關于目前高層建筑結構安全設計的若干問題探討

摘 要：在現代高層建筑設計過程中，建筑結構安全設計的實現是設計工作的主要原則。在實際的設計中，我們結合建筑設計中遇到的主要問題，以遵循安全設計“三項原則”為基本理念，利用合理科學的設計方法開展設計工作，提高建筑的安全性和抗震性，為建筑安全研究的開展提供支持。

關鍵詞：高層建筑；結構安全；設計；問題探討

在現代高層建筑施工中，社會對于建筑結構安全性意識有了很大的提高。在這種情況下，高層建筑設計人員如何在現有技術環境的支持下，利用設計手段做好高層建筑結構安全設計工作，確保建筑施工和使用過程中的安全性，是設計過程中首要的原則。在實際研究中我們結合建筑施工和使用中遇到的問題開展探討研究。

1 利用“三項原則”確保安全設計理念的貫徹

在高層建筑設計的過程中，為了貫徹安全設計理念，設計者在設計過程中必須確保安全設計的“三項原則”，既設計中計算簡圖的適當性原則、設計基礎方案的適合性原則、建筑結構方案的合理性原則。為了實現這三項原則，在設計過程中，需要做好以下工作。首先為了實現設計中計算簡圖的適當性原則，必須做好計算過程中的誤差控制工作，盡可能的減少計算過程中的誤差比例。同時在計算完成后，做好驗算和審核工作，防止計算誤差問題的出現。其次為了實現設計中基礎方案的適合性原則，在方案的制定中設計者要詳細了解以下內容：整體設計方案中臨近建筑物的施工條件和環境因素；建筑所在區域內的土體性質以及設計中最大限度地基的潛力等對地基承載力的影響等因素。將這些因素進行綜合分析和研究，制定出的設計基礎方案才具有合理性原則。最后為了實現建筑結構方案的合理性原則，設計者必須做好結構方案的可行性和實用性研究分析，防止方案在建筑結構施工過程中受到相關問題影響難以真正實施，進而對建筑安全產生影響。

2 強化基礎結構設計方法，提高地基承載力

在高層建筑結構安全因素中，建筑地基的承載力起著非常重要的作用。為了保證地基承載力的科學合理，我們在設計過程中必須做好以下的幾項工作。首先是做好天然地基的加固設計。在現階段的高層建筑建設過程中，大部分的地基依然采用的是天然地基。在這種情況下，設計者應該充分考慮天然地基的實際情況，在設計中利用設計手段提高地基整體的承載能力。如在設計中利用深埋地基設計方法，提高天然地基的穩固性；或是利用設計方式對地基進行人工修正，實現建筑對地基承載力的要求。其次是做好鋼筋砼墻的設計。為了確保高層建筑地基的承載能力，在建筑地下室的設計中其外墻大部分會設計為鋼筋砼墻結構。在這一設計中，鋼筋砼墻結構的采用可以保證地基外側具有較強的層間剛度，這種設計理念的采用從基礎結構上提高了建筑地基的整體穩定性。最后是確保地下室設置的合理性。在高層建筑地下室設計中，合理的設置地下室承重、高度等結構因素，可以保證建筑地基結構整體穩定性的提高，同時地下室合理的設置過程還有利于協調建筑整體結構，保證了建筑安全結構的實現。

3 利用剪力墻開洞方式實現安全設計

為了確保高層建筑在使用中的安全，我國在建筑規范中明文規定了較長的剪力墻宜開設洞口的設計要求，并根據建筑建設的實際情況規定了開洞的具體要求。在實際的設計過程中，我們依據剪力墻洞口沿豎向成列布置的原則，根據洞口的分布和大小因素，將剪力墻劃分為實體剪力墻、整體小開口剪力墻、聯肢剪力墻、多聯單獨剪力墻、框支剪力墻等幾種類型。在實際的開洞設計中，我們為了保證剪力墻的實際承載能力和安全性，在保障建筑質量和實現設計要求的情況下必須遵守以下設計要求：盡量減少剪力墻開洞的數量；盡量采用減小剪力墻開洞的面積；盡量采用單排開洞的方式對剪力墻開洞；剪力墻開洞位置應盡量居于墻體靠中間的位置。以上的這些設計要求是為了防止因剪力墻開洞數量、面積、位置等因素影響剪力墻及建筑的整體結構安全而設置的。

4 在設計中科學計算選擇建筑的梁高度

在高層建筑的結構安全中，建筑物懸挑梁發揮著很重要的作用。所以在高層建筑的結構安全設計中，實現對懸挑梁的合理設計具有重要的安全意義。在懸挑梁的設計過程中，如何科學的計算和選擇建筑的梁高度是保證結構安全設計的重要因素。在實際的設計工作中我們必須注意以下的幾點。一是在計算梁高度的過程中必須注意考慮梁饒度的因素，在設計中加大梁高指數，防止在建筑使用中因為掛梁受到饒度影響產生變形進而形成裂縫，對建筑物的安全產生影響。二是在計算過程中盡量降低誤差，同時在計算完成后做好計算結果的驗算工作，防止在計算過程中因為誤差過大影響挑梁的安全指數。三是在計算中充分考慮非水平地震對懸挑梁的影響。因為非水平地震對懸挑梁的安全影響較大，所以在進行梁高的計算和設計過程中，設計者必須根據建筑物所在地區的地質情況充分考慮地震對挑梁安全的影響。

5 建筑抗震性能化設計

在進行高層建筑的設計過程中，如何提高建筑的抗震性能，達到國家對高層建筑抗震要求是設計過程中必須考慮的因素。在實際的設計過程中設計者應做好以下的幾點工作。一是在設計分析過程中確定結構設計指數是否符合國家建筑物抗震的相關規定范圍，如果發現問題應立即進行修改；二是在設計前做好施工地點場地條件的調研工作，合理的設定建筑物抗震設防類別和地震動參數；三是做好設計中建筑深入的彈性和彈塑性計算分析工作，并通過計算和審核方式判斷計算結果是否符合建筑的安全要求；四是在設計中找出建筑結構中存在的薄弱部位以及在建設過程中需要加強的重要部位，利用設計方式提出加強抗震性的設計措施；五是為了論證設計結構是否符合建筑的抗震要求，在必要時設計者可以對建筑構件、節點或整體模型進行相關的抗震試驗，為設計方案提供論證依據。

6 結束語

隨著建筑業的發展，土地資源的愈加緊張，高層建筑已經成為建筑的主流。做好高層建筑結構安全設計，確保建筑在施工和使用中安全可靠是建筑設計過程首要的原則。在實際的設計過程中，設計者應遵循設計安全的“三項原則”開展設計研究，同時結合建筑設計中遇到的主要技術問題和抗震性要求開展技術研究，確保高層建筑結構安全設計目標的實現。

參考文獻

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[2]吳立明.高層建筑結構設計的影響因素[J].城市地理，2014（18）.

[3]郭雪.有關高層建筑結構設計的若干問題探討[J].門窗，2013（8）.

作者簡介：王泰康（1987-），男，四川都江堰人，中國華西工程設計建設有限公司，本科學歷，研究方向：結構設計。