淺談高層建筑結構設計若干要點

尹利茹

摘 要：伴隨城市化建設的多樣性，高層建筑已成為建筑行業中最為普遍的建筑形式，成為城市建設的一道靚麗的風景線。高層建筑也隨著建筑設計方面的發展和變化，更加具有復雜性和多變性。而結構設計是影響高層建筑是否穩定，質量好壞的基礎，本文針對高層建筑的結構設計進行全面分析，并對設計中所存在的問題提出個人不同層面見解，有利于建筑行業穩定持續發展，從而促進社會經濟建設。

關鍵詞：高層建筑；結構設計；問題對策

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A

建筑行業已成為當今社會經濟發展的重要產業之一，同時也是影響城市化建設的重要標志。隨著大量農村人口向城市涌進，城市土地用地的緊張，高層建筑應運而生為城市人口增多問題起到巨大緩沖作用。高層建筑的興起，不僅解決了城市用地問題，同時也降低了建設成本，促進建筑企業經濟效益，加快了城市化進程發展。因高層建筑受建設高度的影響，在高層建筑建設過程中，結構設計不單影響著功能和質量，也關乎著建筑安全。在建設過程中要結合建筑的實際要求對結構設計進行綜合考慮，以便高層建筑科學合理建設。

一、高層建筑結構設計概述

高層建筑是當今城市生產和消費發展達到一定程度的經濟產物，高層建筑的使用為社會帶來明顯的經濟效益，促進社會發展。對于人口密集的城市，高層建筑可利用建筑內部的豎向和橫向交通縮短了部門之間的聯系距離，提高了效率。除此之外，大幅度縮小了城市中心地段大面積建筑的用地問題，減少了市政建設投資和縮短建筑工期。因此，高層建筑的結構設計也成為建設中至關重要的問題，它不僅要在設計過程中保證高層建筑能夠承受水平方向的荷載，還應保證高層建筑能夠承受垂直方向的荷載，在對高層建筑結構設計過程中要通過建筑的平面、體型、立面的質量和剛度之間進行比例計算和設計，保持建筑未定性。在高層建筑結構設計中，也要考慮建筑的防火設計、抗震和抗風的設計等綜合性結構設計，保證高層建筑的穩定和安全使用。

二、高層建筑結構設計的關鍵問題分析

1.高層建筑結構設計中細節問題

1.1 挑板

挑板在高層建筑結構布置中尤為重要，出挑板可以調勻邊跨底板鋼筋，黨底板鋼筋通常布置時不會因邊跨鋼筋而加大整個底板鋼筋通長筋，比較節約。如是天然地基和其他人工地基的坎上時，對天然地基采用加挑板，可以降低整體沉降，如果荷載偏心時，在特殊部位加設挑板，則可調整整體沉降和傾斜。窗井部位可以在挑板上砌墻，并且不計算挑板長度，不宜再出長挑板。如建筑中有地下室的設計，可在挑板使用時結合窗井橫隔墻實際情況靈活掌握，從建筑角度考慮挑板，取消挑板可使用柔性防水做法。并且在挑板的陽角問題上，在基礎的底面積當中陽角面積比較小，因此可以直接使用直角，陽角可以在懸挑部分保持不變的狀態下，不再使用輻射筋。

1.2 基坑

在挖基坑過程中，基坑邊緣的土因受摩擦角的約束不會發生反彈，而基坑中心的土因采用人工方式進行處理，則會發生反彈現象，如存有較大摩擦力可忽略中心地帶土壤反彈問題。對于基坑挖掘過程和箱底沉降時，應綜合考慮基坑的基地附加應力對稱的計算和基地壓力計算。

1.3 梁、板跨度

在高層建筑結構設計中，梁、板跨度的計算應考慮建筑的實際情況，常用的凈跨是1∶1倍，但只適用于常規結構設計，而高層建筑中采用的是寬扁梁1∶1倍不適用。梁板結構是根據梁的中心線上的一剛性支座，在扁梁結構中，梁板的比例差不多，應以梁中心進行長度計算跨度，選取梁中心的彎矩和梁厚，及梁邊彎矩和板厚配筋，取兩者數值較大配筋，如在計算過程中有柱子設計，柱子可認為是禪達截面梁，梁配筋時取柱子邊彎矩值。對于單跨版和梁：兩端擱置在磚墻體上的板Lo=Ln+a≤Ln+h；兩端與梁整體連接的板Lo=Ln+b；單跨梁Lo=Ln+a≤1.05Ln。對于多跨連續板和梁：邊跨Lo=Ln+a/2+b/2且Lo≤Ln+h/2+b/2（板），Lo≤1.025Ln+b/2（梁）；中間梁Lo=Lc且Lo≤1.1Ln（板），Lo≤1.05Ln（梁）。其中Lo為梁、板的計算跨度；Ln為梁、板的景跨度；h為板的厚度；a為梁、板在墻體上的支承長度；b為梁、板的中間支座寬度。

1.4 主梁處如有次梁情況

一般在建筑過程中梁是建筑的中心，但有的建筑中不單只有主梁有時也會有次梁情況，這種情況下應再加附加筋。一般情況下首先考慮加箍筋，位于梁下部或梁截面高度范圍內集中荷載應全部由附加橫向鋼筋承擔，也就是應在梁下部的集中力位置添加附加筋。其他情況下不必附加筋，附加筋的使用取決于從次梁的受壓區頂至主梁底的截面高度的混凝土加箍筋能承受次梁產生的剪力。

2.高層建筑結構設計中的技術問題

2.1 高層建筑中的抗風設計

在高層建筑結構設計中，應考慮高層建筑自身樓層多、高度高的特點，應考慮高層建筑的抗風設計。與其他多層建筑比較，高層建筑表面，更易改變風的流動性和空氣動力，會因此導致建筑產生震動影響建筑樓體的穩定性并對樓體表面造成傷害。在針對這一問題首先要考慮建筑的基地問題，應采用高級砂石，其次，施工過程中利用耗能構件對剪力墻和樓板進行耗能設計，并且應選用高性能的混凝土，減少結構內力造成的水平問題。最后，在對高層建筑結構承受力和抗風性的數據計算時，應放大所計算的系數，以減少風能對建筑造成的傷害。

2.2 高層建筑中的抗震設計

應受地殼運動影響，地震也是影響建筑結構設計的重要因素，而當今許多高層建筑抗震設計是按照常規建筑設計，因此，所采用設計數據并不符合高層建筑。在對高層建筑的抗震設計，應考慮建筑的實際數據制定科學合理的抗震設計方案，并做出具體操作。在地震中，基地很容易遭受破壞，在樁基設計時可加深樁基埋藏，增加樁基和土部結構的聯動性。然后，應合理布置抗測力構件，加強水平方向和垂直方向的測力構件，形成完整的應力體系。同時，增加墻體和樓板的厚度控制建筑地震時，發生位移。也要對建筑的扶壁、筒口、筒腳進行簡單化處理，達到相應的建筑物對稱。綜上所述，降低了地震發生時對樓體造成的傷害。

2.3 高層建筑中的防火設計

防火結構設計，是高層建筑首要技術難題，因高層建筑高度較高，建筑材料又易燃，在火災發生時高層建筑因設計及高度問題極易造成難以疏散、人財損失嚴重的問題。因此，在高層建筑防火結構設計中，應加強防火結構間的距離控制，并且結合建筑建設過程中實地地形考慮，加大處理。而且在選用材料時，盡量選擇耐火材料，以減少易燃材料的使用。此外，如火災發生時，及時進行疏散也是防火設計的重要環節，對于高層建筑的疏散形同設計，高層建筑應選用雙通道設計，同時增加防煙區、耐火區和避難層的區域設計，也可設置隔離設置，不僅阻止了火災發生時火勢的蔓延，也加強了建筑的防火和消防能力。

結語

高層建筑結構設計隨著建筑行業的發展，要求越來越高，在高層建筑結構設計過程中，不僅僅存在建筑和技術問題，也需要相關人員的配合和專業技術知識的掌握。只有對高層建筑結構設計做出綜合性、全面性的規劃，才能保證高層建筑科學、合理的建設并且安全、穩定的發展。

參考文獻

[1]許繼文，姜明.城市高層建筑結構設計特點及相關問題研究[J].低碳世界，2014，23（15）：247-248.

[2]吳必正，趙永輝.試論高層建筑結構設計存在的問題及對策[J].門窗，2014，39（1）：95+98.