較強的計算機軟件，做好結構分析，設計滿足安全系數的建筑，提升設計效率。

參考文獻：

[1]陳婷婷，焦宇坤.淺談房屋建筑結構設計中如何應用優化技術[J].建筑建材裝飾，2017，29（19）：155.