高层建筑结构设计的问题及对策探讨陈帅

高层建筑结构设计的问题及对策探讨陈帅

陈帅

广东华方工程设计有限公司广东省广州市510100

【摘要】高层建筑的结构设计，决定着整个高层建筑的质量水平。但是现阶段中的结构设计，总是会出现漏洞，最终导致了高层建筑出现质量问题，因此对于高层建筑的结构设计来说，最为重要的就是不断的优化设计途径，以此来完善高层建筑的结构设计，为人民的生命财产安全负责。本文就通过对高层建筑结构设计的问题进行简要分析，同时也提出了相应的解决措施。

【关键词】高层建筑；结构设计；问题；措施

随着我国经济的迅速发展，人民生活水平日益提高，城市化进程不断加快，从而造成城市人口剧增，高层建筑由于自身高度以及层数多，具有较大的容积率，能够容纳更多的城市人口并且节约城市土地资源，所以高层建筑在城市发展中起着重要的作用。但由于高层建筑自身的复杂性和独特性，所以其结构设计具有更大的难度，因此必须对高层建筑的结构设计进行优化。首先应当了解高层建筑的结构特点，进而了解其结构设计的原则，据此探讨高层建筑结构设计中应当重点注意的问题，从而提出相关方法。

1、高层建筑结构设计的概述

（1）框架结构体系。框架结构是由不同材料的建筑构件相互连接构成承重负荷体系的框架建筑结构，一般由梁柱来承担负荷，以此来为高层建筑构建起一个具备有分割维护的功能的框架结构体系。而此类型的结构体系较为灵活轻便，适用于简易工程中。（2）筒体结构体系。筒体结构体系中，筒体是一种空间的受力构件，可以将其分为实腹筒和空腹筒两大类别。其中，实腹筒结构体系指的是:由平面或者是曲面墙围成的二维竖向结构单体，而空腹筒则为:密排柱以及窗裙梁或是混凝土外墙、开孔钢筋等形式的单件来组合成的空间受力构件。由此可以看出，筒体结构体系具备有很大的强度和刚度，因此整体筒体体系中的各个单件，都有着较强的抗打击能力，对于地震以及台风等性质的自然灾害有着极强的承受力。（3）剪力墙结构体系剪力墙结构则是高层建筑结构设计中应用较为广泛的一类。剪力墙结构指的是用钢筋混凝土墙体承担起整个建筑的重力，以此来对高层建筑结构的水平应力进有效控制。这类型的高层建筑结构体系具备有较强的承载力，因此整体稳定性较好，对于地震等地质灾害具备有较好的抵制性。

2、高层建筑结构影响因素分析

（1）水平荷载是主要的影响因素，由于建筑的层数多，受水平荷载和竖直荷载影响，但是起决定作用的是水平荷载。因为在结构设计时，与建筑高度的一次方成正比的是建筑自身和楼面荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，而水平荷载所产生倾覆力和轴力则与建筑高度的两次方成正比。而且由于建筑的高度确定，所以其竖直荷载基本上是定值，但是其水平荷载会随着建筑的稳定性和外界动力原因发生变化并且水平荷载和变化也会影响到建筑的侧移。由此看来，水平荷载仍旧是主要的影响力，所以在设计中应当充分注重对于水平荷载的控制。（2）外界地震和风力的影响高层建筑由于其自身的高度和荷载的问题，在外界自然力的作用下很容易受到损毁。在高层建筑中，风力作用会随着建筑层数的增高而加强，在很大程度上影响建筑的稳定性，因此在结构设计中应当充分重视风力的影响。

3、现阶段高层建筑结构设计中存在的问题

结构设计在高层建筑中起着举足轻重的作用，它是建筑中的基础、建筑中的框架。结构设计不但会影响建筑物整体的形态，而且也直接影响到了建筑物的稳定性和安全性。好的结构设计能够使建筑使用的价值得到提升，让居民对住房的功能性与舒适度得到满足，同时也能够充分地利用好建筑空间，满足实用和美观两方面的要求。但是目前的高层建筑结构设计还存在很多的问题，下面就主要的结构设计刚度问题、防震及消防设计问题进行分析：

3.1、结构设计刚度问题

在高层建筑设计的过程中经常遇到的一个问题就是楼层竖向结构规则性与楼层的平面刚度问题，进行高层建筑设计时，因为每个设计人员各自拥有不同的设计理念，所以就产生了存在差异的设计，致使结构因为设计过程的不同，也使得经济指标存在着很大的差异，有的设计人员没有采用正确的结构设计措施，在结构的设计上缺乏正确的观念，一味追求建筑外观上的独特新颖，忽视了抗侧移的刚度对高层建筑能否抗震影响很大，地基有很好的强度与稳定性，所以在这个时候，设计时必须要降低抗需刚度。

3.2、缺乏必要的防震设计

在最近几年中，我国西部部分地区地震状况较为频繁，在地震中，丧失了许多的财产，人民生命财产、物质财产等。因此，我国政府在近几年中，对于建筑行业的抗震要求较为严格。但是在实际市场中，诸多的建筑企业为了降低部分的资金投入，对于高层建筑的抗震设计较为忽视。而高层建筑相对于其他类型的建筑来说，具备有复杂性、难度大等特点，因此一旦发生地震等不可抗拒的现象，居民的生命财产安全就会受到极大的威胁。再加上高层建筑抗震设计的缺乏，可以说，加剧了高层建筑居民所受到的威胁。由此可见，在高层建筑的结构设计中，防震设计为重中之重。现存的忽视问题也需要得到迫切解决。

3.3、结构的消防设计问题

高层建筑的结构特点和功能决定了其结构的复杂性，而且高层建筑的功能各异，建筑材料也多样化，其中的很多材料都具有可燃性。另外，高层中空气的对流作用强，风力作用大，一旦火灾发生，很容易造成火势蔓延，另外，复杂的内部结构也不利于人员的疏散工作。

4、规范高层建筑结构设计的对策

4.1、合理选择结构刚度设计

进行结构的刚度设计时，在变形限值的范围内，在设计结构刚度时要尽量小，这样做会对共振的减少与抗震性产生极其重要的影响，高层建筑的设计才有安全的保障。在基岩埋的较深的地方或者是土质较差的地方，建议采用桩基础，这样建筑持力层会落在岩层中，使得地基能够具有很好的强度与稳定性，面对这种情况时，建筑抗需刚度的设计就可以降低了，把结构极限的变形作为主要的控制标准。

4.2、加强高层建筑的抗震性设计

近几年中，我国的地质结构较为活跃，因此西部部分地区都处于一个地震活跃的阶段，对于高层建筑的安全性质来说，无疑是一个巨大的挑战，对于高层建筑的抗震性就要求越来越严格。首先，在进行高层建筑的设计中，要进行抗震设计的计算设计和概念设计，先对需要建造的高层建筑进行假想性的计算，然后对其地质构造以及地形地貌等进行分析，再加上发生地震时较为复杂和不确定，都有可能会致使结构设计与实际情况相违背，因此高层建筑的抗震设计就显得尤为艰巨了。而高层建筑的结构与设计就需要不断地加强其自身的抗震设计，减少地震时可能出现的生命安全威胁。

4.3、消防结构设计的优化

(1)合理控制防火间距。间距的计算依据是建筑物每栋之间的距离，从每一栋外墙突出的可燃物件边缘开始计算。因为高层建筑的结构复杂所以防火设计要因地制宜，提高防火的灵活度。(2)安全疏散的结构功能设计。高层建筑的疏散路线成垂直状态，但是火灾时电梯会停止使用，并且在火灾发生时烟雾会阻塞通道，因此在设计的过程中应当着重注意疏散通道的设计，设置防烟区等。

5、结束语

我们国家的建筑行业在最近几年的发展速度非常快。此时的建筑不但数量在不断增加，而且它的功能也增加了很多，样式也在日渐新颖化。对于建筑工作来讲，结构设计是一个非常关键的工作内容。只有开展好结构设计工作，才能够保证项目的总体意义良好，才能够增加建筑的使用时间。不过目前的设计中存在很多的问题。因此对于高层建筑的结构设计来说，最为重要的就是不断的优化设计途径，以此来完善高层建筑的结构设计，为人民的生命财产安全负责。

参考文献：

[1]孙凯.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].价值工程,2011,25:88-89.

[2]赵东晓.高层建筑结构设计的问题与对策研究[J].商品混凝土,2012,09:132-133.

[3]郭怀祥.浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题[J].中华民居(下旬刊),2014,09:357-358.