浅谈在高层建筑结构设计中存在的问题以及解决方案

秦玉忠

摘要：面对社会建设对高层建筑物需求数量的不断增加，保量不保质的问题频发的发生在了建筑施工的过程中。为了能够制止这种问题的发生，从高层建筑结构设计入手，对源头中存在的问题进行有效的治理，才能够确保建筑结构整体的可靠性以及实用性，避免问题带来的影响。

关键词：高层建筑；结构设计：解决方案

引言：面对人们在生活中对生活环境质量要求的不断提高，随着人们安全意识的不断增强。加之最近几年时有发生的建筑结构安全问题的出现，建筑结构的设计问题已经逐渐地成为了人们热议以及关注的焦点问题。面对当前高层建筑中结构设计中存在的诸多问题，如若不给于及时的处理解决，必将为后续的使用带来安全性隐患，对建筑行业的发展造成不良影响。

一、高层建筑结构的特点

高层建筑的出现主要是为了满足当代社会发展中人们生活、工作的需求，由于城市发展速度的不断加快，大量人口及工业的涌入使原本有限的城市土地空间的使用方式受到了极大的挑战，所以，在城市内部推行高层建筑将能够有效的解决土地利用等问题的出现。由于高层建筑不同于传统建筑，所以建筑结构的设计过程中往往具有自己独特的特点。当代社会发展中所出现的高层建筑结构，它同时承受着水平荷载和垂直荷载，其中水平荷载是由外界的风力所产生的，垂直荷载是由于建筑物高度所引起的，此外，高层建筑结构设计对抗震能力也有相应的要求。通常情况下，低层建筑结构受到的水平荷载比较小，垂荷载也比较小。但是，在高层建筑中，外界地震和外界风力会对高层建筑产生相当大的影响，并且是对高层建筑荷载的主要因素。随着建筑物高度的不断增加，高层建筑的位移较快的增长。但是，高层建筑过大的侧移不仅会影响人的舒适度，还会对建筑物的使用产生影响，此外，过大的侧移还会损害建筑物的结构构件和非结构构件。

二、高层建筑结构应选择合理的结构设计方案

高层建筑在进行设计中应该充分的考虑建筑主体的受力结构，由于高层建筑建筑主体较高、施工复杂、施工工艺要求较高，所以对结构的合理选择及设计将影响到高层建筑整个建设施工过程。如果结构设计在选择方面存在了问题，必然会影响施工的安全性、可靠性以及完工后的建筑整体质量。所以，基于经济性与可靠性等角度进行考虑，选择合理的结构设计方案是影响高层建筑整体质量的要素之一。合理的结构方案必须满足高层建筑设计的结构形式和结构体系的要求，并尽量经济合理，以最少的花费获得最佳的结构设计方案。受力在明确、传力简单是结构体系的基本要求，在相同的结构单元中，应该选择相同的结构体系。选择合理的结构方案的时候，需要分析地理条件、工程设计需求、施工条件、施工材料等等，在对这些指标进行综合分析的基础上进行结构选择，以确定最佳的结构方案。

三、高层建筑结构设计的问题

在进行结构设计的时候，工作人员应该对施工的现场进行考察，了解当地的地质结构以及土地使用状况，为高层建筑整体的结构设计获取基础数据。然后基于基础设计之上进行高层建筑的结构设计，力求在设计中确保建筑的稳定性、可靠性。但是，由于众多因素的共同影响，在当代高层建筑结构的设计中却出现了多种多样的问题，影响了高层建筑结构合理设计工作的开展。

3.1樓层平面刚度的问题

当前的高层建筑结构设计中的一个常见问题便是楼层平面刚度的问题。一些高层建筑结构设计人员缺乏必要的结构观念或者在布置建筑结构时，没有采取必要的措施，采用的是楼板变形计算程序。我们知道，程序变成在数学力学模型上尽管是成立而，有时甚至是准确无误的，但作为计算的前提是，无法确保计算结果的准确，其程序计算也就不再具有意义了。因此，按照这种结构设计的方式进行结构的设计，肯定会存在这样或者那样的问题，导致结构的不安全或者某些构件的不安全因素增多。

3.2结构设计容易忽视纵向框架

高层建筑结构的抗震设计在设计中必须引起高度的重视，但是现行的建筑结构抗震设计规范要求结构设计按照水平地震作用在两个主轴方向上分别计算，而各个方面的地震和有该方向上的抗侧力构件来支撑。等于说，在建筑结构框架结构设计时，横向框架和纵向框架的重要性相同。但是对于一些非抗震建筑结构设计来说，纵向框架是根据一般的连续梁设计的，梁柱节点与框架中的纵筋、箍筋的配置无法达到框架的构造要求。

3.3连续梁根据单梁设计

在高层建筑结构设计中，连续梁按照单梁设计，常常发生在结构阳台变量的设计上。我们知道，阳台边梁的荷重通常比较小，所以在设计时没有引起足够的重视，导致边梁支座上部的负筋设置的比较少。在这种情况下，必然引起梁支座上部配筋的受拉区域出现竖向的裂缝，而如果阳台边梁的长度比较长，则问题便会变得更加严重。由于阳台边梁通常直接暴露在室外，受环境温度的影响比较大，在外部温度环境出现变化时，边梁的伸缩性或者挑梁的应力便会变小，梁内便会产生收缩应力，进而引起支座附近的裂缝向四处延伸，降低边梁的承载能力，影响其使用性能。

四、高层建筑结构设计问题的应对策略

面对当前社会发展中建筑行业的不断兴起，大量的建筑随着经济的发展不断的拔地而起。由于高层建筑利用价值的不断提升，面对在进行高层建筑结构设计中存在的各种突出问题，我们必须予以重视，如果不能够对其进行合理的处理及解决，势必会影响建筑应用价值的提升。所以，对高层建筑结构设计中出现的问题提出相应的策略是十分具有必要的。

4.1主梁若有次梁则增设附加筋

高层建筑结构中的主梁如果有次梁，则需要增设附加筋。对于这一状况，应首先增加箍筋。附加筋要按照施工要求来增设，但是不一定是绝对要添加。结构设计的相关技术规范里说，建筑结构梁截面、下部的集中荷载处，应由横向的钢筋荷载力承担，也就是在梁上部增设附加筋，比如在水箱的下部增加垫梁，同样可以增设附加筋。如果主梁与次梁的截面差距比较小，但是次梁的荷载比较重，则应当增设附加筋。而主梁的高度如果比较高，则次梁的截面很小，则不宜增设附加筋。

4.2平面和立面的选择

首先在结构设计时，尽可能把结构的刚度、几何和结构中心设计到一点上，而如果达不到这个要求，则在施工中便会有很大麻烦，最主要的便是扭转问题。扭转问题是指由于水平荷载力的因素，结构发生振动扭转效用，可能会对结构产生危害。其次在选择平面和立面时，平面应避免复杂、尽可能做到对称、规则和简单。相关的统计结果显示，结构如果不对称，则可能影响其稳定性，在结构的凹凸拐角处，可能产生比较大的损害。

4.3水平位移的控制

高层建筑结构的水平位移可以说无法避免，所以水平位移的数值必须满足高层建筑结构安全的需要，考虑周期与地震因素。一般情况下，剪力墙的位移线应是弯曲的，而不应当是剪切型。而框架结构则相反，其位移曲线应当是剪切型的。如果两种结构相结合，则其位移曲线也应相结合。

结语：高层建筑的应用价值随着近几年经济的发展正在不断的提升，做好高层建筑的结构设计工作，有助于后续施工工作的正常开展，所以，处理好问题、制定好对策，有助于工程造价的管理及施工质量的提升。

参考文献：

【1】吴必正 赵永辉 试论高层建筑结构设计存在的问题及对策 门窗 2014年01期

【2】黎涛 高层建筑结构设计存在的问题分析 中华民居（下旬刊） 2014年06期

【3】孙凯 高层建筑结构设计的问题及对策探讨 价值工程 2011年25期