高层建筑结构设计问题及对策分析

2020-11-26张国平

建材发展导向 2020年7期

张国平

（山东德建集团有限公司，山东德州 253000）

当下，面对城市土地资源紧张，在集约型理念下，高层建筑已经成为现代建筑的主要形式。高层建筑的特殊性和高标准要求，也给结构设计带来了很大的挑战和考验，基于全面提高高层建筑结构设计的水平，逐步解决结构设计中遇到的常见困难，并进一步优化的目的，本文分析了当前高层建筑结构设计中存在的一些常见问题，并就这些典型问题提出有针对性的解决措施，希望可以给同行业有所帮助。

1 目前在高层建筑的结构设计存在的一些问题

目前，行业在高层建筑结构设计中，依然还存在一些问题，经过归纳总结，主要有3 个方面比较突出：①结构体系设计不合理。结构体系选择如果不合理，势必会严重降低整个建筑结构的稳定性。比如，在进行钢筋混凝土的结构体系设计过程中，结构体系的选择，在以工程结构为基本依据的基础上，还必须要考虑到当地的风载荷、以及该地区的抗震设防等级这两个重要的参数。如果没有兼顾到这些重要的影响因素，那么就极有可能做出不合理的设计，最终导致稳定性不足。尤其是钢盘混凝土结构体系设计，一旦选型错误，欠缺合理，那么在施工中就有很大的安全和质量事故风险。②第二就是地基以及基础设计不合理。高层建筑的地基基础选型非常重要，选型不当，就非常容易出现不均匀沉降，严重的甚至会出现整体倾斜乃至坍塌。如果基础设计不合理，比如斜面坡度偏大，那么在混凝土浇筑及振捣过程中，质量就很难得到有效控制和保证，地基结构势必受到影响。如果地下室底板的配筋不合理，其结构就容易失稳，加大不均匀沉降的风险。③设计中欠缺对地下水影响因素的考虑，因为地下水也会影响到地基结构的稳定性和耐久性，在实际中有很多地基质量事故发生都与地下水有一定的关系。

2 高层建筑结构设计中的要点分析

2.1 规则化要点

在设计中，工作人员要综合考虑，结构设计要与建筑应用的需求相结合，其功能和规划，要以实际需要为出发点，同时满足设计标准的要求。设计施工环节将建筑扭转刚度的要求要满足，避免由于结构因素对抗震性能以及结构安全产生不利影响，设计时候要能按照对称以及均匀的要求，布置剪力墙的时候就要能够注重结构薄弱点，避免由于在特殊状况下对建筑物造成损坏影响以及坍塌风险发生。此外，还要做到结构超限设计质量的有效控制，以避免安全事故。

2.2 地基基础设计

场地没有全新活动的断裂带通过，无滑坡、崩塌以及岩溶等现象，设计是可以不将土层液化问题纳入参考范围，因此，可判断为适宜工程建设地质。综合考虑场地的情况及建筑物荷载大的特点，需要将基础置入中粗砂夹砾石或半胶结砂砾岩为持力层。根据当地的实际情况，采用钻孔灌注桩筏板基础，单桩竖向承载力特征值为3700kN。钻孔灌注桩既可以承压，又可以抗拔，设计、施工都比较容易保证，挤土效应不明显。基础计算考虑上部结构、桩及筏板三者的共同作用，设计时由于上部结构的刚度贡献，将上部结构刚度考虑到基础顶面进行共同作用，计算结果会更加贴近事实。根据基础荷载的分布情况，核心筒墙体下均匀布置承压桩，裙房框架柱下、汽车坡道柱下集中布置抗拔桩，起抗浮作用。

2.3 优化高层建筑的转换层结构布置

根据研究结果表明，在底部的转换层中，其位置越高，它的上下高度的突变就会越大，转换层的上下内力的传递途径，其突变也会加剧，落地的剪力墙以及墙体就容易出现裂缝现象，框架的支柱内力加大，使得转换层的上部其附近的一些墙体就会被破坏。因此说，转换层位置偏高就不利于抗震。

2.4 科学布置平面布局

高层建筑结构设计工作中易出现结构扭转问题，这就需要在实际设计过程中，建筑结构形式宜采用相对规则的图形，并保证质量的均匀分布，进一步提高建筑体的稳定性，保证建筑结构的对称性。即在实际设计过程中，具体通过科学进行平面布局，以此来保证建筑结构的稳固性和安全性。

2.5 外框承担剪力比

多道防线的抗震设计理念对结构抗倒塌具有重要意义。对于高层结构常采用的框架—核心筒结构，核心筒为第一道防线，框架为第二道防线。在大震作用下，核心筒由于连梁破坏、墙体开裂和钢筋屈服等原因刚度退化，会导致内力重分布，部分地震力转移至外框，因此规范规定了框架—核心筒结构外框最小剪力分担比以及剪力调整系数。

2.6 竖向规则建筑结构超限设计要点

就不同的高层建筑结构超限设计，就要能采用相适应的设计方法，从整体上提升设计的质量。竖向规则超限建筑的设计当中，需要从几个要点上加强重视，如在立面收进引起的超限方面，运用台阶形多次内收立面，就要保障结构位移沿着竖向不发生突变的现象，结构扭转效应要能得以有效控制。对于收进部分竖向构件和楼板要注重强化，收进出现了偏心的问题，底部结构会受到扭转产生内力，验证抗震的性能是比较必要的。