高层建筑结构设计问题及对策分析

余永飓

中核第四研究设计工程有限公司 河北石家庄 050021

在高层建筑建设过程中，结构设计是较为关键的一个环节，其会对建筑的质量、安全和稳定性带来直接的影响[1]。因此在实际高层建筑结构设计过程中，需要保证结构方案的优良、计算简图和分析计算结果的合理性，并针对实际结构设计中的轴向变形、结构形式、荷载及高度等问题加以重视，科学合理对高层建筑结构进行设计，进一步提升高层建筑结构设计的水平，为建筑行业的健康、稳定发展奠定良好的基础。

1 高层建筑结构特征

高层建筑最为明显的特征就是高度较高，这使得建筑结构会受到水平、竖直等方向传来的荷载，且在抗震等级上也有着较高要求。对于高层建筑来说，中低档位置受到风力和荷载的影响相对较小，但是随着高度的增加，其受到风力和荷载的影响也将逐渐增大，进而产生一定的剪切力，在外界不良因素的影响下，导致建筑结构出现不同程度的位移，降低建筑安全性。所以在高层建筑结构设计中，需要综合考量多方面因素，以加强设计的合理性、科学性。

2 当前高层建筑结构设计存在的问题分析

2.1 结构体系不合理

在高层建筑结构设计时，当设计人员选择结构体系不合理时，结构的稳定性必然会下降。如在钢筋混凝土结构体系设计时，设计人员需要充分的结合工程结构特点，并根据建筑所处地区抗震设防等级及风荷载情况来选择适宜的结构体系。如果设计人员选择的结构体系不合理，在一定程度上会降低结构的稳定性。特别是在选择钢盘混凝土结构体系时，一旦选择的设计指标欠缺科学性，必然会降低整体结构的性能和可靠性，易发生各种质量和安全问题[2]。

2.2 消防结构设计问题

高层建筑装修中使用的可燃性材料相对较多，这为火灾事故的发生创造了条件。受到高层建筑自身结构特征的限制，消防结构在设计中存在一定的复杂性，消防系统的运行存在诸多阻碍；高层建筑中随着层高的增加，受到的风力也就越大，空气流通速度较快，一旦发生火灾，上层建筑的火势会快速蔓延，威胁人们的生命财产安全；对于高层建筑来说，在火灾发生时，电梯等设施无法正常使用，且建筑内部人员数量众多，这为人员疏散带来了困难，再加上很多消防设施的高度无法满足高层建筑需求，救援工作的开展受到阻碍，导致伤亡和损失的增大。

2.3 地基与基础设计不科学

在高层建筑地基和基础设计时，当基础类型选择不合理时，建筑物易发生不均匀沉降，严重时还会整体出现倾斜。在地基基础设计不合理时，当地基斜面坡坡度较大情况下，会对地基混凝土施工时振捣质量带来影响，从而对地基结构的稳定性带来不利影响。

3 高层建筑结构设计问题的解决策略

3.1 抗风结构设计优化

高层建筑由于高度较高，对风力的振动也较为敏感，所以在高层建筑结构设计中，需要对建筑的抗风性能进行充分考虑。高层建筑的高度会对风力产生一定的干扰，阻碍自然风的流动，进而改变流动和动能效应，对高层建筑产生动力何在。所以在设计过程中，设计人员需要先对高层建筑结构的材料予以检查，确保其抗压性能符合建筑要求，降低荷载压力对建筑结构的影响。当建筑周围的气流发生变化时，会受到建筑之间的间距、高度、数量等的影响而产生狭管效应，进而降低建筑结构质量[3]。

3.2 结构设计需要遵循相关原则

结构设计有着较强的严谨性，对于设计人员素质也有着较高要求，必须具备良好的理论与创新思维。同时，设计人员也需要秉持如下原则：①设计人员需要尽可能地对地形地貌、建设理念、市场要求等信息进行搜集，从而在确保房屋质量的前提下，使房屋设计契合多方需求。房屋结构设计本质是将力学、美学等方面进行结合的过程；②设计人员还应明确不同建筑构建对应的承重需要和用途，把握好建筑结构、建材等对于建筑质量的影响，并及时同相关建筑人员沟通；③设计人员同样需要考虑结构间相应的力学效应，不同类型、不同构件均有着不同的力学特点与要求。④结构设计还应秉持“刚柔调和”的理念。通常来说，如果建筑结构相对较软，则其刚度不够理想，因此很难承受较大外力，容易出现变形的情况；如果建筑结构太过刚硬，那么其也会欠缺足够的弹性效果，虽然可以承受更大的外力，但是很容易出现破损的情况。

3.3 高层钢筋混凝土建筑上部结构的合理选择

在高层钢筋混凝土结构设计中，设计人员应提高对建筑上部结构设计的重视程度，严格遵守结构设计规范，合理确定建筑剪力墙结构布局，同时要对建筑梁柱节点的具体剪力强度进行准确的计算分析，从而对结构设计方案加以优化。同时设计人员要充分考虑高层建筑工程的具体功能和用途，既要保证高层建筑上部结构荷载以及连接的稳定性和安全性，又要满足其功能发挥的实际需要，从而提高高层结构设计的经济性和实用性。

3.4 加强高层建筑整体设计

首先，高层建筑结构平面和立面形式的选择非常重要。高层建筑结构设计过程当中，尽可能保证建筑的三心聚集到一起，才能避免扭转问题的出现。高层建筑的平面应该选取简单对称的形状，才能保证震害的产生。其次，控制到建筑结构自振周期，保证其能够和场地的特征周期之间存在间隔，才能避免共振问题的产生。最后，合理控制水平位移特征出现的偏差现象。建筑结构设计过程当中，工作人员应该综合考虑各方面因素，才低人力物力的浪费。同时通过电气族库中的信息，可以帮助工作人员准确的发现电气设计中存在的问题，有利于建筑电气设计信息数据准确性的提高，保障建筑电气施工可以顺利进行，增加了电气建筑施工的质量和效率。

4 结语

总之，城建进程不断深入推进了建筑业发展。房屋建筑需要重视结构设计对于建筑整体的重要意义。设计单位应明确结构设计伴有的地基、结构搭配、结构缝设计等方面的问题，并针对常见问题总结相关对策。设计单位基于实地情况、建筑要求组织结构设计，确保结构设计在保证质量的前提下，契合多方需求，为推进房屋建设、提升建筑质量夯实基础。