高层建筑结构设计的问题及对策探讨

王佳平

摘 要：近几年，随着国内城市建设规模不断扩增，建筑公司加大对建筑结构设计的重点研究，通过优化设计建筑物内部空间结构，才能够提高建筑的质量水平。人们随着生活水准的提升，对建筑物内部的空间结构更加关注，要求建筑结构有更强的美观性和安全性。为了使建筑结构更加持久，建筑设计单位要以结构设计作为切入点，应用一些最新型的技术，优化设计建筑结构布局图。

关键词：高层建筑;结构设计;问题;对策

由于现代科学手段的迅猛发展，我国建筑行业的施工技术得到了有效提高，不仅建筑的类型及功能呈现多样化，而且建筑的设计复杂多样。建筑结构对于整体建筑的安全性和美观等有着紧密的联系，所以做好建筑结构设计是至关重要的，对人类的生产和生活都起着极大的作用。

一、高层建筑结构的特征

高层建筑有着不同于多层或单层建筑的结构特点和功能特点，这对高层建筑的结构设计有着直接影响。高层建筑结构复杂、层数多，建造材料种类繁多，且使用时多为人员集中场所，加上内部系统复杂，使得高层建筑的结构安全成为重点。我国高层建筑目前多为钢筋混凝土结构，就结构体系而言一般分为四种，框架结构体系高层建筑，采用柱、梁和基础结构构成基本框架，在此基础上完成建设，该结构空间设计灵活，但抗侧能力较差;剪力墙结构体系高层建筑，该结构由于采用混凝土剪力墙，增加了建筑抗剪强度和刚度，但建造相对复杂;框架剪力墙高层建筑，该结构是当前高层建筑最常用的结构形式，其包含了上述两种结构体系的优点，避免了单一结构的缺点。

二、高层建筑结构设计中的常见问题

2.1建筑设计超高问题

在进行高层建筑结构设计的时候，一定要重视建筑整体的超高问题。建筑的实际建设高度，不仅对建筑物的施工质量要求有不同的影响，还对建筑内部的系统配置设计有很大程度地影响。在实际的高层建筑工程当中，建筑超高问题是比较常见的。不同高层建筑高度对应的建筑抗震、消防等设计规范要求是不同的。一般来讲，建筑高度越高，设计规范要求越严格，如果建筑设计超高问题出现，等于间接以低要求的规范标准指导了实际需要高标准设计建设的高层建筑，这样必然会出现建筑结构、建筑系统配置以及建筑功能实现等多方面的问题，不利于高层建筑的安全稳定。

2.2高层建筑施工过程中带来的垂向载荷问题

高层建筑在建设施工过程中，会使用到大量大吨位的机械设备，这些设备有时需要在高层建筑不同的楼层使用，会使得高层建筑在施工过程中垂直方向上的荷载变大，如果在设计阶段对这一问题重视程度不够，没有进行科学地测算计算，也没有采用合理的措施来增强施工阶段高层建筑受力单元的承载力，可能会使得高层建筑承重构件受到损伤，成为建筑安全使用的隐患。

三、高层建筑结构设计问题的对策措施

3.1提升高层建筑结构设计方案的科学性

高层建筑结构设计方案是建筑设计的重要前提，结构设计方案中首先要明确的就是高层建筑的基础参数，例如建筑高度等。结构设计方案中的所有建筑参数的设计都要严格按照国家有关规范，从设计源头避免超标情况的发生。高层建筑结构设计方案阶段要首先要确保高层建筑结构设计方案与国家相关建筑设计文件制度、标准规范，尽可能规避对高层建筑予以超高建设，其次结构设计人员在设计高层建筑结构过程中，要对建筑建设场地环境有一定了解，通过专业手段去勘察对高层建筑建设有影响的环境因素，并分析这些因素对高层建筑结构安全性和功能性的影响程度，必要时开展专家讨论，重点在于全面考虑环境影响基础上，优化高层建筑结构设计方案，论证方案的可行性，最大程度保障建设施工环节的顺利实施。

3.2完善建筑结构设计的性能

高层建筑的建筑性能关注点很多，这里重点分析三点。稳定性、延性设计以及刚度结构构件性能。首先高层建筑稳定性是建筑物评价的最基础指标，要保障高层建筑的建筑稳定性，有效地进行嵌固端、短肢剪力墙的设置是必不可少的，因此，建筑设计人员在具备足够专业能力的基础上，要在思想上重视嵌固端、短肢剪力墙等的设置，且建筑设计单位应该建立健全设计阶段高层建筑重要构建设计评审制度，从制度上保障设计阶段的科学性和准确性;其次要重视高层建筑结构的延性设计。大部分的高层建筑都会设计地下室，有些设置还会设置防空场所，这些功能区的设计会对高层建筑整体的抗震能力和稳定性有一定的影响，基于此为了做好高层建筑的延性设计，设计师应有效地把控高层建筑物的嵌固端上下刚性及抗震等级的比例，结构刚度要保持在变形限值区域内。为了避免高层建筑结构共振超过一定的设计值，需要设计人员在对高层建筑结构刚度设置时，在满足荷载能力的基础上，尽可能地降低刚度，以降低共振幅度，增强建筑物的抗震性;另外高层建筑设计人员在对建筑构件承载力、变形、刚度结构情况进行设计计算时，要充分考虑根据不同地区的地震水准，结合计算与实际地区环境参数，确定高层建筑结构构件承载力和变形能力相互间的平衡点。

3.3从设计和工艺多角度保障高层建筑施工过程垂向载荷

高层建筑设计方案确定阶段，要对具体的地基承载力、各个楼层的承载力等进行详细计算，计算原始数据的收集不能忽略实际施工过程带来的影响，例如大吨位机械设备的使用以及物料砂石堆放在不同楼层、不同施工进度阶段的对结构承载构件的影响。因此要想避免施工过程垂向载荷超标问题的发生，除了设计阶段进行承重柱、承重墙等构件质量约束外，還要对施工工序和工艺进行科学确定，在百分百落实要求的同时，还能降低垂向载荷，保障高层建筑设计与施工一致性。

3.4基础埋深的处理

在高层建筑结构设计当中，基础埋深不够的问题因其隐蔽性较强，往往会被人们忽略，但其对整个建筑的稳定性是有影响的。根据上一节分析的基础埋深问题原因，结构设计人员在对基础埋深设计确定时，要将高层建筑的地下使用部分与地上部分看作一个整体来进行规范设计，采用后浇施工，降低温度应力、沉降差异带来的影响，把地下超高的、地下车库的刚度折算成覆土厚土，依据国家有关规定对埋置深度进行精准计算。

四、结束语

从本文高层建筑结构设计中出现的问题来看，在高层建筑物结构设计过程中，需要完全明白高层建筑结构的特点，出现问题的原因以及去解决问题的措施有哪些，进而确保建筑物施工的安全和有效性。

参考文献：

[1]岳斌.高层建筑结构设计的问题及对策[J].建材与装饰，2020（20）：95+99.

[2]陈爽.高层建筑结构设计中的常见问题与对策[J].住宅与房地产，2020（18）：70.