关于高层结构设计的几点看法

李培祥

摘 要 随着我国经济的不断发展，综合国力也在不断提升，高层建筑业越来越发达，不论是密度还是高度都在不断增加，类型更加多样，功能更加完善，结构也更加复杂。所以，高层建筑的结构设计中存在的问题越来越引起人们的重视，这也是设计工作中亟待解决的问题。由于当前我国主要采用钢筋混凝土作为建筑的主要结构，所以解决钢筋混凝土高层结构的设计难点有重要的意义。本文通过分析当前高层结构设计中出现的问题，提出了几点看法。

关键词 高层 结构设计

一、我国高层建筑结构设计过程中存在的问题

（一）高层建筑结构设计缺乏系统化

当前，我国高层建筑结构设计呈现出明显的单一化、割裂化状态，缺乏对各个设计环节系统化和综合化的统筹考虑。例如，在高层建筑设计过程中没有考虑到水平方向上的强风和对于中高强度地震的防御与负荷能力等设计环节，或者只是单一地考虑到某一方面，而没有将几个环节统筹考虑，设计环节缺乏系统化，使得高层建筑在应对突如其来的自然灾害时显得捉襟见肘，为高层建筑的安全性埋下了隐患。

（二）高层建筑结构设计过程中非合理性地人为拔高建筑高度

从建筑设计理论上讲，建筑的高度与抗震性能是呈反比的，也就是说，建筑物的高度越高，其抗震、减震效果就越差。我国幅员辽阔，地质结构呈现出多样化和复杂化的面貌，特别是西南地区处于板块交界处，地震多发，对于建筑物的抗震性能要求很高。然而，事实上，许多建筑开发商为了谋取高额利润，置建筑物安全性能于不顾，违背建筑设计客观规律，一味拔高建筑物高度，导致建筑结构过高、超高，很大程度上削弱了建筑物抗震效果，造成安全隐患。

二、结构选型过程中所注意的问题

（一）高层建筑的结构不仅应该满足其功能要求，更应该合理减少设计的随意性

由于高层建筑本身体量巨大，对于其结构要求也比较多。首先，要保证结构的安全系数，只有结构稳定了建筑物才能稳定。其次，要满足其功能要求，要做到实用。此外，高层建筑物的体量巨大，结构方面应该注重整体化，高层建筑物的结构一般较为简单，设计严谨，并不刻意追求设计理念的随意性，些许的改变有可能会影响整个建筑的安全系数。

（二）在结构设计过程中要注意控制建筑物的高度，要严格按照规范执行

高层建筑对于设计和建造方面都有十分苛刻的要求：首先，随着建筑高度不断增加，对施工技术工艺的要求增加，设计成本也会不断增加，建成之后的运营和日常维护的费用也会增加。其次，建筑高度增加，对于自身承担各种荷载的能力也是一种考验，存在较高的安全隐患。此外，对环境保护和资源节约也有消极作用，过高的建筑会对城市自然环境造成不利影响，产生一系列连锁反应，还会使建筑材料资源不能得到充分利用，能源消耗也会增加，与当今可持续发展的战略背道而驰。所以，在项目工程审核过程中要特别注意建筑物过高的问题。

（三）做好框架——剪力墙结构的设计优化，在保证功能的前提下尽量简化结构

好的剪力墙结构设计可以把建筑的结构延性和结构刚度完美地表现出来，要根据规范将延性和刚度进行协调，尤其是要做好短肢剪力墙的设置，在高层建筑中，短肢剪力墙由于结构复杂，功能作用较小，使用率也比较低。所以，在设计过程中，为了减少后续工作修改和结构维修的麻烦，一般尽量少采用或者不采用短肢剪力墙。

（四）增强结构的抗震性能和强度

地震是对高层建筑的威胁之一，结构的抗震能力是建筑质量的综合反映。由于地震波分为横波和纵波，所以作用力是多个方向的，建筑的结构也应该满足抵抗各个方向地震作用力的要求。主要是通过增强水平和竖直方向的抗剪力能力来实现。在选择结构材料时，除了要有足够的强度，还应该注意减少形变，要有较强的抗扭转强度，保证结构在地震情况下的稳定。

（五）保证结构各部分的紧密联系，增强结构的整体性

高层建筑体量庞大，结构复杂，单纯一个整体结构不一定能支撑整座建筑，可能需要多个部分连接起来，所以保证各部分的连接紧密性十分必要。高层建筑的整体性能及基础和上部结构的稳固连接是结构整体性的重要保障。楼盖的存在为建筑提供了抗力和面内刚度，所以做好楼盖的整体性也是重要工作之一。

三、基础和地基的设计中所注意的问题

基础是结构设计的重点之一，基础是否稳固直接决定着建筑的质量，一旦出了问题所造成的后果是无法估量的。在地基基础的设计过程中要遵守规范，特别是地方性的规范，因为我国地质条件复杂，关于这方面规范统一的参考资料较少，而地方性的资料恰恰可以填补这方面的空白。所以，在设计基础地基的时候，除了要有良好的施工水平，还要对地方规范进行深入的学习研究，防止工程出现大的差错。

四、结构分析计算所应注意的问题

（一）结构整体计算方法的确认

随着科学技术的不断进步，在结构的数据计算上，电子计算机技术发挥着越来越重要的作用。人们也开发出了许多计算软件，在数据计算上大大地节约了时间和精力。但是由于各种软件的功能各有侧重，并不完全相同，所以在选择过程中要进行多方面的考虑，选择最合适的方法，确保钢筋混凝土高层建筑整体结构分析计算的合理性。如果选择不合适，不仅会造成时间精力的大量浪费，而且还有可能对建筑结构的稳固造成影响，为结构的不安全因素埋下隐患。

（二）建筑物抗震等级的要求

地震是对高层建筑的较大威胁之一，高层建筑要根据当地《建筑抗震设计规范》来确定抗震强度，适宜的抗震强度不仅可以保证建筑的安全性能，而且还能充分利用建筑资源，既不会达不到要求，也不会造成浪费。抗震设计要遵循“小震不坏，中震可修，大震不倒”的原则。对于高层建筑的地下室部分，地下一层以下部分的抗震等级一般选择三级或者更低的等级。地下一层的抗震等级与上部结构相同。一般高层建筑的裙楼的抗震等级都得不低于主楼的抗震等级。此外，应该注意地震对多塔高层建筑的影响，要考虑到各部分之间的干扰因素，对干扰因素是作为一個整体计算还是分开计算是计算过程中所需要注意的问题，采取合适的计算方法不仅可以节省时间，还能提高安全系数，减少安全隐患。

（三）非结构构件的设计计算

所谓非结构构件，是指在高层建筑中为了实现美化功能而不在主体承重骨架体系之内的部分。对于这部分的设计，由于高层建筑受到风力和地震的荷载很大，所以在计算过程中要慎重，要综合考虑多方面的因素。尤其是对于高层建筑屋顶结构部件的计算，必须严格遵守规范中的各项要求，保证建筑的安全性。

五、结语

钢筋混凝土高层结构设计是一个复杂的过程，各个环节都十分重要，任何一点疏忽或者错误都有可能导致整个设计过程的复杂化，对建筑的安全性能也会产生很大的威胁。为了减少设计过程中问题的出现，应该对问题产生原因进行详细的分析和探讨。结构工程师应该对我国当前钢筋混凝土高层结构的特点有一个详细的了解。在设计过程中，要不断地进行方法和水平的改进，做好经验的总结，顾及每个技术环节。

（作者单位为山东安盛建筑规划设计有限公司）

参考文献

[1] 梁杰斌.钢筋混凝土高层结构设计常见问题探讨[J].城市建设理论研究，2012

（14）.