高层建筑结构设计中的常见问题与对策

李华

摘    要：随着国家可利用的建设用地越来越少，高层建筑成为了“大兴土木”时代的主角，“高”是高层建筑的主要特点，“结构安全合理”是高层建筑的根基，“抗震概念设计”是高层建筑工程的灵魂，随着人们生活质量提升，在质变和量变方面使人们对高层建筑结构设计提出了更高要求。在高层建筑工程建设过程中，要依据国家高层建筑设计相关规范、抗震规范、合理的构造措施、完善的施工体系、健全的科学施工管理模式、以及人们对高层建筑使用要求，对高层建筑设计进行合理结构设计。本文主要针对高层建筑结构设计中的常见问题与对策进行简要分析。

关键词：高层建筑;结构设计;问题;对策

1  简述高层建筑结构设计基本步骤

1.1  高层建筑结构的基础设计

在高层建筑综合设计过程中，要综合考虑建筑物周边区域的各种地形和地质的状况。与此同时，还要考虑建筑物实际荷载的分布、上部结构的主要类型，主体建筑物附近已有建筑物的影响和现有的施工条件，确定采取的施工技术上可行、经济合理的方案。在实际设计工作中，应充分利用地基的潜力，必要时应通过计算确定地基的变形。当进入基础设计阶段时，表明区域性地质调查数据已经形成。如果没有提前做相应的地质报告，需要進入实地考察确认。当然，在现有建筑物的基础设计过程中形成的数据可作为该项目的参考。

1.2  高层建筑结构的结构设计

在设计结构体系时，不仅要明确结构的受力情况，而且要尽可能为传力提供方便。我们应该避免在同一结构单元中使用不同的系统。在此基础上，应综合考虑设计中的基本设计要求、原材料的实际施工状况和实际供应情况，并与其他学科进行良好的联系和沟通，为结构选型和形成最佳设计方案打下良好的基础。从而确定最终的最经济合理的结构设计方案。

1.3  高层建筑结构的计算简图

结构的所有计算都需要以计算简图为核心。如果设计过程中使用的计算简图不合理，甚至错误，会引起结构安全问题。因此，计算简图必须具有良好的力学模型合理性和适用性，这是从根本上保证安全，避免安全问题的关键。考虑到结构节点不是一个简单的刚性结构，应通过施工措施保证计算简图，但误差应控制在允许范围内。

2  高层建筑结构设计中存在的问题分析

2.1  结构体系不合理

虽然当前我国建筑领域较之过去得到了长足进步，但同时也存在着一定的不足，尤其是在高层建筑结构设计工作中，其中结构体系不合理是主要问题之一。在进行建筑结构设计时，必须注重结构体系的合理性。我国国土面积大，地形复杂多样，部分地区时常出现较为严重的自然灾害，因此建筑物必须具备更强的安全性，但根据实际情况来看，部分高层建筑结构设计合理性、科学性不足，且在选择建筑物结构形式前并未详细了解相关情况，进而造成了结构体系不合理的问题。

2.2  地基与基础设计不科学

在高层建筑工程项目施工开始后，首要任务便是加强地基建设。地基的施工对整体高层建筑的安全稳定性有关键性影响作用，高层建筑结构设计人员必须做好地基设计，且应保障地基与基础设计相统一，并符合标准。但当前部分高层建筑结构设计人员在设计时可能存在基础类型选择不合理的情况，导致地基与基础设计在配合度方面有着极大的不足，同时在施工后建筑物可能会出现倾斜、地基沉陷的情况，会极大影响建筑物的整体安全稳定性。

2.3  上部结构设计存在较多缺陷

当前高层建筑结构设计中除存在结构体系不合理、地基与基础设计不科学的问题外，还存在着上部结构设计缺陷问题。在地基及和基础设计达到标准后，上部结构相对较为简便，但设计人员也应严格按照相关规范进行针对性的设计。上部结构设计环节中，抗震概念设计及其抗震构造设计是关键环节，对维持高层安全性有重要作用，但个别情况下设计团队对上抗震概念设计，抗震构造重视度不高，以致存在着一定的缺陷，使得裂缝、倒塌事故发生率较高。

3  高层建筑结构设计要点

3.1  重视轴向变形的问题

随着当前建筑技术的进步，建筑的层数越来越多。设计阶段是高层建筑项目正式施工前的关键阶段，必须重点关注结构设计中的关键点，以确保高层建筑结构设计的科学性、合理性。首先，高层建筑结构设计图团队必须重视轴向变形问题。高层建筑层数较高，在施工的不断进行下，来自垂直方向的载荷会越来越大，若在建筑结构设计方面未能重视轴向变形问题，便有较大的可能出现正弯矩值提高、连续梁支座弯矩值下降等情况，进而导致建筑物出现变形，降低安全稳定性。

3.2  重视结构形式及结构延性问题

高层建筑项目的建设耗时较长，对设计人员专业素质的要求较高。设计团队在设计时，必须详细了解建筑功能项目的用途、施工区域周围情况等多方面情况，进而有针对性地选择结构形式，一般情况下高层建筑的结构形式为钢结构和钢筋混凝土结构两种，其中以钢筋混凝土的应用频率最高，不仅具有良好的经济性，同时在钢筋混凝土的支持下，高层建筑物的整体结构耐久性、防火性也会得到较大的提升。因此，建筑结构设计人员必须加强对结构形式及结构延性问题的重视度。

3.3  重视荷载与高度问题

高层建筑物在设计之初便必须以安全第一为基本建设原则，而影响建筑物整体安全性的主要影响因素便是荷载与高度，高度越高，所需要的材料质量越高，同时荷载也会随之增加，且在我国部分地区地震、洪涝等自然灾害发生率较高，在保障建筑物安全性的前提下还要考虑防震、抗冲击、防风性能。设计团队在拿出相关设计方案后，相关管理部门应对设计方案进行详细研讨或利用现代化信息技术模拟抗震、抗冲击，若未能达标，应立即改进。

4  高层建筑结构设计问题的对策

4.1  科学结构平面布置

当前时代背景下，高层建筑物的应用越来越多，关乎着社会发展及广大人民群众的身体健康。在高层建筑物的建设过程中，设计阶段非常关键，但是由于在设计中存在着较大的不足，可能会影响高层建筑物的整体安全稳定性，要解决其中存在的问题，首先便要科学结构平面布置。设计人员在设计之初，必须具备整体性观念，详细了解建筑物具体用途、建筑地区具体情况等，并有针对性地开展高层建筑结构设计。

4.2  合理计算与应用简图

建筑结构设计过程中，对简图的应用频率较高，一般情况下多采用简图来计算配筋率、构件尺寸、建筑物高度等。高层建筑物机构设计比较复杂，不仅需要严格按照相关标准进行设计，同时还应结合实际情况，因此计算量非常大。在计算过程中，要着重围绕结构载荷能力、抗震能力、稳定性、安全性等方面进行重点计算，且还应结合建筑区域地理环境，做好简图计算工作，确保计算结果的精确度。

4.3  科学设计结构

在高层建筑机构设计过程中，设计人员必须遵循科学化原则。当前时代背景下建筑技术理论发展较快，但能真正被应用到实际中的内容相对较少，因此建筑理论的滞后性比较强。如当前建筑领域对高层建筑结构的选择存在着一定的不足，进而较大程度地影响了设计的进步。钢筋、混凝土均是建筑结构常用原材料，均有着不同的特点，因此设计人员应加强对建筑结构材料的深入了解，进而更加科学地进行结构设计。

5  结束语

综上所述，高层建筑的结构设计和其它普通建筑区别很大，这不仅在于对高层建筑结构提出了更高的要求，还和高层结构的实际受力等因素息息相关。所以，在实际的项目的结构设计过程中，设计者必须综合考虑高层建筑结构实际受力的结构特点，参考相关建筑规范的规定及施工要求切实做好结构设计，从而保证设计的合理性与可行性，保障整个建筑物的安全和稳固。

参考文献：

[1] 孔红珊，孟庆花.浅谈房屋建筑结构设计中的常见问题与对策分析[J].现代国企研究，2019（16）.

[2] 方泽鹏.分析高层民用建筑结构设计的要点和常见问题[J].建筑设计管理，2019（8）.