有关高层建筑结构设计问题及对策的探讨

摘要：随着国家经济的发展，各行各业对于建筑房屋的需求和人们对建筑的观念改变，使得我国的建筑行业突飞猛进地发展起来。然而高层房屋建筑结构设计方面存在诸多问题，造成设计过程中安全性和经济性不能有效的把握。本文就主要对高层建筑结构设计问题及对策进行了简要分析。

关键词：

中图分类号：TU208 文献标识码： A

引言

随着高层建筑的不断发展以及建筑内部的复杂性，给高层建筑结构设计带来更大难度。如何设计出经济合理可靠的高层建筑结构，是设计人员要面对的问题。而掌握高层建筑结构设计要点，正确合理地处理结构设计时所出现的问题，是结构设计人员必须具备的一项基本素质。

一、高层建筑结构的特点

高层建筑结构在自然的作用下，受到许多因素的影响和考验。高层建筑物最显著的特点就是楼层多，建筑物本身较高。因此，在高层建筑的结构设计中，水平力是决定性因素，侧移是重要的控制指标。

高层建筑物在承受垂直方向产生的重力荷载的同时，还要受到自然风引起的水平方向的压力和自然灾害的影响，比如地震。地震对高层建筑的影响一般较大，对高层建筑结构的承载力有较高的要求。低、多层建筑结构受风荷载的影响较小，但是风荷载对高层建筑的影响很大。对高层建筑产生影响的外界因素主要包括地震灾害和自然风引起的水平方向的荷载。当建筑物增加高度的时候，高层建筑上部将会发生不同程度的摆动位移，并且随建筑高度增加而加大，过大的侧向位移不但影响居住者的舒适度，还会使建筑物的使用寿命与信誉受到影响，甚至对建筑的地基和结构造成破坏。因此，在进行高层建筑结构的设计工作时，设计人员要考虑到建筑由于水平方向载荷引起的侧移，并控制侧移在规定的限度之内。

二、高层建筑结构设计中存在的问题

1、高层建筑结构的均衡关系不够合理

在高层建筑的结构布局上，设计人员在设计前应该先将街道的宽度和窄度测量清楚，再考虑高层建筑物的自身尺度。一个设计合理的高层建筑其主题、裙房和顶部之间应该是均衡的尺度空间。另外，高层建筑的地理位置应该以城市的街道布局为基础，与其相容，做到和谐，确保高层建筑的结构设计部不会坏周边建筑的美感，不阻碍车辆行人的出行，并且自身外形应该做到美观。然而，设计人员在该方面还存在一些薄弱意识。

2、高层建筑消防结构设计不够规范合理

高层建筑的结构设计是非常复杂的，因为其功能的多样化，就要求其内部结构设计的多样化。不同的结构设计又会需要不同性质的材料，这也给高层建筑的设计带来了障碍。换言之，材料的可燃性会加大火灾的风险，特别是在风力较大的高层建筑中，一旦发生了火灾，就会迅速扩张火势，对高层建筑的安全性造成了极大的威胁。此外，高层建筑的层数越多，越应该充分考虑到高层建筑材料的特性。

3、高层建筑结构的高度问题

不少建筑开发商家为了谋取自身高额的利润而一味地使高层建筑结构超高，这种在建筑物上私自增高的行为不仅违反规范操作，而且还会带来很多隐患。我国地质结构多样化，每一个地方的地质结构都有自己的特点。一般处在板块边缘交界处的地方就容易发生地震，如我国的西南地区，如果高层建筑的高度过高，就会降低它的抗震效果，对使用人群带来极大的生命安全威胁。

4、高层建筑结构设计体系不够合理

高层建筑的结构设计出了追求外观好看以外，还有注意设计的科学性和和合理性、体系化。对于高层建筑的设计并不是单一的，有剪力墙结构体系、筒体结构体系等等。另外，要想一个高层建筑达到一定的安全性，一定要将其整个结构设计系统化，既要考虑地震等带来的巨大载荷，也要考虑到水平方向的强风等，并且还有做好相关的预防措施。如果这些问题只是被单独拿出来解决，而忽视其他一连串的问题，就极容易给高层建筑埋下隐患，对突如其来的灾害不知所措。

高层建筑结构设计问题的解决措施

1、增强高层建筑结构的刚度，尽量减少位移

位移对高层建筑结构的影响非常大，合适的结构体系、平面的体型、立面的改变等方面是探讨减少位移不可缺少的内容，只有综合考虑了上面的方面，才能有效控制位移。另外，在高层建筑的结构进行布置时，要适度地加强高层建筑楼盖的刚度，将各个构建连接好。在高层建筑结构相对薄弱的位置和应力较复杂的位置，要加强重视，不可忽略。对于高层建筑结构体系中的抵御复力矩的宽度、结构宽度，要进行适当有效地加大，减少高层建筑的侧向位移。如今高层建筑结构设计中使用的材料范围越来越广，采用的结构形式也越来越新颖，这也就随之对高层建筑结构设计的影响越来越大。然而随着混凝土材料性能的日趋完善，其在高层建筑结构中的使用也越加广泛。

2、优化高层建筑的消防结构设计

随着建筑业的发展，高层建筑在城市中的应用越发普遍。除去自然灾害引发的地震以外，还要充分考虑人为因素引起的灾害，比如火灾。高层建筑结构越复杂越高，那么一旦引起了火灾，使用者的人身安全和财产安全就会受到极大的威胁。因此，在高层建筑结构的设计中注意防火是很关键的。首先，防火间距要合理，设计人员在进行设计时，要按照相关规定进行操作，精确地测出建筑物之间的实际距离。然后，对于设计要因地制宜，防火结构一定要符合实际的地形情况。除此之外还有安全疏散通道的设计也很重要。一般而言，安全疏散通道应该进行垂直结构设计，而且尽量多设计几条，利于慌乱人群的疏散。安全疏散通道中一定要设计防烟区，避免烟雾将疏散的人群呛晕。设计人员可以使用分隔式的设计，可以更好地控制火势和烟雾的蔓延。另外，防火门、防火墙以及其他防火设备等也需要设计人员注意。

3、优化高层建筑的抗震性能

高层建筑结构的设计要保证各个地方的刚度对称且均匀，其平面形状也要尽量的规范和尽量的简单。如果能够保证以上要求达到标准，那么在计算地震应力时就会容易的多，处理起来也会容易很多。比如地震应力扭转和集中地方的处理等等。由此可见，在设计高层建筑的结构时，要尽量可能地将建筑刚度的中心点和地震力作用中心点设计到一起，正常情况下，偏心距e要比与外力作用线垂直的建筑物边长的5%小。高层建筑物体积庞大，吨位也很大，如果抗震效果不好，那么一旦出现地震或者其他使之震动的因素，造成的损失将是巨大的。为了避免灾难的发生，必须要优化好高层建筑的抗震性能。

4、优化高层建筑自身的缺陷

高层建筑自身所带有的缺陷也是很多的，比如高层建筑的温度收缩问题、沉降问题等，除此之外，高层建筑因为其体型很庞大宏伟，内外部结构千变万化，十分复杂，所以极其容易对建筑物本身造成不利的影响。如果工作人员想要加强高层建筑物的安全工作，就不能忽略以上其自身的弱点，并且还要根据不同的问题进行不同的设计，妥善处理。现今，建筑行业的结构分析技术和其计算方法得到了更好的提高，在高层建筑的平面设计方面也出现了设计不规范、不对称以及曲线形设计等现象，在高层建筑实际中也应用到了耗能减震技术。

结束语

总之，为了充分的保证高层建筑结构设计的安全性和可靠性，我们应对其结构设计中的若干问题进行深入的研究和分析，针对这些问题选择最具针对性并且科学合理的设计对策，在高层建筑结构的设计和施工过程中，相关人员应具备清晰的概念设思路，同时选择最有效的设计措施和施工方法，从而促进我国高层建筑的健康发展。