高层建筑结构设计的问题及对策解析

2017-03-09潘攀

绿色环保建材 2017年3期

关键词：不合理图纸结构设计

潘攀

华蓝设计(集团)有限公司

高层建筑结构设计的问题及对策解析

潘攀

华蓝设计(集团)有限公司

高层建筑工程设计中结构方面的设计可以说是至关重要的一个方面，如果高层建筑的结构方面出现了较多问题和缺陷，势必会影响到整个高层建筑的应用价值，因此对高层建筑结构设计进行有效分析和优化，是十分必要的。本文重点围绕高层建筑结构设计的工作，首先分析了当前存在的各类问题和缺陷，然后又具体探讨了相应的解决对策和具体设计要点，希望能够对设计工作具有一定的参考价值。

高层建筑；结构设计；问题；对策

1 引言

建筑工程中结构的稳定性和可靠性是确保其能够得到较好应用的重要条件，这也就需要设计工作者对相应建筑工程的结构进行重点关注，保证其能够为建筑的后续应用创造理想的条件，这一点对于高层建筑而言更是如此。很多高层建筑结构之所以不是特别理想，和设计的不合理存在着密切联系，因此，围绕着高层建筑结构的设计环节进行重点分析是十分必要的。

2 高层建筑结构设计存在的问题分析

结合现阶段我国高层建筑结构的设计工作来看，虽然说设计人员的综合素质得到了较为明显的提高，运用的计算理论、相关设计手段和技术水平也越来越先进，但是其在最终设计成果的呈现上依然存在着一些问题和缺陷，这些问题和缺陷主要表现在以下几个方面：

(1)高层建筑主体结构的高度不合理。对于高层建筑结构的有效设计而言，相应的高度设计无疑是比较核心的一个方面，也是最为基本的一个设计目标所在，如果在高层建筑的结构高度设计方面出现了问题，不仅仅会影响到高层建筑的应用实效性和经济性，甚至还有可能会对于高层建筑的自身安全可靠性产生较大威胁。这种高层建筑结构的高度设计问题主要就是指相应的设计人员未能较为清晰准确把握好高层建筑的基本设计需求，并且对于相关的行业标准和规范的理解不清晰，最终也就导致其设计高度的不合理，难以使整个建筑体系发挥出最佳效果，甚至违反国家行业标准的条文。例如，对于框架剪力墙高层建筑，依据国家行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》，应根据计算出的框架部分承受的地震倾覆力矩占结构总倾覆力矩的百分比，来确定主体结构的最大适用高度是按框架结构确定或是按框架剪力墙结构确定。

(2)高层建筑结构体系方面设计不合理。对于高层建筑结构方面的有效设计而言，其在结构力学体系方面同样也容易表现出一些不合理及不适用，这些结构体系方面的问题主要就表现为相应的结构形式选择不合理，导致其自身的受力形态出现缺陷，最终也可能会对于高层建筑工程结构的抗震性产生威胁。基于这种高层建筑结构力学体系方面的设计问题进行分析，其表现同样也是多方面的，比如对于不同的建筑高度区间及建筑所在区域的地震烈度等，应根据规范选择适应的结构形式，否则，设计出的结构可能不经济甚至将存在安全隐患。此外，在具体的高层建筑结构设计过程中，对于荷载动态变化没有进行充分考虑的话，同样也会导致其整体受力不合理，相关问题同样也会出现。

(3)结构材料方面的使用存在问题。对于高层建筑结构设计工作来看，其在相应材料的选择方面存在的问题同样也是当前比较常见的，这种结构材料选择方面带来的问题主要就是指容易导致其无法发挥出较为理想的承载力效果，不利于高层建筑的后续长久应用。结合当前这种结构材料方面的选择而言，其首先表现在基本材料类型的选择上不合理，没有参考高层建筑对于内部空间以及基本需求的限定，进而也就容易导致其所选择的结构材料不适合于具体施工建设，给后续运用带来较大麻烦。此外，相应材料方面的使用缺陷还表现在具体施工材料的应用数量方面，比如对于钢筋混凝土结构中钢筋材料的配筋率控制不当，就容易导致其相应的承载力出现问题，带来安全隐患。

(4)高层建筑结构设计图纸呈现方面存在问题。对于高层建筑结构的设计工作，相应的设计结果主要是呈现为具体的设计图纸，而这种设计图纸方面存在的问题也就必然会严重影响相应设计的价值呈现，并且容易给后续施工带来较大的不利影响。针对这种设计图纸方面表现出来的问题，主要是相应的设计图纸呈现中所要表达和解释的内容不清晰，无法保证施工人员进行有效解读。

(5)设计过程中忽视了成本方面的控制。对于高层建筑结构设计工作的落实来看，为了更好促使其能够在相应的施工建设及后续使用中体现经济性，从成本方面进行管控也是比较重要的一个方面，而在当前很多设计过程中，设计单位往往仅考虑到高层建筑结构的合理性以及稳定性指标，对于经济性指标考虑不足，最终也就必然会影响其设计价值的效果。

3 高层建筑结构设计问题的解决对策

针对上述高层建筑结构设计过程中表现出来的各个问题和缺陷来看，为了较好提升其后续优化效果，必须要选择较为有效地方式进行优化改进，其主要的解决对策有以下几点：

(1)合理限制高层建筑结构的高度。对于高层建筑结构设计方面的落实而言，必须要首先确保相应结构高度较为合理可靠，尤其是对于以往高层建筑结构设计中无限制的增高问题，更是需要进行严格控制，充分分析当地场地特点，结合高层建筑施工构建的基本需求，进而也就能够确定最为合理的高层建筑结构高度，促使其这一高度能够有效满足于高层建筑应用价值的最大化，并且不会带来安全性方面的隐患。

(2)做好结构体系的选择及计算分析。为了使高层建筑结构能够表现出较为理想的稳定性和安全性效果，从结构体系的设计方面进行有效控制也是比较重要的一个方面，这种结构体系方面的选择及计算分析也就需要围绕着具体结构的特点及其具体组成进行考虑。在设计完成后，还需要进行详细验算分析，对于可能存在力学失稳现象的结构区域予以修正。

(3)做好结构材料使用的选择。对于高层建筑结构方面的设计而言，恰当选择合理的材料类型，并且针对材料的用量进行严格把关也是比较重要的一个方面，使相应高层建筑结构材料能够满足于各个方面指标的基本要求。这种材料方面的选择和应用还需要考虑到相应结构类型的要求，并且在各类材料应用后能够达到的强度方面进行分析，促使其能够有效合理地发挥自身性能。

(4)规范设计图纸的呈现。在高层建筑结构设计图纸的呈现中，同样需要引起设计人员的高度重视，为了较好提升其出图的质量水准，可以借助于一些先进的设计软件进行操作，比如当前越来越常用到的BIM技术就能够发挥出较为理想的积极作用效果，对于设计成果的准确性能够形成较强的保障机制。此外，相应的设计图纸可用价值提升还需要做好详细全面的标注处理，准确解释设计图纸中可能存在的一些理解不到位问题。

(5)做好限额设计。对于高层建筑结构的设计工作落实而言，为了促使其能够体现出较为理想的经济性效果，避免在后续施工中出现超预算问题，应用限额设计进行处理是比较有效的一种方式，这种限额设计的应用需要充分考虑到高层建筑的投资需求，促使高层建筑的结构能够在资金许可下进行设计，对于超出限额的方案需要进行有效调整改进。