高层建筑结构设计中的问题及对策浅析

韩伟光

摘要：随着经济社会的发展和城市用地面积的减少，高层建筑的层数增多，高度加大，结构体系日益呈现多样化的趋势。对于高层建筑来说，其结构设计的好坏直接影响着其施工建设难度和维护质量。本文主要探讨了高层建筑结构设计中存在的问题及其应对措施，为我国高层建筑物结构设计提供新思路。

关键词：高层建筑；结构设计；设计特点；问题；对策

引言：高层建筑的结构设计作为一项综合性很强的技术，对整个建筑的设计有着十分重要的作用。结构设计作为高层建筑设计的重要内容之一，其恰当与否直接影响着建筑的质量好坏。因此，我们必须结合高层建筑自身特点，注意设计方案的合理性，正确认识到高层建筑结构设计中存在的问题，并分析产生这些问题的原因所在，采取适当的控制方法，确保高层建筑结构设计的安全性和可靠性、减少经济成本投入，为我国高层建筑物结构设计提供新思路，从而保障高层建筑的安全性和舒适性。

一、高层建筑结构设计特点

高层建筑与普通建筑的最大区别就在于它的高度：由于其高度较高，因此其承受的垂直載荷较大；由于其横截面积较大，在外界有风的情况下其产生的水平载荷也较大。所以，在进行高层建筑的结构设计时应充分考虑到所处环境的风力大小和地震等因素，进行相应地防风、抗震设计。此外，高层建筑由于其上方较高，会产生一定程度的侧移，侧移不仅会让高层建筑中的人感到不舒服，并且会对建筑的结构和使用产生较大影响。

在我国，高层建筑具有自身的特点，随着经济社会的发展和城市用地面积的减少，高层建筑的层数增多，高度加大，结构体系日益呈现多样化的趋势，集中表现在混合结构和巨型框架结构的设计上。其次，高层建筑结构设计的平面布置与竖向体型更加复杂，在设计方法上经常采用不对称的方式方法和曲线型平面的设计理念，尤其是在城市规划上，高层建筑结构设计更加要求设计理念和价值追求更加符合建筑功能的要求，并将计算机广泛应用于高层建筑结构设计的过程中。

二、高层建筑结构设计的原则

1、结构基础设计的合理性。在进行高层建筑结构基础的设计时，要根据建筑所处的地理、地质环境不同进行选择。而且还要分析其对周围建筑物的影响以及施工的条件，在综合考量各种因素之后选择一个最科学、最合适的基础设计方案，尽可能地使地基设计具有经济性。

2、结构计算简图选择的合理性。计算简图是进行高层建筑设计的基础，如果计算简图选择的不合适，那么很容易造成高层建筑结构设计得不合理，进而导致安全事故的发生。因此，在进行高层建筑结构设计时，务必要保证其计算简图的恰当。

3、结构设计方案的合理性。相关建筑设计单位在进行高层建筑结构设计时，应充分考虑到高层建筑自身特点、选择合理的结构形式，保证高层建筑结构设计方案的最优化。设计人员应对建筑所处的地理环境、施工条件、材料和设计需求等作出分析，确立最佳的结构设计方案。

三、高层建筑结构设计领域存在的问题

1、结构设计方案不符合实际情况。据统计表面，40%的工作人员在进行高层建筑结构设计时没有进行实地考察，只是盲目的依据理论进行结构设计，忽略了当地的自然条件以及实际施工情况，导致设计的建筑结构不符合实际要求，严重的甚至出现建筑事故。

2、结构计算与分析不精确。结构计算和分析的精确与否是高层建筑结构设计能否实现科学性的一个重要标志，也是高层建筑结构设计中存在的一个重要问题。目前，在高层建筑结构设计中常用的软件主要包括Midas Building软件、Etabs软件、YJK软件和SATWE软件，但由于各个软件所采用的计算模型存在着一定的差异性，所以在高层建筑结构计算和分析中容易导致结果偏差。

3、高层建筑结构设计管理团队水平参差不齐。高层建筑结构设计管理团队在高层建筑结构设计中发挥着主动性的作用。因此，管理团队的整体素质和专业化程度将会对整个高层建筑结构设计起到重要的影响。

四、高层建筑结构设计的对策

1、熟悉结构设计辅助软件的应用。在进行结构建模这一环节时，需对每一个参数的含义都有所了解，修改参数要有依据，不能随意而行。要注意参数适用的范围，同一个参数会有其自身的适用性，在砖混结构中适用的准确参数，但是未必能应用到框架结构中；在多层结构中适用的准确参数，在高层结构中却无法应用，这种参数的适用性在软件计算时要有所考虑，每一种计算的理论都有本身的假定条件，软件的编制一般均符合这一种特定的前提。因此，有些时候设计辅助软件也需手算来复核，不能完全依赖软件计算的结果，尤其是带转换的构件。

2、加强结构的平面形状设计。建筑物的平面形状一般可以分为以下塔式和板式两种。 塔式是指建筑物的长度和宽度相近的平面形状。塔式平面形状不局限于方形或圆形，可以是多边形、长宽相近的矩形、Y形、井字形、三角形等。在塔式结构中，两个方向抗侧移刚度相近。尤其是平面形状对称时，扭转相对要小的多。在高层建筑、尤其是超高层建筑中，多采用塔式平面形状。板式是指建筑物宽度较小、长度较大的平面形状。在板式结构中，因为宽度较小，平面短边方向抗侧移刚度较弱。当长度较大时，在地震或风荷载作用下，结构会产生扭转、楼板平面翘曲等现象。因此，应对板式结构的长宽比L/B加以限制，一般情况下L/B不宜超过4；当抗震设防烈度等于或大于8时，限制应更加严格。同时，板式结构的高宽比也需控制的更严格一些。

3、注重结构的优化。在计算时，既要考虑满足技术条件，又要顾及经济性。不能“少动脑筋，多加钢筋”，盲目加大配筋量或构件截面，导致粗梁、胖柱、深基础，一些设计人员计算不准，加钢筋及层层附加保险性“，而造成超筋梁柱，将延性构件设计成脆性构件。在设计中，要始终遵循“强柱弱梁、强压弱拉、强剪弱弯”的原则，同时注意构件延性的性能，关注薄弱部位，关注钢筋的锚固长度尤其是直线段锚固，考虑到温度应力产生的影响。另外，还要注意按照对称、均匀、规整的原则来考虑平面及立面的布置，综合考虑多道防线抗震等，以避免薄弱层的存在。这些都可作为设计理念来重视。在优化设计中，从结构的选型、分析计算、布置到截面设计等细节的处理，在整个设计环节中均要考虑到各方面的综合因素，最终达成合理分析、科学处理，力求经济合理的最优化设计方案。

4、加强与其他专业的沟通与配合。首先，拿到提资图后不要盲目开始建模计算与绘图，要先开展全面的分析，同时与建筑设计人员及时沟通，对工程的各种情况如选型、功能等充分了解，对建筑图的意图及平立剖的关系要有透彻的理解。必要时要组织各专业之间开展协调会议，明确每个专业之间需要配合并注意的地方，统一标准及做法，确定出原则性的解决方案，让各专业的条件图发挥真正作用，避免已经出图后还需返工调整方案，推迟工期。

五、结束语

高层建筑结构设计是高层建筑的灵魂，关系到整个建筑的安全及可行性。在高层建筑结构设计中存在的问题是多方面的，但是其中代表性问题的解决可以有效推进高层建筑更好、更快的发展，可以促进我国高层建筑行业的可持续发展。

参考文献

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