解析高層建筑結構設計中的問題與解決對策

文/龍長沙 北京藍圖工程設計有限公司 貴州貴陽 550001

在高層建筑設計的整個過程中，建筑結構的設計是核心內容，是非常重要的，設計人員的設計要保證高層建筑在后期使用的過程中具備安全性與穩定性的重要指標，這就要求對高層建筑結構的設計更加重視，不斷提高高層建筑結構的設計水平，不斷將先進的科技技術應用到高層建筑結構設計中。

1、高層建筑結構設計特點

（1） 在高層建筑結構設計中起著關鍵作用的就是建筑水平力的設計，同時建筑結構的動力性也隨著高層建筑層數的水平荷載能力的變化而變化，一般情況下水平荷載和縱向荷載的數值存在差異。

（2） 高層建筑結構設計的重要環節之一就是軸向變形設計，高層建筑隨著樓層的增加，剪力墻體系也隨之增大，另外邊柱受力形變與中軸受力形變相比較小，從而引起高層建筑結構受力不平衡的情況出現。

（3）在建筑高層設計時也應該注意對建筑進行抗震能力的設計，因為地震包括縱向荷載及水平荷載，會導致建筑高層結構的安全性能出現危險的可能。

2、高層建筑結構設計基本原則

（1）就高層建筑的結構設計而言，應按照高層建筑所在的地質條件確定科學合理的基礎方案。設計基礎方案時，設計者除研究高層建筑的結構之類與荷載分布等問題，還應當對建筑的施工條件、干擾因素展開綜合考慮，最后明確設計方案。

（2）高層建筑結構設計任務的完成，一定要有科學的計算簡圖為保證，如果建筑計算簡圖的設計不合理，很有可能導致整個設計工作出錯。所以開展高層建筑結構設計工作時，必須以質量與安全為原則，制定科學的計算簡圖。

（3）確定構造手段是高層建筑的結構設計工作的重要組成部分。高層建筑結構設計除了要符合強剪弱彎與強壓弱拉的設計要求，還要符合強柱弱梁的設計原理，最后使得建筑物的強度與耐力條件符合標準，增強高層建筑的使用價值。

（4）根據上述原則完成設計后，要制定出結構設計的最終方案，同時要確保該方案的經濟性、可行性與持久性。

3、高層建筑結構設計中的問題

3.1 建筑結構超高問題

超高問題是高層建筑結構設計中比較突出的一個問題。超高主要就是指在一些高層建筑設計過程中，相關單位無視我國的規范和標準，過度地增加高層建筑的高度。出現這樣問題的主要原因就是增加高度可以帶來直接的經濟效益。但是，從另一個角度來看，這種超高對于建筑的使用會有非常重要的影響，如果遇到地震，那么高層建筑非常容易出現倒塌的情況。這樣最終會危及到人們的生命和財產安全。

3.2 建筑結構扭轉問題

在高層建筑結構設計過程中，有的時候也會存在著扭轉的問題。在建筑結構設計過程中，會有三心，主要就是指質量中心、剛度中心和幾何中心，只有實現三心合一才可以實現建筑結構設計的目標。許多時候，設計難以保證三心合一，所以一旦受到水平力的影響，高層建筑就會容易出現扭轉的問題，嚴重影響建筑的安全。

3.3 抗震抗風結構問題

抗震問題通常表現在高層建筑剛度的選擇上。倘若不能按照建筑區域地點的地震情況來確定合適的剛度構造，就會造成高層建筑抗震結構設計不科學，提高了高層建筑的危險性。此外，“樹大招風”，高層建筑由于較高，非常容易遭受風力的影響，但是很多設計人員在實施高層建筑結構設計時，比較容易忽略這一點，造成高層建筑在遭遇強風時，容易出現倒塌情況。

3.4 受力以及承載問題

高層建筑在施工的過程中必然會使用很多機器設備，樓層越高，機器設備的數量就越多，會增加高層建筑的壓力。如果設計的時候沒有考慮周全，或者使用的建筑材料不達標，將會導致高層建筑的受力與承載力出現問題。

4、高層建筑結構設計問題的對策

4.1 結構方案選擇以及優化

在高層建筑結構設計中，其核心就是選擇最優的結構設計方案，只有這樣，才能夠更加有效地保證建筑設計的水平，滿足實際的需求。而在選擇結構設計方案的時候，應該充分考慮存在的問題和一些重要的因素。①應該按照相關的規范和標準進行選擇，避免與規范出現沖突的情況。②應該注重結合施工現場的實際情況進行思考，詳細勘測施工現場，確保施工的有效性。③相關的設計人員應該結合數據進行測算，選擇最適合的方案，保證建筑結構的穩定性。

4.2 建筑結構超高問題控制

我國針對高層建筑結構的高度做出了明確的規定，在原先實施的規章制度規定的A 級高度的限制條件下，又增加了B 級高度，也實施了對高層建筑的高度實施限制的目的。因此，在不斷優化調整高層建筑結構設計方式的過程中，研究嶄新的結構設計方法十分重要。比如說在結構設計工作實施時如果忽略了超高問題，那么必然會從最直接的層面上對建筑結構類型的設計產生影響，非常不利于高層建筑的未來發展。

4.3 高層建筑結構基礎設計

在高層建筑結構設計中基礎設計工作占據較為重要的地位，而且在高層建筑基礎設計正式實施時，應該把施工現場地質水文情況包括高層建筑功能要求當中設計的依據。在高層建筑基礎設計中，應該針對建筑上部結構類型進行分析，并將分析工作得到的結果和高層建筑物荷載實際分布情況進行比對，在對各項科學、有效的措施加以一定程度的應用的基礎上將高層建筑物基礎類型、深度等層面上行的參數確定下來。

4.4 抗震抗風結構問題控制

為了科學地提升高層建筑的抗震性能，設計人員在實施高層建筑結構設計時，應該對施工位置的地質、地震的級別以及頻率實施實地勘察，提供依據給高層建筑抗震設計。還應該按照具體情況確定合適的建筑材料，確保建材的質量，并針對施工過程實施監督。對于抗風結構問題，設計人員在實施高層建筑結構設計時，必須重視風力對于高層建筑的影響。對施工地的風向和風力進行分析，科學合理的進行高層建筑結構的抗風設計，為高層建筑的建設以及安全使用提供保障。

4.5 優化建筑結構扭轉設計

為了更好地應對自然災害，在高層建筑結構設計的過程中，應該選擇科學合理的結構形式和平面的布局，盡可能實現三心合一。在一些情況下，為了更好地符合城市規劃和建筑場地的要求，高層建筑應該避免使用簡單的平面形式，應該采取一些復雜的替代形式，把凸出部分的長度與寬度的比值控制在合理的范圍之內。

結語：

綜上所述，隨著我國的城市化發展腳步的加快，高層建筑的結構設計越來越受到人們的關注，所以應及時指出結構設計的存在的問題，找出最佳對策并落實，從而推動我國高層建筑行業的發展，提升我國高層建筑的各方面性能。

[1]張林林.論高層建筑結構設計存在的不足與對策[J].建材與裝飾，2016（01）：70～71.

[2]錢冬江.高層建筑結構設計的問題及對策探討[J].中國新技術新產業，2016（11）：139～140.

[3]楊佩琨.高層建筑結構設計的問題與對策論述[J].四川水泥，2016（12）：72.