研究高层住宅建筑结构设计出现的问题以及解决方法

谢 超

柳州市建筑设计科学研究院 广西 柳州 545001

随着建筑技术的进步和建材工业的发展，以及审美和人类对高层住宅使用本身的要求，现在的建筑高度记录在不断的刷新。因此在高层住宅建筑结构设计出现的问题越来越多，需要我们更深入的考虑和解决这些问题

1引言

住宅建筑首先应该考虑设计方向确定相应的主题，然后根据不同的其他因素比如说居住人群，品质欣赏、住房人群，地理环境位置等。当今中国经济迅速发展，高层建筑有了飞速发展，建筑的类别，形式，主题等更加复杂化，所以在建筑结构设计中，高层建筑的优势发展更加凸显，出现的问题已经解决办法更是亟待解决。在我国1995年施行的5高层建筑防火设计规范6中规定，超过24m高和超过10层的住宅建筑的以及其他民用建筑为高层建筑。现代高层建筑是随着城市的发展和科学技术的进步而发展起来的，现在土地资源日益趋紧的，高层建筑有利于节约土地、解决住房紧张的问题、美化城市环境和人减少市政基础设施等问题。推行能实现资源合理分配、利用和节约建筑造价的结构优化设计方法是势在必行的，同时也是刻不容缓的高层住宅建筑的产生与发展是人类在土地及其他资源短缺的情况下追求资源充分利用和解决人居空间而产生的建筑。高层建筑是解决环境需求矛盾，以及提升城市发展效率的必然选择，而追求特定条件和因素下的高效率正是高层住宅出现的初衷。

2、高层建筑结构的特点

高层建筑结构在自然的作用下，受到多方面的影响和考验。高层建筑最主要的特点就是高，而且楼层比较多，受到的力相对就會比较多一点。比如说高层建筑同时承受自然风引起的水平方向的水平力和承受垂直方向产生的重力荷载荷载或作用。相比较低层建筑来说通常抵抗垂直方向所产生的的重力荷载或者作用，而且其受到的水平方向的水平力也是相对来说是比较小的，因此他所产生的水平方向的力和造成位移也相对比较小，一般可以不做考虑。在低层建筑结构中，垂直方向所受的荷载往往就是设计的控制因素。对高层建筑产生影响的外界因素主要包括地震灾害和自然风引起和水平方向的荷载。高层建筑结构中，高层建筑的高度造成了完全不同的受力情况，水平荷载和竖向荷载共同起作用，而且呢水平方向所受的力，成为一种主要荷载。因此高层建筑结构如果不能抵抗水平方向说的水平荷载就会发生形变甚至扭曲。不仅对居住者的住宅舒服度造成一定的影响，而且还会对安全产生一定的影响。因此要求高层建筑在建设的时候侧向变形要在一定的范围内。与此同时我们对建筑的抗震能力也是有一定要求的，使高层建筑结构在可能的地震情况下下当建筑进入强压力作用一下，仍具有良好的抗形变的能力即具有良好的延性性能。其次，建筑应该符合现在城市建设的美观要求注重和谐，在造型上、色彩上、与自然环境相互融合，努力挖掘主题的元素符号，突出造型、色彩、材质的特点，丰富住宅建筑的主题表现力，体现出人文、文化的特色。对色彩加以提炼，表现色彩的多样性和丰富性，塑造建筑风格。

3、高层住宅建筑结构设计的基本要求

高层建筑混凝土结构技术规程规定高层建筑的基础设计，确保建筑物不致发生过量沉降和倾斜，满足建筑物正常使用要求，应考虑上部结构的类型施工条件，综合考虑建筑场地的地质状况，使用要求。确保施工安全，还应注意与相邻建筑的相互影响，了解邻近各项地下设施和地下构筑物的位置和标高。

3.1 功能适应性原则

首先不同功能的建筑，往往具有不同的功能空间特征，其次不同的结构体系型式，并能够提供不同的空间布置，最后不同的内部空间特征又要求不同的结构与其相适应。

3.2 高度合理性原则

不同结构体系具有不同的力学特征和整体性能，也有其整体综合性能得到较好发挥的高度适应范围。

3.3 场地适应性原则

对于高层住宅建筑来说，风直接影响围护结构的渗透量而使建筑能耗增加，因此高层建筑的建设必须遵循指数定律；保温抗裂构造设计时，应该选用保温材料来满足柔性渐变的原则，外层材料的变形能力应高于内层材料的变形能力温差来应对温度变化导致的热胀冷缩；高层建筑外墙外保温材料在有相当附着力的前提下，必须满足柔性渐变的原则，来应对地震力会导致高层建筑结构和保温面层的剪切、扭曲变形或挤压[1]。

3.4 空间整体性原则

在空间整体性上，不仅要还应该考虑保安监控室、数据交换站的合理位置布置还要有完善的公共设施系统。另外，在高层住宅建筑设计中，应该为住户装修预留足够的空间余地，以便住户的个性的发挥和更新改造。空间的整体性原则应该包括在结构形式、设计荷载、建筑材料的使用上综合考虑。

3.5 施工方便性原则

结构型式的不同决定着结构的施工难度、施工工艺、施工工期及可能的施工质量等高层住宅建筑结构优化设计措施。

4 高层建筑结构设计问题的解决方法

高层建筑结构的特点层数多，高度高，质量大，造价高，工期和基础埋置深，并且存在基础工程环境效应等问题，高层建筑垂直和水平荷载数值大，造成倾覆力矩成倍增长，水平荷载产生的弯矩和剪力不断增大，建筑物高度的不断增加，而且可以起着控制设计的作用；水平荷载是由风产生的荷载和地震产生的动力荷载，高层的建筑结构基础受力比较复杂，对刚度和稳定性的要求，对基础的强度，也因此要求地基，基础提供更高的水平承载力和竖直，使倾斜，沉降量控制在允许的范围内，并保证高层建筑物在水平荷载作用下具有足够稳定性因此我们选用相适应的设计理论，基础型式和施工方法。

对于以上高层建筑产生的问题，在消防设计概念应该是放在一个重要的考虑方面，首先知道如何预防这些灾害的方式，然后是当遇到这灾害的时候如何去尽可能减少这些灾害对人们造成的损失消防设计中防火间距很重要，一定要根据相关规范要求进行合理设置。还要根据建筑所在地的地理环境进行设计，以提高该高层建筑与环境的整体协调性。设计方便的的安全出口防烟区和应急场所，更好的解决火灾发生时的人员疏散问题，保证居住者的人身财产安全。

高层住宅建筑的抗震结构设计，应考虑建筑物的总体布置，在结构设计时，对建筑的主体结构体系进行合理布局，对结构构件进行合理的设计，同时考虑建筑物本身的总体抗震性能，考虑地震力对建筑结构的破坏过程，从根本上提高结构的抗震能力。首先是场地选择选择建造场地时，最好选择对减震抗震有利的地段，避开不利及产生次生灾害地段，其次设计中建筑的平、立面布置比如说建筑持力层的选择，还要考虑建筑在地震中形体变化适中，以及余震对建筑产生的危害等。最后抗震结构体系也是相当重要，因此抗震结构体系应具有多道抗震防线，不承受重力荷载的构件（如框架填充墙构件）[2]

框架填充墙构件

最后是抵抗风力产生的较强的水平荷载，要想抵抗风产生的这种力，综合考虑多种因素。抗风结构中对其结构进行基础的设计时要保证在风荷载作用下的稳定性。层建筑深基坑支护施工技术首先要采取深基坑搅拌支护，而保护基坑，避免土层的位移和沉降，起到阻挡土与此同时可以阻挡土壤避免发生位移的现象。其次要钢板桩支护，钢板桩支护能够有效提升基坑结构的稳定性，有效提升深基坑支持结构的承载力，高层建筑的质量安全得以充分的保证，在高层建筑深基坑支护施工中发挥着重要的作用。以及排桩加环撑可以提升支护的强度和稳定性。为高层建筑的质量安全提供了有力的保障。

4 结束语

高层建筑进行结构设计时，我们只有不断的对宅建筑设计中存在的问题进

行探讨，以更新住宅设计观念，提高住宅设计水平，才能设计出更适合消费者的住宅。使居住者能够更舒服的、、安全地享受高层建筑带来的便利生活

参考文献：

[1]卢森，宋臻，汪黄翔.住宅高层建筑结构抗震的优化设计[J].江西建材，2016，01：12+16.

[2]邵永玻.浅谈高层住宅建筑结构抗震优化设计[J].门窗，2012，07：158+160.