高层建筑结构设计中存在的问题及其措施

卢时荣

大连理工大学土木建筑设计院有限公司

高层建筑结构设计中存在的问题及其措施

卢时荣

大连理工大学土木建筑设计院有限公司

随着我国经济社会的飞速发展，城市化进程速递的加快，大量的人口涌入到城市，城市规划、建设用地日趋紧张，所以，为了有效缓解城市建设用地的压力，高层建筑迅猛发展起来，现如今城市间高层建筑随处可见，因此，建筑结构设计人员在设计工作中将面对越来越多的高层建筑结构设计，现如今建筑结构设计人员熟练掌握高层建筑结构设计要点已经成为必然。但是，纵观我国现阶段的高层建筑结构设计方面的工作现状，并不容我们乐观，在具体设计过程中还存在大量的问题。今天，本文就是基于此背景下展开对高层建筑结构设计相关问题的研究和分析。

高层建筑；结构；设计；存在；问题；措施

前言：

我国高层建筑事业随着城市化进程速度的加快而发展壮大。高层建筑的快速发展，可以有效降低市政在城市用地方面的投资，给城市建设缓解了不少的压力，同时高层建筑也为建筑企业带来了良好的经济效益和社会效益，由于高层建筑相对传统低矮建筑的种种优点和优势，其已经成为广大人们群众最受欢迎的建筑。现如今我国高层建筑虽然得了快速发展，但是在功能建设、技术应用等方面还存在大量的问题，尤其是超高的高层建筑建设方面，还有许多技术还不成熟，如果这样存在的潜在问题得不到妥善、科学、有效的解决，将严重影响我国高层建筑事业领域的可持续发展，期中就包括高层建筑结构设计方面的问题。

1.高层建筑结构的特点分析

1.1 首先，我们先来探讨下高层建筑的含义。如果建筑的高度超过了一定的高度就被称为高层建筑，但是各国对高层建筑高度的规定不尽相同，例如在美国将高层建筑的高度规定在楼层层数超过七层，高度达到25米以上，而在日本则是层数超过八层，高度达到32米被称为高层建筑，我国高层建筑发展起步较晚，直到两千零五年才对高层建筑的高度作出规定，既建筑超过十层或者是高度达到24以上的就称为高层建筑，高层建筑的快速发展，有效的节约了城市用地，缓解了衡山用地紧张的压力，加快了城市化进程的发展速度，同时又增加了建筑的功能性，给人以更加优质、舒适的生产、生活环境。

1.2.下面我们在来探讨下高层建筑的结构特点。高层建筑相对于低矮建筑来说，其建筑结构发生了明显的变化，尤其是在承载垂直方向上的载荷的影响因素较多，如风力、地质活动等，同时，高层建筑结构还应具有较强的抗震能力，我们知道，低矮建筑结构基本上不会受到水平方向上作用力的影响，但是高层建筑却截然不同，非常容易受到水平外力的作用。因此，在高层建筑结构设计过程中，不仅要注重水平力的作用，还应该对侧移范围进行有效控制，来提高高层建筑结构的安全性、稳定性。

2.高层建筑结构设计中存在的问题

2.1 结构设计不合理。由于在高层建筑结构设计中过度追求美观、个性，导致在结构设计中出现不合理、不科学的现象。同时，高层建筑结构设计并不是单一的，而是融合了各种力学关系，如剪力墙结构、简体结构体等，同时为了保证高层建筑结构的安全，还要考虑到水平、垂直方向的风量，以及结构的抗震荷载能力，如果这些因素考虑的不全面、不科学，势必会影响到建筑结构的安全性、稳定性。

2.2 没有把握好高层建筑结构的均衡关系。在高层建筑结构的布局方面，应该具体考虑建筑物本身的尺度、城市街道的宽度以及细部尺度等。一栋拥有完美造型的高层建筑物应处理好主题、裙房、顶部三者之间尺度的均衡。高层建筑还是城市形象的标志，所以应对城市高层建筑建设的位置进行有效规划，处理好建筑物与街道之间的相互关系，确保建筑物应对街道的设计以及人们的出行不造成阻碍，同时还应注意视觉上的美观。但是，当前的高层建筑结构的设计在这个问题上还比较薄弱。

2.3 高层建筑结构设计没有充分考虑到它的受力情况和水平载荷能力如果高层建筑物的高度发生变化，则其受力情况也会跟着发生改变，在设计高层建筑的结构时要充分考虑其水平方向的荷载和垂直方向的荷载的影响。但是，在建筑物高度增加的同时其测移速度也会加快，底部弯矩跟着加长，这就会导致侧向变形，若变形过度就会使结构在水平荷载的作用下附加应力上升，从而出现填充墙现象；还可能会致使电梯轨道等设施的变形、裂缝等，这对建筑物正常使用和持久性都有影响。

3.高层建筑结构设计的完善措施

3.1.抗风结构的优化设计。若想使高层建筑有良好的抗风性：淤要确保地基的牢固。可在设计地基时采取高级的砂石，在基础持力层的设计中加设抗拔锚杆。于可以强化建筑耗能结构的设计。在设计高层建筑时，利用耗能构件如剪力墙、楼板等来减弱风对建筑的影响。减小风力叠加和水平荷载对建筑的影响。高层建筑在风力的作用下必然产生结构内力，而水平方向的结构内力容易和风力叠加使水平作用力加强。因此在设计过程中必须考虑到水平力对建筑的影响，同时使用高性能混凝土加以施工，力求减少结构内力。

3.2.综合考虑高层建筑的沉降、温度收缩及其自身体型的复杂等因素。高层建筑的结构设计工作中，为了能有效解决沉降、温度收缩以及建筑物本身体型的复杂对建筑物所产生的负面影响，加强建筑物的安全工作，应该采取有效措施对以上几个因素进行合理布置和正确处理。现如今，结构分析技术及其计算方式不断提高，在高层建筑的平面设计方面也出现了设计不规范、不对称以及曲线形设计等现象，在高层建筑实际中也应用到了耗能减震技术。

3.3.优化抗震结构设计方案。目前高层建筑结构在抗震设计上有很多难点和问题，但一般会采取几种做法：淤对抗侧力构件进行合理布置。在设计高层建筑的过程中，做好水平方向的对称可以最大限度地减小建筑在地震中遭到损坏的概率，通过改变抗侧力构件的位置可以在水平方向上形成一个应力分布系统，再强化竖直方向上的测力构件结构性能，可以提升结构的稳定性和连续性，抗震能力大幅提高。

[1]赵东晓.高层建筑设计的问题与对策研究[J].商品混凝土，2012，9.

[2]王允.浅析高层建筑设计的相关问题[J].中华民居（下旬刊），2013，12.

[3]田亚珍.高层建筑结构设计研究[J].建筑和知识：学术刊，2013（B01）：53～53.