高層建筑結構設計中的若干問題研究

張懿

【摘 要】本文主要針對高層建筑結構設計的原則、高層建筑結構設計中存在的問題分析以及高層建筑結構設計中問題的解決方案分析進行簡要分析，僅供參考。

【關鍵詞】高層建筑；結構設計；問題；措施

一、高層建筑結構設計的原則

現在高層建筑結構的表現形式己經種類繁多，以應對現代人們的個性化需求，這也就要求建筑結構設計從業者的設計理念逐步提升。完美的建筑結構不應局限于內部的細致描繪，而應兼顧到外部所能給人們呈現的美感。

1、選用適宜的結構體系和合理的計算簡圖

高層建筑結構應根據建筑物的使用要求、房屋高度和高寬比、抗震設防類別、抗震設防烈度、場地類別、結構材料和施工技術條件等因素綜合考慮，選用適宜的結構體系。目前我國用于高層建筑的結構體系主要有剪力墻結構、框架一剪力墻結構、筒體結構和板柱-剪力墻結構。

在進行高層建筑的結構計算時，需要用到相關的計算簡圖。進行結構力學分析之前，應首先將實際結構進行抽象和簡化，使之既能反映實際的主要受力特征，同時又能使計算大大簡化。這種經合理抽象和簡化，用來代替實際結構的力學模型叫做結構的計算簡圖。計算簡圖的選取在結構的力學分析中占有相當重要的地位，它直接影響著計算工作量的大小和分析結構與實際間的差異。在計算簡圖的選取時，應注意正確反映結構的實際受力情況，使計算結果盡可能與實際相符。對結構的內力和變形影響較小的次要因素，可以較大地簡化甚至忽略，使計算大大簡化。

2、合理的抗震設計

高層建筑的抗震設計是整個設計過程中較為重要的環節，在進行抗震設計時應充分結合建筑物的基本體型以及建筑物所處的抗震設防烈度要求?？拐鹪O計在重視“計算設計”的同時，還應當.非常重視結構抗震概念設計。建筑體型和布置依據抗震概念設計原則劃分為規則和不規則兩大類，一般在地震多發地段宜選用規則結構，即平面和立面規則，結構平面布置均勻、對稱并具有較好的抗扭剛度；結構豎向布置均勻，結構剛度、承載力和質量分布均勻。而在應對城市中由于街道以及土地的限制，需要根據場地的實際情況對建筑進行設計時，也可采用不規則平面的方式。對于結構不規則的高層建筑，需根據其不規則程度和不規則類型按《建筑抗震設計規范》GB50011-2010相關要求進行地震作用計算和內力調整，并對薄弱部位采取有效的抗震構造措施，以保證建筑的抗震可靠性，避免采用抗震性能差的嚴重不規則結構。結構構件應具有必要的承載力、穩定性、延性等方面的性能。

3、完善結構措施

對高層建筑的結構體系選擇時，應保證結構措施的完善性。不同的結構構件所承受的荷載不同，在整個建筑中發揮的作用也相同。因此，在進行結構設計時，應從整體出發，充分分析各類構件的材質、受力情況以及延展性，保證各類構件能夠有效合理的共同工作。此外，在結構設計時，還需注重外部溫度以及天氣對建筑的影響，保證構件面對不同環境變化時均能達到其相應的強度要求。在構件設計時應當遵循“強柱弱梁、強剪弱彎以及強壓弱拉”的原則，保證各類構件的統一性和整體性。

二、高層建筑結構設計中存在的問題分析

1、扭轉問題

建筑結構設計時需要考慮的建筑三心，三心分別是結構中心、幾何型心、剛度中心。在建筑結構設計時要盡可能的保證三心合一，使這三個中心處于同一個位置。要是三個中心不處于同一位置，很有可能因為自身的因素造成造成建筑結構的扭轉。扭轉對與建筑本身的損失非常大，且容易造成建筑物坍塌的災難。

2、受力問題

高層建筑設計需要考慮高層建筑的空間問題。在設計時要盡量保證高層建筑的重力始終保持垂直地面，并且與承重墻面平行。

3、短肢剪力墻設置問題

短肢剪力墻是一種新的建筑定義，是指墻截面高度和厚度比為五到八的墻體成為短肢剪力墻。在現在的建筑中使用短肢剪力墻的部位越來越多，但是建筑中也有很多限制性的因素。由于短肢剪力墻的墻壁厚度較薄，在墻體與梁進行連接時可能會造成梁體的所有寬度不能得到充分利用，從而達不到建筑結構設計時的作用。同時短肢剪力墻的高度較低不利于停車場車輛的通行。

4、高層建筑的高度超高問題

高層建筑的高度一般都是二十四米與一百米之間，高層建筑的主要問題是在抗震、火災方面的設計。大家眾所周知，建筑物的高度越高，對于抗震來說要求越高。越高的建筑在受到地震的橫向的作用力時越容易產生倒塌。所以高層建筑的抗震一直是高層建筑設計的一個重點問題。同時現在對于高層建筑進行設計時，對抗震的審核一般都是比較嚴格的，而設計的過程中往往會出現建筑高度的變更，這也就使得結構設計出現很多問題，設計方案需要不停的進行改動，耗費了設計者很多的人力和物力，同時還可能延誤了建筑施工的工期，造成了巨大的經濟損失。

5、嵌固端的設計施工問題

在進行高層建筑設計施工時，通常會留有兩層的地下室，一般的嵌固端都設置在第二層的頂板的位置，而高層建筑中很多設計施工人員都只是關注了上部高層結構的問題而忽略了嵌固端的設計及施工問題。但也就是這一個細節很有可能在以后造成巨大的危害。所以在高層建筑施工過程中任何一個小的細節都不能忽略。

三、高層建筑結構設計中問題的解決方案分析

1、扭轉問題的解決

在高層建筑結構設計中要求設計師要盡可能的保證結構中心、幾何型心、剛度中心三心處于同一位置。三心處于同一位置可以盡可能的是減少水平載荷的影響，盡量減少或避免扭轉力的產生。

2、受力問題的解決

受力問題主要是在是在高層建筑結構設計時要做到保證高層建筑的重力始終保持與稱重墻體保持平行，避免重力傾斜于承重墻體而造成承重墻無法正常的承受住高層建筑的重量而導致建筑的坍塌。

3、短肢剪力墻問題的解決

在高層建筑結構設計施工的過程要合理的使用短肢剪力墻，保持短肢剪力墻的分布合理，以保證高層建筑結構主體的不會產生不必要的剪應力。同時在抗震需求較高時可以較多的使用短肢墻，以提高建筑物整體的抗震能力。另外在墻體與梁部連接時要控制好梁部的寬度與短肢剪力墻的寬度盡量相同，以免造成梁部不能很好的與墻體進行連接。

4、建筑物超高問題的解決

高層建筑物的建筑初期，在進行設計之前就要確定好建筑物的高度，控制建筑的高寬比，以此進行高層建筑結構的設計，這樣就可以避免多次對高層建筑結構設計方案的修改，很大程度生節省了人力和物力。減少了建筑初期的成本。

5、嵌固端問題的解決

高層建筑結構的設計建造過程中雖然有很多重要的問題需要去注意，但是也不能因此忽略了建筑物嵌固端的問題，這個小小的問題如果不去注意的話往往會造成很多的災難，特別是越高的建筑造成的危害也就越大。

6、提高設計師的素質能力

高層建筑結構的初期設計在高層建筑結構的實際施工中具有關鍵性的作用。高層建筑結構的設計中要注意的問題有很多，上面提到的扭轉力、嵌固端設計、短肢剪力墻、整體受力等都要在設計中進行思考并作出合理的設計方案。這也就要求設計者具有很高的專業素質和能力。設計者不光要有在學校里學習到的設計知識，還要有長期參與工程設計與施工的經驗。

設計者還可以參考國外的各種高層建筑的設計方案，從中學習發達國家在高層設計中的經驗。畢竟發達國家高層建筑結構的設計施工發展時間要比我國長很多，其中有很多設計師長期總結下來的經驗值得我們進行學習。

四、結束語

綜上所述，高層建筑結構設計是一項技術含量較高、綜合性較強的工作，而我國高層建筑結構設計中還存在很多問題。本文針對結構設計中存在的問題，有針對性地提出了解決問題的辦法。目前，建筑行業仍在快速發展，高層建筑業也在發生著日新月異的變化，對結構設計的要求越來越高。研究高層建筑結構設計中的若干問題及對策有助于為提高我國高層建筑設計水平提供參考，不斷完善和發展高層建筑。

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