高层建筑结构设计的问题及对策

朱军

【摘 要】：对于高层建筑的结构设计来说，最为重要的就是不断的优化設计途径，以此来完善高层建筑的结构设计，为人民的生命财产安全负责。 文章介绍了高层建筑的特征，分析了高层建筑结构设计中存在的问题，提出了相应的解决措施。

【关键词】：高层建筑；结构设计；问题；措施

引言

随着我国城市化建设步伐的加快，对高层建筑的需求也越来越大。在建筑行业中，建筑结构设计风格的多样化给当代高层建筑结构设计带来了许多新的问题。高层建筑结构设计是高层建筑项目实施的前提和基础，只有做好建筑结构设计工作，才能更好地开展项目建筑。在高层建筑结构设计中，不仅要注重外观，同时也要重视抗震、抗风设计，全面把控高层建筑结构设计，进而为现代社会发展设计出经济且使用的建筑。

一、高层建筑的特征

高层建筑结构由于离地面较高，因此高层建筑结构不仅要求具备良好的抗风能力，而且还需要具备抵御地震灾害的能力。传统的低层建筑物受到水平方向上的风力影响较小，但是高层建筑随着建筑物自身高度的增加，风力很地震灾害对其的影响是致命的。在巨大风力的影响下，高层建筑物可能出现位移现象，位移不但影响建筑物的舒适度，严重影响建筑物的使用寿命，在高层建筑设计中，首先需要考虑高层建筑物的结构特征，将高层建筑的位移控制在一定范围内，并且更新高层建筑的结构构件和非结构构件，着力于设计高质量的抗侧力建筑结构，提升高层建筑物的建筑质量。

二、高层建筑结构设计中存在的问题

1、短肢剪力墙设置问题

根据近年的高层建筑建设情况来看，短肢剪力墙在高层建筑物结构设计中出现频率较高，而短肢剪力墙的增设对建筑物的稳定性、抗震性能、牢固度的提升不仅没有起到促进作用，反而在一定情况下还会产生不利影响。因此，在设计高层建筑时，应尽量减少短肢剪力墙的使用频率，以提升高层建筑物结构的质量。

2、结构的消防设计问题

高层建筑的结构特点和功能决定了其结构的复杂性，而且高层建筑的功能各异，建筑材料也多样化，其中的很多材料都具有可燃性。另外，高层中空气的对流作用强，风力作用大，一旦火灾发生，很容易造成火势蔓延，另外，复杂的内部结构也不利于人员的疏散工作。

3、抗风问题

随着现代社会的进步与发展，高层建筑在这个快速发展的社会不断被建成。高层建筑与其他房屋建筑不同的是它在高度较高，楼层多，而在高空中，受风力的影响，会对高层建筑结构产生威胁，一旦风力加大时，就有可能就会对高层建筑结构较为薄弱的部位产生破坏，进而威胁到我国社会的健康发展。

4、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。

5、设计人员问题

在高层建筑结构设计工作中，设计人员专业水平的高低直接影响到了高层建筑结构设计质量与效率。而就我国目前高层建筑设计工作来看，设计人员的专业水平还不够，与西方国家相比还存在很大的差距。同时，我国现阶段的高层建筑结构设计人员在抗风、抗震设计方面的经验还不足，在实际工作中大都是以经验来进行设计，高层建筑设计与房屋建筑结构设计乜有明显的差异，进而使得高层建筑结构设计达不到理想的设计要求。

三、高层建筑结构设计问题的解决措施

1、 增设短肢剪力墙

很多现存的高层建筑物中设计增加了短肢剪力墙，这些高层建筑在使用过程中发现，短肢剪力墙对建筑架构百害而无一利，不仅降低了建筑结构的稳定性、牢固性，而且大大降低了高层建筑物的抗震能力。因此，在实际高层建筑过程中，应该减少短肢剪力墙的使用，设计合理的高层建筑结构，不断提高高层建筑的建筑质量。

2、消防结构设计的优化

（1）合理控制防火间距。间距的计算依据是建筑物每栋之间的距离，从每一栋外墙突出的可燃物件边缘开始计算。因为高层建筑的结构复杂所以防火设计要因地制宜，提高防火的灵活度。（2）安全疏散的结构功能设计。高层建筑的疏散路线成垂直状态，但是火灾时电梯会停止使用，并且在火灾发生时烟雾会阻塞通道，因此在设计的过程中应当着重注意疏散通道的设计，设置防烟区等。

3、做好高层建筑结构的抗风设计

风作为影响高层建筑稳定性的一个重要因素，为了确保高层建筑稳定，在高层建筑结构的设计中，就必须保证高层建筑结构的强度及刚度。通过提高高层建筑结构的强度及刚度来增强高层建筑的抗风性能。而在进行抗风设计工作室，必须要结合高层建筑结构自身特点，全面计算高层建筑结构的受风面积，合理计算风力对高层建筑的影响。其次，要选择科学合理的高层住宅结构外形，以减少风对其的作用力，选择圆形或正多边形最佳。另外，在高层建筑结构设计过程中，对相应非承重构件可利用耗能构件，如楼板、剪力墙等来抵消风能对建筑的影响。高层建筑在风力作用下极有可能产生结构内力，水平方向的结构内力可能与风力叠加进而形成更大的水平作用力，对建筑物影响较大。所以相关设计过程中要控制水平力对建筑的影响程度，同时采用高性能混凝土进行施工，进一步减少结构内力的出现。

4、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。在基岩埋的较深的地方或者是土质较差的地方，建议采用桩基础，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。

5、加大设计人员的的培养

在这个竞争日益激烈的社会环境下，人才有着决定性的作用，就我国高层建筑结构设计工作来看，要想保障高层建筑结构设计质量与效率，就必须加大专业设计人员的培养。首先，要加强现有设计人员的的教育，不断提高他们的专业水平和专业技能；其次，要加强对外联系，学习国外先进的设计方法及经验，将其应用到我国高层建筑结构设计工作中，在不断实践过程中提高高层建筑结构设计质量，进而为我国现地社会设计出高质量、高性能的高层建筑。

结束语

高层建筑在设计、施工中的要求标准要远远高于一般建筑，这是由于高层建筑的高度决定的。高层建筑的建筑层高使得高层建筑在设计时，必须将各项标准精确化，将所有参数控制在合理范围内，在施工中严格按照设计规划进行，避免随意增加层高的问题。高层建筑的建筑质量需要从高层建筑的各个环节进行整体控制，保障高层建筑质量。

参考文献：

[1]杨军科，王小军.有关高层建筑结构设计问题及对策的探讨[J].山西建筑，2014（02）.

[2]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）.