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关于高层建筑结构设计中的问题与对策探究李圣治

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：李圣治

[导读] 摘要：为了满足人们的居住要求，充分的利用土地资源，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。

        身份证号码：41072519870212xxxx 河南安阳 455000
        摘要：为了满足人们的居住要求，充分的利用土地资源，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，以期为相关人员提供可靠的参考。
        关键词：高层建筑结构；建筑设计；问题；对策
        引言
        随着我国现代建筑行业的不断发展，高层建筑在技术方面和设计方面均取得了重大突破，并在我国城市化进程中取得了众多成果。虽然在建筑领域许多技术已经趋于成熟，但在高层建筑施工及结构设计过程中，仍然存在较多难题难以解决，这就需要相关行业从业人员针对相关问题进行仔细研究，并找出相应的解决办法优化策略。
        1高层建筑结构特征
        高层建筑最为明显的特征就是高度较高，这使得建筑结构会受到水平、竖直等方向传来的荷载，且在抗震等级上也有着较高要求。对于高层建筑来说，中低档位置受到风力和荷载的影响相对较小，但是随着高度的增加，其受到风力和荷载的影响也将逐渐增大，进而产生一定的剪切力，在外界不良因素的影响下，导致建筑结构出现不同程度的位移，降低建筑安全性。所以在高层建筑结构设计中，需要综合考量多方面因素，以加强设计的合理性、科学性。
        2高层建筑结构设计中存在问题
        2.1超高问题
        对高层建筑结构进行设计过程中，必须重视超高问题。充分地考虑楼层的实际高度给整个建筑物的施工质量造成的影响，再对建筑结构展开有效地设计。对于高层建筑工程而言，超高问题在设计中是极为常见的。因此，相关工程设计人员有必要根据建筑物的实际建设要求，全方位地考虑后期使用过程中可能出现的安全问题，确保工程后续使用的安全性。
        2.2嵌固端设置方面的问题
        嵌固端的设置，对于整个建筑的设计来说，也发挥着关键性的作用。关于嵌固端的一些具体问题，主要表现在以下几个方面。第一，对于嵌固端的选择缺乏合理性。很多的高层建筑嵌固端都是设计在地下室和人防结构的顶板位置上的，这种位置本身在安全性上就存在很大的隐患。第二，设计中对于刚度设计的比例大小控制不足，这一点主要是指，在嵌固端的上下层中，刚度的比例存在设计上的不合理问题。第三，嵌固端的抗震设计存在合理性不足的问题。
        2.3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。
        3对高层建筑结构设计问题提出优化策略
        3.1合理利用设计图纸及计算简图
        进行高层建筑结构设计过程中，充分合理的利用设计图纸和计算简图，能够有效提高建筑设计质量及效果，降低设计过程出错率，减少由于设计不当导致问题发生的风险。在高层建筑设计过程中，将会涉及到众多原器件，而相关元器件的选择是依照一定的计算所得出的结果而筛选出来的，对建筑整体效果和质量都起到了决定性作用。在设计过程中，如果在选择这些数据时出现些许偏差，都将对建筑施工过程产生重大影响。

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因此，在设计高层建筑结构时要尽量选取科学合理的、利用合理方法或者从正规渠道获取的数据，尽量保证设计图纸与实际施工情况相符；另外，由于在设计时要面临建筑的复杂结构问题，在设计过程中很难保证设计简图的合理有效性，且设计结果容易受到众多因素的干扰，因而在设计时要综合考虑各方面影响因素，预先利用相关软件进行大量的计算和仿真模拟，以保证按照图纸所进行的施工能够顺利进行。
        3.2优化设置建筑嵌固端环节
        在高层建筑物基本结构设计中，人防地下结构与地下室结构都具有特定的结构性，而此结构的存在也会降低建筑物的抗震效果。为此，为了使高层建筑的抗震能力进一步提升，需要在人防地下结构、地下室结构相继设置嵌固端，在设置期间，嵌固端上层与下层的刚性比要与抗震等级比有一定的要求联系，设计工作者应该把握大局观，确保设置完成的嵌固端满足相关标准要求，才能使高层建筑抗震能力进一步增强。
        3.3完善高层建筑框架设计
        完善高层建筑相关框架及结构设计，能够为高层建筑的质量提供保障。在设计过程中，需要选择有效组合以保证高层建筑结构与框架相互匹配，最大程度的保证建筑质量及稳定性；其次，设计人员需要对框架设计工作重视起来，尽最大努力提高纵向框架设计质量，通过不断地完善和优化设计方案找出质量与美观度及实用性的平衡点，以提高高层建筑的综合性能；另外，设计人员可以从不同角度进行综合考虑，通过设计多种方案供施工方选择，能够最大程度的降低施工成本，提高建筑工程的各项指标性能，同时能够满足人们对于建筑的不同要求。
        3.4注重设计中的结构性能发挥
        这一点主要是指，设计中，应当从延展性、水平方向的结构力以及结构稳定性三个主要方面做合理的考量，从而在各个环节的设计中，实现结构性能的有效发挥。例如，在延展性方面，实际上延展性是影响建筑变形情况的主要指标，在建筑结构设计中，应当充分考虑建筑结构中的柔性，为延展性的效果打好基础。另外，从水平结构力的角度分析，结构设计中，应当注意通过设计维持水平结构力的均匀分布和稳定性。最后，在结构稳定性的设计中，关键的问题在于将短肢剪力墙的设计位置和设计方法进行分析和优化，到达充分发挥设计结构性能的目的。
        3.5科学布置平面布局
        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。
        3.6基础埋深的处理
        在高层建筑结构设计中，基础埋深的问题常被忽略，影响了建筑物的整体性能。在进行概念设计的时候，可选择大底盘多塔结构的计算及设计，把主楼和裙楼视为一个整体，然后，采用后浇施工，降低温度应力、沉降差异带来的影响，把地下超高的、地下车库的刚度折算成覆土厚土，依据国家有关规定对埋置深度进行精准计算。
        结束语
        总之，高层建筑结构需要承受的荷载大，若其稳定性、抗震性能未能达到国家相关建筑设计标准，则极易引发建筑物坍塌、位移等安全问题，给人们的正常生活带来不便。高层建筑的结构设计是确保建筑整体结构性能、功能稳定的重要基础，设计师应科学地选择建筑结构的设计方案，根据实际情况，综合考虑各方面因素，合理地规避可能出现的问题，提升建筑物的抗震性、稳定性能，提高建筑物的利用价值。
        参考文献：
        [1]张晓锋.高层建筑结构设计的问题与对策研究[J].建筑与装饰，2018（12）：10-11.
        [2]占宇飞.高层建筑结构设计存在的问题与对策探讨[J].建筑工程技术与设计，2017（23）：1212-1213.
        [3]高啸啸.高层建筑结构设计的问题与对策研究[J].建筑工程技术与设计，2017（19）：1109-1110.