高层建筑结构设计中的若干问题研究

张懿

【摘 要】本文主要针对高层建筑结构设计的原则、高层建筑结构设计中存在的问题分析以及高层建筑结构设计中问题的解决方案分析进行简要分析，仅供参考。

【关键词】高层建筑；结构设计；问题；措施

一、高层建筑结构设计的原则

现在高层建筑结构的表现形式己经种类繁多，以应对现代人们的个性化需求，这也就要求建筑结构设计从业者的设计理念逐步提升。完美的建筑结构不应局限于内部的细致描绘，而应兼顾到外部所能给人们呈现的美感。

1、选用适宜的结构体系和合理的计算简图

高层建筑结构应根据建筑物的使用要求、房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素综合考虑，选用适宜的结构体系。目前我国用于高层建筑的结构体系主要有剪力墙结构、框架一剪力墙结构、筒体结构和板柱-剪力墙结构。

在进行高层建筑的结构计算时，需要用到相关的计算简图。进行结构力学分析之前，应首先将实际结构进行抽象和简化，使之既能反映实际的主要受力特征，同时又能使计算大大简化。这种经合理抽象和简化，用来代替实际结构的力学模型叫做结构的计算简图。计算简图的选取在结构的力学分析中占有相当重要的地位，它直接影响着计算工作量的大小和分析结构与实际间的差异。在计算简图的选取时，应注意正确反映结构的实际受力情况，使计算结果尽可能与实际相符。对结构的内力和变形影响较小的次要因素，可以较大地简化甚至忽略，使计算大大简化。

2、合理的抗震设计

高层建筑的抗震设计是整个设计过程中较为重要的环节，在进行抗震设计时应充分结合建筑物的基本体型以及建筑物所处的抗震设防烈度要求。抗震设计在重视“计算设计”的同时，还应当.非常重视结构抗震概念设计。建筑体型和布置依据抗震概念设计原则划分为规则和不规则两大类，一般在地震多发地段宜选用规则结构，即平面和立面规则，结构平面布置均匀、对称并具有较好的抗扭刚度；结构竖向布置均匀，结构刚度、承载力和质量分布均匀。而在应对城市中由于街道以及土地的限制，需要根据场地的实际情况对建筑进行设计时，也可采用不规则平面的方式。对于结构不规则的高层建筑，需根据其不规则程度和不规则类型按《建筑抗震设计规范》GB50011-2010相关要求进行地震作用计算和内力调整，并对薄弱部位采取有效的抗震构造措施，以保证建筑的抗震可靠性，避免采用抗震性能差的嚴重不规则结构。结构构件应具有必要的承载力、稳定性、延性等方面的性能。

3、完善结构措施

对高层建筑的结构体系选择时，应保证结构措施的完善性。不同的结构构件所承受的荷载不同，在整个建筑中发挥的作用也相同。因此，在进行结构设计时，应从整体出发，充分分析各类构件的材质、受力情况以及延展性，保证各类构件能够有效合理的共同工作。此外，在结构设计时，还需注重外部温度以及天气对建筑的影响，保证构件面对不同环境变化时均能达到其相应的强度要求。在构件设计时应当遵循“强柱弱梁、强剪弱弯以及强压弱拉”的原则，保证各类构件的统一性和整体性。

二、高层建筑结构设计中存在的问题分析

1、扭转问题

建筑结构设计时需要考虑的建筑三心，三心分别是结构中心、几何型心、刚度中心。在建筑结构设计时要尽可能的保证三心合一，使这三个中心处于同一个位置。要是三个中心不处于同一位置，很有可能因为自身的因素造成造成建筑结构的扭转。扭转对与建筑本身的损失非常大，且容易造成建筑物坍塌的灾难。

2、受力问题

高层建筑设计需要考虑高层建筑的空间问题。在设计时要尽量保证高层建筑的重力始终保持垂直地面，并且与承重墙面平行。

3、短肢剪力墙设置问题

短肢剪力墙是一种新的建筑定义，是指墙截面高度和厚度比为五到八的墙体成为短肢剪力墙。在现在的建筑中使用短肢剪力墙的部位越来越多，但是建筑中也有很多限制性的因素。由于短肢剪力墙的墙壁厚度较薄，在墙体与梁进行连接时可能会造成梁体的所有宽度不能得到充分利用，从而达不到建筑结构设计时的作用。同时短肢剪力墙的高度较低不利于停车场车辆的通行。

4、高层建筑的高度超高问题

高层建筑的高度一般都是二十四米与一百米之间，高层建筑的主要问题是在抗震、火灾方面的设计。大家众所周知，建筑物的高度越高，对于抗震来说要求越高。越高的建筑在受到地震的横向的作用力时越容易产生倒塌。所以高层建筑的抗震一直是高层建筑设计的一个重点问题。同时现在对于高层建筑进行设计时，对抗震的审核一般都是比较严格的，而设计的过程中往往会出现建筑高度的变更，这也就使得结构设计出现很多问题，设计方案需要不停的进行改动，耗费了设计者很多的人力和物力，同时还可能延误了建筑施工的工期，造成了巨大的经济损失。

5、嵌固端的设计施工问题

在进行高层建筑设计施工时，通常会留有两层的地下室，一般的嵌固端都设置在第二层的顶板的位置，而高层建筑中很多设计施工人员都只是关注了上部高层结构的问题而忽略了嵌固端的设计及施工问题。但也就是这一个细节很有可能在以后造成巨大的危害。所以在高层建筑施工过程中任何一个小的细节都不能忽略。

三、高层建筑结构设计中问题的解决方案分析

1、扭转问题的解决

在高层建筑结构设计中要求设计师要尽可能的保证结构中心、几何型心、刚度中心三心处于同一位置。三心处于同一位置可以尽可能的是减少水平载荷的影响，尽量减少或避免扭转力的产生。

2、受力问题的解决

受力问题主要是在是在高层建筑结构设计时要做到保证高层建筑的重力始终保持与称重墙体保持平行，避免重力倾斜于承重墙体而造成承重墙无法正常的承受住高层建筑的重量而导致建筑的坍塌。

3、短肢剪力墙问题的解决

在高层建筑结构设计施工的过程要合理的使用短肢剪力墙，保持短肢剪力墙的分布合理，以保证高层建筑结构主体的不会产生不必要的剪应力。同时在抗震需求较高时可以较多的使用短肢墙，以提高建筑物整体的抗震能力。另外在墙体与梁部连接时要控制好梁部的宽度与短肢剪力墙的宽度尽量相同，以免造成梁部不能很好的与墙体进行连接。

4、建筑物超高问题的解决

高层建筑物的建筑初期，在进行设计之前就要确定好建筑物的高度，控制建筑的高宽比，以此进行高层建筑结构的设计，这样就可以避免多次对高层建筑结构设计方案的修改，很大程度生节省了人力和物力。减少了建筑初期的成本。

5、嵌固端问题的解决

高层建筑结构的设计建造过程中虽然有很多重要的问题需要去注意，但是也不能因此忽略了建筑物嵌固端的问题，这个小小的问题如果不去注意的话往往会造成很多的灾难，特别是越高的建筑造成的危害也就越大。

6、提高设计师的素质能力

高层建筑结构的初期设计在高层建筑结构的实际施工中具有關键性的作用。高层建筑结构的设计中要注意的问题有很多，上面提到的扭转力、嵌固端设计、短肢剪力墙、整体受力等都要在设计中进行思考并作出合理的设计方案。这也就要求设计者具有很高的专业素质和能力。设计者不光要有在学校里学习到的设计知识，还要有长期参与工程设计与施工的经验。

设计者还可以参考国外的各种高层建筑的设计方案，从中学习发达国家在高层设计中的经验。毕竟发达国家高层建筑结构的设计施工发展时间要比我国长很多，其中有很多设计师长期总结下来的经验值得我们进行学习。

四、结束语

综上所述，高层建筑结构设计是一项技术含量较高、综合性较强的工作，而我国高层建筑结构设计中还存在很多问题。本文针对结构设计中存在的问题，有针对性地提出了解决问题的办法。目前，建筑行业仍在快速发展，高层建筑业也在发生着日新月异的变化，对结构设计的要求越来越高。研究高层建筑结构设计中的若干问题及对策有助于为提高我国高层建筑设计水平提供参考，不断完善和发展高层建筑。

参考文献：

[1]韩小杰.高层建筑结构设计刍议[J].江西建材，2015，02：17.

[2]胡猛，赵鸣之.试析高层建筑设计常见问题[J].中国高新技术企业，2015，03：28-29.

[3]鞠多.高层建筑设计探析[J].民营科技，2015，01：185.

[4]郭剑彬.高层建筑结构设计中存在的问题及解决措施[J].科技致富向导，2015，03：144+196.