探究高層建筑結構設計的問題及對策

南春峰?黃朝剛

城市化進程不斷加速下，建筑科技不斷發(fā)展和進步，高層建筑在城市的建設中層出不窮。高層建筑設計在高層中發(fā)揮著重要作用，直接影響高層建筑的質量及后期維護。因此，，高層結構設計已經(jīng)成為了高層建筑設計的重點內容。文章就高層建筑結構設計的問題進行分析，找出相應的解決對策。

1. 高層建筑的結構特點

高層建筑物與低層建筑物不同，因高度較高在建筑結構中有自身特點，自身同時承載著水平及垂直兩個方向的荷載。外界風力引起水平荷載，建筑物本身自重引起垂直荷載，除此之外，高層建筑中對抗震有著明確的規(guī)定，低層建筑物受風力影響下，高層建筑物受風力影響較大。并且還是建筑物的荷載的主要因素。

現(xiàn)如今，高層的高度逐漸增加，并且位移增長較快，但是，高層建筑物的位移過大，會影響人們居住的舒適程度。另外，較大的位移會影響建筑物結構的穩(wěn)定性，因而，高層建筑物在設計的過程中應當將位移控制在合理范圍內，從而使得建筑物滿足人們日常工作的需求及舒適程度，并且，設計師在進行高層建筑結構設計時，應當注意其高層建筑結構的核心問題。

2.高層建筑中存在的問題

（1）建筑基礎選型問題

建筑結構中最重要的組成部分之一是建筑基礎，主要原因在于高層建筑物所有荷載都需要由建筑物的基礎來承擔。對于高層建筑來說，建筑物整體質量更大，因此在基礎結構的設計上，不僅要求整體性能較好，還需要承載眾多的建筑質量及適度的變形。高層建筑所需資源較多，因此在基礎選型上不僅需要考慮建筑物整體的安全性還需要兼顧到成本。當前，我國建筑物基礎上不僅有箱型基礎、筏板基礎和條形交叉梁三種類型。針對高層建筑物的選型而言，需要充分考慮到建筑物的層數(shù)及眾多類型因素，最終確定建筑物的基本選型。

（2）抗震設計問題

建筑物的抗震規(guī)范中曾經(jīng)明確了抗震設計目標。建筑結構設計在設計時需要考慮到建筑物所處的地質環(huán)境，依據(jù)地質狀況的不同進行合理分類。此外，高層結構建筑設計需滿足設計結構的延性需要。另外，嚴格遵守設計的多道設防原則，這一多道設防原則在于確保建筑物穩(wěn)固性，當遇到第一道防線摧毀后，第二道防線可以發(fā)揮作用，進而使得建筑物不至于遭受地震的強烈破壞。高層建筑物遇到地震后，自身重力的合荷載是直接導致高層坍塌的主要原因，高層建筑在進行結構設計時，在原材料的選擇上追求質高強，在充分考慮到強度與穩(wěn)定度的前提下選擇價位較低的材料。與此同時，高層建筑結構設計的設計師應當能夠與時俱進，采用現(xiàn)代科技產(chǎn)品，提高自身的設計水平，進而為建設優(yōu)質工程貢獻自己的力量。

（3）高度過高問題

一般而言，建筑物對抗震、抗風都有明確要求，而高層建筑之中，高層建筑缺乏一個統(tǒng)一、明確的規(guī)定與劃分。高度超過24米就屬于高層建筑范圍，高度超過100米就屬于超高層的建筑范圍，因此，高層建筑結構設計中應當嚴格按照建筑結構的高度進行設計。由于結構的變更，會出現(xiàn)不少問題使得施工圖未能及時通過審查，設計師應當重新設計方案，通過專家審議、商討才能確定設計方案，進而增加工資造價的成本與工期，最終影響整體規(guī)劃。

3.高層建筑中問題的對策

（1）控制好高度

我國相關部門應當制定明確的固定顯著高層建筑物的高度，進而確保高層建筑物的質量?，F(xiàn)如今，我國高層建筑設計需要限制在A級高度范圍內的，部分建筑還停留在B級限制內，這一規(guī)定明確限制了我國建筑物的高度，使得高度安全得到一定保障，但是，其現(xiàn)狀離預想仍舊差距較大，因此，建筑設計人員應當在高度允許的范圍內設計好其他參數(shù)最終滿足施工要求。

（2）提高建筑物的抗震載荷設計

高層建筑結構設計中已經(jīng)明確規(guī)定了抗震設計目標，針對地區(qū)的不同對建筑物的抗震載荷設計進行合理分類。高層建筑物在進行結構設計時，需要滿足延展性的需求。此外，建筑抗震載荷設計遵循設防原則，同時設計多道防線，防止建筑物倒塌。建筑物的結構設計應當優(yōu)先選擇輕質高強的原材料，滿足強度和結構變形的要求下，綜合考慮經(jīng)濟因素，選擇質量較輕的材料。結構設計過程中應當通過結構施加控制裝置，加強結構減震的控制，通過安裝隔振裝置系統(tǒng)形成隔震層，有效地延展結構，減少建筑物主體的地震反映，避免建筑物遭受重大損害。

（3）做好基礎選型

建筑物在基礎的選型過程中首先應當將基礎的總沉降和差異沉降滿足規(guī)范的允許值內，滿足天然地基或符合地基承載力及樁基承載力的要求。此外，對下結構滿足建筑物防水要求，預先對高層基礎施工工程中對毗鄰房屋或者市政設施的影響，盡可能避免或者減輕這種影響及干擾情況。此外，需要考慮到綜合的經(jīng)濟效益，還需要考慮到基礎的用料及造價。尤為注意的是，地震高發(fā)區(qū)地帶的建筑物應當避免不理地段，當條件不允許時，可考慮相應地解決措施，避免建筑物的地基失穩(wěn)。

結語：高層建筑的結構設計是一種綜合性的工作，涵蓋多種技術，對高層建筑起到重要的意義和作用。高層建筑的高度愈來愈高，因此對建筑設計的要求也越來越高，但是，當前的高層建筑結構設計中存在較多問題亟待解決，因此，在結構設計的過程中找出相應的解決對策，促進我國高層建筑設計水平的提高。

（作者單位：湖北邦朗置業(yè)有限公司）