高层建筑结构设计的问题及对策探讨

袁浩

【摘要】随着经济的迅速发展与城市化进程的不断加快，城市人口数量正在逐渐增多，近年来高层建筑已经成为了城市主流。高层建筑的设计也越来越多样化，但是在结构设计中却显露出一些问题。高层建筑直接关系到人民的生活，必须做到安全与质量符合要求，本文将针对高层建筑结构设计中遇到的常见问题进行浅要分析，并且针对解决对策进一步探讨。

【关键词】高层建筑；设计；解决对策

近年来随着经济的迅速发展，城市化进程也一直在加快脚步，大中型城市人口密度越来越大。面对这种情况，城市建筑用地显得相对匮乏，针对这种情况为了合理高效的利用建筑用地，高层建筑成为了城市建筑设计主要发展趋势。高层建筑可以让有限的建筑用地发挥更大的作用，其建筑方式可以获得更大的、更加灵活的、更加自由的空间。高层建筑对建筑的技术要求要比普通楼层高很多，作为一个庞大的系统既要满足抗震、抗风等安全性的要求，又要在结构设计上设计合理、实用。

1. 高层建筑结构设计的原则

1.1选择适合的结构设计简图

在对一个高层建筑进行施工之前应该确定结构设计简图，首先应该根据设计简图对高层建筑结构设计进行实际的计算，如果简图选择的不合理，那么在施工过程中就会遇到很多问题，如果后果严重就会导致整个高层建筑施工失败，甚至有一定的安全性问题。由此可见选择合适的简图是进行建筑的基础，同时也是建筑顺利完成的关键。在根据简图进行计算时，出现误差是在所难免的，人为因素只能做到在误差范围之内，而不可能消除误差。同时在计算简图时应该采用适当的构造方法，以确保安全性。

1.2选择合理的结构基础设计

根据高层建设地点的不同，施工企业应该根据当地的地形、土质特点选择合理的结构基础设计。在结构基础设计方面要综合考虑影响的因素，高层建筑上部的结构类型与荷载分布情况、施工条件、相邻的建筑物的影响都要在考虑范围之内。合理的结构基础设计会使地基的潜力发挥到最大，在一些特殊地区还要进行地基变形检验。由于高层建筑要考虑到的安全性因素较一般楼层要多很多，所以在建筑之前要有当地详细的地质勘查报告，对当地的地壳稳定性要有所考虑，并且针对收集到的资料进行自身高层建筑的结构设计。

1.3选择合理的建筑方案

一项建筑工程要想顺利完成必须要依赖合理的建筑方案，建筑方案的选择要考虑到经济性、适用性、合理性等多个方面，也就是说在高层建筑结构设计中要选择可行务实的结构体系和结构形式。在对高层建筑的结构进行设计时，要综合考虑相关因素，在每个环节都要进行专业的分析，并且在最终确定方案是要请所有相关专业的专业人员进行综合评价，以确保方案的可行性。另外在同一体系结构单元中，最好不要混有多种不同体系，应使结构体系达到到传力简捷，受力明确的效果。

2. 高层结构建筑中存在的问题

2.1有些建筑物高度超标

对于高层建筑的高度问题，我国有相关法规给出了常见结构体系的最大高度。以我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平，这个高度是非常适合、安全的。然而实际建设中，一些商家为了获得更多的利益怀有侥幸心理，超过了国家规定的最大标准。考虑到高层建筑的防震能力，过高的建筑设计存在安全性问题，并且随着高度的不断增加，许多影响因素不断累加会引起质的变化，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等参数都会超过其本身适用的范围。最终导致前期的一些工作与后期不相匹配，影响高层建筑物的建设质量。所以在实际施工时不应该只注重建筑用地的利用率与企业盈利的大小，更重要的是要考虑建筑物本身的实际情况，进行合理设计。

2.2建筑材料的选用与结构问题

在地震多发区进行高层建筑时，工程技术人员要考虑到建筑材料或结构体系的合理性。同其他国家高层建筑常采用的主要结构体系一样，我国在对150M以上的进行建筑设计时主要采用框一筒、筒中筒和框架—支撑这三种结构体系。就我国目前的建筑经验来看，在地震区我国使用高的钢筋混凝土结构及混合结构，而在国外的地震区主要结构设计多以钢为主。由于我国的建筑结构以钢筋混凝土为主，在进行变形控制时也要以此为主，但是只依靠刚度很小的钢框架协同工作难以对其弯曲变形的较大侧移起到大的改善。

2.3高层建筑共振问题以及水平移动问题

在地震区进行高层建筑时要考虑共振问题和水平移动，共振发生的条件是，建筑物的自震周期和发生地震场所的特征周期相同或比较接近，所以要对建筑物的自振周期有所估计，并且了解当地地震场所的特征周期，在建筑时要加大建筑物本身的自振周期，使自振周期与特征周期拉开差距，避免共振的发生。在对高层建筑物进行抗震设计时，要考虑到地震力的大小与结构刚度大小相关，所以在结构刚度设计时要有所减小，但是要保证在规定范围之内。所以在高层建筑结构设计时水平位移的要求不应该不停留在仅满足于高层建筑规程的要求，更要综合分析周期地震等因素。

3. 高层建筑结构存在问题的解决措施

3.1针对超高问题的解决措施

首先企业自身要严格遵循国家法规的规定进行高层建筑的设计施工，不可存在为了获利而建筑超高的行为。针对那些私自改变建筑结构类型对高度限制，忽略高度问题的行为，在施工审核图纸时不应该予以通过，必须重新进行设计。相关的监督管理部门应该加强这方面的监督管理力度，一旦发现建筑超高的现象要立即进行制止，要求施工单位重新修正自己的设计方案，并且对于已经建筑的部分进行相应的处理措施，如果超高严重要强制处理，进行整顿。建筑物超过本身建筑类型的高度存在一定的安全问题，企业和政府应该在这方面加强重视力度，不能忽略，以免发生事故造成安全危害。

3.2建筑材料的选择问题的解决措施

根据我国的地质结构特点，与我国建筑钢材的类型，在进行高层建筑时建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，

并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后的建筑中应该使用钢骨（钢管）混凝土以减小风振的影响。此外，在地震区采用实腹式的热轧型钢或焊接工字钢的可以有效减轻地震的危害。

3.3高层建筑中其他问题的解决方案

除了上述措施之外，在很多方面依然存在问题。在进行建筑设计时建筑师考虑更多的就是受力性问题，而不是其他的细致结构。由于高层建筑的影响，沉降缝两侧单元层数不同时会导致低层的倾斜程度远大于上层，因此要根据高层单元的缝宽确定沉降缝宽度。此外，在剪力墙的墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，为了减少梁端部分弯曲对墙产生的不良影响，应该设置相应措施以减少影响程度，例如：在墙与梁相交处设置扶壁柱或暗柱，或在墙内设置型钢等。总之，在高层建筑中出现的问题，要及时予以解决，避免造成更大的危害。

4. 结语：

近年来我国高层建筑行业的发展正不断加快，与此同时高层建筑结构的设计质量存在的问题也显现出来。针对这种情况，在进行高层建筑设计时要严格遵循設计原则，按照设计要求进行设计施工。针对实际出现的高度超标、材料选择等问题，企业自身要提高自觉性，严格遵守相应的法律法规，同时政府也应该加强监督力度。高层建筑的迅速发展，是我国科技水平提高的一个标志，我们应该在此方面不断完善其中不足，促进我国建筑行业发展。

参考文献：

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[2]杜春环，马颖轶，高层建筑结构设计问题探讨[J]，科技致富向导，2010，

[3]蒋晟，浅探高层建筑设计和城市空间合理化[J]，城市建设理论研究（电子版），2013，