高层建筑结构设计的问题及对策

贺新哲

十堰市建筑设计研究院 湖北十堰 442000

经济的发展、人口的增多，都在逐渐侵蚀着土地资源，人类与土地资源的矛盾日益增加。现阶段，在有限的土地资源中，对土地的利用及规划成为首要任务，能够更好的解决土地资源短缺问题。住宅用地占据较大比重，加大居民建筑楼层高度，能够在有限的土地上，增加土地使用人口数量，提高土地利用率。同时，高层建筑所包含的设计艺术、结构建造等较为复杂，对于建筑行业施工水平提出挑战。为保证高层建筑的安全性，建筑行业需要不断提升建筑质量，并对周边及未来用户负责。因此，高层建筑的设计以及规划工作成为建筑行业所必须要面对的重点问题。

1 建筑结构设计概述

首先，建筑结构设计就是利用结构语言来描述建筑师和其他专业工程师需要表达的东西。结构语言指的是建筑师从建筑和其他专业图纸中提取的结构元素，主要氛围建筑基础、墙体、梁柱、楼梯等。接着把这些结构元素汇集起来构成建筑物的结构体系[1]。因此，结构设计内容可以分为基础设计、上部结构设计以及细节部分设计三方面内容。

其次，建筑结构设计步骤主要分为：结构方案、结构计算以及施工图设计。结构方案的制定需要综合考虑各方面因素，主要是根据建筑物的重要性，岩土工程地质勘察报告，建筑场地的类型与建筑物的整体高度、层数等进行的。结构计算主要分为荷载计算、构件计算、内力计算以及构件的验算四方面。荷载计算分为外部和内部荷载两种形式，荷载计算需要根据荷载标准使用不同的组合值系数以及标准永久值系数等不同施工情况下的组合计算。构件计算，通过计算出的荷载值，构造措施需求，使用标准和各种计算手册上推荐的试算方法初步判断构件的截面。内力计算是需要结合构件截面以及荷载值来进行，例如剪力、轴心力等。构件的验算是通过计算出的结构内力和标准对构件的要求进行复核结构试算的构件是否满足标准。施工图绘制是在上述方案设计、计算完成之后确定的。

2 高层建筑结构设计优化措施

2.1 消防结构设计优化

首先，加强防火间距设计的合理性。防火间距的长短对于防火效果有着直接影响。对于高层建筑结构设计来说，防火间距要避免过长，以免阻碍应急处理措施的落实，降低防火效果[2]。而防火间距过小则会造成费用的浪费及防火器材利用率低下等问题。针对不同形式的高层建筑，国家有相应的国定标准，必须严格执行。

其次，安全疏散通道设计。安全疏散通道的设计要保证其合理性，且在条件允许情况下，尽可能保持2条以上的安全疏散通道，从而提高火灾发生时人员疏散效率，减少伤亡的产生。在安全疏散通道内还要设置排烟系统，隔绝浓烟侵袭。

最后，按照高层建筑结构特征，设置防火层、防火墙等设施。

2.2 抗震结构设计的优化

抗震结构设计的优化可以从四方面来实现，一是科学选址。高层建筑的选址需要做好前期勘察作业，了解区域的地质情况，地壳运行状态以及地质结构特征等内容，保证建筑基础结构的稳定性，减少沉降等问题的产生。二是建立有限元模型。该模型的建立主要是帮助设计人员分析高层建筑的抗震性能，加强各项数据指标的准确性，从而提升建筑的抗震等级，增强建筑结构承载能力。三是合理应用减隔震设计。在对重要建筑、超高建筑结构设计中，可通过减隔震设计来提升抗震水平。利用减隔震支座、阻尼器等设备，完善结构的横向抗震性能，延长结构的自振周期，避免与地震灾害产生共振现象。四是选择合适的结构形式。根据建筑功能性合理选择结构形式，增强其稳定性，增大抗扭能力。

2.3 选择合适的建筑结构方案和类型

不管是开展哪一种建筑物的设计与建造，都要为其选择一种合适的建筑结构方案和类型。复杂高层和超高层建筑的设计方案选择具有复杂性和特殊性，必须立足实际情况，进行实地考察研究，根据所得的数据进行分析，才能选择出一种合适的建筑结构方案和类型[3]。在选择建筑结构方案时，一定要深入实地考察，立足于实际情况，结合专业知识再去确认建筑结构方案。我国虽然土地资源辽阔，可地区与地区之间存在相当大的差异，真正能适合复杂高层与超高层建筑的地方并不多。在开展复杂高层与超高层建筑时，要确定建筑结构类型，对当地地基进行全面分析，判断此地基是否适合建设复杂高层和超高层建筑。根据地基的实际情况，选择相应的施工机械与建筑材料，还可以有效的减少工程的成本造价，以便于发挥更好的资金利用。

2.4 加强屋面梁配筋设计

建筑结构设计当中，必须控制好配筋率，保证建筑结构设计的含钢量。由于设计过程当中设计人员简化工作流程，致使屋面梁配筋数量出现较大差异，最终引发裂缝问题。因此，设计人员应该加强配筋设计工作，对于受扭屋面梁腰筋不足，梁腹板高度高于450mm的时候，需要增设腰筋，并保证距离小于200mm，拉金钩接，才能使钢筋骨架的刚度得到保证，避免梁腹产生裂缝。另外，做好楼层平面刚度设计工作。要想保证程序计算的结果都能反映建筑结构的真实受力情况，避免误差，设计过程当中应该尽量把楼层设计为刚性楼面。

3 结语

综上所述，通过对这些设计内容的探讨，有利于提高高层建筑中建筑设计效率及质量，避免引发这方面的设计问题，且能为高层建筑作业计划实施中提供有效支持。因此，未来在提升高层建筑建设水平、保持其良好建设状况的过程中，应重视与之相关的建筑设计，并将针对性强的设计工作落实到位，使得相应设计方案支持下的高层建筑施工作业得以高效开展。