高层建筑结构设计中的不足及解决措施

刘斯 刘焦

摘 要：随着城市的不断发展，城市土地资源变得越来越紧张。为了能充分利用土地资源，高层建筑不断涌现，并在我国的建筑市场上快速发展。然而高层建筑由于其本身的高度原因，因此，对其建筑的结构设计也有这更高的要求和标准，一旦高层建筑结构设计中存在较大的缺陷，将可能引发重大的安全事故。本文针对目前高层建筑结构设计中存在的不足进行了探讨，并对进一步加强高层建筑结构设计的安全性，提供了相应的措施和建议。

关键词：高层建筑；结构设计；解决措施

1 高层建筑结构的特点与设计原则

1.1 高层建筑结构的特点

高层建筑与一般的建筑最重要的不同在于其荷载承受力的不同。高层建筑不仅需要承受纵向的重力荷载，还需要承受外界风力的横向荷载。其次，与一般的建筑相比，高层建筑在发生地震时，往往不能快速有效的疏散人群。因此，高层建筑结构需要具备一定的抗震能力，确保在地震时可以提供给人们更多的疏散时间。

此外，随着高层建筑层数的增加，建筑物的层间位移往往会变大。而当建筑侧移过大的时，则会使人感到强烈的不适，还容易造成建筑结构的损坏。因此，在实际的高层建筑结构设计中，为了有效的减少建筑的侧移，需要将建筑侧移控制在相应的范围内，确保建筑结构构件以及非结构构件都能满足建筑结构设计的要求。

1.2 高层建筑结构的设计原则

在高层建筑结构设计的过程中，首先需要遵循的设计原则是提高混凝土设计的质量。提高混凝土设计的质量，是满足建筑需要的基本，可以有效的提高建筑的安全性。同时还需要相应的安全理念对施工进行引导，确保施工的安全。其次，高层建筑结构设计要满足实用性功功能原则。随着现代人生活质量的不断提高，对美的事物有了进一步的追求，也因此对高层建筑物提出了更高的要求。这就需要设计者在对高层建筑结构进行设计的过程中，需要注入更多的元素，并对建筑结构单元进行相应的协调，从而确保高层建筑的功能可以充分的展现。

2 高层建筑结构设计中存在的不足

2.1 均衡关系不合理

一个具有合理均衡关系的高层建筑，其裙房和主体之间的尺度空间偏移应在合理的数值内。为了使均衡关系可以达到合理的状态，设计师必须对设计进行充分清楚的规划，并对相应的建筑规模做准备。然而目前很多设计师在实际的设计过程中，并没有对高层建筑和城市道路进行均衡的布置，导致在一定程度上破坏了高层建筑与周围地理环境之间的兼容与和谐关系。

2.2 高层建筑消防结构设计不规范

高层建筑的内部是通过多元化的结构组合而成，其建筑结构是非常复杂的，而在其中需要考虑的一个重点问题就是对不同建筑材料的使用。比如可燃性的材料往往极易发生火灾，如果在高层建筑中不恰当的使用该材料，将会带来严重的后果，并且由于高层建筑本身高层风力过大，一旦发生火灾，会使得后果进一步的恶劣化。因此，设计者在对高层建筑结构进行设计的过程中，应具有相应的消防意识，对高层建筑消防结构进行规范设计，并要充分考虑对结构关键主体的防护。

2.3 高层建筑结构的高度问题

高层建筑的高度本身就比一般建筑要高出很多，其安全性相比一般的建筑物要弱。但有些企业一味的追求利益的最大化，往往会将高层建筑的高度做到相关规定的极限，还会在具体的施工中作假。比如某些开发商为了不突破所要求的限制高度，往往会在設计稿中压缩层高，但在实际建筑过程中却还是按照压缩前的高度进行施工。这样的行为会使得高层结构中，起控制作用的不再是竖向的重力荷载，而要求了更多的横向下承载力，这对高层结构的安全埋下了隐患。

此外，由于高层建筑过高，对其抗震能力也具有了更高的要求。但目前在对高层建筑结构进行设计的过程中，虽然采取了相应的抗震措施，但是却没有对地震所带给高层建筑的破坏度进行预测。使得抗震设计不完善，在发生地震时，其危险性往往会超出抗震措施的抵抗性。

2.4 高层建筑结构设计体系不合理

目前高层建筑结构在设计和建造的过程中，往往会过于追求建筑外表的美观，而对忽略建筑内部的结构化和系统化。这样的设计和建造会严重的违反高层建筑的规范要求，影响整个系统结构设计的安全性，使得高层建筑在实际使用的过程中，往往会受到极大的承受载荷。

3 高层建筑结构设计不足的解决措施

3.1 对基础方案进行综合考虑

基础方案对于保证建筑的结构的稳定性能和安全性能具有重要的作用，在对其进行设计的过程中，要充分的确保其科学性。在考虑基础方案的过程中，要合理计算简图，采取一定的构造方法并控制计算误差在一定的范围内，确保计算简图的科学性以及其经济上的合理性。

3.2 设计相应的消防结构

在设计相应的消防结构的过程中，设计工程师首先应减少对易燃材料的使用，从而降低火灾发生的可能性。其次，设计工程师的过程中，应扩大建筑结构之间的距离，避免建筑之间相隔过近，致火灾危害的加深。此外，设计工程师需要建立良好的疏散系统，确保在发生火灾时，人员可以利用疏散系统进行逃脱，减少人员的伤亡。

3.3 注重对结构抗震的设计

在对高层建筑结构进行设计的过程中，必须对抗震结构设计充分的重视。尤其是对于某些地震频的地区，在结构设计过程中需要对抗震结构进行严密的计算。同时，在某些非频发地震区的高层建筑，也需要对抗震结构加以考虑，并采取相应的措施手段，确保高层建筑结构的稳定性和安全性。此外，由于高层建筑随着楼层的增高，其本身结构的柔性也会不断加大，因此，在实际发生地震时，这样的结构特性会使其出现较大的变形，从而发生倒塌事件。为了避免这样倒塌事故的发生，在对其结构设计的过程中必须采用一些合理的抗震措施，比如确保建筑结构具有较好的延性，使得建筑结构可以抵抗一定的变形，从而提升高层建筑的稳定和安全。

3.4 加强结构分析及计算

由于目前较常使用的计算软件种类较多，其各自的计算模型与计算方法也存在着一定的差异，造成各种软件最终计算结果往往各不相同。为了避免不同软件计算结果的不同而对建筑结构带来重大影响，因此，在对建筑结构进行分析的过程中必须从建筑本身的类型出发，根据其相应的类型选择恰当的计算软件和模型，并且可以对不同软件的计算结果进行相应的分析，选择恰当有效的结果作为实际建筑的数据依据。

此外，在加强结构分析及计算的过程中，必须重视对设计人员综合素质的要求，确保设计人员可以有效的使用这些计算软件，从而实现高层建筑设计的科学性、安全性、规范性。

4 结语

高层建筑的增多是目前城市发展的必然趋势，是解决城市人口拥挤的重要方式。但由于高层建筑结构本身的复杂性，与其设计的高难度性，造成高层建筑的结构设计中存在着诸多不足。而对这些不足加以改善与防范，对于提高高层建筑结构设计的安全性、规范性具有重要意义。

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