高层建筑结构设计中的常见问题

史修芒

摘要：高层建筑与普通建筑物相比施工难度更大，对施工要求也相对较高，所以在初期就应该做好结构设计，其设计会对建筑物的安全性造成很大的影响。为了提升建筑设计整体的安全性与美观度，相关设计部门要注重对图纸内容进行多重审核。从当前高层建筑结构设计现状中能得出，常见的问题主要有高宽比、设计参数设定等相关问题。

关键词：高层建筑;结构设计;问题及措施

引言

结构设计是高层建筑工程的基础，对于造价、质量、施工十分关键。当前高层建筑行业面临着各种竞争，优化结构设计，按照经济、适用、合理的原则设计高层建筑，既能够控制工程造价，又能够提升企业市场竞争力。相比于传统的设计方法，优化后的建筑结构设计能够降低工程造价的30%以上，具有很强的经济效益。建筑结构优化设计包括建筑结构、结构内部单元、材料性能的各方面优化设计，能够提升设计的整体性、适用性与经济性。

1高层建筑结构设计中的常见问题

1.1自身结构问题

高层建筑结构设计复杂程度相对较高，无论是造型还是功能方面都较为独特。为避免出现同质化问题，设计师在造型设计方面花费了大量心思，造型方面变得更加独特、复杂，有些建筑甚至成了城市或国家的地标建筑。在进行结构设计过程中，需要保障设计的艺术感、低碳环保性以及科学性，对于结构设计的整体要求相对较高，进行设计时需要考虑的因素也相对较多，整体结构设计难度相对较大。

1.2防风设计问题

风力的随时波动，虽然对建筑动态作用很小，但是对细长的建筑物来说，动态作用还是很显著的。风速是量化风荷载的重要参数，最大风速是建筑结构设计要考虑的基本，利用风速来预测结构设计的寿命。防风设计受到地理位置、物理位置、建筑结构尺寸等因素影响。

1.3抗震结构设计隐患

中国地处环太平洋地震带和欧亚地震带之间。由于太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压作用，地震断裂带非常活跃。地震分布范围广、频率较高，是地震的重灾区。因地震造成的死亡达到全球的一半，中国人口密度大人口众多也是其重要原因之一。因此高层建筑应具有安全性，在结构设计的过程中，需要认真研究其抗震结构的设计，使设计更加规范安全。由于我国对高层建筑抗震等级有明确要求，高层建筑结构高度按照规定严格的进行设计。所以，对结构的设计方案进行严格的审查和科学设计，使高层建筑结构得到了有效控制。

2高层建筑结构设计优化措施

2.1科学归纳设计方案

建筑结构优化首先必须对当前的设计方案进行研究，分析现有设计方案的影响因素，确定当前设计存在的问题，从而提出优化设计方案。在拟定设计方案的过程中，需要对影响结构的各个因素进行分析，包括外部环境因素、内部结构因素、经济因素等，从而在相应的设计规范的基础上，做好统筹规划，确保结构设计满足各方面的需求。高层建筑结构优化需要进一步精简建筑内部结构设计。内部结构越复杂，其中的受力情况也就越复杂，在现有设计方案基础上，优化内部结构设计，精简受力设计，能够降低建筑风险，提升建筑安全。同时要注意外部因素的干扰，包括风荷载、重力因素、地震带对建筑结构的影响，优化结构设计，防止建筑结构沉降、变形，提升建筑施工安全性。

2.2优化防风设计

要想提高超高层建筑结构设计中的防风设计，首先要具有较强的防风意识，将防风设计列为重要的设计。针对高层建筑顶部受到风力较大的问题，可以通过加强结构设计来解决。在设计梁柱结构和钢筋结构的时候，更多的考虑其稳定性及承受风力的能力。同时超高层建筑的防风指标应高于当地最大风力，因此需要在设计前就对当地最大风力进行测量。

2.3加强抗震能力

高层建筑结构的抗震能力加强可以从材料选择方面入手。在挑选材料时选择重量更轻、坚固性更好的材料。如钢结构的选择上，可以选择更为轻便的应用型钢结构。同时其还具有优质的坚固性。在地震发生时，更轻的材料有利于减少地震的损害，预防楼房塌陷所导致的人员伤亡。为了增加高层建筑的支撑能力，可以在建筑中增加钢筋的数量。通过多种方式，共同增加高层建筑结构的抗震能力。

2.4增强消防设计水平

1）合理做好总体布局和防火分区。在设计总平面图时，掌握建筑与周边建筑物的间距和车道，这也是建筑设计时首要考虑的重要因素之一，合理的平面布置图，可以有效地缓解救火的压力，同时对火势的蔓延和发展具有阻碍的作用。防火分区的设置也能阻止火灾的继续蔓延，防火卷帘门分布到各个防火分区，每个分区都要安装防火门自动开关设备，在防火卷帘门安装时，卷帘与房梁、墙面不得留有缝隙，充分发挥其防火阻燃的作用，最大限度降低火势蔓延的速度。

2）确保建筑物耐火能力。一类高层建筑物的耐火等级为一级，二类高层建筑物的耐火等级不得低于二級。所以，在高层建筑防火设计时，应确保防火等级。严格遵守建筑的防火等级的设计，建筑物发生火灾时，会为人员疏散提供更多的时间，降低建筑物的损坏程度，减少人们的财产损失。高层建筑过程中不仅要对建筑的主体结构做好防火要求，后期的墙面和装饰装修都要做好防火要求。

3）自然排烟设计和安全疏散设置的设计。大量的高层建筑火灾的发生证明了一个道理，烟也是火灾中最大的影响因素，因此，排烟设计也是消防设计中一项应该重点考虑的环节。而自然排烟是相对经济操作又简单的排烟方式。由于楼梯间存在着烟囱效应，烟雾充满楼梯间时，人们无法安全疏散，而且排烟窗应该设计在墙面上方的位置，同时要方便人们开启。

2.5节能设计优化

节能环保是当前高层建筑工程的主要方向，在建筑结构设计优化中，需要采用绿色建筑环保理念，对建筑结构进行优化设计，以满足节能环保的需求。建筑结构节能主要与建筑布局、围护结构与材料选择有关，设计优化时需要做好三方面的优化：①优化建筑结构布局和表面形状;②做好围护结构的设计优化;③选择节能环保的材料。

结语

通过对以上常见问题的分析，在设计工作中，应选择合理的处理方法，建立符合实际受力情况的模型，达到设计成果的经济性、安全性。为了提升建筑的安全性，须注重对各类结构参数进行选择，选取适用性较强的计算机软件，做好结构分析，设计满足安全系数的建筑，提升设计效率。

参考文献：

[1]陈婷婷，焦宇坤.浅谈房屋建筑结构设计中如何应用优化技术[J].建筑建材装饰，2017，29（19）：155.