1、高层建筑结构设计存在的问题与对策探析【摘要】本文对高层结构的特点进行分析，阐述了高层建筑的的设计原则，并对高层建筑结构体系的选型做了简要的叙述。旨在与业内人士对高层建筑结构设计存在的问题进行探讨，并根据笔者多年的从业经验针对高层建筑结构设计存在的问题向业内人士提出一些建议、对策，促进行业发展。 【关键词】高层建筑；抗震；结构设计 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 随着社会的不断发展与进步，高层建筑自 19 世纪出现后，越来越广泛地出现在城市人民的生活中，近几年，包括一些发展速度较快的城镇，也出现了越来越多的高层建筑。高层建筑的结构设计是一个非常复杂、庞大的系统，不仅要满足
2、抗震、抗风等安全性能方面的需求，还要满足自身建筑结构的科学性及合理性。 1.高层建筑的结构特点 对于高层结构建筑来说，需要承载的不仅是自然界的风产生的水平方向的荷载，与此同时也要承受垂直方向的对自身重量的荷载，在此基础上，还要求有较强的抗震能力。通常来说，水平方向上的荷载对低层建筑结构的影响是比较小的，但是高层建筑不同，自然界中的风和地震等外力对其产生的水平方向的荷载是影响其结构的主要因素。建筑物的高度越高，位移就越快，这种位移不仅对人的舒适度有影响，对建筑物本身的使用也有影响，并对本身的结构构件和非结构构件也有破坏性的影响。1正是因为这样，在对高层结构进行设计工作时，必须将侧移控制在规定的范
3、围内，这种抗侧力结构的设计时高层建筑结构设计的核心所在。 2.高层建筑结构设计的基本原则 在高层建筑结构的设计中，我们主要遵循五个基本原则。首先，对高层建筑结构计算简图要做出合理的选择。计算简图是进行高层建筑结构设计计算的基础，一旦选图不合理，就会比较容易造成结构安全事故。因此，合理地选择计算简图是高层建筑结构设计的安全保证。与此同时，选用与计算简图相应的构造方法才能保证建筑物的安全性。在实际的结构中，不单钢节点和饺节点属于其结构节点，实际结构域计算简图的误差点也是其中之一。 其二，对高层建筑结构的基础设计要做出合理的选择。依据高层建筑的地质条件情况对基础设计进行选择，对高层建筑上部的结构类型
4、和荷载的分布情况、施工条件、相邻建筑物的影响等各种因素进行综合分析，据此对基础方案作出科学合理的选择。这种选择要让地基的潜力得到最大的发挥，如有必要的时候必须对地基变形方面进行检验。地质勘查报告时高层建筑设计中不可或缺的材料之一，如有缺失的情况发生，就要马上进行现场勘查并将相邻建筑的相关资料作为参考，通常想他的结构单元采用的类型都是一样的。 其三，对高层建筑的结构方案作出合理选择。满足经济性、结构形式及结构体系是合理的结构设计方案的必备条件之一。结构体系的要求是传力简单、受力明确。如果高层建筑位处地震高发区，应力就需要平面和竖向的规则。在对地理条件、施工条件、工程设计需求及材料等进行综合分析之
5、后，要对建筑的水、暖、电等各个专业进行相互协调，以此来选择合理的结构，确定结构方案。 其四，准确分析计算结果。在高层建筑的发展过程中，计算机技术也被广泛地应用到建筑结构的设计中来。面对形形色色的计算机软件，采用不同的软件就可能得到不同的结果。多以要选择合适的软件进行计算，就必须基于建筑结构的设计人员对软件的使用范围及条件有全面性的了解。因建筑结构的实际情况和计算机程序有时候会产生一定的误差，无法完全相符合，所以在使用计算机进行辅助设计的时候，要尽可能避免因人工出现的误差或者软件本身的缺陷导致的计算结果不准确的问题。为此，结构设计工程师通过计算机软件得到结果之后，应当进行必要的校对及合理的判断，
6、得出准确性较高的结果。 最后，采用相应的构造措施进行高层建筑的结构设计。高层建筑结构的设计基本原则是强剪切力弱弯变，强压力弱拉力，强柱弱梁。设计过程中要注意对上述原则的把我，对薄弱部位进行加强，重视钢筋的执行段锚固长度，重点考虑构件延性的性能和温度应力的影响2。 3.对高层建筑结构体系进行选型 高层建筑的结构体系指的是建筑结构在抵抗来自竖直方向与水平方向的荷载时，构件的组成形式及传力路径。竖向荷载传达到基础是通过墙、柱等竖向构件及楼盖等水平构件，而水平荷载传递到基础利用的是抗侧力体系，钢-混凝土混合结构体系，钢结构体系和钢-混凝土组合结构体系。钢筋混凝土结构体系因具有钢筋及混凝土两种材料的协同
7、受力性能的特征，同时具有造价低廉，成本低，耐久耐火，整体性能优良等优点，被广泛应用于各类工程结构中。但是它也存在着延性差，自重大，施工慢等缺点。钢结构体系具有抗震性能比较好，强度高，施工方便，用途多，跨度大，但是存在着费用高，施工复杂，防火性能差等不足；钢-混凝土混合结构则结合了钢构件及钢筋混凝土构件两者的长处，不仅增强了钢构件的强度，并具有比较优秀的抗震能力，成本较低，但是，这两种材料构件在连接技术上稍显不足；钢-混凝土组合结构具有较高的承载力，较强的抗震性、比钢结构更优秀的耐火性，较短的工期，但同时也存在着节点构造复杂的缺点。 高层建筑结构可以根据结构形式的不同分为剪力墙结构体系，框架结构
8、体系和框架-剪力墙结构体系。剪力墙结构体系就是利用高层建筑的墙体作为抵抗侧力及竖向承重的结构体系。这种结构体系整体性能较好，刚度较大，不会轻易受到水平力的作用而产生变形，比较适用于高层建筑。但是因其剪力墙之间的距离较小，致使平面的布置比较受制，所以一般的在不适合用于公共建筑中。框架结构体系则是利用梁、柱等结构为高层建筑竖向承重并承受水平荷载的结构，这种结构具有框架结构内力大、结构侧向位移大的特点，仅适用于高度在 50 米以下的建筑。将上述两者技术相互结合而构成的结构形式就是框架-剪力墙结构体系，它因同时具有布局灵活。实用性强及较强的水平负载能力而广泛被应用与高层建筑中。使用框架-剪力墙结构体系
9、需具体考量剪力墙的位置、数量及其他满足框架的设计要求3。 4.高层建筑结构设计问题及相应对策 为了达到高层建筑的抗震要求，我国的通用建筑规范中对高层建筑结构的高度有比较严格的规定，针对我国高层建筑超高问题，新规范中不仅将原有的限制高度规定为 A 级高度，在此基础上增加了 B 级高度，此规定促进了高层建筑结果处理措施及设计方法的改进。在实际的工程实际中，如改变建筑结构类型时忽略了高层超高问题，施工审图时将给予不通过的处理，并令其重新设计或者进行专家会议论证，一旦出现这种情况，对整个工程建筑的工期及造价都将造成极大的影响。此外，在高层建筑的结构设计中，尽可能减少或者避免使用短肢剪力墙。对于嵌固端的
10、楼板的设计；综合分析嵌固端上层和下层的刚度比，并且要求嵌固端上层和下层抗震等级一致；高层建筑整体计算充分考虑嵌固端的设置，综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调4。 5.结语 总之，社会与科技的进步推动着高层建筑的发展，随着高层建筑在人们的生活得到越来越广泛的运用，高层建筑的结构设计要求也越来越高。高层建筑结构设计是一项十分系统和复杂的工作，作为设计人员应在不断提高自身专业技术水平的同时做好设计工作，以着力高层建筑的提高设计水平。 【参考文献】 1张杰，崔伟平.探究高层建筑结构设计的问题及解决措施J.河南科技，2013，(01):178. 2本报记者陈园园.高层建筑结构设计难题待解N.中国建设报，2010-10-30(004). 3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. 4莫军.对高层建筑结构设计中存在问题的分析J.建材与装饰(中旬刊)，2008，(03):23-25.
