高层建筑结构设计的问题及对策探讨

张凤良　肖攀

（中机国际工程设计研究院有限责任公司　湖南　长沙　410000）

高层建筑结构设计的问题及对策探讨

张凤良肖攀

（中机国际工程设计研究院有限责任公司湖南长沙410000）

在现今高层建筑建设的过程中，结构设计是其中非常重要的一项工作，需要我们能够对其引起充分的重视。在本文中，我们对建筑结构设计中易忽略的问题进行了一定的分析，而在我们实际工作开展的过程中，也需要能够细心地注重每一个细节，并以良好设计技术的应用保障设计效果。

高层建筑；结构设计；常见问题；建议对策

引言

建筑结构设计可以说是一个与实际紧密结合的过程，决不能脱离实际而进行，在设计过程中，要综合考虑建筑工程所在地的地理环境、水文土质、抗震等级等，在参考规范的基础之上，通过借鉴其他成功案例的经验，合理安排建筑体从地下到地上，从主体到部分的结构，使建筑结构设计既符合外观的视觉享受，又达到主体的结构稳定性。

1　现代房屋建筑结构设计中存在的常见问题

1.1基础以及地基设计缺乏合理性

建筑的基础包括独立基础、条形基础、筏形基础以及箱形基础等，不同基础所承受荷载的形式不同，使用的环境就不同，独立基础所承受荷载的形式为点荷载，适用于一般承载能力较好的土壤，箱形基础承受荷载能力的形式为面荷载，适用于湿陷性土壤等比较恶劣的地表环境下，不同类别的基础形式之间所存在的差别绝不只是一个名称的不同那么简单。但是在目前的部分高层建筑基础选型过程中，往往不是特别科学，导致了建筑体下层的地基土壤根本无法有效地承受基础所传来的上部建筑的荷载，基础容易发生不均匀沉降，如果在这样的地基上进行建筑物的建造，但不采取有效的处理措施，基础选型不合理，那么所成型的建筑质量就会严重偏离安全标准，建筑的寿命会大大减小，同时对所居住的居民的生命安全也是一个威胁。

1.2建筑框架结构设计方面的问题

关于房屋建筑框架结构方面的设计，主要存在以下两个方面的问题：①纵向框架设计缺乏合理性。房屋建筑框架结构中不管是横向还是纵向框架都处于同等重要的地位。然而有的房屋建筑结构设计中往往会存在“重横向结构设计，忽略纵向结构设计”的观念，常常会出现跨中配筋不均匀、箍筋配置不均等现象。②承重柱截面高度设计缺乏合理性。有的设计人员在房屋建筑框架结构设计中为了便于进行受力分析，往往在承重柱截面高度方面的设计较小，这样会对房屋建设埋下质量安全隐患。

1.3屋面梁配筋设计问题

有的设计人员在房屋建筑结构设计过程中，为了自己的方便常常会根据下层梁尺寸直接计算屋面梁尺寸和配筋，这样可能会造成建筑屋面梁荷载偏小，从而会导致屋面梁的配筋大量减少，这样的后果是在温度应力、混凝土收缩等各方面因素的作用下，建筑屋面梁会出现裂缝的情况，这在很大程度上会影响建筑结构外观的美感以及结构设计的整体性。

2　高层建筑结构设计的建议对策

2.1建筑高宽比

建筑的高宽比是我们建筑结构设计过程的一个重要环节，其能够直接对建筑结构的抗倾覆能力、承载能力、整体刚度以及稳定性产生影响，可以说我们在该项设计工作中更多的是依靠我们的实际工程经验。在我国现行的建筑设计规范中，都对建筑的高宽比以及高度等参数进行了明确的规范，且给出了最大的高宽比以及高度限制。而在我们建筑结构设计工作实际开展的过程中，对于高宽比、高度等情况超出现行规范的建筑则应当根据建筑的实际情况进行设计。另外，建筑所具有的使用高度除了同抗震设防烈度以及结构体系类型具有较为密切的联系之外，还同场地结构以及类别的规则情况等具有影响。对此，当建筑的高宽比超过限制时，就需要设计人员能够根据建筑结构对其进行细致、全面的受力状态分析，并在对荷载取值、安全指标以及材料性能等认真分析的基础上帮助我们设计出更好的建筑结构设计方案。

2.2受力性能

在我们对建筑进行设计的开始阶段，设计人员最需要考虑的就是此建筑物所具有的空间组成特点，而并不是对建筑的结构情况进行确定。对于建筑来说，其在空间以及地面形式上的水平、竖向稳定情况对于整个建筑物具有着较为重要的影响，通常而言，建筑都是由规模较大、较重的构件所组成的，对此，建筑所具有的结构就应当能够将其自身所具有的重量同地面进行良好的传递。而我们在对建筑进行设计的过程中，就需要能够对建筑向下作用力同地基承载力间的关系进行理顺，并使我们在建筑方案确定时能够做好建筑承重柱以及承重墙的数量以及位置分布的确定工作。

2.3箱、筏基础底板的挑板

从建筑的结构方面来看，如果跨底板钢筋在设置时不会由于出现跨钢筋的情况而使整个底板的通长筋得到加大，就能够获得较为节约的设计效果。而在出挑板之后，则能够使地基所具有的附加应力得到降低，并且当建筑基础形式在人工地基以及天然地基坎上时，以加挑板的方式就能够对天然地基进行应用。同时，其还能够降低整体沉降，当荷载偏心时，在特定部位设挑板，还可调整沉降差和整体倾斜。当然，对于此项问题来说，也不是绝对的，当建筑地下室层数较多、且窗井横隔墙较为密集时则可以根据实际情况以灵活的方式对其进行考虑。另外，当地下水位较高时，出基础挑板也能够帮助我们更好的对抗浮问题进行解决。

2.4承重柱截面大小

在对抗震设防区进行设计时，部分建筑结构设计人员往往会贪图受力设计的方便性而没有将柱的截面高度设计到足够的高度、将梁简化成铰支梁、使梁柱的线刚度比加大。对于这种设计方式来说，虽然其能够在一定程度上简化我们的结构受力分析任务，但是却会对整个建筑结构的稳定性造成一定的隐患。另一方面，对于高层建筑底部柱来说，为了能够使其满足轴压比限制的需求，我们往往会将柱子的截面取一个较大的值。但是，由于建筑高度的影响，就很可能会使框架柱成为短柱。对此，选择较大的柱截面还是较小的柱截面则成为了我们实际设计过程中需要商榷的一个问题。另外，在建筑底层框架方面，梁所具有的抗弯刚度也会大于柱的抗弯刚度，且梁板对于柱子所具有的约束能力也相对较小。对此，就需要我们在实际设计时能够严格地遵循强剪弱弯、强柱弱梁的原则，并在建筑的同一楼层中尽量保证不同柱子所具有的同等刚度，避免出现过大的截面差异。

2.5梁结构设计

在梁结构设计环节中，经常会有主次梁交叉的情况，而设计人员在面对这种情况时也会在对主梁配筋图进行绘制时将次梁、板在主梁的位置以涂黑的方式对其进行表示，而在对次梁配筋图进行绘制时，也会将板以及主梁以涂黑的方式进行表示。但是对于这种方式来说，就很可能使建筑的建设人员在对屋盖、现浇楼进行施工时对次梁、主梁以及板的相互位置存在较大的困惑，不是出现主次梁板设计截面同实际截面不相符的情况，就是板的厚度超出了设计范围。同时，如果我们将第一排设为板负筋、第二排为主梁负筋、第三排为次梁负筋，就会使建筑所具有的保护层成为一种：板的保护层高度+板负筋直径+主梁箍筋直径+主梁负筋直径的情况。对于该种排法来说，如果主梁、板的负筋直径越大、排数越多，就会使次梁保护层的厚度越厚，并导致在施工过程中经常出现当次梁负筋穿过主梁负筋下面后，再向上翻至板负筋下面，进而使次梁有效高度得到一定的减小，很可能出现裂缝问题。对此，就需要我们在对该环节进行设计时能够适当地降低梁顶标高，从而以这种方式保证次梁任意截面都能够保持有效、合理的高度。

3　结束语

结构设计是现代房屋建筑设计中的核心内容，是确保建筑物整体结构稳定性及安全性的关键，设计师在结构设计时应注意一些常见设计通病，确保结构设计的科学性、合理性、经济性、安全性，避免后期出现设计变更或者其他质量安全问题，从而提高房屋建筑的安全。

[1]马树然，主宝皆.建筑结构设计中提高建筑的安全性的具体方法研究[J].科技传播，2014（04）：55～57.

[2]刘晓群，邹欣，范虹.基于并行云计算模式的建筑结构设计[J].电子技术应用，2011（10）：123～125.

[3]李浩，刘东甲.浅析建筑结构设计中应注意的问题[J].工程与建设，2012（01）：101～102.

TU318

A

1673-0038（2015）04-0032-02

2015-1-8

张凤良（1982-），男，工程师，一级注册结构工程师，主要从事结构设计工作。

肖攀（1983-），男，工程师，硕士研究生，主要从事结构设计工作。