高層建筑結構設計的問題及對策研究

王俊英

（曲靖市設計研究院有限責任公司 云南 曲靖 655000）

高層建筑結構設計的問題及對策研究

王俊英

（曲靖市設計研究院有限責任公司 云南 曲靖 655000）

隨著我國社會經濟的發展，建筑科學技術的進步，推動了我國在高層建筑技術的發展。眾所周知，由于城市人口的集中，高層建筑越來越多的受到開發商的青睞，而這種高層建筑和別墅和多層建筑有本質的區別，無論是建筑強度還是承載力都有了新的要求，為了給用戶提供一個安全舒適的生活環境，本文就對其存在的問題，以及從中總結的經驗進行分析。

高層建筑；結構設計；問題及對策

引言

在高層建筑中，對建筑的基本要求非常多，而且在筏基底部挑板、高層建筑扭轉以及節點鋼筋過密、筏基挑板陽角都是容易出現的問題，因此必須加強這些技術。除此之外，還要優化抗震結構的設計、優化抗風結構的設計等。希望本文闡述的內容能給有關人士一些建議。

1　高層建筑對結構設計的要求

1.1計算簡圖的選擇和假設

在進行高層建筑結構設計中，選擇合適的計算簡圖非常重要，如果在這方面出現問題，一定會影響最后的施工質量。因此為了減少設計和實際的誤差，必須對計算簡圖實施規范化設計。在科技發展中，一款結構分析軟件應運而生，提高了整體的設計效率，其中有很多假設設計，為設計人員提供了技術基礎。比如進行結構分析中，高塔樓高300m，使用PKPM進行模擬設計，有兩種假設，模擬一和模擬二，抽取的恒載下3條梁彎矩如表1。從中分析對構建內力的影響。

表1　恒載下不同施工模擬方法梁彎矩對比

1.2需要多種軟件對比分析

高層結構設計中，由于其高度原因，因此在力學方面就是設計中的重點內容。在《高規》規定中說明，對于一些特殊的建筑結構設計，一定要使用兩種不同的力學軟件進行分析，這樣驗證的結果才可靠。其中ETABS、PKPM和MIDAS是主要使用的設計軟件，下面就對300m高的塔樓，應用ETABS、PKPM軟件，在整體指標一致的情況下進行分析，如圖1和表2。

表2　最大的位移角

圖1　周期和基底剪力

2　高層建筑結構設計中的問題

2.1抗震結構設計的問題

抗震是任何建筑設計中都要做好的一環，其中尤以高層建筑最為重要，也是我國也是建筑業最容易出現問題的。由于高層建筑抗震設計非常復雜，因此在實際的設計過程中，一定要充分考慮到墻體的承重情況，建筑材料的選擇情況和建筑結構情況，通過這種綜合分析，才能把地震對高層建筑的影響降低到最弱。由于我國地震發生率較低，面臨的危險次數少，因此我國的高層建筑并不十分重視抗震設計。一旦發生強烈的地震，可能導致建筑物大面積坍塌，造成毀滅性的的結果。在有關調查中發現，在目前我國高層建筑中設計中，抗震結構系數計算簡單，計算結果缺乏精確化處理，高層建筑結構設計缺乏有效性和靈活性，致使留下了很多安全隱患。

2.2抗風結構中的設計問題

高層建筑在進行抗風結構設計中，與低層建筑有很大區別，因此在高層建筑的抗風結構設計中必須做好其抗風設計工作。如果缺乏有效的抗風設計，可能導致高層建筑的裝飾物、墻體或者外層玻璃的脫落。另一方面，如果高層建筑抗風設計不合理，高層建筑就會失去穩定性，造成建筑物的晃動。但是，如果在高層建筑的實際抗風設計中，風力荷載過大是經常出現的問題，會導致建筑物結構的不穩定性，存在安全隱患。

2.3施工材料問題

很多建筑企業為了實現企業利益最大化，進而忽視了建筑的質量問題。由于施工材料的費用占到了建筑80%的預算，因此就會選擇質量較差的建筑材料，偷工減料的現頻頻發生。對于高層建筑而言，建筑材料的質量是其建筑質量的基礎，如果建筑材料不過關，高層建筑的建筑質量也就會存在問題，其抗風能力和抗震能力都會降低。因此，為保證高層建筑的建筑質量，必須提高建筑材料的質量，保證建筑材料的質量。

3　解決高層建筑結構設計問題的有效措施

3.1抗震結構的設計優化

在進行高層建筑抗震設計中，必須聘請專業的技術人員進行設計，為整體結構設計提供保障。技術人員要結合該建筑的實際情況，包括當地的地質情況和水文等進行設計，設計的抗震系統必須滿足建筑的硬性需求，在具體操作中，對抗震參數進行細致的測量，測量后進行準確核查，確定系數沒有問題后，進行抗震方面的設計，其中主要涉及抗震的主體結構設計，以及主梁和承重梁設計，同時對一些其他的技術也要綜合考慮，提高整體建筑的抗震等級。例如旭日家園項目，底商主宅，建筑面積12868m2，建筑層數20層，地下一層。在進行抗震結構設計時，先分析剪力墻對抗震情況的要求，設計一個單獨的承重柱，進行整體抗震時，從底層循序漸進地進行計算，最終得出完整的抗震結構設計指數。

3.2抗風結構設計的優化

眾所周知，高層建筑的建筑物水平方向會嚴重影響高層建筑的整體抗風結構的穩定性。因此設計之初，必須保證高層建筑承受的風力荷載在合理范圍內。保證高層建筑的建筑主體的穩定性，因此對主體進行加固處理。通常設計人員都是使用高性能的混凝土加固建筑主體結構，也可以使用高級砂石對建筑主體進行加固。樓板和其他配套的物件，都不是承重構件，可以進行耗能設計，這樣有利建筑的穩定性，避免風的影響，以上就是這方面的優化方式。例如，金悅裕園項目是酒店住宅商場綜合樓，建筑面積16768m2，建筑層數24層，地下一層。在進行抗風結構設計時，建筑主體都是用高級砂石加固過，樓板和其他配套的物件，也都進行過耗能設計，這種設計方法提高了金悅裕園的抗風能力。

3.3扭轉的設計

在高層建筑中，對扭轉位移量要求非常高，原因就是幾何形心、剛度中心、結構重心沒有完全重合，因此在水平荷載主導下，建筑主體結構發生震動和扭轉，那么在建筑方案設定中，先要對平面做優化設計，保證其簡單和規則，爭取達到三心合一的效果。

3.4加強材料的檢查驗收工作

對于高層建筑工程，如果施工現場沒有合格的材料，那么再科學的結構設計，再完美的施工技術都不能達到預定期望。因此在高層建筑施工現場的管理人員，一定要加強對現場材料的控制和管理。在管理材料過程中，先要選擇好的供應商，可以通過市場調查，或者通過招標方式選擇材料，一定要貨比三家，然后對滿意的供應商提供的材料到加工現場進行實地考察，得到具體數據后選擇性價比最高的材料。然后材料在進駐場地之前，必須進行嚴格的檢查，看是否有近期的出場檢驗合格證，生產廠商和生產日期和要求是否一致，然后還要進行材料的抽檢工作，如果抽檢合格率不達標，那么堅決不能讓其進駐施工現場。合格的產品要統一放到材料庫中進程管理，使用材料需要派專人拿著證明來取，同時監管人員要跟蹤其使用情況，避免發生浪費問題。

4　結束語

在高層建筑中，無論是施工材料還是施工技術出現問題，對其主體建筑的結構都有直接的影響，因此在具體的施工設計階段，一定從多方面進行問題的考慮，綜合地提高高層建筑的穩定性和安全性，也只有這樣，才能讓用戶滿意，提升企業的品牌價值，在市場中才會占有一席之地。

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[2]陳琳琳.高層建筑結構設計中抗震概念設計的應用[J].江西建材，2014（9）：30.

[3]王法振.高層建筑結構設計的問題及對策解析[J].建材與裝飾，2013（23）：44.

TU973+.2

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1673-0038（2015）42-0092-02

2015-9-30

王俊英（1972-），女，云南宣威人，建筑結構設計工程師，大專，從事房屋建筑結構設計工作。