高层建筑结构设计的问题及对策探讨

2018-02-11杨海燕青海省建筑勘察设计研究院有限公司青海西宁810001

中国房地产业 2018年16期

文/杨海燕青海省建筑勘察设计研究院有限公司青海西宁 810001

1、高层建筑设计特点分析

1.1 结构变形特点

由于高层建筑的竖向构件会对各个方位的应力环节造成压缩状况，但是由于各个点受力力度的不同，所以产生的压缩变形情况也是不一样的，对于钢筋混凝土结构来说，内部受到不同的压力，与地基受压迫程度相结合，也会引发整体楼面结构的变形；而主楼与裙楼之间的关系在不同外力的催促压制下，还会有不均匀沉降的现象发生，在相应的外力控制下，由于水平荷载作用，使结构定点与高层建筑总高度发生不协调关系，产生侧移。在设计图纸上，应该将其内部结构与相关的外力呈现力度相结合起来，才能更好地控制这一事项的发生。

1.2 结构假定分析

高层建筑结构在竖向抗侧力构件的调整下，形成一个完备的空间结构，而其三维空间结构的精确分析又是比较难的，因为现实数据与图纸的相关事项的呈现还是有一定差距的，基于对相关技术分析的认识，我们在其框架、剪力墙等结构控制的相关研究中，设定结构基本假定：（1）弹性假定。将垂直荷载与相应的实际工作测定数据进行比较，提出弥补其出现裂缝等不良现象的弹塑性办法，对其内力与高层建筑位移的相应关系认识清楚，使其防震、防强风的效果能够呈现出优良的可调控性效果；（2）小变形假定。将图纸中的几何非线性控制办法呈现出来，对顶点水平位移与相应的建筑高度相比较，在真实的工作调整状况的实现中，体现对比数据的融合性，为其相应的调整做好提升准备。

2、高层建筑结构设计的问题分析

2.1 抗震结构设计问题

由于我国不是地震高发国家，一直以来设计人员对建筑抗震结构设计也不怎么重视，所以能够胜任高层建筑抗震结构设计的设计工作人员十分有限。通常，在高层建筑抗震结构进行设计的过程中，设计人员都是简单的对建筑抗震数据进行计算和分析，得出了模糊的结果之后就开始进行抗震结构设计，导致高层建筑抗震结构设计缺乏有效性和灵活性，无法保证建筑抗震结构设计达到建筑抗震设计规范的标准要求，留下安全隐患。

2.2 抗风结构设计问题

跟低层建筑结构设计相比，抗风结构设计是高层建筑结构设计中比较重要的一个设计环节，应该对其引起足够重视。高层建筑抗风结构设计主要表现在两个方面，一个是通过抗风结构设计对建筑物的墙体、装饰物以及玻璃等形成有效保护，避免因为受风力影响过大对这些东西造成破坏。另一个是通过抗风结构设计减轻高层建筑的晃动，保证建筑结构的稳定性。但是，在当前高层建筑抗风结构设计中，设计师多重视对外在的墙体、装饰物和玻璃的保护，却没有重视对建筑主体结构的保护。

3、高层建筑结构设计优化对策

3.1 合理的抗震设计

高层建筑的抗震设计是整个设计过程中较为重要的环节，在进行抗震设计时应充分结合建筑的基本体型以及建筑所处的抗震设防烈度要求进行设计。抗震设计是在重视"计算设计"的同时，要着重从结构的整体出发，在抗震设计中具有主导作用，在结构抗震设计过程中，应从结构的刚度、强度、延度和轴压比方面加强结构的"概念设计。建筑的结构主要为简单平面和不规则平面两种，一般而言在地震多发地段会采用简单平面，如方形、圆形、矩形等，用于抵抗地震发生时较强的水平作用力。而不规则平面则是应对城市中由于街道以及土地的限制，需要根据场地的实际情况对建筑进行设计，可以采用不规则平面的方式。对于不同类别的高层建筑，需要采取不同的抗震措施，对结构进行精确的地震反应分析，保证建筑的抗震可靠性。

3.2 合理选择计算简图及结构方案

在进行高层建筑结构设计计算时，要在计算简图基础上进行计算，所以在计算简图选择时必须合理选择，若计算简图不合理，极容易造成结构参数不准，影响正常施工，甚至导致事故的发生，合理选择计算简图是保障高层建筑结构安全设计的前提条件。在构建方法选择时应采用与计算简图相对的方法，设计构件结构节点时，要保障计算简图误差在规定范围内。另一方面，在选择结构方案时不仅要考虑外观造型，更要考虑方案经济性和可行性，方案必须满足结构形式和结构体系要求。尤其对荷载以及受力性能考虑时，必须遵循传力简单、受力明确均匀原则，避免受力过于集中影响建筑整体结构刚度。

3.3 合理设计抗风结构

为使高层建筑抗风结构设计满足结构稳定性要求，在高层建筑抗风结构设计中应做好以下优化设计工作：

（1）基础优化。高层建筑基础牢固，上部结构才能牢固可靠。为此，高层建筑基础设计中要合理确定混凝土级配，最好使用级配高的砂石，增加基础持力层的厚度，增设抗拔锚杆，提高建筑基础结构的稳定性。（2）适当增加高层建筑耗能构件。增加高层建筑结构中的承重构件，如剪力墙、楼板等，一定程度上可抵消风能对建筑结构稳定性产生不利的影响，使结构稳定。（3）尽可能减少风的水平荷载和风力叠加对高层建筑结构稳定性产生的不利影响。在风力作用下，高层建筑可能出现水平方向的结构内力，与风的水平荷载叠加后，对高层建筑结构稳定性产生更严重的破坏。为此，高层建筑结构应使用高性能的混凝土材料，尽量防止出现结构内力。（4）根据建筑结构牢固可靠要求，对高层建筑结构的承载力和抗风能力进行科学验算，确定承载力和抗风力后，在原有数据基础上适当加大，以增强高层建筑结构的承载力和抗风能力。