高层建筑结构设计的问题与对策研究

文/ 王孝鹏 上海晖荣建筑设计咨询有限公司 辽宁沈阳 110000

1、高层建筑结构设计存在的常见问题

1.1 抗风结构设计问题

由于高层建筑的高度特点，使得其抗风性能也是非常重要的一个环节。当对建筑结构设计的过程中，也应当对抗风设计的有效性进行考虑。通常来说，由于高层建筑自身高度很高，作为建筑物自身则同外界风之间存在一种阻隔以及扰动作用，这就使得建筑物周围的风会在一定作用之下对建筑产生一种类似于振动的效果，并使其承受相当的荷载力，从而使建筑的自身安全受到威胁，严重的还会使建筑主体结构被破坏、墙体断裂等现象的出现。

1.2 抗震结构设计问题

对于高层建筑来说，在对其结构设计的过程中最为重要也是最难实施的环节就是其抗震结构的设计，因为高层建筑特点，使得其在地震发生过程中可能会存在很多不确定的因素，而在目前建筑结构设计的过程中，也没有对当地震发生时如何有效的进行避震以及其可能带来的破坏性进行足够的考虑。而如果在设计的过程中没有对高层建筑的相关抗震数据较为精确的分析，且不能够根据地震发生原理为依据进行相应的设计，则很有可能由于高层建筑抗震性能的不足而存在一定的安全隐患，从而对人们的生命财产安全造成严重的威胁。

1.3 消防结构设计问题

同普通建筑相比，高层建筑具有更为复杂的特点，而为了对高层建筑多种需求进行满足，则需要在结构设计的过程中选择不同种类的材料。目前，在高层建筑中使用较多的还是可燃性材料，而这就会对高层建筑的火灾情况带来了一定的隐患。同时，由于在高层建筑中具有风力大、空气流动强的特点，一旦出现火灾则很可能造成更为严重的灾害。另外，由于高层建筑楼层较多，在对其结构设计的过程中也都将其设计为垂直形态，而在这中形态之中一旦发生火灾，那么对居民疏散则需要更多的时间，这也为高层建筑的消防问题带来了威胁。

2、高层建筑结构设计问题解决策略

2.1 优化抗风结构设计

首先，要注重结构的基础设计。对于建筑的抗风性能来说，首先应当保持其具有良好的结构稳定性。这就需要在建设的过程中保证选择级配比较高的砂石，并对材料回填过程的密实程度进行保证，从而保证建筑在水平作用力施压下不会出现倾覆性趋向。另外则应当在持力层底部设置相应的抗拔锚杆，从而能够通过相关的钻孔、安装以及注浆一系列工作使锚杆的功能得到增强，并使其抗拔强度得到保障。其次，在对建筑非承重构件设计的过程中，还应当通过对耗能减震系统良好的利用使风力对于建筑的影响得到降低。在这个系统中，主要以楼板、剪力墙以及耗能支撑等部件所组成，并保证能将这种减震系统设置在合理的位置中，从而使耗能减震的作用得到加强。最后，由于高层建筑往往面临较大的风压，在这种强大风压的作用之下也会对建筑结构构件的内力得到提高，而一旦这种压力超出了其所能承受的最大值，就会使风荷载同水平力之间出现重叠问题，从而对建筑整体造成结构性破坏。所以就应当对风压较高的位置进行加固，首先应当对建筑实际风压作用力的大小进行分析，同时对建筑土压力进行控制，并在此基础上对建筑的水平荷载内力进行加强。

2.2 优化抗震结构设计

抗震性能代表着建筑物的安全，对于高层建筑来说尤为如此，这就需要我们通过对以往的抗震结构设计进行一定的优化：

首先，应当使建筑结构的规则性得到增强，并对其中抗侧力构件的位置进行合理的设置，从而使其能够具有更为合理的承载力分布体系。同时由于垂直方向结构的关系，则应当进一步增强其构件的强度以及刚度，从而使其得到更为连续的稳定性。其次，在地震灾害中，最可能对建筑造成破坏的情况就是建筑地基出现沉降，一旦地基出现沉降，那么就会使建筑结构急速出现开裂等一系列破坏。所以在对地基施工的过程中，一定要对地震因素做出充分的考虑，从而以有针对性的方式对其设计。同时，还应当对建筑平面进行简化，减少相关的平面布置，从而通过合理的施工设计使地基的强度以及刚度得到增强。另外，还应当将桩箱埋设一定的深度，并将上部结构以及群桩能够保持在同一条线上。再次，应当对建筑结构承重构件的抗侧力进行提高，并尽可能的满足其承载力所需的延续性，从而使建筑的抗震能力得到提高。

2.3 优化消防结构设计

首先，应当设计好良好的防火间距，对于间距的计算方式是将每栋建筑物之间的距离以及每一栋建筑中可燃物件边缘开始计算，但是由于建筑中可能存在的地理、功能等情况的差异性，所以在设计的过程中也应当根据实际情况来灵活的选择。同时，还应当对建筑的灭火结构、耐火能力以及排烟性做出保障，从而使建筑能够满足防火要求。其次，设计好相应的分割结构。通过这种方式则能够在火势发生之后将其控制在有效的空间之中并限制其扩大蔓延。对此经常使用的方式就是对楼板的垂直设计以及单元墙的水平设计等等，其不仅能够对烟雾、火势的蔓延程度降低，还能够为建筑居民获取更多的逃生时间。最后，还应当设计建筑的疏散结构。由于在高层建筑中疏散路线为垂直型，且在发生火灾时电梯会断电并当烟火蔓延的过程中使其成为逃生死角。所以应当将楼梯设置为疏散通道，并对建筑内防烟区要以及双向疏散通道进行合理的设置，从而当火灾发生之后加大居民的逃离速度。

总结：

综上所述，近些年来，我国的高层建筑发展十分迅速，建筑造型新颖独特，建筑物的高度与规模不断增加。在高层建筑结构设计中，设计者应根据实际情况，做出合理的结构方案选择。并能根据具体情况进行具体分析采取适当的措施解决实际问题。才能不断地完善和发展高层建筑。

[1]叶钟.试分析建筑结构设计常见的问题及措施[J].江西建材,2017（1）:14-14.

[2]安绍军.谈建筑工程结构设计中存在的问题及应对措施[J].中华民居旬刊,2017（15）.