高层建筑结构设计的问题及对策探讨

周林斌

摘要：随着我国城市化建设进程的加深，城市建设和城市用地之间的矛盾日益凸显，高层建筑凭借其资源节约的特点，在城市建筑类型中所占的比重逐渐增大。本文围绕高层建筑结构设计，首先提出高层建筑结构设计应遵循的基本原则，在此基础上，着重分析现阶段高层建筑结构设计中存在的突出问题，针对这些问题，提出相应的解决对策。

关键词：高层建筑；结构设计；原则；问题；对策

高层建筑一方面能够有效缓解城市用地压力，另一方面其对结构设计的要求也较高。作为建筑的基础和框架，建筑结构直接制约影响到建筑物所具备的安全性和耐久性。基于建筑结构设计的重要性，需要我们针对高层建筑，着重探究其结构设计原则和方法，规避设计中的各种常见问题，以期提高高层建筑的安全性和实用性。

一、高层建筑结构设计应遵循的设计原则

（一）合理确定结构设计方案

高层建筑结构设计上，要对建筑地质状况、施工环境、受力结构等进行科学全面规划，确保建筑结构既满足受力要求，又做到经济实用。考虑到高层建筑抗震需求，应坚持平面及竖向的结构设计规则，可根据受力情况在同一单元结构上采用不同类型的结构设计。此外，高层结构设计方案还要考虑到水、电等安装因素，在综合比较中确定最优方案。

（二）做好基础方案的选择

高层建筑结构中的基础设计环节，要全面考虑建筑物所处的地质状况、建筑物荷载分布、施工技术等因素，做好现场勘查，形成技术资料，确保建筑物基础方案科学合理[1]。高层建筑基础设计上，为确保地基发挥其最大潜力，可以对其加以变形演算。在高层建筑基础方案选择上，同一结构建筑单元应采用一种地基设计形式。

（三）构造措施的选择应科学准确

高层建筑结构设计中构造措施选择上，要牢记强剪弱弯、强压弱拉、强柱弱梁等原则，在构造措施选择上，注重对结构薄弱部位、钢筋锚固部位、建筑构件使用部位的规范设计。高层建筑结构设计中，在短肢剪力墙的使用上要根据建筑实际情况，尽量少用，以提高高层建筑的稳定性。

（四）确保分析计算的精准性

高层建筑结构设计通常需要借助计算机技术实现，在数据计算中，设计人员要对相关辅助软件的应用范围和条件加以确定，一方面避免软件设计程序和高层建筑结构设计实际状况不符，另一方面保障设计软件自身无技术缺陷。与此同时，设计人员在录入相关数据时，也要保障数据的真实有效，在得出设计结果后，设计人员及工程人员要对结果进行仔细核对，确保设计结果的精准性。

二、高层建筑结构设计中凸显出的主要问题

（一）结构体系科学性不足

基于我国地震灾害较频繁，高层建筑结构设计应在结构体系上提高其抗震性能，在建筑材料上加以优化。与西方国家较多采用钢结构设计高层建筑结构体系相比，我国仍过多采用钢筋混凝土及混合结构形式。钢筋混凝土结构形式较易发生结构变形弯曲，侧移量也相对较大，不利于高层建筑结构体系的稳定性和耐久性。

此外，在高层建筑嵌固端设计上，也存在位置选择不合理，比例设计不科学现象。首先，在位置选择上，以人防顶板及地下室作为嵌固端的设计地址，这一处理存在极大的安全隐患，无法发挥出嵌固端的作用。其次，在嵌固端比例设计上，其上层刚度和下层刚度存在比例失调现象，究其原因，在于计算及设计失误所致。

（二）高层建筑结构刚度设计不一

高层建筑楼层平面刚度及其竖向结构所具备的规则性之间的协调问题，是高层建筑结构设计中常见问题之一。基于不同设计人员的设计理念，在高层建筑结构刚度设计上就呈现出一定的差异性。部分设计人员出于高层建筑外观考量，往往忽视了建筑结构设计的原则，在处理高层建筑抗侧移刚度时不够科学，在地基稳定性较好的情况下，将其抗需刚度设计过高。

（三）高层建筑高度设计过高

高层建筑出于抗震需求，在结构高度上具有明确标准，而新高层建筑设计规范中既涵盖了A级高度，又新增了B级高度[2]。基于工程效益的最大化追求，建筑单位存在无视高层建设高度设计标准，盲目增加建筑高度的现象。高层建筑出现超高问题，由此增大了建筑物竖直方向的荷载力，如其超出地基承受范围，必然会导致其抗震性能、抗灾害性能的下降，给建筑住户的人身安全构成危害。

三、高层建筑结构优化设计的对策方法

（一）确保建筑结构体系科学合理

高层建筑具备的“高”这一特性，对其结构体系稳定程度提出了更高要求，随着我国近些年频发各类地质灾害，针对高层建筑结构设计，新实施的高层建筑设计规范中，新增加了一些高层建筑设计规范及要求。高层建筑设计及施工具有一次成型的特性，如发生设计变更，实施起来既有难度，又损害了建筑结构体系的完整性和稳定性，因此，在结构体系的选择上，应力求科学准确，着力对建筑机构体系的设计要点加以质量控制：第一，做好高层建筑建设选址，结合高层建筑所处建设区域的自然地质状况，科学合理地设计高层建筑结构。第二，对高层建筑物的受力荷载情况加以分析，尤其要注重分析建筑上部结构的荷载状况，使高层建筑的荷载分布均匀平衡。第三，高层建筑结构设计时，要对周边建筑的形式及特点加以实地勘察和研究，确保结构设计方案的全面性，整体性。第四，采用计算机辅助设计时，一方面要合理选择设计软件，另一方面要注重设计数据的精准、真实，将计算简图控制在合理有效的区间内。

（二）科学确定高层建筑结构刚度

在高层建筑结构刚度设计环节，如高层建筑变形限值处于一定控制范围，此时就要将高层建筑结构刚度设计数值降低，一方面减少共振，另一方面增强其抗震性，以此提高高层建筑的安全稳定性[3]。高层建筑结构刚度的确定要根据施工区域的地质状况来确定，如高层建筑岩基埋深较浅，地质状况较理想，则高层建筑的基础应确定为桩基形式，如此一来，高层建筑会将岩层作为其持力层，由此也增强了高层建筑地基的稳定性和强度表现，在此地质状况下，可以将高层建筑的抗需刚度适度降低，以高层建筑结构变形限值当做确定其结构刚度大小的依据。

（三）合理设计高层建筑的高度，减少超高建筑数量

现阶段，建筑物的高层化趋势愈来愈明显，基于我国建筑施工技术水平及我国社会经济发展状况，我国出台了相关的高层建筑设计规范，对高层建筑可达到的高度加以了规定。但纵观我国高层建筑设计及施工实践，超高建筑仍屡见不鲜。高层建筑高度过高，会损害建筑物的抗震性及稳定性，当地质条件发生变化，或地震灾害来临时，高层建筑，特别是超高建筑所受的损害首当其冲，由此带来的安全隐患会给建筑住户的财产及人身安全带来极大危害[4]。

因此，一方面建筑设计人员要科学合理地设计建筑物的高度，在满足建筑物各项功能正常发挥的基础上，尽量提高设计的经济性和实效性；另一方面国家建筑管理部门要针对高层建筑开展质量检查监督工作，对出现的不符合高层建筑设计规范标准的行为加以惩处，确保新高层建筑设计规范标准得以真正执行落实，从制度上保障高层建筑结构的安全稳定。

结语：

随着城市化建设步伐的加快，城市中的高层建筑结构形式会越来越多，在高层建筑形式更加多样，规模更加庞大的同时，要将高层建筑的安全性及稳定性作为设计及施工的第一要素。针对现阶段高层建筑结构设计中出现的问题，设计人员、建筑管理部门要对高层建筑结构设计要点加以质量控制，通过规范化设计，得出最优化的设计方案，在提高高层建筑结构稳定性的同时，增加城市建筑魅力。

参考文献：

[1]何俊旭.高层建筑结构设计及结构选型探讨[J].价值工程，2010，（6）：214.

[2]陈晓怀.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].城市建筑，2015，（12）：77.

[3]刘伟琼.关于高层建筑结构设计探析[J].中国新技术新产品，2011，（3）：270.

[4]唐加镇.高层建筑结构设計的问题及对策探讨[J].四川水泥，2014，（12）：298.