有關高層建筑結構設計中常見的問題分析

秦迎

摘要：隨著高層建筑進一步發展，結構體系各式各樣，高層建筑結構設計難度越來越大，因此應從結構的概念設計著手，選擇合理的結構體系，并通過合理控制各計算參數、合理利用結構構造措施，從而使高層的結構布置更加合理，達到更好的效果。本文對高層建筑結構設計中常見的問題進行了探討。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；常見問題

中圖分類號：TU973.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）14-109-01

引言

高層建筑物的結構設計影響著城市的規劃發展，當高層建筑物設計與城市整體空間相協調時，會促進城市的發展，給城市提供美麗的、獨特的風景線，當高層建筑物設計不協調時，或是設計外形不合理增大了能源的消耗，對于城市的發展就會有不良的影響，尤其影響著地球的環境。隨著高層建筑和城市現代化的快速發展，人們的審美水平也逐漸提高，對于高層建筑物的形式變化也提出了更高的要求，不同的城市特點要設計不同的建筑風格以適應城市的發展。

1高層建筑設計的原則

1.1正確的結構計算簡圖。在計算簡圖的基礎上進行高層建筑結構的設計計算，如果計算簡圖的選擇不合理，很容易造成結構的不穩定，誘發安全事故，因此，要保證結構設計的安全可靠就要對計算簡圖進行正確的選擇，而且還要采用與之相應的構造方法確保安全，實際應用中，高層建筑結構節點不僅僅是鋼節點或餃節點，確保和計算簡圖的誤差在標準規定的范圍內。

1.2合理的結構基礎設計。結構基礎的設計要根據高層建筑的具體地質條件進行選擇，對高層建筑的上部結構類型與荷載的分布情況以及施工條件進行綜合全面的分析，確保設計的合理。此外，基礎設計還要確保地基的潛在能力得到最大化的發揮，如果施工條件允許要進行必要的地基變形檢驗，在進行設計之前一定要有較為科學詳細的地質勘察報告，通常情況下，具有相同結構單元的可以采取相同的類型。

1.3合理的建筑結構方案。結構設計方案不僅僅需要滿足經濟性要求，而且還要滿足結構形式和體系的要求。結構體系的要求就是要保證受力的明確以及傳力的簡單。在相同結構的單元中，要選擇與之相應的結構體系，一旦高層建筑的地基處于不穩定狀態，那么應力就需要平面和豎向的規則。在對建筑的地理狀況、施工條件以及選材等方面綜合分析的基礎上，與結構中供電、供水等的設計相協調一致狀況下，進行結構的合理選擇，進而確定設計結構方案的科學性。

1.4對計算結果進行精確的分析。在科技的不斷進步和廣泛應用下，高層建筑結構設計采用計算機的模式已得到了較為成熟的應用。由于施工的實際狀況與計算機程序之間會有一定的誤差，難免會出現不準確的現象，因此，操作人員在得到計算結果后需要對結果進行多次的檢驗復核，最后得出準確的計算結果。

2高層建筑結構設計中常見的問題

2.1材料的選用和結構體系問題。隨著世界人口的增多，地震帶來的影響越來越大，因此許多國家都在尋找合適的建筑材料和建筑架構。中國高層建筑的結構體系都借鑒于外國，最常用的是核心簡體系，建筑材料大多使用鋼筋混凝土，而發達國家的建筑材料已經普遍采用鋼材。當核心筒式建筑遇到地震時，鋼筋混凝土容易發生變形，因此需要加強建筑中使用鋼筋的強度。有些時候僅依靠鋼框架不能保證建筑的抗震性，需要在建筑中加裝伸臂結構，使建筑物安全性得到增強，減少側移值。

高層建筑的建筑材料一定要確保合格，有條件的建筑公司可以將鋼筋混凝土中的鋼筋用鋼骨或鋼管替代，以提高建筑物的抗震能力。或者建筑物過高時也可采用此方法。日本有專家研究標明，對于鋼筋混凝土結構，實腹式型鋼與格購式型鋼相比，前者抗震能力更強，這對中國的建筑是良好的建議。另外，在高層建筑的結構設計發生變化時，應建設結構轉化層，可以增加本層建筑的強度。

2.2扭轉問題。在高層建筑的結構設計中，建筑的“三心”非常重要。建筑的“三心”主要是指建筑結構的中心、幾何形心以及剛度中心，在進行結構的設計時要確保“三心”的匯聚，保證“三心”集中于一點，實現三心合一。高層建筑結構設計中扭轉問題的出現會嚴重影響到“三心”順利的集中在一起，高層建筑的扭轉問題主要是受到水平壓力作用造成的。

2.3軸壓比與短柱問題。軸壓比是指柱的軸壓力設計值與抗壓力設計值之比，能夠反映柱的受壓情況。為了保證鋼筋混凝土建筑中柱子的抗壓能力，立柱都會被建造的很粗，內部鋼筋一般是構造配筋。即使加強混凝土的強度，立柱也不會有明顯的變細。而如果橫梁的延伸性比較好，則可以適量降低軸壓比。而短柱是指剪跨比不大于二的柱子，因此，高層建筑的柱子也不全部屬于短柱。

2.4超高問題。超高問題也是當前高層建筑結構設計中比較突出的一個問題，所謂的超高問題主要就是指很多高層建筑建設單位無視相關制度和標準的規定而過度的把高層建筑的高度增加，因為高層建筑高度的增加在很大程度上能夠提升其經濟利潤，但是從另外一方面看，這種超高問題對于高層建筑結構的影響卻是極為不利的，尤其是對于高層建筑的穩定性和抗震能力會產生較大的干擾，一旦遭遇地震或者強風等自然災害很容易發生一定的危險，導致高層建筑結構出現斷裂或者是倒塌等現象，最終危機人們的人身和財產安全。

綜上所述，高層建筑幾乎已經成為了當前城市發展過程中的主流，并且其發展速度也是越來越快，與此同時，對于高層建筑安全性的關注也應該得到相應的保障，其后期使用的安全性在很大程度上和建設過程存在著直接的聯系，而對于整個的實施建設過程來說，設計階段無疑具備著極為突出的作用，其能夠直接影響到整個高層建筑實施的水平，尤其是結構設計更是會對于高層建筑整體的實施效果產生影響。