探讨高层建筑结构设计的常见问题及解决策略

梁志刚

【摘 要】随着城市化建设的规模不断扩大发展，而在城市化建设中高层建筑所占比例最大。本文主要分析研究高层建筑结构设计中的问题，针对消防、抗震以及防风性这三方面，依据这些对高层建筑结构设计过程中经常遇到的问题进行分析并提出相应的应对措施。

【关键词】高层建筑；结构设计；解决措施；方案应用

1 高层建筑结构及其设计中的问题

1.1 高层建筑结构设计中的问题

1.1.1 高层建筑结构设计中的消防结构设计

高层建筑结构因其结构本身特点，决定了建筑结构在进行设计时具有一定的繁复性，而为了保证满足高层建筑结构复杂多样功能需求，需要在进行功能结构设计时，选用不同的建筑功能材料，其中所选用的材料多为可燃性材料，这一定程度上增加了火灾情况发生的可能性，且高层建筑之间空气流动性较强，风力大，一旦高层建筑发生火灾，极有可能在一定程度上造成火灾的扩张。另外，高层建筑的层数越多，在进行建筑结构设计时，应将火灾线路设计成垂直形态，在这样的情况下，高层建筑人员在进行火灾疏散时可能会耗费更长时间。因此，在消防结构的设计中，对高层建筑进行排烟结构设计也是关于建筑结构相当重要的方面，在进行设计时，应注意将排烟结构进行合理设计，保证烟气正常排出，降低火灾发生时灾情的蔓延。

1.1.2 高层建筑结构设计中的抗震结构设计

在对高层建筑结构进行设计时，其抗震结构始终是整个设计中较难实施也是最为薄弱的环节，因为高层建筑本身的复杂特点以及地震发生时会造成的种种不确定影响，而且建筑结构设计人员在进行建筑结构设计过程中，并没有充分考虑到地震发生所造成的破坏性以及如何有效避震原理。在设计工作中，设计人员没有对抗震数据进行精确的研究分析。如果在高层建筑进行结构设计时，不能根据相关地震灾害发生的原理进行有效设计，对其进行总体的规划，可能造成建筑结构在抗震设计方面会缺乏其有效可用性，无一定的灵活性，而且不利于建筑结构的持久耐用性，无法有效保证高层建筑居民的生命健康和财产安全。

1.1.3 高层建筑结构设计中的抗风结构设计

设计师在进行设计建造时，应注意建筑结构的抗风压性，对其进行有效的设计是结构设计中相当重要的一个方面。一般高层建筑的楼层较高，其建筑结构本身可对风起到较好的扰动作用和阻隔作用，在建筑物周边流动的风以及空气在动力作用下发生改变后，会对静止的高层建筑产生一定的振动作用，尤其造成建筑物一定的动力荷载力，在这种情况下，所存在的风压会对建筑物的稳定性造成一定的威胁，也可能直接导致高层建筑主体结构受到严重破坏，甚至导致玻璃幕墙破裂、装饰物损坏、墙体发生断裂等严重影响工程质量情况的发生。

2 优化高层建筑结构设计

2.1 优化消防结构设计

高层建筑消防结构设计为有效保证建筑居民的健康生命财产安全，其中设计理念主要为防，同时辅以消防应急应对，共同对建筑结构的消防结构形成一定的防护性：第一，设计合适的防火间距，设计间距应该根据相关规范要求，对建筑物之间距离进行精确计算。同时对防火结构设计要根据具体的地形条件进行设计，因地制宜，同时提高防火措施实施的灵活性；第二，对建筑结构安全疏散通道进行设计，有效解决火灾发生时人员无法疏散问题，一般高层建筑的疏散通道为垂直结构，但电梯会在火灾发生时断电不能进行人群疏散，不利于疏散人群。因此在设计时，应该设计多条疏散通道，保证有一定的防烟区，根据具体的地形条件，设计合理的避难场所；第三，分隔式进行设计，可有效控制烟雾以及火势蔓延，在建筑结构的设计中，应设计防火墙、防火门以及排烟设备，争取有效的疏散路线，并有效降低建筑遭受破坏程度。

2.2 优化抗震结构设计

在高层建筑结构设计中，不能忽视抗震问题，高层建筑因其自身特点，对功能性要求较高，优化设计内容为：第一，合理规划建筑结构的构件位置，让不同构件可承载不同力，并发挥其功能性；第二，对地基进行抗震设计，地震时如地基发生沉降，极易导致建筑结构遭受破坏。因此在进行地基施工建设时，必须对其进行有针对性的设计，通过相应地基设计的调整，简化建筑平面，分割高度差异以及外部形态差异较大的建筑物，有效提升建筑物的强度和刚度，也可将桩箱深埋，通过施工设计安排，实现地基稳固性；第三，进行剪力墙的结构设计，提高承重结构抗侧力，满足建筑结构一定的耗能能力和承载力的延续性，提高建筑结构的抗震效果，其中抗震结构设计中，对剪力墙进行设计也是相当重要的，在保证结构侧面强度同时保证楼板刚度，最大限度对建筑物进行控制其位移；第四，在进行结构受力作用下，对简体结构进行抗震设计。简体结构在设计时，应该保证结构的完整性，以及简体结构位置的对称性，并对建筑结构的稳定性以及厚度进行科学预算，增强底部的稳固性，有效增强建筑结构的抗震性。

2.3 优化抗风结构设计

抗风结构设计在高层建筑的结构设计中，是最基础最应考虑到的问题，综合多种因素，对建筑物的抗风性进行有效设计，保证建筑物最基本的抗风承载力以及水平力，实现抗风结构优化四个步骤：第一，进行基础设计，保证建筑结构的抗风结构，需要建筑结构具有一定的稳定性，在设计选材时，可选用级配高的砂石，保证建筑结构的填充材料密度，同时可有效防止水平方向上产生对结构倾覆性威胁；同时在结构底部进行设置时，使用抗拔锚杆，提高其应用功能，保证地基的稳固，对风力起到一定抵抗性；第二，设计耗能减振系统，在进行高层建筑结构设计时，可采用耗能减振系统，减少风荷载力对建筑物的作用力，系统的构成主要有楼板、梁柱、剪刀墙、耗能支撑等构成，减振系统的设置选材可使用具有较强粘弹性的阻尼材料，可有效提高减振系统的耗能减振作用；第三，高层建筑结构设计时，应对水平力、风荷载力以及可能发生的荷载力叠加问题进行有效解决。在风荷载力作用下，会给建筑结构内部的构件增加一定的压力，如果超过建筑物的可承受范围，就会出现风荷载与水平力发生叠加，严重破坏建筑物的稳定性。因此，在进行设计时，可对建筑物受力高风压区对其进行加固，选材建筑使用高强度的钢筋混凝土，控制建筑结构构件中的钢筋含量，减缓水平方向上发生的风荷载与水平力叠加所造成的不利于建筑物的影响力；第四，抗风结构设计中，同时也应提高建筑物的刚度和建筑物的承载力，根据风荷载的复杂性、多变性，对建筑物的风荷载以及承载力进行精确的计算，严格按照相关施工规范，对建筑物的抗风结构进行设计。

3 结论

在高层建筑进行结构设计时，应该针对高层建筑的消防、抗震以及抗风性进行有效设计，在设计时，充分考虑这三方面因素，保证建筑物的持久耐用型和安全性。将这三方面设计问题进行有效的综合，保证建筑物的功能性，从科学的角度出发，对建筑结构中出现的问题进行分析研究，提出科学的切实可行的解决措施对其进行有效防治，可有效保证工程质量、生命健康以及财产安全。

【参考文献】

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[2]金仙兰.浅谈高层建筑结构设计常见问题及解决办[J].中国房地产业，2011.

[3]陈富生，邱国桦，范重.高层建筑钢结构设计[M].中国建筑工业出版社，2005.

[责任编辑：薛俊歌]