高层建筑结构设计的问题及对策探讨

摘要：随着城市的不断发展，高层建筑在我国城市建筑中的比重越来越大。文章首先对高层建筑的结构特征进行了阐述，提出结构设计要坚持合理的结构方案、合适的基础方案、科学的构造措施、精确的分析计算四个基本原则，继而在此基础上，对高层建筑结构设计常见的问题进行了剖析，最后结合我国的具体国情提出了解决对策。

关键词：高层建筑；结构设计；结构刚度；结构高度；城市建筑 文献标识码：A

中图分类号：TU972 文章编号：1009-2374（2015）25-0090-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.044

众所周知，高层建筑能有效地提高土地利用率，这在一定程度上缓解了我国城市发展的土地稀缺压力，但建筑过高对结构设计的要求更高。结构设计在高层建筑中起着举足轻重的作用，它是建筑中的基础、建筑中的框架。结构设计不但会影响建筑物整体的形态，而且也直接影响到了建筑物的稳定性和安全性。好的结构设计能够使建筑使用的价值得到提升，让居民对住房的功能性与舒适度得到满足，同时也能够充分地利用好建筑空间，满足实用和美观两方面的要求。

1 结构设计基本原则

1.1 选择合理结构方案

一个设计要想合理必须使结构方案经济合理，使得结构体系与结构形式也要切实可行，结构体系要做到传力简捷、受力明确。在同一个结构单元中不适合使用不同的结构体系，在地震区要力求竖向与平面的规则。总之，要对工程中的设计要求、地理环境、材料供应以及施工条件等方面进行全方位的分析。水、暖、电等方面要充分协商好，在这些基础上开始结构选型，确定好结构方案，对各种方案进行比较，选择好的方案使用。

1.2 选择合适基础方案

在进行基础设计时要综合分析工程的地质条件、与其相邻建筑物的影响、施工条件、上部的结构类型以及荷载分布，使用基础方案时要经济合理。在设计的过程中要使地基的潜力得到最大程度的发挥，在必要的情况下可以将地基进行变形演算。在基础设计的过程中地质勘察的报告要详尽，而缺少报告的应该要进行现场的查看，并且参考附近建筑的资料。一般情况下，两种不同的类型不适合在同一结构的单元中使用。

1.3 进行正确分析计算

计算机技术在结构设计中被普遍应用，然而因为存在着种类繁多的软件，软件的不同也会得到不同结果的计算数据，所以设计师要全面了解程序的适用条件与范围。在用计算机进行辅助设计时，因为程序与结构实际的情况不相符合，或者是因为软件的本身存在缺陷，又或者是因为人工的输入错误因而导致计算结果也出错，所以拿到计算机计算的结果时，工程师必须要慎重校对，认真地分析，做出正确合理的判断。

1.4 采用正确构造措施

采用正确构造措施是结构设计的重要原则，强剪弱弯、强柱弱梁、强压弱拉是结构设计中必须要谨记的原则。在这个过程中要注意构件延性、考虑温度、加强薄弱的部位、注意钢筋锚固长度。在短肢剪力墙的设计方面，因为在我国建筑的新规范中，墙肢截面不能高于300mm，墙的厚度与高度要在5～8的范围中，根据实际情况中的数据与经验，高层建筑中的结构设计对这一应用有了一定的限制。因此，结构设计的过程中，要尽量少使用短肢剪力墙，可以使建筑更加具有稳定性。

2 高层建筑结构设计中存在的问题

2.1 结构体系选用不科学

近年来，我国地震发生的次数越来越频繁，所以在经常发生地震的区域，结构设计的关键在于高层建筑、结构体系与建筑材料。对高层建筑来说，发达国家经常发生地震的地方，大多使用的是钢结构，而在我国经常发生地震的地区，多使用的是混合结构或者是钢筋混凝土结构。在结构设计的时候，因为钢筋混凝土必将容易产生弯曲变形，如果侧移，因为钢框架的刚度不大，不但会让钢结构有一定程度的负担，起到的效果也不会太好，所以必须加大混凝土制土桶刚度或者是使用加强层把侧移量降低。

2.2 结构设计刚度问题

在高层建筑设计的过程中经常遇到的一个问题就是楼层竖向结构规则性与楼层的平面刚度问题，进行高层建筑设计时，因为每个设计人员各自拥有不同的设计理念，所以就产生了存在差异的设计，致使结构因为设计过程的不同，也使得经济指标存在着很大的差异，有的设计人员没有采用正确的结构设计措施，在结构的设计上缺乏正确的观念，一味追求建筑外观上的独特新颖，忽视了抗侧移的刚度对高层建筑能否抗震影响很大，地基有很好的强度与稳定性，所以在这个时候，设计时必须要降低抗需刚度。

2.3 高层建筑超高问题

抗震是高层建筑的要求，在我们国家严格明确了高层建筑的结构高度。对于高层建筑的超高问题，新规范中不但有A级高度，同时也增加了B级高度。因为不少建筑施工单位片面追求利益的最大化，为了能够最大化地获取利润，私自加大建筑物的高度，不按照建筑设计所规定的标准来，致使很多高层建筑都有超高问题。高度的加大使得建筑物竖直方向上的负载量加大了，超过了地基原有的承受能力，建筑物的抗风能力也会因此下降，抗自然灾害与恶劣天气的能力也会产生一系列的问题，对建筑居住者的安全带来威胁。

3 规范高层建筑结构设计的对策

3.1 科学选用建筑结构体系

随着自然灾害的频发，人们对建筑的稳定性能要求的不断提高，在我国高层建筑新规范中，对高层建筑的要求也越来越严格。高层建筑有着很大的限制性，所以为了避免在后期的项目施工的设计阶段发生变动，必须严格限制高层建筑中的结构设计，科学选用结构体系。建设单位要严格按照高层建筑物所在区域的地质情况选择优秀的科学设计，加强高层建筑的上段部分的结构特点以及负载的分布，同时更要注意周围建筑物的特点，对其进行实地的考察与分析，做出全面综合的方案。在使用计算简图时必须注重科学设计的选择和使用，要做到真实、精确、客观，控制计算简图在合理的范围内。

3.2 合理选择结构刚度设计

进行结构的刚度设计时，在变形限值的范围内，在设计结构刚度时要尽量小，这样做会对共振的减少与抗震性产生极其重要的影响，高层建筑的设计才有安全的保障。在岩基埋的较浅的地方或者是土地比较好的地方，基础要以桩基为基础，这样建筑持力层会落在岩层中，使得地基能够具有很好的强度与稳定性，面对这种情况时，建筑抗需刚度的设计就可以降低了，把结构极限的变形作为主要的控制标准。

3.3 加大对超高建筑的审查力度

随着我国的高层建筑逐渐朝着高层的方向发展，在中国目前的施工水平与经济发展的水平下，我国对高层建筑的高度有了全面规定，然而在实际过程中，有很多超高情况的发生。在我国对于高层建筑不提倡超高的行为，因为随着高度越来越大，建筑整体上的抗震性也会减少，地震发生时，会危害到超高层的建筑，尤其是在建筑物高度不断上升的情况下，建筑的安全会受到很大的影响。因此，国家相关部门必须加大在高层建筑上的审查力度，加大违反建筑标准行为的惩处力度，健全建筑高度与抗震规范，使高层建筑结构的稳定性得到

保障。

参考文献

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作者简介：王玉虎（1992-），男，山东泰安人，青海大学土木工程学院学生，研究方向：建筑工程。

（责任编辑：黄银芳）