高层建筑结构设计存在的不足与策略分析

范红军

摘 要：随着高层建筑在当下建筑行业应用愈加普及，高层建筑在应用上也存在一些问题。本文主要是对高层建筑在结构设计上的不足进行分析，进而提出有效的解决策略，提高高层建筑的结构质量。

关键词：高层建筑；结构设计；不足与策略

引 言

随着我国的城市化发展与进步，我国的城市人口越来越多，城市的建筑物也越来越多，城市的不断发展需要容纳更多的人口，另外城市的人口流动性大，但是城市的发展与建设土地却是有限的。高层建筑就在这样的环境下应用而生，城市的发展也需要高层建筑来满足城市的发展需求，本文主要是针对高层建筑在结构设计上存在的一些不足之处以及解决策略进行探究。

1 高层建筑

1.1 概念释义

所谓的高层建筑主要是指建筑物的高度以及楼层的层数都达到一定的数量，各个国家对于高层建筑物的高度与层数都有不同的规定，但是世界上没有严格的并且世界通行的高层建筑物标准。一般来说建筑物的高度达到24～31m以上的就是高层建筑物，在我国是将具有10层以上的楼层数并且建筑物的高度在24m的建筑物就叫做高层建筑物[1]。

1.2 特点分析

对于高层建筑物最为显著的特点就是建筑物的高度较高，楼层的层数很多，具有较强的综合功能。高层建筑可以对土地进行高效利用，节约了城市土地，减少了市政府的投资，也在一定程度上加快了城市的建设与发展。高层建筑物的建设可以缩短城市里公用设施的建设周期以及市政网管在城市开发上的周期，具有较强的经济效益以及社会效益。但是高层建筑在设计中也会面临许多技术上的困难，尤其是在结构设计上会面临许多技术难题需要攻克，才能保证高层建筑的安全性能。

2 高层建筑在结构设计上存在的不足之处

2.1 高层建筑在结构设计上的不合理

结构设计对于高层建筑具有重要的影响，需要在技术上进行挑战，把握结构设计的关键，提高高层建筑的安全性能，但是当下有很多的高层建筑在结构设计上是不合理的。高层建筑在结构设计上不合理的表现有：设计者过度关注建筑的美观性以及个性化的结构设计，却严重忽视了高层建筑的科学性与安全性；建筑设计者对于建筑结构的体系选择不合理，没有结合当地的建设施工环境科学选取建筑的结构体系；对于高层建筑物的抗震能力以及风荷承载能力进行有效设计，建筑物的抗震系统以及其他的安全系统设计不符合规格。高层建筑在结构设计上不合理的话，会存在很多的安全隐患，不利于高层建筑的长期使用以及使用者的人身安全，也不利于城市的长远发展[2]。

2.2 建筑物的高度过高

高层建筑物的高度虽然较高，但是建筑物的高度不是没有上限的。很多的城市领导人会追求城市的高层建筑作为地标建筑，也树立一个城市发展的信心；也有很多的设计者在建筑设计中也会过度追求高度来达到一种设计上的效果以及视觉上的冲突。但是建筑结构在高度上超高的话会在不同程度上给高层建筑的抗震结构、防火系统以及建筑结构体系等带来不同程度的挑战，也会存在很大的安全隐患。

2.3 产生扭转问题

建筑物在结构设计上需要将建筑的结构中心、几何中心以及刚度中心进行整合与汇聚，三心重合建筑物也会较为稳定与安全。但是高层建筑物在结构设计上是很难达到三心合一的要求，这时高层建筑物也就会产生一个扭转问题，建筑物受到水平压力的影响，会产生扭转与振动，这是不利于建筑物的稳定与安全的。

2.4 不重视建筑物的嵌固端设置

一般情况下建筑物会有两层或者是两层以上的人防地下工程，所以建筑物的嵌固端一般是设置在地下结构的人防顶板处。但是在高层建筑结构设计中有很多的设计者不重视嵌固端的设置，结构设计在细节上的忽略会影响建筑的后期工程，存在一定的安全隐患，也会相应降低居住者的居住舒适度。

3 对高层建筑结构设计上不足的改善策略

3.1 提高建筑设计的合理性

设计者在设计的过程中不仅需要考虑建筑结构在设计上的美观性也需要重视建筑的安全性。设计者在结构体系的选取上需要结合建筑施工当地的具体环境来选取结构体系，并且在设计上重视防火系统以及防震系统的设计，结构设计要严格遵守国家建设规定。例如，在江西南昌这个英雄城市建设高层建筑需要结合南昌的地势结构以及施工具体环境来设计高层建筑的结构。南昌市是建设在相对平坦平地上建设起来的城市，城市建设是沿着赣江进行建设与发展，在城市的周边有一些较为低矮的山地，因此适合高层建筑的设计与建设。在南昌市内进行高层建筑需要在结构设计上针对结构体系进行合理科学的选取，是选择框架结构体系、框架剪刀力墙结构还是筒体结构都需要对南昌的高层建筑施工环境进行调研与考察来选取合适的结构体系。另外南昌城市是沿着赣江建设起来，在高层建筑结构设计上需要重视高层建筑的排水系统、供水系统以及防水系统进行设计。虽然南昌在历史上较少发生地震，但也有一些地震发生记录，因此高层建筑需要在结构设计上设计相应层级的抗震系统。对于高层建筑的防火系统也很重要，因为南昌也是一个火炉城市，夏季温度高，电量供应高峰期如果人们生活中的不慎重也容易引发火灾，因此需要重视防火系统的设计与建设[3]。

3.2 建筑物的高度要控制在合理范围内

对于高层建筑物的建设主要是符合当地城市的发展要求，而不是为了建设一个城市地标或者说是树立一个城市发展信心而在建筑结构设计上超过合理要求。建筑设计者在结构设计上也需要严格遵照建筑设计的规范进行设计，不能一味地追求建筑物的高度以及在设计上的视觉冲突。因为建筑物过高的话会带来一系列的技术难题需要攻克，在技术上无法攻克的话，就很难施工，设计图纸也无法真正在实践中应用起来。

3.3 尽量促使建筑结构设计上三心合一

三心合一的问题对于高层建筑物的稳定性与安全性具有重要的影响，需要设计者在设计中攻克技术难题，尽量促使建筑结构设计达到或者是无限靠近三心合一的要求。在设计中要确定建筑物达到合理的结构形式，在设计上对于平面的设计也需要进行合理设计。这样可以减少建筑物的水平作用力以及水平荷载的影响，减少建筑的扭转与振动对于建筑物结构的破坏。

3.4 重视建筑物的嵌固端设置

高层建筑结构设计中需要重视建筑在细节上的设计与应用，对于建筑物嵌固端的设置要进行合理设计。如果是在地面上进行设置的话，最好设计为刚性的地坪，这样可以保证建筑在传力上的可靠性；如果是在地下层进行设计，需要将嵌固端的水平移进行约束，对于转角是不需要进行约束设计的。

4 结束语

高层建筑在结构设计上是较为复杂多变的，结构设计的难度上也较大，在建筑结构设计中存在不同程度的技术难题需要攻克，针对不足之處进行技术上的改善或者设计上的改良，可以提高高层建筑的安全性。

参考文献

[1]万有夏.高层建筑结构设计探讨[J].科技创新与应用.2013，（3）：202.

[2]李科红.高层建筑结构设计相关问题的探讨[J].建材与装饰：下旬.2012，（8）：17～18.

[3]王鲲鹏，田亚珍.高层建筑结构设计研究[J].建筑知识：学术刊.2013，（B01）：53.