高层建筑结构设计的问题与对策研究

郑建

摘要：高层建筑结构技术水平的安全性目前尚未完善，建筑安全的标准离国家建筑技术设计规范和质量安全的要求还有一定的距离，因此，要对高层建筑结构设计作出调整，全面地考虑建筑安全性的影响因素，确保在高层建筑结构设计中建筑安全性的提升。

关键词：高层建筑结构；计算简图；地质条件；设计方案

科学、合理的高层建筑结构设计是达到这些要求的根本保证，因而这也对高层建筑结构的设计带来了较大的挑战：必须保证高层建筑结构设计的科学性、合理性和规范性，才能满足当前时期人们对于建筑包括安全性、适用性、耐久性、高质量、经济性、舒适性以及环保性等在内的各种要求。

一、设计高层建筑结构合理性所遵守的原则

1、高层建筑结构基础设计方案要合理

高层建筑场地的地址因素是决定高层建筑结构基础方案如何选择的参考依据。合理、有效的高层建筑结构基础方案的设计，必须结合相应的地址勘探条件，必须切实、全面的考虑周边原有建筑群体、施工限制条件、地基荷载分布情况与高层建筑结构类型等相互间的关联因素。

2、保证高层建筑结构设计方案的合理性

判定高层建筑结构基础设计方案合理性的依据是：高层建筑结构设计方案与建筑内部结构系统及施工各项要求方式是否相符合。一方面，高层建筑结构方案的设计要满足高层建筑结构的要求，满足结构体系传力简单、受力明确的要求，相同结构单元的高层建筑体，应具备相同的结构系统；另一方面，此方案还必须能够保证其在具体施工中的经济性要求。

二、高层建筑结构设计中存在的问题

1、结构方案优化不够

高层建筑结构设计受到设计人员主观追求新奇特、设计安全观念局限及外部压力等因素的影响，往往导致结构方案的种种不足，从而增大建筑工程造价，甚至给工程质量埋下安全隐患。少数工程方案设计人员缺乏工程安全意识，片面追求特别的建筑设计效果，自设计初期即造成结构方案无法修正的缺失。或者由于受到主观设计能力的局限，不能整体性把握结构设计方案，统筹概念不强，导致对具体设计中出现的问题不认真、不全面。另一方面，开发商或上级领导对经济性、建筑速度，以及商机的追求，也会影响设计师在高层建筑结构设计方案中对工程基础、承重、抗测力等系统的分析、选择欠优化。

2、片面追求建筑的成本最低化

如今建筑设计人员不断增多，设计市场竞争激烈化，高层建筑结构设计工程师越来越多的受到开发商约束，片面满足开发商对项目经济效益最大化、建筑用材最小量的追求。在高层建筑结构方案设计中各项设计指标只能勉强达到规范要求的底限极值，从而降低了建筑物面对各种意外风险的抵抗力，也减弱了建筑物在规定使用年限之内的安全性。

3、建筑物没有达到抗震标准

虽然国家制定了一些建筑设计标准，并颁布相关法律法规对保证建筑质量进行约束，但仍有部分高层建筑设计人员没有重视建筑设计的抗震度，抗震意识不强，在结构中轻视甚至忽略了建筑抗震能力的设计，导致最终施工结果抗震力不达标，给人们的生命和财产安全埋下严重隐患。

4、建筑材料质量不过关

一些开发企业为了追求利益最大化，只考虑减少建筑成本，在施工中使用违规劣质建筑材料，以次充好，甚至偷工减料，以期更大化节约建设成本，却忽视了建筑物的质量安全。不合理的高层建筑结构设计，不合格的建筑材料的使用，是造成我国建筑行业质量信誉下降的重要原因，是造成建筑实体质量降低的重要原因。

三、优化高层建筑结构设计的措施

1、从结构计算和构造出发

在结构计算计算方面，主要应当注意以下几个问题：一是底框砌体结构的验算。二是避免使用错误的方法计算楼板。三是避免荷载计算错误。四是应当运用实际经验对计算结果做出合理的分析、判断，并决定能否依据其进行施工设计。

在构造方面，主要应当注意以下几个问题：一是应注意构件配筋率的极限值，对于具有抗震要求的建筑，在设计过程中不仅需要考虑建筑的延伸性，还需保证构件满足最小配筋率的要求。二是必须选用符合标准的钢筋，并保证钢筋满足不同位置的延伸、搭接和锚固的长度的要求。三是及时采取融热通风等措施，避免屋面温度的应力引起的墙体开裂等现象的出现；四是具有抗震性能的构造柱应在建筑内部实现上下对准贯通。

2、从抗震要求出发

建筑尤其是民宅建筑需要具备一定程度的抗震能力，已经越来越受到重视，因而在高层建筑结构的设计过程中必须要考虑到抗震功能，一般可采用二阶段设计来实现三个水准的设防要求。对于一般的多层砌体结构的住宅建筑而言，应优先选用横墙承重或是纵横墙承重的结构体系，并在保证纵横墙的均匀对称和上下连续；楼梯不应设置在房屋转角处和尽头处，以避免在地震时发生坍塌；对于多层或者高层的钢筋混凝土住宅建筑而言，应采用规则的结构将抗震墙和框架等抗侧力结构进行双向布置，并控制好抗震墙之间屋盖和楼盖的长宽比，还可在较为复杂的结构上设置防震缝。同时可以降低高层建筑自身的重量。高层建筑房屋的自重与地震效应成正比。建筑物自重比较小，则相应地震引发破坏的可能性越小；反之，增大建筑物自重，就会增大相应的地震效应，相同单位结构上地震剪力就会越大，建筑物安全性更易受到影响，建筑物更容易在地震中被破坏，从而造成不必要的经济损失。因此减轻高层房屋自重是减少地震事故、提高结构抗震能力、减少地震带来的经济损失的最为行之有效的方法。

3、要求设计人员要重视细部的优化

高层建筑结构设计不仅要注重整体结构设计的协调，也应在结构细节部分的设计中加强重视。举例：为减少必须钢筋的使用量，可以用冷轧钢替代普通钢筋使用，这样的基础设计，既能增加高层建筑对地震剪力的抵抗能力，又能降低成本，增大经济效益。又如：在现浇板的设计方案中，将异形板划分为方形板，从而不免建筑物受力不均，减少完工后现浇板在使用过程中断裂的可能性。同时提高高层建筑结构設计人员对抗震性能的重视。高层建筑结构设计高层建筑设计中的安全性、实用性决定了设计人员必须具备扎实的专业知识，其经济性、美观性又对设计人员在思维创新方面提出了要求。

结语

在高层建筑结构设计中，提高高层建筑结构的安全性是一个重要的问题。随着我国经济的不断发展，城市化进程不断加快，高层建筑、大型建筑如雨后春笋一般，这就对高层建筑结构设计有了更高的要求。

参考文献：

[1]郎世杰.高层建筑结构设计中的常见问题及应对措施[J].民营科技，2014

[2]董丽萍.民用高层建筑结构设计和优化[J].中华建设，2014