高層建筑結構設計的問題及對策探微

摘 要：目前我國建筑行業(yè)的發(fā)展勢頭依然強勁，建筑工程數(shù)量與規(guī)模都在不斷增加，對于結構設計方面的要求也有所提高。由于現(xiàn)代建筑結構與功能的多樣化，使得結構設計越來越復雜，在設計過程中會存在著一些不合理的問題，從而影響到建筑結構的安全與穩(wěn)定，威脅到人們的生命財產安全。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；問題

近年來隨著經濟的迅速發(fā)展，城市化進程也一直在加快腳步，大中型城市人口密度越來越大。在這種背景下城市建筑用地顯得相對匱乏，為了合理高效的利用建筑用地，高層建筑成為了城市建筑設計主要發(fā)展趨勢。高層建筑可以讓有限的建筑用地發(fā)揮更大的作用，其建筑方式可以獲得更大的、更加靈活的、更加自由的空間。高層建筑對建筑的技術要求要比普通樓層高很多，作為一個龐大的系統(tǒng)既要滿足抗震、抗風等安全性的要求，又要在結構設計上設計合理、實用。

1 高層建筑結構設計的原則

1.1 選擇合理的結構基礎設計。根據(jù)高層建設地點的不同，設計單位應該根據(jù)當?shù)氐牡匦巍⑼临|特點選擇合理的結構基礎設計。在結構基礎設計方面要綜合考慮各種影響因素，比如高層建筑上部結構類型與荷載分布情況、施工條件、相鄰的建筑物的影響都要在考慮范圍之內。合理的結構基礎設計會使地基的潛力發(fā)揮到最大，在一些特殊地區(qū)還要進行地基變形檢驗。由于高層建筑要考慮到的安全性因素較一般樓層要多很多，所以在建筑之前要有當?shù)卦敿毜牡刭|勘查報告，對當?shù)氐牡貧し€(wěn)定性要有所考慮，并且針對收集到的資料進行自身高層建筑的結構設計。

1.2 選擇合理的建筑方案。一項建筑工程要想順利完成必須要依賴合理的建筑方案，建筑方案的選擇要考慮到經濟性、適用性、合理性等多個方面，也就是說在高層建筑結構設計中要選擇可行務實的結構體系和結構形式。在對高層建筑的結構進行設計時，要綜合考慮相關因素，在每個環(huán)節(jié)都要進行專業(yè)的分析，并且在最終確定方案時要請所有相關專業(yè)的專業(yè)人員進行綜合評價，以確保方案的可行性。

2 高層結構建筑中存在的問題

2.1 有些建筑物高度超標。對于高層建筑的高度問題，我國有相關法規(guī)給出了常見結構體系的最大高度。以我國目前建筑科研水平、經濟發(fā)展水平和施工技術水平，這個高度是非常適合、安全的。然而實際建設中，一些商家為了獲得更多的利益懷有僥幸心理，超過了國家規(guī)定的最大標準。考慮到高層建筑的防震能力，過高的建筑設計存在安全性問題，并且隨著高度的不斷增加，許多影響因素不斷累加會引起質的變化，如安全指標、延性要求、材料性能、荷載取值、力學模型選取等參數(shù)都會超過其本身適用的范圍。最終導致前期的一些工作與后期不相匹配，影響高層建筑物的建設質量。所以在實際施工時不應該只注重建筑用地的利用率與企業(yè)盈利的大小，更重要的是要考慮建筑物本身的實際情況，進行合理設計。

2.2 建筑材料的選用與結構問題。在地震多發(fā)區(qū)進行高層建筑時，工程技術人員要考慮到建筑材料或結構體系的合理性。同其他國家高層建筑常采用的主要結構體系一樣，我國在對150m以上高層建筑的進行設計時主要采用框筒、筒中筒和框架支撐這三種結構體系。就我國目前的建筑經驗來看，在地震區(qū)我國多使用鋼筋混凝土結構及混合結構，而在國外的地震區(qū)主要結構設計多以鋼為主。由于我國的建筑結構以鋼筋混凝土為主，在進行變形控制時也要以此為主，但是只依靠剛度很小的鋼框架協(xié)同工作難以對其彎曲變形的較大側移起到大的改善。

2.3 高層建筑共振問題以及水平移動問題。在地震區(qū)進行高層建筑時要考慮共振問題和水平移動，共振發(fā)生的條件是建筑物的自震周期和發(fā)生地震場所的特征周期相同或比較接近，所以要對建筑物的自振周期有所估計，并且了解當?shù)氐卣饒鏊奶卣髦芷冢诮ㄖr要加大建筑物本身的自振周期，使自振周期與特征周期拉開差距，避免共振的發(fā)生。在對高層建筑物進行抗震設計時，要考慮到地震力的大小與結構剛度大小相關，所以在結構剛度設計時要有所減小，但是要保證在規(guī)定范圍之內。

2.4 高層建筑杭震設計問題。抗震結構的設計對于高層建筑結構設計來說，是最為重要也是難度最大的結構設計。由于高層建筑高度過高的問題，一旦發(fā)生了地震，存在著許多不可預計的因素。我國目前規(guī)定高層建筑要保證50年的設計基準期，并對抗震設計做出嚴格的規(guī)定。然而視實際情況是隨著我國生態(tài)環(huán)境的變化，我國的地震程度已經增強，如果不能有效的做好抗震設計，那么高層建筑的結構設計將不能滿足人抗震性能要求。

3 高層建筑結構存在問題的解決對策

3.1 針對超高問題的解決措施。首先設計單位自身要嚴格遵循國家法規(guī)的規(guī)定進行高層建筑的設計施工，不可存在為了獲利而建筑超高的行為。針對那些私自改變建筑結構類型對高度限制，忽略高度問題的行為，在施工審核圖紙時不應該予以通過，必須重新進行設計。企業(yè)和政府應該在這方面加強重視力度，不能忽略，以免發(fā)生事故造成安全危害。

3.2 建筑材料的選擇問題的解決措施。根據(jù)我國的地質結構特點，與我國建筑鋼材的類型，在進行高層建筑施工時建議盡可能采用鋼骨混凝土結構、鋼管混凝土（柱）結構或鋼結構，以減小柱斷面尺寸，并改善結構的抗震性能。在超過一定高度后的建筑中應該使用鋼骨（鋼管）混凝土以減小風振的影響。此外，在地震區(qū)采用實腹式的熱軋型鋼或焊接工字鋼的可以有效減輕地震的危害。

3.3 高層建筑中其他問題的解決方案。除了上述措施之外，在很多方面依然存在問題。在進行建筑設計時建筑師考慮更多的就是受力性問題，而不是其他的細致結構。由于高層建筑的影響，沉降縫兩側單元層數(shù)不同時會導致低層的傾斜程度遠大于上層，因此要根據(jù)高層單元的縫寬確定沉降縫寬度。

3.4 高層建筑中對抗震設計的優(yōu)化。一是加強建筑結構規(guī)則性。在加強建筑結構設計的時候，要合理設置抗側力構件的位置，從而保證高層建筑承載力的合理分布。還要加強建筑結構的連續(xù)穩(wěn)定性，可以加強構件的強度以及剛度來達到目的。二是對建筑平面進行簡化，減少相關的平面布置，從而通過合理的結構設計使基礎的強度以及剛度得到增強。同時，提高建筑結構承重構件的抗側力，并盡可能滿足其承載力所需的延性，從而使建筑的抗震性能得到提高。

4 結語

近年來我國高層建筑行業(yè)的發(fā)展正不斷加快，與此同時高層建筑結構的設計質量存在的問題也顯現(xiàn)出來。針對這種情況，在進行高層建筑設計時要嚴格遵循設計原則，按照設計要求進行設計施工。針對實際出現(xiàn)的高度超標、材料選擇等問題，企業(yè)自身要提高自覺性，嚴格遵守相應的法律法規(guī)，同時政府也應該加強監(jiān)督力度。高層建筑的迅速發(fā)展，是我國科技水平提高的一個標志，我們應該在此方面不斷完善其中不足，促進我國建筑行業(yè)發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介：胡慶遠，身份證號碼：132201198603130811。