高层建筑结构设计存在的问题及解决方案

■杜启发 ■萍乡市安源区建筑设计院，江西 萍乡 337000

经济的发展和科技的推广，给建筑行业的发展注入了新的活力，高层建筑逐渐成为建筑的主要形式。高层建筑的施工是一项规模庞大且施工复杂的工程，对于建筑的结构设计需要有专业的技术人员根据实际施工制定正确合理的设计方案，能够确保建筑具有满足良好的抗震、抗风等在内的安全性要求，促进整体质量的提高。

1 高层建筑设计的原则

1.1 正确的结构计算简图

在计算简图的基础上进行高层建筑结构的设计计算，如果计算简图的选择不合理，很容易造成结构的不稳定，诱发安全事故，因此，要保证结构设计的安全可靠就要对计算简图进行正确的选择，而且还要采用与之相应的构造方法确保安全，实际应用中，高层建筑结构节点不仅仅是钢节点或饺节点，确保和计算简图的误差在标准规定的范围内。

1.2 合理的结构基础设计

结构基础的设计要根据高层建筑的具体地质条件进行选择，对高层建筑的上部结构类型与荷载的分布情况以及施工条件进行综合全面的分析，确保设计的合理。此外，基础设计还要确保地基的潜在能力得到最大化的发挥，如果施工条件允许要进行必要的地基变形检验，在进行设计之前一定要有较为科学详细的地质勘察报告，通常情况下，具有相同结构单元的可以采取相同的类型。

1.3 合理的建筑结构方案

结构设计方案不仅仅需要满足经济性要求，而且还要满足结构形式和体系的要求。结构体系的要求就是要保证受力的明确以及传力的简单。在相同结构的单元中，要选择与之相应的结构体系，一旦高层建筑的地基处于不稳定状态，那么应力就需要平面和竖向的规则。在对建筑的地理状况、施工条件以及选材等方面综合分析的基础上，与结构中供电、供水等的设计相协调一致状况下，进行结构的合理选择，进而确定设计结构方案的科学性。

1.4 对计算结果进行精确的分析

在科技的不断进步和广泛应用下，高层建筑结构设计采用计算机的模式已得到了较为成熟的应用。建筑工程量的不断增多，关于结构设计的计算软件也层出不穷，众多的计算软件各有各的差异，不同的应用有不同的结果。由于施工的实际状况与计算机程序之间会有一定的误差，难免会出现不准确的现象，因此，操作人员在得到计算结果后需要对结果进行多次的检验复核，最后得出准确的计算结果。

2 当前高层建筑结构设计中存在的问题

2.1 扭转问题

在高层建筑的结构设计中，建筑的三心非常重要。建筑的三心主要是指建筑结构的中心、几何形心以及刚度中心，在进行结构的设计时要确保三心的汇聚，保证三心集中于一点，实现三心合一。高层建筑结构设计中扭转问题的出现会严重影响到三心顺利的集中在一起，高层建筑的扭转问题主要是受到水平压力作用造成的。

2.2 受力性能问题

建筑设计者在对建筑结构的设计中要把建筑的空间组合特征作为重点内容来抓，进行建筑方案的确定时还要考虑到建筑的具体结构特点，根据不同结构的不同特点，制定出正确的与之相适应的设计方案，保证建筑的重力方向始终与地面呈向下作用。

2.3 短肢剪力墙的设置问题

根据近些年来国家对建筑行业出台的新的标准规范来看，对于短肢剪力墙的定义是墙肢截面的高度和厚度比为5～8。在建筑结构的设计过程中，必须要根据实际的经验数据与施工经验要求来进行，从目前的短肢剪力墙现状来看，主要是使用和增加存在很多的限制性因素。因为墙肢厚度较薄，一般是200mm左右范围，在梁和墙的连接处，有很多的暗柱、端柱的影响，造成相连接的梁不能达到规定的宽度，给梁的强度带来不利影响。

在现代社会飞速发展的环境下，高层建筑中对于地下空间的应用越来越广泛，这对于短肢剪力墙结构来说，很多落地的墙肢直接影响了地下空间的正常有效使用，因此，需要有结构转换层的设立。

2.4 高度超标问题

高层建筑的抗震、防火、防水结构具有规范化的体系要求。当前高层建筑结构设计规范中都对高度有严格的限制，但是，在实际的结构设计中往往会出现各种问题，施工的设计图也会因为结构类型的变化而不能及时审查通过，这就增加了建筑工程的总体造价成本，延误了工期，从而不利于整体规划。

3 高层建筑结构设计问题的应对策略

3.1 扭转问题的解决

在进行结构设计时，对于扭转问题要重点关注。建筑物要最大程度的降低水平荷载作用的影响，减少扭转性破坏，设计人员在设计时就必须要对建筑的结构进行合理的设计，在其平面布局上要保证整体的协调性，尽可能的实现三心合一。

3.2 受力性能方面

进行高层建筑的结构设计，首要的工作就是要保证设计师对建筑环境的地基荷载量有明确的把握，同时处理好其与向下作用力之间的关系。基于此，在对高层建筑的结构设计方案的初始选择阶段，一定要考虑到所涉及到的各种方面的影响，对总体结构中承重墙、承重柱的数量和具体位置设置都有合理的设计。

3.3 短肢剪力墙设置方面

保证短肢剪力墙结构设置的正确合理，就要考虑到以下几方面内容:对于短肢墙的具体数量确定要按照抗侧力和竖向荷载量的需求来选择，要尽可能的均匀分布，轴心应力的差异范围不能过大;如果平面的凹凸较多、风力较大，则为了满足整体的抗震性要求就需要在凸出的部位或者是平面外的边缘设置短肢墙，这样可以有效确保平面刚性和整体性符合既定要求;此外，还要对各个短肢墙进行对齐和拉直，保证它和连梁形成连续跨数多且规整的抗侧力片，如果不能完全的实现则可以在局部范围内错开进行，在对短肢墙和两方向的梁进行连结的过程中，要把连梁尽可能的设置与墙肢平面内，同时保证连梁的宽度和墙肢厚度相一致。

3.4 超高问题方面

高层建筑的一个鲜明特征就是高度较高，因此，对于高层建筑来说，在进行建筑结构设计的初始阶段就要把高层建筑的高度予以确定，有一个明确的高度限制，确保其不能影响到建筑类型的变化，把可能影响施工的成本和工期因素降为最少。

4 结语

高层建筑在现代建筑行业中是一种较为全面而又系统的工程，在对建筑结构的设计过程中需要专业人员综合考虑施工的各方面状况，根据规范化原则进行设计分析，针对于当前建筑结构设计中出现的问题，需要设计人员在进行设计方案的初始阶段考虑到各方面影响因素，保证各个施工环节都有很好的衔接协调，采取积极的应对措施合理解决并总结问题的经验教训，减少类似问题的发生，从而确保建筑结构设计的科学合理。

［1］王义文，冯兴传.高层建筑结构设计的问题及对策探讨［J］.城市地理，2014，(12):90.

［2］周世航.浅谈高层建筑结构设计存在问题及解决对策［J］.广西城镇建设，2013，(05):80 －82.

［3］殷辉.高层建筑结构设计存在问题及对策分析［J］.硅谷，2013，(21):164+141.

［4］吴必正，赵永辉.试论高层建筑结构设计存在的问题及对策［J］.门窗，2014，(01):95+98.