高层建筑结构设计的问题及对策研究

王俊英

（曲靖市设计研究院有限责任公司 云南 曲靖 655000）

高层建筑结构设计的问题及对策研究

王俊英

（曲靖市设计研究院有限责任公司 云南 曲靖 655000）

随着我国社会经济的发展，建筑科学技术的进步，推动了我国在高层建筑技术的发展。众所周知，由于城市人口的集中，高层建筑越来越多的受到开发商的青睐，而这种高层建筑和别墅和多层建筑有本质的区别，无论是建筑强度还是承载力都有了新的要求，为了给用户提供一个安全舒适的生活环境，本文就对其存在的问题，以及从中总结的经验进行分析。

高层建筑；结构设计；问题及对策

引言

在高层建筑中，对建筑的基本要求非常多，而且在筏基底部挑板、高层建筑扭转以及节点钢筋过密、筏基挑板阳角都是容易出现的问题，因此必须加强这些技术。除此之外，还要优化抗震结构的设计、优化抗风结构的设计等。希望本文阐述的内容能给有关人士一些建议。

1　高层建筑对结构设计的要求

1.1计算简图的选择和假设

在进行高层建筑结构设计中，选择合适的计算简图非常重要，如果在这方面出现问题，一定会影响最后的施工质量。因此为了减少设计和实际的误差，必须对计算简图实施规范化设计。在科技发展中，一款结构分析软件应运而生，提高了整体的设计效率，其中有很多假设设计，为设计人员提供了技术基础。比如进行结构分析中，高塔楼高300m，使用PKPM进行模拟设计，有两种假设，模拟一和模拟二，抽取的恒载下3条梁弯矩如表1。从中分析对构建内力的影响。

表1　恒载下不同施工模拟方法梁弯矩对比

1.2需要多种软件对比分析

高层结构设计中，由于其高度原因，因此在力学方面就是设计中的重点内容。在《高规》规定中说明，对于一些特殊的建筑结构设计，一定要使用两种不同的力学软件进行分析，这样验证的结果才可靠。其中ETABS、PKPM和MIDAS是主要使用的设计软件，下面就对300m高的塔楼，应用ETABS、PKPM软件，在整体指标一致的情况下进行分析，如图1和表2。

表2　最大的位移角

图1　周期和基底剪力

2　高层建筑结构设计中的问题

2.1抗震结构设计的问题

抗震是任何建筑设计中都要做好的一环，其中尤以高层建筑最为重要，也是我国也是建筑业最容易出现问题的。由于高层建筑抗震设计非常复杂，因此在实际的设计过程中，一定要充分考虑到墙体的承重情况，建筑材料的选择情况和建筑结构情况，通过这种综合分析，才能把地震对高层建筑的影响降低到最弱。由于我国地震发生率较低，面临的危险次数少，因此我国的高层建筑并不十分重视抗震设计。一旦发生强烈的地震，可能导致建筑物大面积坍塌，造成毁灭性的的结果。在有关调查中发现，在目前我国高层建筑中设计中，抗震结构系数计算简单，计算结果缺乏精确化处理，高层建筑结构设计缺乏有效性和灵活性，致使留下了很多安全隐患。

2.2抗风结构中的设计问题

高层建筑在进行抗风结构设计中，与低层建筑有很大区别，因此在高层建筑的抗风结构设计中必须做好其抗风设计工作。如果缺乏有效的抗风设计，可能导致高层建筑的装饰物、墙体或者外层玻璃的脱落。另一方面，如果高层建筑抗风设计不合理，高层建筑就会失去稳定性，造成建筑物的晃动。但是，如果在高层建筑的实际抗风设计中，风力荷载过大是经常出现的问题，会导致建筑物结构的不稳定性，存在安全隐患。

2.3施工材料问题

很多建筑企业为了实现企业利益最大化，进而忽视了建筑的质量问题。由于施工材料的费用占到了建筑80%的预算，因此就会选择质量较差的建筑材料，偷工减料的现频频发生。对于高层建筑而言，建筑材料的质量是其建筑质量的基础，如果建筑材料不过关，高层建筑的建筑质量也就会存在问题，其抗风能力和抗震能力都会降低。因此，为保证高层建筑的建筑质量，必须提高建筑材料的质量，保证建筑材料的质量。

3　解决高层建筑结构设计问题的有效措施

3.1抗震结构的设计优化

在进行高层建筑抗震设计中，必须聘请专业的技术人员进行设计，为整体结构设计提供保障。技术人员要结合该建筑的实际情况，包括当地的地质情况和水文等进行设计，设计的抗震系统必须满足建筑的硬性需求，在具体操作中，对抗震参数进行细致的测量，测量后进行准确核查，确定系数没有问题后，进行抗震方面的设计，其中主要涉及抗震的主体结构设计，以及主梁和承重梁设计，同时对一些其他的技术也要综合考虑，提高整体建筑的抗震等级。例如旭日家园项目，底商主宅，建筑面积12868m2，建筑层数20层，地下一层。在进行抗震结构设计时，先分析剪力墙对抗震情况的要求，设计一个单独的承重柱，进行整体抗震时，从底层循序渐进地进行计算，最终得出完整的抗震结构设计指数。

3.2抗风结构设计的优化

众所周知，高层建筑的建筑物水平方向会严重影响高层建筑的整体抗风结构的稳定性。因此设计之初，必须保证高层建筑承受的风力荷载在合理范围内。保证高层建筑的建筑主体的稳定性，因此对主体进行加固处理。通常设计人员都是使用高性能的混凝土加固建筑主体结构，也可以使用高级砂石对建筑主体进行加固。楼板和其他配套的物件，都不是承重构件，可以进行耗能设计，这样有利建筑的稳定性，避免风的影响，以上就是这方面的优化方式。例如，金悦裕园项目是酒店住宅商场综合楼，建筑面积16768m2，建筑层数24层，地下一层。在进行抗风结构设计时，建筑主体都是用高级砂石加固过，楼板和其他配套的物件，也都进行过耗能设计，这种设计方法提高了金悦裕园的抗风能力。

3.3扭转的设计

在高层建筑中，对扭转位移量要求非常高，原因就是几何形心、刚度中心、结构重心没有完全重合，因此在水平荷载主导下，建筑主体结构发生震动和扭转，那么在建筑方案设定中，先要对平面做优化设计，保证其简单和规则，争取达到三心合一的效果。

3.4加强材料的检查验收工作

对于高层建筑工程，如果施工现场没有合格的材料，那么再科学的结构设计，再完美的施工技术都不能达到预定期望。因此在高层建筑施工现场的管理人员，一定要加强对现场材料的控制和管理。在管理材料过程中，先要选择好的供应商，可以通过市场调查，或者通过招标方式选择材料，一定要货比三家，然后对满意的供应商提供的材料到加工现场进行实地考察，得到具体数据后选择性价比最高的材料。然后材料在进驻场地之前，必须进行严格的检查，看是否有近期的出场检验合格证，生产厂商和生产日期和要求是否一致，然后还要进行材料的抽检工作，如果抽检合格率不达标，那么坚决不能让其进驻施工现场。合格的产品要统一放到材料库中进程管理，使用材料需要派专人拿着证明来取，同时监管人员要跟踪其使用情况，避免发生浪费问题。

4　结束语

在高层建筑中，无论是施工材料还是施工技术出现问题，对其主体建筑的结构都有直接的影响，因此在具体的施工设计阶段，一定从多方面进行问题的考虑，综合地提高高层建筑的稳定性和安全性，也只有这样，才能让用户满意，提升企业的品牌价值，在市场中才会占有一席之地。

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[2]陈琳琳.高层建筑结构设计中抗震概念设计的应用[J].江西建材，2014（9）：30.

[3]王法振.高层建筑结构设计的问题及对策解析[J].建材与装饰，2013（23）：44.

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1673-0038（2015）42-0092-02

2015-9-30

王俊英（1972-），女，云南宣威人，建筑结构设计工程师，大专，从事房屋建筑结构设计工作。