高層建筑結構設計問題及策略研究

張兆虎 王壯

摘要：針對高層建筑結構的設計問題，采取實例分析的方法，做簡單的論述，提出結構設計策略。從結構設計的角度來說，優化結構方案，運用計算簡圖，做好建筑功能性把控，避免傳統設計常見的問題，能夠獲得不錯的成效。文章結合具體研究進行分析。

關鍵詞：高層建筑;建筑設計;結構設計

1高層建筑結構的設計問題

基于過往的設計實踐經驗，高層建筑結構設計，常見的問題如下：（1）剪力墻。設置在建筑結構中的剪力墻，發揮著承載水平力以及豎向重力的積極作用。若布局不合理，強度和剛度不達標等，都很容易造成結構破壞，影響著結構性能發揮，當發生地震時無法有效吸收沖擊力。（2）建筑結構超高。現行的高層建筑設計規范，對建筑結構高度做出了明確具體的規定。不過部分企業為了獲得更多的經濟效益，存在著隨意增加高度的行為，使得建筑存在很大的安全隱患。若遇到強風或者地震情況，很容易出現破壞的情況。基于此，開展結構設計時，要嚴格按照現行的規定和標準，做好高度設計的把控。（3）嵌固端的設置。一般來說，嵌固端設計常見的問題為位置選擇和剛度大小。具體體現為：將嵌固端布置在人防地下室頂板位置，增加了結構整體的安全風險;剛度設計比例不合理，影響著結構的穩定性。

2高層建筑結構的設計實例分析

2.1案例概述

以某建筑項目為例，總建筑面積為6.85萬m²。整個建筑設計為現澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結構，選擇6層位置設置轉換層，建筑地下室設計為停車庫。建筑抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第一組，按照50年一遇風壓設計，即0.85kN/m²?，F結合具體設計進行結構設計分析。

2.2結構選型和布置

此項目建筑平面比較復雜，保證塔樓體形、平面以及剛度相同，進而減少耦聯振動。各塔樓之間設計用喇叭形布置，布置參數如表1所示。設計的連接體轉換結構，使用的鋼骨混凝土梁，用作連接體的支撐。通過設計計算，整個鋼骨混凝土梁的斷面最大值是900mm×3000mm，會增加施工作業的難度。出于安全和經濟性考慮，建筑主體結構和連接體結構設計，選擇剛性連接的方法。連接位置連接主梁，選擇各層設置的混凝土梁，梁的尺寸大小設計為500mm×1800mm，進而保證連接位置的剛度達標。因為連體的結構振型比較豐富，同時扭轉振型和平動振型采取耦合形式，運用平扭耦聯方法，開展結構扭轉效應的計算，并且基于雙向地震的影響做充分分析，做好相應的把控。因為連接位置很復雜，所以運用彈性樓蓋開展計算。除此之外，連體結構的兩個塔樓體型很像，所以，選擇風荷載數值時，考慮相鄰建筑物之間的相互影響，用體形系數和干擾系數相乘，獲得的計算結果如表2所示。通過結果分析，建筑自振周期處于合理范圍內，能夠達到規范要求。除此之外，在地震影響下，樓層最大層間位移也能夠達到規范要求。

2.3連接體結構設計

因為塔樓相互連接位置的高度大約為50m，所以開展連接體結構的設計時，要最大程度上保障連接體結構位置的施工安全。選擇在48m位置設置1個鋼結構，用作施工平臺_[1]。因為連接體梁板自身的重量很大，若想確保施工作業的安全和經濟效益，選擇混凝土澆筑振搗作業方法，進而減少自重范圍，用梁承擔相應的荷載。為了滿足施工方案的基本要求，對連接體進行設計優化，根據施工作業順序，開展混凝土澆筑內力的計算，選擇下層連接體梁板，當作上層連接體的作業平臺，用于承受施工荷載，同時開展配筋計算。經過計算，部分梁的配筋通過施工控制，進而達到建設標準。

3高層建筑結構的設計策略總結

3.1優選設計方案

從高層建筑設計實踐來說，結構設計方案為關鍵內容，要做好科學性以及合理性的把控，做好剪力墻和嵌固端布置等的優化設計，保證建筑工程建設的質量_[2]。結構設計的方案，提出的各類參數必須要能夠滿足結構實際需求，同時還要達到設計規范以及技術標準。開展結構設計，要考慮到后期施工活動的開展，做好結構設計，為后期施工作業的進行，提供安全保障。除此之外，加大對現場環境的調查，結合結構方案設計的特點，優選設計方案，確保整個方案具有科學性以及可行性。

3.2運用計算簡圖

從結構方案設計的角度來說，運用計算簡圖，能夠有效保證設計的質量和準確性，減少設計誤差的出現_[3]。若產生設計誤差，比如配筋誤差等，將會引發系列問題，影響著建筑建設的質量和效益。基于此，開展結構設計時，運用計算簡圖，綜合分析各類因素，做好全面的把控。需要注意：要結合實際需求，選擇適宜的結構設計計算軟件，輔助結構設計作業的開展，保證設計方案參數計算結果的真實性和準確性，提高結構設計工作的質量和效率。

3.3滿足性能需求

從建筑結構設計實踐來說，若想獲得不錯的成效，必須要保證滿足各項性能需求。

3.4把控好抗震設計

高層建筑結構的抗震設計，需全面把控，做好設計要點的把控。若想增強建筑整體的抗震能力，采取增加抵御路線的方法，增強抵抗力。發生地震時，綜合發揮各類防線的積極作用，形成強有力的保護，避免建筑出現大規模倒塌破壞的情況。在進行抗震設計時，選擇設置多肢節和框架式結構等，來增強抗震性。一般來說，設計的框架結構，擁有多層次防線，剪力墻作為重要構成部件，發揮著重要的抗震作用。若想實現抗震功能，要控制好數量設置。當剪力墻被破壞后，每個樓層的框架的地震剪力，其超過了結構底部的剪力，進而實現了保護的目的。

3.5做好超限設計的把控

從建筑結構設計角度來說，現行的各類規范，提出了計算要求以及構造措施，難以有效保證超限結構在地震條件下的安全性以及可靠性，在進行建筑結構設計時，需嚴格控制。采取以下措施：（1）做好結構全面計算。使用有限元程序，開展模擬分析和計算。做好地震作用下的建筑結構分析，除了運用振型分解反應譜方法外，還可以進行彈性時程分析，結合使用力學模型，開展對比分析。一般來說，超限結構具有很強的復雜性，對軟件性能的要求較高，可使用SAP2000等進行實際分析，獲得高質量的計算結果。不過需要注意的是，軟件的先進性越高，精準度就越高，由于軟件使用者的熟悉程度不高，加之操作復雜，需要消耗很多的分析時間。除了上述方法外，在進行結構抗震設計時，可以運用靜力分析法或者動力彈性分析法，分析結構的性能，依據計算結果，開展配筋設計，保證結構整體的性能。（2）采取相應的措施，增強建筑整體性能，保證建筑的安全性。在進行計算分析之前，要提高設計標準，高于現行的規范標準，同時對結構重要位置進行強化設計。運用軟件分析，明確薄弱點，進行優化設計，增強建筑的性能，保證結構設計達到安全性和可靠性目標，推動建筑結構設計工作的高質量落實。

4結語

綜上所述，高層建筑結構的設計，要做好全面的把控，提出高質量的設計方案，保障建筑結構性能達標。設計工作的開展，從多個方面入手，做好結構水平力和穩定性等指標的把控，優化結構設計，為建筑施工提供高質量方案。

作者簡介：張兆虎，身份證號150429198511270314;王壯，身份證號210402198801280541