高层建筑结构设计的问题及对策分析

龚俊

（贵州省铜仁市建筑勘察设计院 贵州 铜仁 554300）

高层建筑结构设计的问题及对策分析

龚俊

（贵州省铜仁市建筑勘察设计院 贵州 铜仁 554300）

主要讨论了高层建筑结构设计中的问题与对策的相关问题，以求为未来高层建筑结构设计提供理论支撑。先简单讨论了高层建筑结构设计的特点，并简单分析了当前在高层建筑结构设计中存在的问题；再根据问题提出几点解决措施，最后对高层建筑结构设计中的关键性问题进行讨论。从相关措施的应用情况来看，其处理措施能有效解决当前高层建筑结构设计中存在的质量问题，具有良好的应用价值。对相关工作人员而言，在开展高层建筑结构设计中，要重视对建筑结构设计过程的分析，通过对其进行有效分析，正确认识到影响建筑结构设计质量的因素，并采取相应处理措施，确保建筑结构设计的合理性。

高层建筑；结构设计；问题与对策

建筑结构设计是建筑工程施工的初始环节，其设计质量对整个建筑产生深远影响，做好建筑工程工程结构设计质量控制工作，在强化建筑未来运行能力中具有重要意义。高层建筑是当前工程建设中的主要形式，但从其建筑结构设计过程来看，其中依然存在多方面质量问题，对建筑后期运行产生影响。本文将以此为背景，对高层建筑结构设计的相关问题进行简单分析。

1　高层建筑结构设计的特点与存在的问题

1.1高层建筑结构设计的特点

从高层建筑结构设计内容来看，其对技术水平、专业技能的要求更高，不同的建筑结构体系对建筑楼层高度、平面布置等产生影响，其结构设计特点主要包括：

1.1.1水平力荷载影响建筑质量

在当前建筑结构设计中，一般会重视以重力为代表的竖向荷载设计，但就高层建筑而言，重力设计虽然对建筑性能产生影响，但相比之下，水平荷载对建筑的影响更加明显。导致出现这一现象的主要原因为：高层建筑的楼面与结构的自重在结构数据竖向构件中的轴力和弯矩数据，并且与建筑结构高度之间存在正比例关系；建筑结构的竖向构件的轴力等，与建筑高度呈二次方正比关系。

1.1.2容易出现轴向变形显现

一旦高层建筑竖向荷载数值过大时，会导致其柱中出现轴向变形显现，进而影响连续梁弯矩中间支座处负弯矩值减小，端支座负弯矩值在呢高达，并且对预制构件的下料长度产生一定影响。

1.2高层建筑结构设计问题分析

1.2.1抗震设计问题

抗震设计是高层建筑设计中的重点问题，再加之我国是一个地震灾害频发的国家，若不能有效处理建筑结构设计中的质量控制问题，将会对居民的生命财产安全产生影响。同时，高层建筑在结构设计中还存在多方面的不确定因素，并且在结构设计中叶没有有效开展避震分析，缺乏对地震破坏性的认识，导致在建筑结构抗震分析中无法有效控制其质量。

1.2.2抗风设计问题

由于高层建筑在受力面积上具有特殊新，导致在建筑结构的抗风设计上具有特殊要求，风速大小、建筑高度是影响建筑抗风设计的重要问题，一般在分析过程中通常会采用下列公式：

式中：H代表建筑标准高度（该高度为某一具体点；而不是建筑总高度）；V1代表建筑标准高度位置的风速；α带代表地面粗糙系数。

由上述公式可知，受建筑自身高度的影响，风速对建筑结构产生重要影响，但在设计过程中若不能正视抗风问题对建筑质量的影响，则可能导致建筑主体结构出现破坏等不良现象。

2　高层建筑结构设计优化措施

2.1优化抗震结构设计

考虑到建筑结构抗震性能对建筑后期运行产生重要影响，因此在建筑结构优化中要重视对抗震结构设计的分析，其常见的优化处理措施主要包括：

（1）选择抗震性能良好的场地。选择抗震性能良好的场地是建筑抗震设计的首要环节，其注意规范主要包括：①避开危险地带，包括断裂带、褶皱带等；②重视多种结构的联合应用，避免单一结构出现在不同性质地基上，若受到工程实际要求的影响，无法对其进行优化时，则需要采取局部深基础的方式，尽量保证建筑物基础处在同一面层上；③在单一结构单元设置中，不能采取天然地基、部分采取桩基处理方法，可通过设置沉降缝，将其划分为多个单元；④若在施工之前发现施工地区属于不良土层（包括软弱土、黏性土等），需要考虑不良地基沉降在地震中的变化显现，并增强其整体性。

（2）强化建筑整体结构的规则性，合理分配不同侧力构件位置，使建筑结构具有良好的承载力分布体系。综合分析建筑垂直方向的结构关系，在建筑设计过程中要进一步强化建筑构件的强度，使其具有良好的稳定性。若建筑具有相应要求，则可以在建筑平面的基础上对其进行简化，并控制统一平面范围内的平面设计情况，使建筑施工设计的刚度条件良好。

（3）要正视剪力墙截面设计的问题，在对高层建筑结构进行设计时，可采取连续梁的方式对其进行优化，使其具有良好的延续性，其相关参数标准如表1所示。

表1　框架梁端相关参数设定

2.2抗风结构设计

从当前高层建筑结构设计内容来看，在抗风结构设计中需要重视以下几方面问题：①保证建筑结构具有良好的稳定性，在设计过程中药尽量选择级配良好的砂石，并控制回填过程中的密实程度，确保建筑在水平作用力下不会出现倾覆现象；②在持力层设计中，要在其底部设置抗拔锚杆，使锚杆的作用能得到进一步增强，也有利于保证建筑结构整体强度；③在建筑结构非承重构件设计中，需要重视对耗能减震系统的设计，通过设置耗能减震系统，进一步降低风力对建筑整体结构的影响；④考虑到建筑上层往往会受到更大的风压，在这种情况下所产生的风压会对建筑构件内力产生重要影响，一旦两者之间的差值过大，则会导致建筑出现不同情况的损伤。因此在结构设计中，需要对建筑所承受的实际风压大小进行确定，并对水平荷载内力进行加强，其计算公式为：

式中：y代表基本风压值；β代表风振系数；μ1代表风压高度变化系数；μ2代表风载体形系数。

3　高层建筑结构设计中的关键性问题

就高层建筑设计的实际情况来看，抗侧力结构设计是其中的重点内容，而一般在结构体系设计中，需要重视以下几方面内容：

3.1选择结构抗侧力体系

在某工程项目中，设计人员根据本工程中建筑结构体系的特点，选择框架——核心筒的主楼结构模式，外框架结构为钢梁+钢管混凝土结构柱结构。由于该建筑的首层到第八层属于建筑物的裙房楼层，因此在主塔楼结构设计中，要将竖向构件延伸到地下室，并采用内置型钢的钢筋混凝土核心筒与钢管的形式对其进行优化。但考虑导致该建筑的地下室与裙楼部分除主塔楼范围外，可以采用钢筋混凝土框架——剪切力墙体系，使楼面整体具有良好的刚度性能。因此，在高层建筑结构设计中，要在主塔楼范围内对采用钢筋混凝土对水平构件进行优化。

3.2结构弹性分析计算

为保证建筑具有良好的抗震性能与抗风荷载新能，需要在结构弹性分析计算的基础上，对建筑结构进行不屈服计算分析。在数据处理过程中，建议使用中国建筑科学研究院编制的SAWE软件（又被成为墙元模型）与广东省建筑设计研究院编制的GSSAP软件进行数据对比分析。在开展结果计算中，所获得的计算模型分为两种，分别体现了不同情况下的建筑结构情况。对相关工作人员而言，在开展结构弹性分析计算中，需要正确认识两种技术的特点与优点，使其处理措施具有良好的应用价值。

4　结束语

主要讨论了高层建筑结构优化设计的相关问题，并重点冲抗震、抗风两方面对其具体问题进行讨论。对相关工作人员而言，在高层建筑结构设计中，需要正确认识到高层建筑结构设计的特殊性，在充分认识到建筑结构设计特殊性的同时，采取相应的处理措施，为进一步提高建筑整体质量奠定基础。同时，抗侧力结构设计是高层建筑结构设计中的重点内容，为保证设计质量，需要重视对具体技术数据的采集与分析，以进一步提高建筑结构设计效果。

[1]赵东晓.高层建筑结构设计的问题与对策研究[J].商品混凝土（施工管理），2012（09）：132～133.

[2]王义文，冯兴传.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].城市地理（建筑工程），2015（05）：90～91.

[3]王号.高层建筑结构设计相关问题及对策分析[J].低碳世界（建筑·节能），2015（01）：233～234.

[4]苏定.高层建筑结构设计的问题及对策分析[J].中华民居（规划·设计），2013（12）：95～96.

[5]吴必正，赵永辉.试论高层建筑结构设计存在的问题及对称[J].门窗（建筑工程），2014（01）：95～98.

[6]李夺伟，孙静斌.高层建筑结构设计的问题及对策分析[J].中华民居（规划·设计），2014（05）：98～99.

[7]王凤.高层建筑结构设计等相关技术问题浅析[J].建筑知识（学术刊），2012（11）：55～56.

TU973.3

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1673-0038（2015）36-0033-02

2015-8-17