关于高层建筑结构设计中的问题与对策探究

易宁湘

摘  要：高层建筑是我国城市化进程不断推进的产物，现如今，随着农村人口大量向城市流动，使得城市建筑物与日俱增，高层建筑是城市建设工程中的重要分支，是极其寻常的一种建筑模式。具有结构复杂、建筑高度高、施工难度大等特点，在设计阶段必须进行科学地规划与安排，优化高层建筑工程的结构设计，提高建筑工程的整体性能，有利于顺利地开展施工环节，推动建筑行业的健康发展。基于此，文章介绍了高层建筑结构设计中常见的问题，提出了几点应对策略，以期为相关人员提供可靠的参考。

关键词：高层建筑;结构设计;问题;策略

中图分类号：TU973 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）17-0093-02

Abstract： High-rise building is the product of the continuous progress of urbanization in our country. nowadays， with the massive flow of rural population to the city， urban buildings are growing day by day. High-rise building is an important branch of urban construction project and is also an extremely common building model. With the characteristics of complex structure， high building height and great difficulty in construction， scientific planning and arrangement must be carried out in the design stage， the structural design of the high-rise building project must be optimized， and the overall performance of the building project should be improved. It is conducive to the smooth development of the construction link and promote the healthy development of the construction industry. Based on this， this paper introduces the common problems in the structural design of high-rise buildings， and puts forward several countermeasures， in order to provide reliable reference for relevant personnel.

Keywords： high-rise building; structural design; problem; strategy

在建筑工程中，高層建筑工程的结构在垂直方向的载荷远超于多层建筑。而垂直载荷指的是高层建筑受到自重的影响在垂直方向产生的载荷量。同时，由于高层建筑工程的结构主体较为庞大，风力的接受面积较大，高层建筑还会受到水平载荷力的影响。此外，高层建筑工程极易产生侧移的问题，侧移程度主要与建筑高度相关。相关的设计师必须在设计阶段做好高层建筑的结构设计，最大化地提升高层建筑物的稳定性和居住性能。

1 高层建筑结构设计中的突出问题

1.1 超高问题

对高层建筑结构进行设计过程中，必须重视超高问题。充分地考虑楼层的实际高度给整个建筑物的施工质量造成的影响，再对建筑结构展开有效地设计。对于高层建筑工程而言，超高问题在设计中是极为常见的。因此，相关工程设计人员有必要根据建筑物的实际建设要求，全方位地考虑后期使用过程中可能出现的安全问题，确保工程后续使用的安全性。

1.2 嵌固端设置

嵌固端在我国城市高层建筑结构设计中占据重要地位，有效地设置嵌固端十分关键。然而，在设计中，发现经常出现有些嵌固端的位置、嵌固端上下层的刚度设计比及处理抗震缝隙方面的问题，大部分设计师会选择把高层建筑工程的嵌固端设在人防顶板部位/地下室，或者在对嵌固端上、下层刚度比重确定时产生一定的计算误差。影响了嵌固端自身功能的发挥，也极易给建筑结构埋下不必要的安全隐患。此外，在设计嵌固端时，有的设计师对抗震缝隙无法进行妥善地处理，使得各个嵌固端之间的协调性较差，给高层建筑结构的稳定性、可靠性均造成不良影响。

1.3 短肢剪力墙设置

短肢剪力墙设置存在问题，会严重损害高层建筑工程的结构质量，相关设计人员在进行高层建筑结构设计的时候，经常会增设短肢剪力墙，这一问题既会削弱高层建筑物中短肢剪力墙的抗震性能，又会影响建筑物后期投入使用中的稳定性，给高层建筑结构造成极大的安全隐患。一旦受到外界自然灾害的袭扰，极易引发建筑物的安全事故，造成不必要的经济损失及人员伤害。

1.4 扭转问题

在高层建筑结构设计中，扭转问题也是其中不可或缺的问题，该问题目前已上升到全球范围高层建筑结构设计的核心问题，事关整个建筑物的整个抗风、抗震性能。受到自然地理环境及条件的影响，在对高层建筑结构设计中，部分设计人员难以有效地确保建筑物完全对称，进而易产生扭转问题。设计人员在展开设计工作中，需竭力满足建筑物的对称性，提高建筑物的施工质量与建筑高度，最大化地规避扭转问题的发生。

1.5 受力问题

在对高层建筑施工期间，往往会使用各种类型的大型机械设备，尤其是超高层的建筑物，需要使用的机械设备越多，无形中加大了高层建筑物垂直方向的载荷。若在前期设计中，相关设计人员未能有效地考虑机械设备因素，或使用不达标的施工材料，则极易使高层建筑的主体结构承载力、受力产生问题。

1.6 基础埋深问题

我国相关部门对高层建筑物的设计标准与建筑规范已作出详细地规定，指出建筑物的埋置深度可为建筑总体高度的1/15-1/18，然而，在实际建筑工程现场发现，有的承建单位为了最大化地利用土地资源，很多高层建筑的地下部分均为车库/地下商场，影响了高层建筑主体结构的抗震、抗风性能。

2 高层建筑结构设计问题的应对策略

2.1 选择科学的建筑结构设计方案

科学地选择建筑结构设计方案是我国高层建筑结构设计的重要前提。为了确保高层建筑结构设计符合相关的应用要求，相关设计师需根据实际情况，选择最佳的结构设计方案，综合分析各个影响因素。第一，确保高层建筑结构设计方案与国家相关建筑设计文件制度、标准规范，尽可能规避对高层建筑予以超高建设;第二，设计师在设计高层建筑结构过程中，还要认真勘察施工现场附近的环境，并综合分析现场的实际条件，特别对工程涉及的地下水位、地质条件、基础土层、周边建筑、风雪荷载等因素予以充分地考虑，结合现场情况，选择最合适的建筑结构设计方案，为工程后期投入施工环节打下良好的基础。

2.2 有效地利用计算简图

计算简图是高层建筑结构设计中有力的数据依据，设计人员在进行高层建筑结构设计过程中，往往涉及构件尺寸、配筋率、建筑高度的确定等实际问题，以上问题的解决必须依靠准确的计算。而计算相关的内容，需要有效地选择、利用计算简图，保证相关的计算模型，或者计算简图与工程实际情况相符。因高层建筑物对结构的抗震能力、荷载承受力及其他功能与功能提出较高的要求，结构设计也是一项极为繁琐、细致的工程，设计师在选择计算简图的时候是很困难的，一定要全面考虑高层建筑结构的制约因素，合理地选择计算简图，进而全方位、立体化地确保计算流程及数据结果的精度。

2.3 完善建筑结构设计的性能

第一，应确保高层建筑结构设计的稳定性。稳定性是所有建筑物最關键的性能指标，为了提升高层建筑物的稳定性，需考虑很多注意事项，其中，有效地进行嵌固端、短肢剪力墙的设置非常重要;第二，有效地控制建筑结构的水平力，对于高层建筑而言，在某一平面的水平方向，建筑结构受风荷载、地震荷载以及各荷载之间的组合作用影响，易导致建筑物在水平方向发生很大的位移，所以，在设计的时候，设计师需科学地进行建筑物高度的设置，更好地对高层建筑结构的水平力加以控制;第三，重视高层建筑结构的延性设计。很多高层建筑均带有防空设置及地下室。以上设置对于建筑工程整体的抗震性、稳定性产生不同程度的影响，为了做好高层建筑的延性设计，设计师应有效地把控高层建筑物的嵌固端上下刚性及抗震等级的比例，结构刚度要保持在变形限值区域内，为了控制高层建筑结构的共振现象，在进行结构刚度设置时，要尽可能小，以增强建筑物的抗震性。第四，设计师还要对不同地震水准下构件的承载力、变形、刚度结构情况进行考虑。为了提高高层建筑的性能设计水平，增强结构的承载力，仅需准确地找到结构构件的承载力和变形能力二者的平衡点，然后展开计算及设计即可。

2.4 扭转问题的处理

高层建筑结构设计中的扭转问题已成为世界地震工程领域的一项重要课题。通常状况下，在基础设计中，要求遵循“规则、简单、对称”的工作原则，尽量促进结构刚度中心和质量中心重合。在对施工方案进行设计的过程中，结构专业要协同建筑专业，引用抗震概念设计理念，特别遇到不规则的扭转现象时，要考虑扭转产生的影响，且在规定的水平地震力影响下，最大化地维持高层建筑主体结构的对称性。

2.5 受力问题的处理

设计单位在对高层建筑进行结构设计过程中，要计算高层建筑具体的地基承载力、高度及各个楼层的承载力等，做好地梁承载力的设计工作。特别在施工中各个机械设备的使用数量。严格控制承重柱、承重墙的质量结构，保证各个楼层均匀受力。

2.6 基础埋深的处理

在高层建筑结构设计中，基础埋深的问题常被忽略，影响了建筑物的整体性能。在进行概念设计的时候，可选择大底盘多塔结构的计算及设计，把主楼和裙楼视为一个整体，然后，采用后浇施工，降低温度应力、沉降差异带来的影响，把地下超高的、地下车库的刚度折算成覆土厚土，依据国家有关规定对埋置深度进行精准计算。

3 结束语

总之，高层建筑结构需要承受的荷载大，若其稳定性、抗震性能未能达到国家相关建筑设计标准，则极易引发建筑物坍塌、位移等安全问题，给人们的正常生活带来不便。高层建筑的结构设计是确保建筑整体结构性能、功能稳定的重要基础，设计师应科学地选择建筑结构的设计方案，根据实际情况，综合考虑各方面因素，合理地规避可能出现的问题，提升建筑物的抗震性、稳定性能，提高建筑物的利用价值。

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