高層建筑結構設計的問題與對策研究

(湖北金揚建設工程有限責任公司，湖北 宜昌 443000)

科學、合理的高層建筑結構設計是達到這些要求的根本保證，因而這也對高層建筑結構的設計帶來了較大的挑戰:必須保證高層建筑結構設計的科學性、合理性和規范性，才能滿足當前時期人們對于建筑包括安全性、適用性、耐久性、高質量、經濟性、舒適性以及環保性等在內的各種要求。

一、設計高層建筑結構合理性所遵守的原則

1、高層建筑結構基礎設計方案要合理

高層建筑場地的地址因素是決定高層建筑結構基礎方案如何選擇的參考依據。合理、有效的高層建筑結構基礎方案的設計，必須結合相應的地址勘探條件，必須切實、全面的考慮周邊原有建筑群體、施工限制條件、地基荷載分布情況與高層建筑結構類型等相互間的關聯因素。

2、保證高層建筑結構設計方案的合理性

判定高層建筑結構基礎設計方案合理性的依據是:高層建筑結構設計方案與建筑內部結構系統及施工各項要求方式是否相符合。一方面，高層建筑結構方案的設計要滿足高層建筑結構的要求，滿足結構體系傳力簡單、受力明確的要求，相同結構單元的高層建筑體，應具備相同的結構系統;另一方面，此方案還必須能夠保證其在具體施工中的經濟性要求。

二、高層建筑結構設計中存在的問題

1、結構方案優化不夠

高層建筑結構設計受到設計人員主觀追求新奇特、設計安全觀念局限及外部壓力等因素的影響，往往導致結構方案的種種不足，從而增大建筑工程造價，甚至給工程質量埋下安全隱患。少數工程方案設計人員缺乏工程安全意識，片面追求特別的建筑設計效果，自設計初期即造成結構方案無法修正的缺失。或者由于受到主觀設計能力的局限，不能整體性把握結構設計方案，統籌概念不強，導致對具體設計中出現的問題不認真、不全面。另一方面，開發商或上級領導對經濟性、建筑速度，以及商機的追求，也會影響設計師在高層建筑結構設計方案中對工程基礎、承重、抗測力等系統的分析、選擇欠優化。

2、片面追求建筑的成本最低化

如今建筑設計人員不斷增多，設計市場競爭激烈化，高層建筑結構設計工程師越來越多的受到開發商約束，片面滿足開發商對項目經濟效益最大化、建筑用材最小量的追求。在高層建筑結構方案設計中各項設計指標只能勉強達到規范要求的底限極值，從而降低了建筑物面對各種意外風險的抵抗力，也減弱了建筑物在規定使用年限之內的安全性。

3、建筑物沒有達到抗震標準

雖然國家制定了一些建筑設計標準，并頒布相關法律法規對保證建筑質量進行約束，但仍有部分高層建筑設計人員沒有重視建筑設計的抗震度，抗震意識不強，在結構中輕視甚至忽略了建筑抗震能力的設計，導致最終施工結果抗震力不達標，給人們的生命和財產安全埋下嚴重隱患。

4、建筑材料質量不過關

一些開發企業為了追求利益最大化，只考慮減少建筑成本，在施工中使用違規劣質建筑材料，以次充好，甚至偷工減料，以期更大化節約建設成本，卻忽視了建筑物的質量安全。不合理的高層建筑結構設計，不合格的建筑材料的使用，是造成我國建筑行業質量信譽下降的重要原因，是造成建筑實體質量降低的重要原因。

三、優化高層建筑結構設計的措施

1、從結構計算和構造出發

在結構計算計算方面，主要應當注意以下幾個問題:一是底框砌體結構的驗算。二是避免使用錯誤的方法計算樓板。三是避免荷載計算錯誤。四是應當運用實際經驗對計算結果做出合理的分析、判斷，并決定能否依據其進行施工設計。

在構造方面，主要應當注意以下幾個問題:一是應注意構件配筋率的極限值，對于具有抗震要求的建筑，在設計過程中不僅需要考慮建筑的延伸性，還需保證構件滿足最小配筋率的要求。二是必須選用符合標準的鋼筋，并保證鋼筋滿足不同位置的延伸、搭接和錨固的長度的要求。三是及時采取融熱通風等措施，避免屋面溫度的應力引起的墻體開裂等現象的出現;四是具有抗震性能的構造柱應在建筑內部實現上下對準貫通。

2、從抗震要求出發

建筑尤其是民宅建筑需要具備一定程度的抗震能力，已經越來越受到重視，因而在高層建筑結構的設計過程中必須要考慮到抗震功能，一般可采用二階段設計來實現三個水準的設防要求。對于一般的多層砌體結構的住宅建筑而言，應優先選用橫墻承重或是縱橫墻承重的結構體系，并在保證縱橫墻的均勻對稱和上下連續;樓梯不應設置在房屋轉角處和盡頭處，以避免在地震時發生坍塌;對于多層或者高層的鋼筋混凝土住宅建筑而言，應采用規則的結構將抗震墻和框架等抗側力結構進行雙向布置，并控制好抗震墻之間屋蓋和樓蓋的長寬比，還可在較為復雜的結構上設置防震縫。同時可以降低高層建筑自身的重量。高層建筑房屋的自重與地震效應成正比。建筑物自重比較小，則相應地震引發破壞的可能性越小;反之，增大建筑物自重，就會增大相應的地震效應，相同單位結構上地震剪力就會越大，建筑物安全性更易受到影響，建筑物更容易在地震中被破壞，從而造成不必要的經濟損失。因此減輕高層房屋自重是減少地震事故、提高結構抗震能力、減少地震帶來的經濟損失的最為行之有效的方法。

3、要求設計人員要重視細部的優化

高層建筑結構設計不僅要注重整體結構設計的協調，也應在結構細節部分的設計中加強重視。舉例:為減少必須鋼筋的使用量，可以用冷軋鋼替代普通鋼筋使用，這樣的基礎設計，既能增加高層建筑對地震剪力的抵抗能力，又能降低成本，增大經濟效益。又如:在現澆板的設計方案中，將異形板劃分為方形板，從而不免建筑物受力不均，減少完工后現澆板在使用過程中斷裂的可能性。同時提高高層建筑結構設計人員對抗震性能的重視。高層建筑結構設計高層建筑設計中的安全性、實用性決定了設計人員必須具備扎實的專業知識，其經濟性、美觀性又對設計人員在思維創新方面提出了要求。

結語

在高層建筑結構設計中，提高高層建筑結構的安全性是一個重要的問題。隨著我國經濟的不斷發展，城市化進程不斷加快，高層建筑、大型建筑如雨后春筍一般，這就對高層建筑結構設計有了更高的要求。

[1]郎世杰.高層建筑結構設計中的常見問題及應對措施[J].民營科技，2014

[2]董麗萍.民用高層建筑結構設計和優化 [J].中華建設，2014