淺析高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題和對策

張玉軒

【摘 要】高層建筑是當(dāng)前建筑業(yè)中的一個重要建設(shè)項目，與一般建筑不同，高層建筑樓層高、施工復(fù)雜、影響因素眾多，尤其是進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，會受到建筑功能要求、結(jié)構(gòu)受力合理性、結(jié)構(gòu)施工方便性、結(jié)構(gòu)美學(xué)性以及經(jīng)濟因素的影響?；诖?，本文重點針對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要問題展開具體論述，希望能夠促進新疆高層建筑的健康發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)；設(shè)計；問題；對策

高層建筑的應(yīng)用能夠提高土地的利用率，緩解城市土地稀缺壓力，但是建筑越高對結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求就越嚴(yán)格。好的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠使建筑使用的價值得到提升，滿足居民對于住房的功能性與舒適度的要求。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則

（一）選擇合理結(jié)構(gòu)方案。

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，首先要保證建筑結(jié)構(gòu)的合理性，其次保證其經(jīng)濟性，使得結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)形式切實可行、傳力簡捷、受力明確。在同一個結(jié)構(gòu)單元中不適合使用不同的結(jié)構(gòu)體系，在地震區(qū)要力求豎向與平面的規(guī)則?？傊?，要對工程中的設(shè)計要求、地理環(huán)境、材料供應(yīng)以及施工條件等方面進行全方位的分析。水、暖、電等方面要充分協(xié)商好，在這些基礎(chǔ)上開始結(jié)構(gòu)選型，確定好結(jié)構(gòu)方案，對各種方案進行比較，選擇好的方案使用。

（二）選擇合適基礎(chǔ)方案。

進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要制定合適的基礎(chǔ)方案，首先要綜合分析工程的地質(zhì)條件、與其相鄰建筑物的影響、施工條件、上部的結(jié)構(gòu)類型以及荷載分布，其次要求保證基礎(chǔ)方案的經(jīng)濟性。在設(shè)計的過程中，要使地基的潛力得到最大程度的發(fā)揮，需對地基進行變形演算。在基礎(chǔ)設(shè)計的過程中，地質(zhì)勘察的報告要詳盡，而缺少報告的應(yīng)該要進行現(xiàn)場查看，并參考附近建筑的資料。一般情況下，兩種不同的類型不適合在同一結(jié)構(gòu)的單元中使用。

（三）進行正確分析計算。

當(dāng)前，計算機技術(shù)在我國的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用，然而因為軟件種類繁多，不同的軟件計算所得的數(shù)據(jù)也存在一些差異，所以設(shè)計師要全面了解程序的適用條件與范圍。在用計算機進行輔助設(shè)計時，因為程序與結(jié)構(gòu)實際的情況不相符合，或者是因為軟件的本身存在缺陷，又或者是因為人工的輸入錯誤因而導(dǎo)致計算結(jié)果也出錯，所以拿到計算機計算的結(jié)果時，工程師必須要慎重校對，認(rèn)真地分析，做出正確合理的判斷。

（四）采用正確構(gòu)造措施。

在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，還需要采用正確的構(gòu)造措施，以強剪弱彎、強柱弱梁、強壓弱拉為主要原則。在這個過程中要注意構(gòu)件延性、考慮溫度、加強薄弱的部位、注意鋼筋錨固長度。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

（一）短肢剪力墻設(shè)置存在問題。

在當(dāng)前的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題是比較多的，并且很多問題的存在甚至?xí)τ诟邔咏ㄖa(chǎn)生致命的影響。其中，短肢剪力墻的不合理設(shè)置就是極為典型的一種，這種不合理性主要表現(xiàn)在當(dāng)前的很多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，相關(guān)設(shè)計人員往往很容易出現(xiàn)增設(shè)短肢剪力墻的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)必然會影響到高層建筑的穩(wěn)定性和安全性，尤其是會直接造成整個高層建筑短肢剪力墻抗震能力的降低，進而不利于后期高層建筑長期安全使用。

（二）嵌固端設(shè)置存在問題。

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，嵌固端也是極為重要的一個組成部分，對于嵌固端的設(shè)計來說，當(dāng)前存在的主要問題有以下幾點：①對于嵌固端位置的選擇存在著較大的問題，很多高層建筑把嵌固端設(shè)置在地下室或者是人防的頂板，這種設(shè)計模式存在較大的安全問題；②嵌固端上下層剛度比例設(shè)計不合理，對于嵌固端的合理設(shè)計來說，上下層的剛度比例是一個極為關(guān)鍵的指標(biāo)，對于這一指標(biāo)來說，當(dāng)前很多嵌固端設(shè)計中存在計算失誤或者是設(shè)計問題；③對于嵌固端的設(shè)計來說，當(dāng)前還存在的一個突出問題就是其和抗震縫隙的處理存在一定的矛盾和沖突，平衡性不足，進而影響了整個高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（三）超高問題。

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，超高也是一項十分突出的問題。所謂的超高問題主要就是指很多高層建筑建設(shè)單位無視相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，過度增加高層建筑的高度，因為高層建筑高度的增加在很大程度上能夠提升其經(jīng)濟利潤，但是從另外一方面看，這種超高問題對于高層建筑結(jié)構(gòu)的影響卻是極為不利的，尤其是對于高層建筑的穩(wěn)定性和抗震能力會產(chǎn)生較大的干擾，一旦遭遇地震或者強風(fēng)等自然災(zāi)害很容易發(fā)生一定的危險，導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂或者是倒塌等現(xiàn)象，最終威脅人們的人身和財產(chǎn)安全。

（四）其它設(shè)計問題。

除了上述幾種問題以外，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中還存在著許多其他設(shè)計問題，主要表現(xiàn)在其對于結(jié)構(gòu)的抗震性、牢固性以及相應(yīng)應(yīng)力的處理上，這些方面的問題也必然會影響到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果，最終導(dǎo)致其整體的高層建筑建設(shè)受損；此外，對于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要計算的一些設(shè)計位置來說，其計算的準(zhǔn)確性也會影響到其設(shè)計的水平，而這種計算準(zhǔn)確性問題的影響因素又是多方面的，比如資料的健全與否，計算公式的選擇恰當(dāng)與否，計算過程的失誤等都會導(dǎo)致其計算結(jié)果出現(xiàn)問題，進而影響其結(jié)構(gòu)設(shè)計的效果。

三、高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)采取的對策

（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)方案的選擇。

在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計之中，首先要根據(jù)工程的實際情況，做好勘探工作，了解工程項目所在地區(qū)的地質(zhì)、地貌、水文、氣候等要素，在科學(xué)的指導(dǎo)下選擇基礎(chǔ)設(shè)計方案；設(shè)計人員應(yīng)對建筑項目的結(jié)構(gòu)類型、荷載情況進行全方位的了解，以便能對工程項目的施工條件、施工影響因素進行準(zhǔn)確判斷，使基礎(chǔ)方案達到最優(yōu)化。

（二）計算簡圖、工具的選擇。

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，做好簡圖的計算十分重要，這是后期施工的重要依據(jù)。因此，保障計算簡圖的精準(zhǔn)性，對于建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性具有直接影響?，F(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，極大的推動了建筑設(shè)計行業(yè)的發(fā)展，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可利用先進的計算機技術(shù)對工程項目進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并通過各參數(shù)的優(yōu)化，實現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全化、科學(xué)化、先進化和節(jié)約化，如仿真模擬軟件、CAD制圖技術(shù)等均得到了廣泛的應(yīng)用。高層建筑設(shè)計人員應(yīng)不斷提高自身的計算機應(yīng)用水平，提高工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計的效率和安全性。

（三）設(shè)計方案的選擇。

在高層建筑工程中，施工活動開展前，首先要對工程設(shè)計方案的可行性進行科學(xué)判定，在對設(shè)計方案進行評價時，應(yīng)從工程的經(jīng)濟性角度、實用性角度、科學(xué)性及安全性等多個因素進行綜合評定，以確保工程項目設(shè)計方案能夠按照既定計劃加以實施。

（四）提高設(shè)計技術(shù)。

進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，存在著許多客觀或主觀的影響因素，對工程的質(zhì)量造成影響，此外不可避免的存在一些技術(shù)問題，影響了建筑物的安全性。為避免由于建筑物設(shè)計問題而帶來的重大安全事故，在設(shè)計過程中，應(yīng)采取有效的控制措施，以杜絕重大災(zāi)害的發(fā)生。如針對短肢剪力墻設(shè)置不合理問題，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，均勻分布短肢剪力墻，并對墻體的厚度及光滑度進行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。墻體控制在0.2～0.3m較為合適并保證墻體表面的光滑度；墻體過薄、過厚或墻體凹凸不平，都對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成極大的影響；同時，還可將部分剪力墻與較長的墻體進行結(jié)合，以提高整個建筑工程的安全性。

（五）設(shè)計者職業(yè)素養(yǎng)的提升

要想保證高層建筑中各類結(jié)構(gòu)設(shè)計問題得以合理的解決，最終需要設(shè)計人員的參與，因此一定要做好設(shè)計人員的培訓(xùn)工作，提升設(shè)計者的職業(yè)素養(yǎng)。設(shè)計者應(yīng)不斷加強專業(yè)設(shè)計知識的學(xué)習(xí)，同時還要重視建筑領(lǐng)域各項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)知識的學(xué)習(xí)、以及建筑領(lǐng)域先進設(shè)計理念、設(shè)計技術(shù)、相關(guān)的計算機技術(shù)的學(xué)習(xí)，以保障高層建筑設(shè)計的先進性和安全性。

四、結(jié)束語

綜上所述，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，其合理性及高效性直接關(guān)系到高層建筑整體的施工質(zhì)量和安全性。因此，為了避免安全事故的發(fā)生，在對高層建筑結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，應(yīng)該全面加強消防結(jié)構(gòu)、抗震結(jié)構(gòu)以及抗風(fēng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，以保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作效率，確保高層建筑的施工質(zhì)量，消除隱患。

參考文獻

[1]陳克軍.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計重點與問題及對策探討[J].低碳世界，2015（2）：64～165.

[2]關(guān)青林.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題及對策研究[J].門窗，2014（11）：112～113.

[3]楊勇，徐洲.高層建筑結(jié)構(gòu)承重柱設(shè)計中的一些問題探討[J].城鄉(xiāng)建設(shè)，2011：78～79.

[4]羅慶剛.高層建筑框架結(jié)構(gòu)施工存在的問題和相關(guān)對策探討[J].建材與裝飾，2014：147～148.