高層建筑結構設計中常見問題及解決策略

李曉碩

摘要：高層建筑設計及工藝作為建筑行業的風向標，人們對高層建筑持有欣賞眼光的同時，更多的是對其安全性、實用性和美觀性的審視。筆者主要闡述了高層建筑設計結構中的常見問題，以及針對這些問題的解決之道，為建筑行業的發展貢獻一己之力。

關鍵詞：高層建筑 結構設計 問題及對策

隨著大中城市的發展以及人口的聚集，建設用地日趨緊張，這就為高層建筑的出現提供了廣闊的發展舞臺。隨著建筑業的日漸成熟，高層建筑的結構越來越復雜多樣化，外形的不規則性、建筑內部空間的盡可能寬敞及靈活性、豎向或低層的不規則和不均勻性，這些情況的出現往往難以滿足《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規程》（下稱《高規》）的條款，針對這樣的問題必須采用一些特殊的方法來處理。

一、高層建筑結構設計的原則

（一）高層建筑結構計算簡圖的合理化原則。計算高層建筑結構設計的基礎是計算簡圖，則計算簡圖的合理性直接關乎到高層建筑的結構安全。由此可見，高層建筑結構設計必須堅持計算簡圖合理化原則。此外，必須把計算簡圖的誤差控制到規范范圍內，理由是高層建筑實際結構的節點并不單一。

（二）高層建筑結構基礎方案的合理化原則。一般而言，選擇高層建筑結構基礎方案的參考依據為高層建筑的地質條件。高層建筑結構基礎方案的合理化要求對高層建筑的結構類型、施工條件、荷載分布情況、與鄰近既有建筑物的關聯性等因素予以綜合考慮。高層建筑結構設計基礎方案通常應確保最大化發揮地基的潛力。此外，高層建筑結構設計必須具備相應的地質勘查報告。

（三）高層建筑結構方案的合理化原則。高層建筑結構方案的合理化是指高層建筑結構設計方案必須與結構體系和結構形式的要求保持一致，同時應滿足經濟性的要求，其中結構體系的具體要求為傳力簡單化、受力明確化。針對某些結構單元相同的高層建筑物，其結構體系也應該相同。

一般而言，高層建筑結構方案的合理化要求綜合考慮工程設計需求、地理條件、施工材料、施工條件等因素，同時要求建筑的暖氣、水、電等相互協調。

二、高層建筑結構設計中存在的問題

（一）高層建筑結構受力性能。對于一個建筑物的最初的方案設計，建筑師考慮更多的是它的組成特點，而不是詳細地確定它的具體結構。建筑物底面對建筑物空間形式的豎向穩定和水平方向的穩定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的構件所組成。因此結構必須能將它本身的重量傳至地面，結構的荷載總是向下作用于地面的。而建筑設計的一個基本要求就是要搞清楚所選擇的體系中向下的作用力與地基上的承載力之間的關系。所以，在建筑設計的方案階段，就必須對主要的承重柱和承重墻的數量和分布做出總體設想。

（二）高層建筑結構設計中的扭轉問題。建筑結構的幾何形心、剛度中心、結構重心即為建筑三心。為避免建筑物因水平荷載作用而發生的扭轉破壞，應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能地使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下。高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻。減輕結構的扭轉振動，應使建筑平面盡可能采用方形、矩形潿形、正多邊形等簡單平面形式。

（三）高層建筑結構設計中抗震的問題。對一、二級抗震等級的剪力墻底部加強部位控制軸壓比，并設置約束邊緣構件，是《高規》為保證剪力墻的延性，新增加的要求。在剪力墻約束邊緣構件配箍特征值為λv/2的區段，規范允許配置箍筋或拉筋。所設拉筋應同時鉤住墻體的水平分布筋（或箍筋）和豎向分布筋，而不能有一部分拉筋僅鉤住墻體的豎向分布筋。當此區段的體積配箍率或拉筋的豎向間距不能滿足規范要求時，應同時設置箍筋。

三、高層建筑結構設計解決對策

針對于在高層建筑結構設計中，存在著的高層建筑本身的原因以及連梁超筋現象、地下室外墻設計存在著的問題，設計人員應該根據建筑的實際情況，根據自身的設計經驗，采取有效的措施進行解決，才能夠不斷的促進高層建筑結構設計的順利進行，促進高層建筑順利的施工和竣工。下面就針對于具體的措施進行分析。

（一）配合專業了解工程。首先，設計人員需要進行全面的分析，充分的了解工程以及情況，不是拿到圖紙盲目的建模計算或者是上機繪圖，需要理解透徹建筑圖的含義及意義，明確各個專業注意和配合，并且做統一的標準，確定原則和方案，必要的時候要組織各個專業的協調和相關的管理，使各個專業的條件圖真正成為條件圖，避免出圖后出現調整引起的返工，浪費時間和精力。

（二）建模處理。建模計算之前要處理好荷載計算，不要估算不精確的同時還存在著誤差，要完整的準確的根據建筑做法和要求來輸入，考慮是否施工活荷載的不利影響，樓梯口的輸入局部開洞口，飄窗部分的處理地方，要運用專業知識來計算或處理，這樣減少誤差，也減少計算工作量。

（三）收集數據資料。準確的計算出建設工程所處的地理位置的制約條件，以及設計要涉及的所有數據和資料，都要提前收集好，等要用到的時候能夠很快的查閱到，方便工作的需要，而且對于一些特殊的建筑還要根據經驗來確定各種數值的參數取值，收集設計所需要的資料和規范，根據不同地域工程類型準確計算參數，可以使設計計算更加的可靠。

（四）保護裝置。為了確保安全，要在電源處安裝與進戶線連接，形成保護接零系統，引用各個插座的接地和不帶電的金屬外殼，總配電箱的熔絲和分支熔絲應該相配得當，用電設備發生故障時應得到保護，高層房屋住宅應該安裝防雷保護裝置，確保使用者的安全，有計算機房的要設計屏蔽網，防外漏干擾。

四、結束語

綜上所述，高層建筑結構設計是高層建筑的靈魂，關系到整個建筑的安全及可行性，同時高層建筑行業與高層建筑結構設計是一個彼此影響、相互關聯的整體，高層建筑行業的深入發展需要高層建筑結構設計的支撐，直接關乎到高層建筑行業的可持續發展。