高层建筑结构设计中存在的问题及对策探讨王相涛

王相涛

摘要：随着城市化建设进程的不断加快，近年来，建筑的设计开始逐渐趋于功能多元化发展。同时，基于我国基本国情，高层建筑的建设力度大幅度增加，促使我国各城市中的可规划空间越来越多，有效推进了我国的城市规划进程。高层建筑的结构设计质量，可对其整体安全性以及功能起到决定性影响，确保相关各环节设计的质量有助于促进高层建筑更好的发展。

关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策

1高层建筑结构设计中存在的问题

1.1高度超出限值

我国现行规范标准中，对高层建筑进行了明确定义，即层数≥10，高度>27m的建筑为高层建筑。而当建筑的高度超过100m时，则为超高层建筑。在此需要指出的一点是，高层建筑与超高层建筑的结构设计方面存在一定的差别，所以当高层建筑的高度超出限值时，必须按照超高层建筑的设计标准，对结构进行设计。但是，一些超高层建筑结构设计却按照高层建筑结构设计规范进行设计，以达到降低建筑工程成本的目的，获取更多的经济利益。在这种情况下，降低了建筑物的抗震能力和稳定性，尤其在遇到地震等自然灾害时，易出现建筑结构破坏，危及建筑安全。

1.2抗震设计问题

抗震设防目标已在抗震规范中得到证实。在建筑物的结构设计中，必须根据不同的地质条件合理地考虑和分类建筑物的地质环境。此外，高层建筑的设计还需满足设计结构的延性要求。另外，严格遵守多道设防的设计原则，这种多道设防原则是为了保证建筑物的稳定性，当第一道防线被破坏时，第二道防线可以发挥作用，使建筑物不会倒塌。一次强烈地震发生了。当高层建筑遇到地震时，自身重力的联合荷载是高层建筑倒塌的主要原因。在结构设计中，高层建筑在材料选择上追求高质量、高强度，在充分考虑强度和稳定性的前提下，选择低成本的材料。同时，高层建筑结构设计人员应能跟上时代的步伐，采用现代科技产品，提高自己的设计水平，为建设高质量的工程贡献自己的力量。

1.3短肢剪力墙设置存在问题

高层建筑在建设过程中，由于结构设计是其中非常重要的一部分，能够直接对建设质量产生影响，所以务必要引起建设单位的关注和重视。但是需要注意的一点就是，在结构设计过程中，仍然存在很多问题，这些问题如果不及时采取有针对性的措施进行处理，那么势必会导致高层建筑本身的安全稳定性受到威胁，甚至严重时，还会案发生命财产安全的事故。在这些问题当中，最典型的问题之一就是短肢剪力墙的设置缺乏合理性。在现阶段，很多高层建筑在针对自己的结构进行设计时，都会出现短肢剪力墙增设的现象，这种情况如果不加以处理，那么势必会直接导致高层建筑在后期使用过程，建筑本身的稳定性和安全性受到严重威胁。与此同时，整个高层建筑的短肢剪力墙会逐渐丧失其抗震能力，一旦遇到一些自然灾害的时候，会直接引发严重的安全事故。

2解决高层建筑结构设计问题的有效对策

2.1优化方案避免超高

在高层建筑物结构设计之前，设计人员要深入到工程现场考察周边环境，掌握地下水位、基础土层地质、既有建筑物以及风雪载荷等具体情况，为结构设计提出可靠依据，确保结构设计符合现场实际情况，减少施工阶段设计变更问题。在高层建筑结构设计中，要严格按照建筑设计标准规范及相关文件进行设计，合理选择设计方案，并在综合考虑各方面因素的基础上对设计方案进行优化，避免出现高层建筑结构设计与实际情况不符的现象，尤其要避免对高层建筑进行超高建设。

2.2科学合理布置建筑结构

（1）平面布置。在实施此项操作的过程中，应重视对布置的合理性及其和建筑结构的整体安全性间具有的关联加以充分考量，因此，在具体对高层建筑进行独立的单元设计时，应尽可能在确保刚度及承载力均匀、对称的条件下，促使所实施的结构平面设计具备较高的简单性以及规范性，以使得水平荷载作用的影响大幅度降低，减少变形问题出现的可能性，确保高层建筑结构的质量中心可以和刚度中心良好重合。同时，可导致高层建筑两端出现振动问题的因素之一为平面的长度大小，所以，一般来讲，建筑平面的长宽比也会对结构的经济性产生较大影响[1]。

（2）竖向的合理布置。首先，应采取多种有效手段促使抗侧移刚度设计具有较高的均匀性及连续性，最好可使设计从上至下循序渐进的减小，有助于最大化的减少刚度的影响，降低基于刚度过大的影响导致建筑结构出现薄弱区域的问题产生。其次，应尽可能确保竖向布置的规则性和均匀性，促使出现过大的外挑和内收状况的可能性大幅度降低。

2.3提高建筑物的抗震载荷设计

在高层建筑结构设计中明确了抗震设计目标，并根据不同区域对建筑物的抗震荷载设计进行了合理分类。高层建筑在进行结构设计时，需要满足延性要求。此外，建筑物的抗震荷载设计遵循设防原则，而多道防线设计则防止建筑物倒塌。建筑结构设计应优先选择轻质高强度材料，以满足强度和结构变形的要求，综合考虑经济因素，选择质量较轻的材料。在结构设计过程中，应应用控制装置加强对结构减震的控制，通过安装隔振装置系统形成隔震层，使结构有效延伸，使主体的震动反射。建筑物应减少，建筑物应避免严重损坏。

2.4短肢剪力墙的设计要点

与普通剪力墙结构相比，短肢剪力墙抗侧刚度较小，为弥补这一不足，可在短肢剪力墙设计时采取以下措施：设计人员可在高层建筑结构设计中设计适当数量的长墙，或利用楼梯、电梯设计增强建筑内筒的刚度，减少短肢剪力墙发生变形的可能性；在短肢剪力墙设计时增加抗震构造设计，通过提高配筋率、减少轴压比等方法避免短肢剪力墙受外力作用出现墙肢开裂问题；在短肢剪力墙设计时要避免出现“一”字形墙肢，合理增加外周边墙肢的厚度，提高其延性抗震性能，使短肢剪力墙在水平方向和竖向方面都有连接，增强短肢剪力墙的抗弯曲变形能力；短肢剪力墙设计要保证墙肢分布均匀，确保短肢剪力墙的刚度中心接近于建筑物的形心，若短肢剪力墙设计难以达到这一要求，则可采用长肢剪力墙设计调整其刚度中心位置。

2.5计算简图的合理利用

高层建筑结构在设计时，会涉及到很多构件，这些构件本身的尺寸大小、配筋问题等，都会涉及到相对应的计算问题。在高层建筑结构设计时，这些计算数据和相对应的信息，具有非常重要的作用，一旦在某一个计算环节当中出现偏差，必然会直接导致结构设计的效果受到影响。在针对相关内容进行具体计算时，会涉及到计算简图的选择和利用，因此，在针对计算简图或者是计算模型进行计算和具体选择的时候，一定要保证简图、模型与实际情况相符和。但是由于现阶段在高腾建筑结构设计过程中，其整个结构设计的流程具有一定的复杂性，所以在很多环节和方面，想要真正保证计算简图的合理性和有效性，都具有一定难度。针对这一现象，需要从各个方面的条件因素出发，对其进行综合分析，这样才能够保证计算简图在选择过程中的合理性。同时，还要考虑到计算软件的合理选择，这样能够最大限度保证整个计算过程具有准确性和有效性。

结论

随着我国城市化进程的不断加快推进，高层建筑工程项目的数量越来越多。高层建筑在施工时，会遇到很多问题和难题，针对这些问题，施工人员需要结合实际，采取有针对性的措施对这些问题进行妥善处理。制定科学合理的结构设计方案、实现计算简图的合理利用、满足各个性能的实际要求等，这样不仅能够从根本上为高层建筑结构设计的水平提升提供有效保障，而且还能够延长建筑物的使用寿命。

参考文献：

[1]赵海峰.高层建筑结构设计的问题分析及对策研究[J].江西建材，2016（22）：10+15.

[2]吴必正，赵永辉.试论高层建筑结构设计存在的问题及对策[J].门窗，2017（01）：95+98.

[3]杨军科，王小军.有关高层建筑结构设计问题及对策的探讨[J].山西建筑，2017，40（02）：43~44.