高层建筑结构设计的问题及对策探讨

李文起 张 衡

商丘市弘基建筑勘察设计有限公司

高层建筑结构设计的问题及对策探讨

李文起 张 衡

商丘市弘基建筑勘察设计有限公司

随着城市化进程的加快，高层建筑物越来越多，尤其是大城市新建建筑物多为高层建筑。高层建筑的设计建设难度较高，做好其结构设计成为提升高层建筑建设效率和质量的关键之举。在高层建筑结构设计方面，一方面要体现出设计的科学性和专业性，进而使建筑物能够满足于公众的实际需要，另一方面，高层建筑结构设计要体现出安全性，侧重于满足抗震、抗风等基本功能性要求，确保建筑能够符合安全建设规范标准。

高层建筑；结构设计；问题

科学技术及市场发展的需要促进了建筑结构的不断变化，建筑工程逐渐朝着高层化发现发展。高层建筑具有施工技术复杂，建筑结构承载力要求较高等特点，其中高层建筑结构设计作为高层建筑工程的重要组成部分，在开展建设项目时要对高层建筑结构设计给予高度注意，要保证结构设计的合理性、科学性，以满足人们生活的需要，此外建筑结构设计还需要使建筑具有一定的抗震和抗风能力，以实现建筑物安全性的需要。

1 高层建筑结构的特征

高层建筑结构与普通建筑不同，高层建筑结构需要承载水平和垂直两个方向较普通建筑结构承受的荷载大。其中外界风力产生水平荷载，垂直荷载主要是建筑物的高度引起的荷载。高层建筑结构受外界地震和风力的影响较大，同时随着建筑的层数逐渐增多建筑物位移的速度将增快，侧移速度的加快会影响住户的舒适度和建筑的功能性。此外侧移过大还会损害建筑物的结构和非结构构件。这就要求设计人员在进行建筑设计时将建筑物的侧移控制在合理范围内，以实现建筑物功能性和舒适度的要求。

2 高层建筑结构设计原则概述

2.1 选取合理的计算简图

在计算简图的基础上，设计方要对高层建筑结构设计进行计算，一旦数据采集不合理，容易导致最终结构设计不合理，影响后期的施工建设。为能够保证后期建筑结构设计的安全性和规范性，设计方必须选取更为合理的设计方案，采取相应有效的构造方法，在实际的结构设计当中，要尽可能减小误差，使计算简图尽可能控制在规范的限定范围之内。

2.2 确定合适的基础设计

基础设计要以高层建筑的地质条件为选择依据，并综合考虑建筑的荷载分布和结构类型、相邻建筑物的影响、施工技术和条件等因素，实现具体基础设计的确定。在基础设计方案确定过程中要充分发挥地基潜力，必要时还需进行地基变形监测。

2.3 确定科学、合理的结构方案

建筑结构方案必须在满足建筑设计结构体系和形式的要求下，尽量降低成本费用。结构体系的设计要求受力准确、传力便捷。结构方案的选择过程中要综合考虑区域条件、自然条件、施工材料、施工技术等因素对结构设计的影响，以实现结构方案的最优化。

3 结构设计中存在的问题

3.1 短肢剪力墙设置问题

短肢剪力墙不合理设置已经成为直接影响高层建筑安全性的突出问题，其对建筑结构的损害是非常严重的。在高层建筑结构设计中，往往容易出现增设短肢剪力墙的现象，这一现象的出现容易影响到建筑物的稳定性和安全性，进而使建筑物整体抗震能力弱化，不利于建筑物长期稳定使用。

3.2 纵向框架的问题

在现行的建筑抗震设计规范中，水平地震的作用力一般按两个主轴的方向分别计算。各个方向的抗测力构件用于支撑各个方向的地震力。也就是说，在对整体框架进行结构设计的时候，纵向框架的力和横向框架的力两者的重要性是相同的。然而在实际高层建筑结构设计中，往往忽略了地震的纵向作用，导致结构设计的缺陷，使得梁的支座负筋，跨中纵筋和箍筋的配筋值都不足。

3.3 其他问题

建筑结构的稳定性、牢固性、抗震性、应力处理不足，这一系列设计的不合理，会直接降低建筑的质量和使用寿命，影响建筑结构的设计的效果。针对高层建筑结构设计中需要计算的设计部位来讲，计算的准确性直接影响设计的科学性、合理性。

4 完善高层建筑的结构设计工作

4.1 结构方案选择要合理

高层建筑结构设计工作最为重要的一点就是要恰当合理选取结构方案，只有结构方案选择准确才能确保高层建筑整体结构设计水平达到预期标准。在实际的结果方案选择过程中需要考虑的问题相对还是较多的，首先应针对具体标准和规范要求进行设计前的分析，进而能够避免实际选定的高层建筑结构设计方案违反相关标准和要求，其次对建筑施工环境进行实地考察，对基础情况、项目规模等信息数据进行收集分析，进而在做好前期工作的基础上选定最为优化的一套高层建筑结构方案。

4.2 合理使用计算简图

计算简图是建筑结构设计的数据基础，计算简图中具有建筑结构设计的计算内容，是影响建筑结构设计的关键所在，因此加强计算简图的合理运用有助于建筑结构设计的安全、合理目标的实现。由于高层建筑结构设计具有极强的复杂性，在确定计算简图时存在一定的难度，计算简图的具体确定过程总必须综合考虑各种因素的影响，以确保后续计算工作的准确性、客观性。同时在计算过程中还要加强计算简图的合理使用，以保证计算的高准确性。

4.3 加强平面及立面的选择

在进行高层建筑结构设计中，“三心合一”是一个重要的概念。“三心合一”指的是高层建筑整体的几何形心、刚度中心、结构重心尽可能地在空间中交汇于一个点。如果不能在高层建筑结构设计中做到“三心合一”，那么整个高层建筑的结构设计就会出现扭转问题。扭转问题会在风载等水平载荷的作用下对高层建筑的相应结构造成严重危害，继而影响到整个高层建筑的结构设计。为了防止扭转问题对于整个结构的危害，设计人员在设计时应该尽可能的使高层建筑整体达到“三心合一”的状态，要选择合理的结构形式和平面布局。因此，在选择平面和立面形式的时候，对高层建筑的平面要选择比较简单的形式，便于设计人员在进行计算和设计的时候条理清晰、不易混淆。

综上所述，高层建筑结构设计合理与否，最终影响着建筑的整体安全性。现阶段，高层建筑结构设计存在的问题具有普遍性，有针对性地展开分析研究符合当前结构设计现实要求，研究的实效性较为突出，研究所取得的成果具有一定的借鉴价值。

[1]王号.高层建筑结构设计相关问题及对策分析[J].低碳世界，2015，01：233-234.