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高层建筑结构设计存在的问题及对策刘增国

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第6期作者：刘增国王炳富

[导读] 摘要：高层建筑目前已经成为我国建筑行业中比较常见的一种建筑类型，这种类型的建筑由于层高的要求，其在结构设计这一专业领域方面也有相应的要求。

        山东鼎实建筑设计有限公司山东潍坊 262200
        摘要：高层建筑目前已经成为我国建筑行业中比较常见的一种建筑类型，这种类型的建筑由于层高的要求，其在结构设计这一专业领域方面也有相应的要求。随着这种建筑项目的需求量的增大，与之相匹配的建筑设计的专业性和技术性却存在与建筑项目建设需求不符的情况，具体表现为建筑设计的过程中存在的一些具体问题。本文从建筑设计的专业角度出发，探讨结构设计工作中存在的实际问题，并且提出相应的解决策略。
        关键词：高层建筑；结构设计；问题分析；对策分析
        在高层建筑建设过程中，结构设计是较为关键的一个环节，其会对建筑的质量、安全和稳定性带来直接的影响。因此在实际高层建筑结构设计过程中，需要保证结构方案的优良、计算简图和分析计算结果的合理性，并针对实际结构设计中的轴向变形、结构形式、荷载及高度等问题加以重视，科学合理对高层建筑结构进行设计，进一步提升高层建筑结构设计的水平，为建筑行业的健康、稳定发展奠定良好的基础。
        1高层建筑结构设计中应该遵循的原则
        1.1结构方案的优良
        高层建筑结构设计过程中，要求保证建筑设计的可行性和经济性，具体的设计方案要合理，同时结构体系和结构形式要更具可行性。在同一结构设计单元中，尽量避免出现多种类型的结构设计体系，结构体系受力要明确，并深入分析各种可能的影响因素。针对于结构方案中的一些重要问题要加强与专业设计人员进行沟通，以此来保证高层建筑结构设计方案的合理性。
        1.2计算简图的合理性
        计算简图对于高层建筑结构具有极为重要的意义，其直接关系到高层建筑结构的计算公式及结构构造方式。因此在结构设计时如果选择的计算简图不恰当，必然会对高层建筑结构的安全性带来较大的影响。因此在针对于高层建筑结构设计时，需要保证计算简图的合理性和准确性，这样才能确保高层建筑结构的安全性。在具体选择计算简图时，需要保证误差在可控范围内，从而为高层建筑施工质量起到重要的保障作用。
        1.3分析计算结果的合理
        目前高层建筑设计普遍运用计算机来完成，建筑设计软件种类较多，当选择的设计软件存在差异时，即使同一建筑也会存在不同之处。这就要求设计人员在选择建筑设计软件时，需要针对每一个软件的适用范围和使用条件进行仔细研究，保证计算机辅助软件的合理性。在具体设计过程中，尽量避免人为操作的情况发生，针对于输入的数据要仔细审查，确保分析计算结果的准确性和合理性。
        2高层建筑结构设计中存在的不足之处
        2.1结构体系不合理
        在高层建筑结构设计时，当设计人员选择结构体系不合理时，结构的稳定性必然会下降。如在钢筋混凝土结构体系设计时，设计人员需要充分的结合工程结构特点，并根据建筑所处地区抗震设防等级及风荷载情况来选择适宜的结构体系。如果设计人员选择的结构体系不合理，在一定程度上会降低结构的稳定性。特别是在选择钢盘混凝土结构体系时，一旦选择的设计指标欠缺科学性，必然会降低整体结构的性能和可靠性，易发生各种质量和安全问题。
        2.2地基与基础设计不科学
        在高层建筑地基和基础设计时，当基础类型选择不合理时，建筑物易发生不均匀沉降，严重时还会整体出现倾斜。在地基基础设计不合理时，当地基斜面坡坡度较大情况下，会对地基混凝土施工时振捣质量带来影响，从而对地基结构的稳定性带来不利影响。当地下室底板配筋不合理时，高层建筑结构也易出现失稳，导致建筑物不均匀沉降量增大。另外，在实际设计过程中，设计人员对于地下水对地基和基础的影响考虑不全面，从而对地基和基础结构的耐久性和稳定性带来较大的影响。

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        2.3上部结构设计存在较多缺陷
        在针对高层建筑钢筋混凝土上部结构设计时，当框剪结构设计不合理时，易出现应力集中现象，导致高层建筑结构安全性下降，结构易出现裂缝或是倒塌事故。在具体框剪结构连接构件设计时，当剪力墙布置不合理时，会导致框剪连接构件设计难度增加，从而对整体结构的可靠性带来较大的影响。
        3高层建筑结构设计问题的解决策略
        3.1科学布置平面
        高层建筑结构设计工作中易出现结构扭转问题，这就需要在实际设计过程中，建筑结构形式宜采用相对规则的图形，并保证质量的均匀分布，进一步提高建筑体的稳定性，保证建筑结构的对称性。即在实际设计过程中，具体通过科学进行平面布局，以此来保证建筑结构的稳固性和安全性。
        3.2合理计算与应用计算简图
        在高层建筑结构设计中，需要以计算简图的计算作为重要依据。由于在结构设计中会涉及到配筋率、构件尺寸及建筑物高度等问题，这些问题都离不开准确的计算，在实际计算过程中还需要合理选择计算简图，以此来保证计算模型或是计算简图能够与实际工程状况相符。对于高层建筑而言，其对于结构荷载承受力、抗震能力及其他功能、性能等都具有较高的要求，因此建筑结构设计较为复杂，在实际设计过程中设计人员会受到诸多因素的影响，特别是需要合理计算和应用计算简图，从而保证计算过程和计算结果的精准度。
        3.3科学进行结构设计
        相较于高层建筑结构设计理论的发展，结构设计相对滞后。计算机技术在结构设计中的应用，有效地提高了结构设计的效率，但在实际结构设计过程中还存在一定的约束因素，这也使建筑结构优化设计的难度较大。在当前部分结构设计时，设计人员往往觉得设计与规范要求相符，计算准确即可，但在实际工作中建筑结构设计方案一般需要根据工程施工变化而进行相应的调整。因此在实际建筑结构设计中，要求其要能够满足各种性能的要求，以此来保证结构设计的科学性和合理性，而且建筑在后期使用过程中的安全性和稳定性也能够得到有效的保障。同时在结构设计时还要重视结构的延性特征，这样才能保证高层建筑使用过程中变形和倒塌风险降低，提高建筑对荷载的承受力。另外，针对于建筑结构形式的选择，由于钢结构和钢筋混凝土结构各有特点，在具体选用过程中，需要考虑建筑地点的地理环境，同时还要结合建筑的实际用途，从而选择更为适宜的结构形式。虽然近年来钢结构制造水平有了大幅度的提升，但其在防火方面还存在一定的欠缺，因此在当前高层建筑结构设计过程中，通常会将钢结构与钢筋混凝土结构相结合，进一步保证结构的稳固性和安全性
        3.4提升建筑结构设计方案的合理性
        这一点主要是指，在实施建筑设计的过程中，应当注重基础的建筑结构设计方案的合理性。在方案确定的阶段，为了提升高层建筑结构设计的合理性，一方面应当从理论的专业方面，选择应用建筑结构设计的科学理论作为指导，达到提升建筑结构设计效果的目的，另一方面结构设计的工作，也可以通过应用专业的结构设计模拟软件，实现对结构设计方案中各个层面的要点进行模拟和分析，从而为建筑方案的设计提供依据。
        4结语
        总的来讲，高层建筑由于其特殊的结构和应用需求，在结构设计的工作中，设计效果的安全性、应用性和结构本身的合理性是设计中需要考虑的几方面核心问题，为了提高建筑设计的效果，优化建筑设计的流程，设计人员应当结合实际从技术应用、理念更新的以及安全稳定都能够多个方面入手综合考虑，达到良好的设计效果。由于高层建筑结构设计中会受到较多因素的影响，这也导致在实际设计中往往会存在一些问题，这就需要采用科学合理的设计方法，有效的提高结构设计的质量，确保高层建筑结构的安全性和稳定性，有效的推进建筑行业的健康、有序发展。
        参考文献
        [1]郜志远,姜巍.论高层建筑结构设计存在的不足与对策[J].建材与装饰, 2017(47).
        [2]陈柘.高层建筑结构设计的问题及对策研究[J].江西建材,2017(11):34 -34.
        [3]潘峰.高层建筑结构设计的问题分析及对策探讨[J].江西建材,2017 (15):62-62.