高层建筑结构设计问题及对策分析

杨蕾 刘永强 董玮

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摘 要 伴随着人类科技进步和社会经济发展，加速了我国在高层建筑领域的建设与发展。相比一般的建筑结构，高层建筑结构更为复杂且施工方面也具有很大的难度，因此，高层建筑的结构设计以及安全性问题正在受到更多人的关注。对于高层建筑来说，建筑结构设计是保证整个工程质量的基础，也是提高建筑安全稳定性的重要基础，所以，针对加强高层建筑结构设计有着极其重要的实际意义。本文会对高层建筑结构设计存在的问题进行相应的探讨，并对存在的问题提出了相应的解决方案。

关键词 高层建筑;结构设计;问题;对策

1、高层建筑结构设计的特点

1.1水平荷载成为决定因素

水平荷载对结构产生的倾覆力矩以及由此在竖构件中引起的轴力，与楼房高度的两次方成正比，高层建筑楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中所引起的弯矩和轴力的数值，仅与建筑高度的一次方成正比。对某一定高度楼房来说，它的竖向荷载大体上是定值，但是其水平荷载却不是定值，它随结构动力特性的不同而有较大幅度变化。

1.2结构延性是重要设计指标

与底层建筑相比，在地震作用下高层建筑的结构的变形会更大一些。为了避免高层建筑倒塌，使其具有较强的变形能力，特别需要在其构造设计上采取一定的措施，来保证结构具有足够的延性。

1.3轴向变形不容忽视

在高层建筑中，因为其竖向荷载很大，所以它能够在柱中引起较大的轴向变形，使得连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大；此外它还会对预测构件的下料长度、构件剪力和侧移等产生影响。

1.4侧移成为控制指标

与底层建筑不同，结构侧移是高层建筑结构设计中的关键因素。水平荷载下结构的侧移变形随着建筑高度的增加而增大，与建筑高度的四次方成正比。因此，在水平荷载作用下，应将结构的侧移控制在一定的限度范围内。

　　2 高层建筑结构设计存在的相关问题分析

　　2.1 短肢剪力墙的设置问题

　　在高层建筑结构在设计过程中，存在很多需要解决和处理的问题，任何一个方面的问题都可能对建筑结构造成影响。对于短肢剪力墙的设置，如果设计不准确或者位置不明确，那么对于建筑物的稳定性影响将会是致命的。设置短肢剪力墙的建筑可以提高其结构的整体稳定性和安全性，但如果短肢剪力墙设计不合理，会对整个建筑结构产生很对安全隐患[1]。

　　2.2 嵌固端设置问题

　　嵌固端也是结构设计中的一个重点，也是一个很容易忽视或者出现问题的方面。在实际的嵌固端设置过程中，第一个问题表现在位置的选择方面，有一些设计人员将嵌固端设计在地下室或者是人防顶板出，这种设计和安排是非常不合理的，同时也不利于其作用的发挥。第二个问题是设计的比例问题，比例过大或者过小都会影响到嵌固端的正常使用;第三个问题就是设计过程中的抗震缝隙处理和协调问题，这个问题的存在也会直接影响到建筑物的稳定性。

2.3 超高问题分析

　　超高建筑的问题是结构设计中常遇的问题之一。超高建筑是建设单位对建筑高度增加以达到提高经济效益的行为和现象。超高设计是不符合其他相关的规范和要求的，人为的增添建筑高度会降低高层建筑结构的稳定性，这种行为和方式也是很危险的，受到严重外力后还会发生断裂或者坍塌等现象。

　2.4 建筑结构抗震设计规范问题

　　目前国内建筑设计年限一般为50年，且对地震烈度与地震等级对应下的高层建筑物的抗震能力提出了明确规定。但目前国内在近10年间多次发生地震问题，建筑抗震等级及抗震烈度有着不同程度的需求，如果仍然按原设计规范执行，一旦发生大规模地震事故，高层建筑结构抗震性能存在安全隐患。

　　2.5 其他设计问题

　　高层建筑的结构设计是一个复杂性的问题，也是一个较为庞大的系统化体系，所以需要注意和关注很多方面的问题。除了以上三个设计方面问题，还有一些其他的比较显著的设计方面问题，比如在抗震性能计算、构件位置计算和确定以及参数的选择等等，这些问题的存在都会影响到设计的结果和效果，对于工程产生直接或者间接的影响[2]。

　3 高层建筑结构设计中常遇问题的优化与对策

　3.1 對结构设计方案进行选择和优化

　　高层建筑结构设计遇到的问题与解决和应对，首先要需要对设计方案进行深度探讨，不断完善探讨和优化，通过分析比较，进行结构方案合理化论证，选择最恰当、合适的结构设计方案，这也是能够保证高层建筑严格执行相关技术标准进行设计的重要体现;其次是要将施工设计与施工现场的实际情况进行结合，不仅有利于对设计方案进行检验，同时也可以在这个过程中对于设计方案进行完善和检验，低于施工过程中复杂因素多且需要勘测的部分要予以更多关注和重视;最后对于设计方案中存在的问题，保证方案不断进行优化和完善。

　　3.2 注重计算简图的使用

　　高层建筑设计过程中会遇到很多的设计图纸，同时涉及一系列的计算问题，这是进行设计的一个重要基础，也是我们完善设计的一个重要方面。对于高层建筑来说，一切的设计都应该以计算分析结果为基础，同时在设计过程中要注重设计简图的使用，对于简图中信息和实际的计算信息以及设计的信息进行比对分析，最终检验设计方案是否科学。计算简图的应用以及选择还可以借助计算机软件得以实现，提高计算效率和设计精确度。简图的使用还有一个重要作用就是使得各种设计变得更加清晰，有利于设计的优化和设计效率的提升[3]。

　　3.3 建筑结构设计中重视的各性能的需求满足

　　建筑结构设计的目的就是为了满足建筑基本的使用需求同时满足建筑结构的性能需求，因此在不影响建筑的基本使用需求的前提下，需要满足建筑结构各种性能的设计才是完善的，高层建筑结构的质量安全才能够得到良好的保护。第一、建筑结构的延性设计必须加强重视，延性这一建筑结构重要指标主要影响的是高层建筑结构的倒塌或变形等问题，延性尤其是高层建筑在遭遇到地震等自然灾害的情况下这种性能显非常必要建筑，结构设计中延性体现出来的是将柔度体现出来;第二、水平力是高层建筑结构的一项非常重要关键的因素，高层建筑结构在其中一个平面内的水平方向会受到各种各样的荷载的反复作用，例如风荷载、地震荷载等，或各种荷载之间的相互组合作用，都会导致高层建筑结构产生比较大的水平位移，因此必须在结构设计中的对其进行合理有效的控制;第三、高层建筑结构设计的稳定性也是一项非常重要的设计性能指标，控制结构的整体稳定性有很多种途径，例如最为典型的包括设置短肢剪力墙的控制结构整体稳定性[4]。

　4 结束语

　　高层建筑逐渐成为城市的主体建筑结构形式，目前城市高层建筑的数量、高度和规模正在不断增加，因此高层建筑设计以及安全管理等一系列相关的问题都将是业内研究和讨论的热议话题。在高层建筑结构设计的过程中，要采用正确合理的结构设计方案，对于设计过程中需要使用的设计图纸等进行科学使用和制作，同时要对设计过程中存在的问题进行了解并采取及时的应对和处理措施。提高高层建筑结构设计的科学性和水平，要能够从多角度出发和控制，对于影响建筑设计的因素进行很好的控制，这样才可以提升高层建筑的质量水平。

　　参考文献

　　[1] 游小兵.高层建筑结构标准化设计的问题及对策探讨[J].中国标准化，2017，（24）：83-84.

　　[2] 潘峰.高层建筑结构设计的问题分析及对策探讨[J].江西建材，2017，（15）：62，69.

　　[3] 常鹏.高层建筑结构设计的问题及对策[J].山西建筑，2017，43（23）：49-51.

　　[4] 张向前.高层建筑结构设计的问题及对策[J].山西建筑，2017，43（20）：48-49.