高层建筑结构设计的问题及对策探讨

钱冬江

摘 要：城镇一体化建设的步伐不断加快，使得建筑行业获得了较为快速地发展。由于建筑用地越来越少，高层建筑逐渐成为建筑的主要趋势。高层建筑结构设计作为高层建筑的建设工作中重要的组成部分，直接关系到建筑的功能以及质量的实现。但是当前高层建筑结构设计还存在部分不足。本文首先说明高层建筑结构特征及设计的基本原则，其次深刻剖析高层建筑结构设计中存在的问题，最后针对结构设计中存在的问题提出相应有效的解决对策。

关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策

中图分类号：TU97 文献标识码：A

科学技术及市场发展的需要促进了建筑结构的不断变化，建筑工程逐渐朝着高层化发现发展。高层建筑具有施工技术复杂，建筑结构承载力要求较高等特点，其中高层建筑结构设计作为高层建筑工程的重要组成部分，在开展建设项目时要对高层建筑结构设计给予高度注意，要保证结构设计的合理性、科学性，以满足人们生活的需要，此外建筑结构设计还需要使建筑具有一定的抗震和抗风能力，以实现建筑物安全性的需要。

1.高层建筑结构的特征

高层建筑结构与普通建筑不同，高层建筑结构需要承载水平和垂直两个方向较普通建筑结构承受的荷载大。其中外界风力产生水平荷载，垂直荷载主要是建筑物的高度引起的荷载。高层建筑结构受外界地震和风力的影响较大，同时随着建筑的层数逐渐增多建筑物位移的速度将增快，侧移速度的加快会影响住户的舒适度和建筑的功能性。此外侧移过大还会损害建筑物的结构和非结构构件。这就要求设计人员在进行建筑设计时将建筑物的侧移控制在合理范围内，以实现建筑物功能性和舒适度的要求。

2.高层建筑结构设计的原则

高层建筑结构设计原则主要包括3方面的内容。第一，计算简图的合理选取。建筑结构设计时首先需要根据计算简图进行建筑结构的计算，计算简图选择恰当极易导致建筑结构的不合理，从而在施工过程中导致安全事故的发生。因此必须选取合适的计算简图，为了实现计算简图安全性的要求，一般会在实际设计过程中，采用相应构件的方法，以减小计算误差，实现计算简图在相关规范的额合理性范围之内。第二，确定合适的基础设计。基础设计要以高层建筑的地质条件为选择依据，并综合考虑建筑的荷载分布和结构类型、相邻建筑物的影响、施工技术和条件等因素，实现具体基础设计的确定。在基础设计方案确定过程中要充分发挥地基潜力，必要时还需进行地基变形监测。第三，确定科学、合理的结构方案。建筑结构方案必须在满足建筑设计结构体系和形式的要求下，尽量降低成本费用。结构体系的设计要求受力准确、传力便捷。结构方案的选择过程中要综合考虑区域条件、自然条件、施工材料、施工技术等因素对结构设计的影响，以实现结构方案的最优化。

3.高层建筑结构设计中存在的问题

建筑工程项目的增多促进了建筑行业的快速发展，但是当前我国建筑工程在建筑结构设计方面还存在部分不足，其中主要表现在短肢剪力墙设置问题、超高问题、嵌固端设置问题、其他部位建筑结构设计问题等4个方面，以下针对这4方面问题进行具体阐述，通过对问题的分析，采取相应的应对策略，以提高我国高层建筑结构设计水平。

3.1 短肢剪力墙设置问题

建筑结构设计的不合理会对高层建筑的施工质量产生严重的影响，尤其是损害建筑物的结构。短肢剪力墙增设不合理是其中较为典型的一种。在当前高层建筑结构设计中，许多设计人员设计过程中增设短肢剪力墙。根据众多建筑结构设计的实例可知，短肢剪力墙的设置会影响建筑结构的稳定性、抗风、抗震和稳固性。为了提升建筑工程质量，在结构设计过程中应尽量减少短肢剪力墙的使用。

3.2 超高问题

超高问题主要是指建筑单位不遵守相关的制度规范，过分加高建筑物的高度，以实现自身的盈利的最大化。当前高层建筑的高度已实现由原来的A级上升到B级，并且相应的建筑设计模式也实现了一定程度的发展。超高问题作为实际建筑结构设计中的常见问题，严重影响建筑物的结构稳定性，如果遇到强风、地震等严重自然灾害，极易发生倒塌、断裂，严重影响了人们的生命和财产安全。

3.3 嵌固端设置问题

嵌固端即固定端，在进行位置设置的过程中要严格避免构件在该位置的位移。嵌固端是高层建筑结构设计中的重要组成部分，在实际位置过程中存在部分不足。第一，嵌固端位置选择存在问题。现代高层建筑一般都建设多层地下室，并且将嵌固端修筑在地下室，这种设计存在极大的安全隐患，难以实现预期效果。第二，嵌固端上下层刚度比例设计不科学。上下层刚度比例设计是判断嵌固端设计是否科学合理的一个重要指标。当前嵌固端设计过程中存在设计问题和计算准确性不高的问题。第三，嵌固端设计和抗震缝隙处理相互矛盾。嵌固端设计和抗震缝隙的处理难以实现良好的衔接，在实际设计过程中存在平衡性不足的问题，降低了建筑结构的稳定性。

3.4 其他部位建筑结构设计问题

由于高层建筑具有不同于一般建筑的特殊性，在建筑结构设计过程中，会涉及多方面的设计内容，设计中关键位置的作用的实现也是设计过程中需要解决的主要问题。高层建筑结构设计中的常见问题除了以上3种之外，还包括建筑结构的稳定性、牢固性、抗震性、应力处理不足，这一系列设计的不合理，会直接降低建筑的质量和使用寿命，影响建筑结构的设计的效果。针对高层建筑结构设计中需要计算的设计部位来讲，计算的准确性直接影响设计的科学性、合理性。而设计资料的完善与否、计算公式选择的合适与否、计算过程中数据精确度处理得当与否都会影响计算结果的准确性，进而影响建筑结构设计的合理性。

4.高层结构设计存在问题的应对策略

根据高层建筑结构设计存在的问题分析，笔者根据自身的丰富设计经验，提出注重选择结构方案合理性、合理使用计算简图、在结构设计中注重建筑物各种性能的实现3个方面的应对措施，以下进行详细阐述。

4.1 注重选择结构方案合理性

结构方案选择的合理与否直接关系高层建筑工程的建筑质量。科学、合理的建筑结构方案能够使建筑结构水平设计的效果顺利实现，因此在建筑结构设计过程中要对结构方案的选择给予高度重视。结构方案选择的过程中，首先要针对结构方案的相关标准和规范仔细研究，以防因结构设计方案与相关标准冲突影响后续施工的顺利开展。其次，具体结构方案的选择还需根据建筑工程的施工区域和施工现场的实际情况等综合考虑。最后，还需要根据建筑工程的规模、施工现场的基础情况进行实地勘察，在此基础上实现最优结构方案的选择。

4.2 合理使用计算简图

计算简图是建筑结构设计的数据基础，计算简图中具有建筑结构设计的计算内容，是影响建筑结构设计的关键所在，因此加强计算简图的合理运用有助于建筑结构设计的安全、合理目标的实现。由于高层建筑结构设计具有极强的复杂性，在确定计算简图时存在一定的难度，计算简图的具体确定过程总必须综合考虑各种因素的影响，以确保后续计算工作的准确性、客观性。同时在计算过程中还要加强计算简图的合理使用，以保证计算的高准确性。

4.3 在结构设计过程中注重建筑物各种性能的实现

高层建筑结构设计的主要目的就是满足建筑物的各方面功能性的需要，只有各方面功能性需要良好实现才能说明该高层建筑结构设计是否合理科学，也才能保证建筑正常使用。建筑结构设计的性能指标主要表现为结构延展性、水平力、稳定性三者。第一，提升建筑结构延展性设计。建筑结构延展性设计主要是针对高层建筑容易出现倒塌、变形等问题而提出的。其中较为常见的建筑物遭受自然灾害，发生的结构变形和倒塌。因此提升建筑结构延展性具有现实意义。在结构设计过程中注重延展性的实现。第二，注重高层建筑结构水平力。水平力是指高层建筑结构在同一平面内受到的各种载荷力的总称。水平力对于高层建筑结构的影响十分明显，设计人员在设计过程总要做好相关控制工作。第三，满足高层建筑对于稳定性的要求。建筑结构稳定性是建筑结构设计中的最重要的性能指标。结构稳定性的实现有赖于设计过程中合理设计各关键点，其中比较典型的应用即为短肢剪力墙设置位置的控制。

结语

当今高层建筑已成为建筑工程发展的主要趋势，高层建筑的质量成为人们广泛关注的焦点。高层建筑结构设计作为高层建筑的主要工作之一，直接关系到建筑物的质量和使用寿命。当前我国高层建筑结构设计存在短肢剪力墙设置不合理、建筑设计超高、嵌固端设计不合理等问题，设计人员要对此问题给予高度注意，采取有效的解决措施，以实现建筑质量的提升。

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