高層建筑結構設計問題及對策分析

張國平

（山東德建集團有限公司，山東 德州 253000）

當下，面對城市土地資源緊張，在集約型理念下，高層建筑已經成為現代建筑的主要形式。高層建筑的特殊性和高標準要求，也給結構設計帶來了很大的挑戰和考驗，基于全面提高高層建筑結構設計的水平，逐步解決結構設計中遇到的常見困難，并進一步優化的目的，本文分析了當前高層建筑結構設計中存在的一些常見問題，并就這些典型問題提出有針對性的解決措施，希望可以給同行業有所幫助。

1 目前在高層建筑的結構設計存在的一些問題

目前，行業在高層建筑結構設計中，依然還存在一些問題，經過歸納總結，主要有3 個方面比較突出：①結構體系設計不合理。結構體系選擇如果不合理，勢必會嚴重降低整個建筑結構的穩定性。比如，在進行鋼筋混凝土的結構體系設計過程中，結構體系的選擇，在以工程結構為基本依據的基礎上，還必須要考慮到當地的風載荷、以及該地區的抗震設防等級這兩個重要的參數。如果沒有兼顧到這些重要的影響因素，那么就極有可能做出不合理的設計，最終導致穩定性不足。尤其是鋼盤混凝土結構體系設計，一旦選型錯誤，欠缺合理，那么在施工中就有很大的安全和質量事故風險。②第二就是地基以及基礎設計不合理。高層建筑的地基基礎選型非常重要，選型不當，就非常容易出現不均勻沉降，嚴重的甚至會出現整體傾斜乃至坍塌。如果基礎設計不合理，比如斜面坡度偏大，那么在混凝土澆筑及振搗過程中，質量就很難得到有效控制和保證，地基結構勢必受到影響。如果地下室底板的配筋不合理，其結構就容易失穩，加大不均勻沉降的風險。③設計中欠缺對地下水影響因素的考慮，因為地下水也會影響到地基結構的穩定性和耐久性，在實際中有很多地基質量事故發生都與地下水有一定的關系。

2 高層建筑結構設計中的要點分析

2.1 規則化要點

在設計中，工作人員要綜合考慮，結構設計要與建筑應用的需求相結合，其功能和規劃，要以實際需要為出發點，同時滿足設計標準的要求。設計施工環節將建筑扭轉剛度的要求要滿足，避免由于結構因素對抗震性能以及結構安全產生不利影響，設計時候要能按照對稱以及均勻的要求，布置剪力墻的時候就要能夠注重結構薄弱點，避免由于在特殊狀況下對建筑物造成損壞影響以及坍塌風險發生。此外，還要做到結構超限設計質量的有效控制，以避免安全事故。

2.2 地基基礎設計

場地沒有全新活動的斷裂帶通過，無滑坡、崩塌以及巖溶等現象，設計是可以不將土層液化問題納入參考范圍，因此，可判斷為適宜工程建設地質。綜合考慮場地的情況及建筑物荷載大的特點，需要將基礎置入中粗砂夾礫石或半膠結砂礫巖為持力層。根據當地的實際情況，采用鉆孔灌注樁筏板基礎，單樁豎向承載力特征值為3700kN。鉆孔灌注樁既可以承壓，又可以抗拔，設計、施工都比較容易保證，擠土效應不明顯。基礎計算考慮上部結構、樁及筏板三者的共同作用，設計時由于上部結構的剛度貢獻，將上部結構剛度考慮到基礎頂面進行共同作用，計算結果會更加貼近事實。根據基礎荷載的分布情況，核心筒墻體下均勻布置承壓樁，裙房框架柱下、汽車坡道柱下集中布置抗拔樁，起抗浮作用。

2.3 優化高層建筑的轉換層結構布置

根據研究結果表明，在底部的轉換層中，其位置越高，它的上下高度的突變就會越大，轉換層的上下內力的傳遞途徑，其突變也會加劇，落地的剪力墻以及墻體就容易出現裂縫現象，框架的支柱內力加大，使得轉換層的上部其附近的一些墻體就會被破壞。因此說，轉換層位置偏高就不利于抗震。

2.4 科學布置平面布局

高層建筑結構設計工作中易出現結構扭轉問題，這就需要在實際設計過程中，建筑結構形式宜采用相對規則的圖形，并保證質量的均勻分布，進一步提高建筑體的穩定性，保證建筑結構的對稱性。即在實際設計過程中，具體通過科學進行平面布局，以此來保證建筑結構的穩固性和安全性。

2.5 外框承擔剪力比

多道防線的抗震設計理念對結構抗倒塌具有重要意義。對于高層結構常采用的框架—核心筒結構，核心筒為第一道防線，框架為第二道防線。在大震作用下，核心筒由于連梁破壞、墻體開裂和鋼筋屈服等原因剛度退化，會導致內力重分布，部分地震力轉移至外框，因此規范規定了框架—核心筒結構外框最小剪力分擔比以及剪力調整系數。

2.6 豎向規則建筑結構超限設計要點

就不同的高層建筑結構超限設計，就要能采用相適應的設計方法，從整體上提升設計的質量。豎向規則超限建筑的設計當中，需要從幾個要點上加強重視，如在立面收進引起的超限方面，運用臺階形多次內收立面，就要保障結構位移沿著豎向不發生突變的現象，結構扭轉效應要能得以有效控制。對于收進部分豎向構件和樓板要注重強化，收進出現了偏心的問題，底部結構會受到扭轉產生內力，驗證抗震的性能是比較必要的。

3 結語

由于高層建筑結構設計中會受到較多因素的影響，這也導致在實際設計中往往會存在一些問題，這就需要采用科學合理的設計方法，有效的提高結構設計的質量，確保高層建筑結構的安全性和穩定性，有效的推進建筑行業的健康、有序發展。