高层建筑结构设计问题及对策探讨

邓富荣（广东石油化工学院建筑工程学院，广东 茂名 525000）

高层建筑的出现解决了我国很多人的住房问题，然而，高层建筑同样存在着很多的安全隐患。首先就是施工较为复杂，对建筑质量有着更高的要求。为了确保高层建筑的质量达标，能够达到正常的使用标准，需要相关的设计人员对结构设计进行细化，加强对结构设计的把控能力，从而提升整体建筑的安全性[1-3]。对于高层建筑结构设计工作来说，需要设计人员对施工场地、环境等各方面因素进行考察，对结构中的各项数据进行精确的计算，从而设计出合理的方案，这对设计人员来说也是一项较为复杂的工作。

1 高层建筑结构设计问题

1.1 嵌固端的位置设置

当前，高层建筑一般都自带二层或者二层以上的人防或者地下室，嵌固端很可能被设置在地下室（人防）的顶板中，很多设计人员会忽视嵌固端的设置所带来的一系列问题，从而影响高层建筑整体的性能。另外，如果嵌固端的刚度设计不合理，也会对整体的结构产生严重的影响。因此，相关设计人员应该对嵌固端的位置进行合理的布置，避免因为嵌固端的布置问题使得整体建筑出现严重的威胁[4]。

1.2 剪力墙

剪力墙在建筑结构中承担着非常重要的作用，如果没有对其进行合理的布局，相应的标准没有达到，那么会使得整体的结构被破坏，从而影响整体建筑结构的性能，无法有效的抵御地震等灾害。短肢剪力墙是近年来刚刚兴起的一种结构，可以有效减轻自身的质量，对于住宅建筑来说具有一定的优势。但是对于高层建筑结构的设计来说，短肢剪力墙存在着较为严重的问题。剪力墙的设计相对来说较为复杂，存在很多的计算问题，需要保证计算值的精确度，这也是设计人员需要重视的一个问题。

1.3 抗震结构设计

抗震结构设计是高层建筑结构设计中的一个重要环节，因为我国的地震带分布并不统一，使得一些地区没有严格按照相应的标准进行，从而影响了建筑整体的抗震性能。再加上当前对抗震标准以及规范的推广较为落后，使得一些地区并不明确实际的规范。地震是高层建筑需要面对的一个严肃的问题，一旦抗震性能不达标，那么可能会产生严重的危害，造成较大的人员财产损失。面对这个问题，相关设计人员应该提前了解现行的抗震标准，在设计的过程中，应该尽可能高于这个标准，从而保证建筑物整体的抗震性能[5,6]。

1.4 建筑结构超高

随着城市化的进程加快，当前的高层建筑的数量逐渐增多，并且高度也在不断扩大。在这个过程中，建筑的整体性能面临着更加严峻的挑战，特别是抗震能力以及质量问题。当前，相关部门对建筑物的具体高度做出了严格的说明以及规定，然而，在实际的设计过程中，因为设计人员以及相应标准推广力度弱等原因，仍然存在着很多的建筑物超高现象。建筑物超高意味着整体的抗震性能减弱，无法保证相关用户的生命安全，并且对工程的造价、周期等也有着很严重的影响，因此，相关人员应该对超高问题重视起来[7]。

2 高层建筑结构设计问题解决对策

2.1 嵌固端的位置设置问题的解决措施

对于嵌固端的位置设置，应该经过合理的计算。比如说，将地下室顶层作为嵌固端，那么应该根据实际情况来选择合适的抗震等级。对于地下室的现浇顶板的厚度，应该对其进行合理的控制，避免具备较大的洞口。由于边柱和角柱只有一面有梁，因此，可以增大梁截面或者增加梁配筋，从而提升其承载力，保证建筑物的安全性。在解决嵌固端问题的过程中，应该对结构设计的方案进行合理的把控，对嵌固端的布置进行优化，从而提升高层建筑的质量。在设计结构方案的过程中，应该围绕施工的具体时间展开，从而为后期的施工打下良好的基础。另外，相关设计人员还应该对建筑的具体情况以及现场的环境等进行考察，保证设计方案的科学性。总之，嵌固端的布置问题也是高层建筑结构设计中的一个重点环节，相关设计人员应该经过再三的考量，明确嵌固端的布置位置，保证其承载力满足实际的需求，从而保证建筑物的质量与性能[8,9]。

2.2 剪力墙设置问题的解决措施

剪力墙是高层建筑结构设计中的重要部分，对建筑的整体性能发挥着重要的作用。近年来，短肢剪力墙的应用愈发广泛，对于楼层较低的住宅区，有着较好的作用。另外，为了保证高层建筑的安全问题，在具体的设计中不应该全部采用短肢剪力墙结构。剪力墙结构的设计需要考虑到很多的方面，还需要经过严格的计算，在设计过程中，相关设计人员应该明确剪力墙的受力特点，采取合适的计算方法，从而保证剪力墙设计合理。对于剪力墙的设置，应该具体考虑其厚度、混凝土、抗震结构等要求[10]。首先，在厚度方面，应该确保剪力墙的刚度，明确剪力墙的最小厚度。在进行抗震设计时，底部的加强区域应该根据地震的等级来进行设计，等级越高，底部加强区需要占用无支长度总面积较大。另外，剪力墙的设置对混凝土的强度有着很高的要求，因此，应该明确混凝土的强度标准。高层建筑的剪力墙结构会受到竖直方向较大的荷载，比如说建筑的质量影响，这会使得梁内出现弯矩，因此，在设计的过程中，应该根据它的受力面积进行合理的计算，如果受到水平方向的荷载，那么应该根据平面进行考虑。表1为重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比限值，表2为剪力墙可不设约束边缘构件的最大轴压比。

表1 重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比限值

表2 剪力墙可不设约束边缘构件的最大轴压比

2.3 抗震结构设计的解决措施

对于抗震结构设计的解决，首先，需要对其进行科学的设计。当前的抗震结构主要采取框筒体系、筒中筒与框架体系、支撑体系等。如今，钢结构的出现极大增强了高层建筑的抗震性能。因此，相关设计人员应该科学的开展相应的抗震设计。其次，在设计的过程中，应该选择合适的材料。采用高质量的材料能够有效提升建筑物的抗震性能。对建筑物进行整体的分析，与口碑较好的材料供应商合作，在选择材料的过程中应该以质量作为第一原则，从而提升建筑物的质量。最后，应该设计更加合理的抗震防线，设计人员应该模拟发生地震时的情况，从而设计强有力的防线，充分发挥出抗震防线的作用。剪力墙在抗震防线中起着重要的作用，因此，应该合理的控制剪力墙的数量，从而提升高层建筑的抗震性能。

2.4 严格控制超高建筑物

当前，在建筑物的超高问题上，相关部门对其有了更加明确的规定，这种规定使得高层建筑的结构设计有了一定的优化。在具体的设计过程中，应该对结构进行全面的计算，模拟发生地震时对建筑结构进行分析，在分析的过程中可以采用弹性时程等方法进行分析，再结合相应的3D模型，对其进行全面的分析。分析的过程中还需要采用更加先进的软件，从而获取更高的精确度。另外，相关设计人员应该明确设计的标准，根据具体的施工规范，对那些细节问题加以重视，明确建筑结构设计中的薄弱问题，从而对其进行优化，提升建筑物的整体性能。总之，对于高层建筑的结构设计，应该严格设计标准，并且高于规范标准，从而保证建筑物的安全。

3 结语

综上所述，高层建筑结构设计是一项非常重要的工作。在高层建筑结构设计的过程中，存在着一些的问题，这些问题如果没有得到妥善的解决，最终都会影响建筑的质量以及安全性。本文主要提出了以上几种高层建筑结构设计中存在的问题以及相应的解决措施，相对来说还不全面，需要相关人员不断的进行研究，从而保证建筑物整体的性能达标。对于高层建筑的施工来说，还需要加强监督力度，确保施工人员能够按照相应的规范进行施工，从而保证工程按照要求完工。另外，相关单位还应该加强对设计人员的培训力度，使他们了解近年来的施工案例，并且经过分析与探讨，从而提升他们自身的水平。