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关于高层建筑结构设计关键性问题的探讨潘坤

发表时间：2021/6/22 来源：《基层建设》2021年第6期作者：潘坤

[导读] 摘要：近年来城市化发展脚步飞快，城市中林立的建筑物也不断催生着建筑工程行业的发展。

        成都基准方中建筑设计有限公司武汉分公司湖北武汉 430000
        摘要：近年来城市化发展脚步飞快，城市中林立的建筑物也不断催生着建筑工程行业的发展。在一定程度上，持续增长的城市人口也体现出我国城市化水平的不断提高，推动了城市经济的发展，但与此同时也引发了各种问题和矛盾。其中，很多开发商在面临人口和土地矛盾突出的背景下，将投资重点转向高空建筑或地下建筑，从而有效解决了城市用地紧张的问题。基于此，本文对现阶段如何解决高层建筑结构设计问题进行分析和探讨
        关键词：高层建筑；结构设计；关键性问题
        引言
        基于土地资源利用率要求，高层建筑建设规模持续增大。钢结构已经成为高层建筑结构的首选，构件强度高、单位承载力大，可满足建筑高度不断增加的需求，也有利于确保底部稳定。相关研究显示，钢结构具有自重轻、施工迅速、质量可靠等优势，与传统建筑结构相比，高层建筑钢结构施工可有效减少施工中的资金消耗，保证项目按期保质完成，最终获得应有的经济效益，促进我国建筑行业的稳定、健康发展。
        1高层建筑结构设计中应当遵循的原则
        ①结构方案的优良。在高层建筑工程，结构设计将直接影响着整个建筑工程的顺利开展。因此在高层建筑结构设计工作中，应当保障设计图纸满足建筑工程施工的可行性以及经济性，并保障高层建筑工程后续施工的安全性。在对同一结构系统展开设计工作时，应当尽可能的减少多种不同类型的设计体系被应用于同一种结构设计单元中，并且在设计图纸中，深入分析建筑工程后续施工环节可能对施工质量以及施工效率造成的消极影响。②计算简图的合理性。对于高层建筑结构设计来说，计算简图的合理性尤为重要，其直接关系着高层建筑结构的计算公式以及建筑结构的构造方式。在设计工作中，如若不能够科学地选择计算简图，那么将会导致后续的结构设计无所依据，难以保障设计工作各项参数的准确性，并且将设计中的问题直接反应在具体的施工环节中，影响整个建筑结构的稳定性以及可靠性。③分析计算结果的合理性。目前的高层建筑设计普遍使用计算机技术辅助完成，能够基本保障计算的结果准确。但是，在实际的建筑工程中，涉及的参数较多，设计人员需要根据不同的施工环节以及施工内容使用不同的计算方案以及计算软件，考虑到计算方式的差异性，就需要分析计算结果的合理性，保障各项参数以及数据能够被切实应用在高层建筑工程施工中。
        2高层建筑结构设计关键性问题
        2.1钢筋混凝土结构问题
        在高层建筑施工建设中，主要利用的是钢筋混凝土结构，这一结构具有良好的经济效益，而且可以从多种渠道获得建筑使用原料，施工人员可以使用钢筋混凝土完成各类复杂断面的浇筑和结构施工，而且，此类建筑结构还具有良好的耐火性能及抗震效果，但是高层建筑钢筋混凝土结构中经常会出现较大断面的构件，因此设计人员要引起相应的注意。中国很多高层建筑会使用到钢筋混凝土结构，在高层建筑结构设计中，设计人员需要对钢筋混凝土结构的承载力以及建筑平立面的外形尺寸进行合理把握。就目前来看，一些设计人员在钢筋混凝土结构的承重力设计方面考虑不周全，比如在设计中进行对规则结构准则作出了要求，但是并没有进行定量分析，也没有针对高层建筑中的不规则结构进行特殊考虑。所以在高层建筑项目建设中，如果要采用此类结构，则需要对上述问题进行考虑。
        2.2超高问题
        高层建筑，顾名思义就是楼层高度相对普通楼盘要高出很多，总体高度在24-100 m之间。高层建筑在功能和美观上都更受人们的欢迎，但是在抵抗自然灾害上，高层建筑的问超高题则被进一步放大。在面对台风，火灾，地震等灾害的时候，高层建筑更容易发生坍塌问题，因此，安全问题是高层建筑最为人所关注的一点。

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在对高层建筑进行设计时，设计时除了要考虑到建筑的美观，实用性以外，考虑最多的还是建筑的安全问题。而由于高层建筑工程让庞大建筑整体结构复杂，安全问题即便在设计初期便开始考虑，到实际施工中，仍有很多的变数需要设计师和工程师去面对。并且很多高层建筑在开工之后会根据设计方的要求再进行改动，这是如果在对建筑进行重新规划的话，那么很容易遗漏某些安全领域的问题，从而造成安全隐患。
        3高层建筑结构设计的优化措施
        3.1钢筋混凝土结构问题的优化措施
        在高层建建筑结构设计中，由于设计人员所选择的结构体系不合理，会导致高层建筑的稳定性得不到保障。比如，在钢筋混凝土建筑结构设计中，设计人员没有对钢筋混凝土结构的特点进行全面了解，没有从抗震及防风层面来考虑问题，因此所选择的结构体系不合理，受此影响，高层建筑的稳定性则无法得到保障，在遇到地震及大风天气时，会存在一定的安全隐患。尤其在选择钢盘混凝土结构后，如果相应的设计指标设置考虑欠缺，那么整个建筑的结构性能和可靠性都会受到一定的负面影响，在外部环境因素的作用，安全问题及建筑质量问题很容易显现。又如，在建筑结构形式的选择中，钢结构和钢筋混凝土结构都具有自身的优势，为此，设计人员要能够结合建筑所处地区的地理环境，然后结合建筑用途方面的考虑，进而做出最终选择。而且，在具体的结构设计中，设计人员还可以对两种结构进行有效融合，促使所设计的高层建筑结构能够同时体现两种结构的优势，但是，这一方面的融合，要求设计人员必须具备较高的专业水准。由此可见，在高层建筑结构设计中，必须根据当地的环境特点合理选择结构体系，以此确保高层建筑的稳定性和质量
        3.2超高问题的优化措施
        高层建筑的设计目的最终是为了满足人们的需求，因此要解决建筑的超高问题，就必须从两个方面入手，一是人们的实际需求，二是建筑的使用性能。建筑的设计应当以这两点为出发点，紧紧围绕人们的实际需求来设计建筑的使用性能，切不可单一为了追求高度而一昧得增加建筑楼层，带来不必要的安全隐患和安全问题，只有满足了这些需求，才能够称得上是科学设计。高层建筑在设计时要充分考虑到建筑的延性设计，地震，台风等自然灾害发生时，因为不可抗力会导致建筑出现结构上的坍塌和变形，此时建筑的延性作用就体现出来。具有较好延性的建筑，能够在自然灾害发生时最大限度的保留建筑原貌，为人们提供更多的生存几率，增加建筑的安全性。
        3.3抗风结构的优化措施
        考虑到高层建筑的高度问题，在工程施工过程中，就需要考虑到部分较高楼层的风荷载问题，所谓的风荷载，也可以将其称之为风的动压力。风荷载与地面高度、风压、地形等有关，由于高层建筑的高度问题，因此需要额外注意建筑所处地区的风荷载情况要保证高层建筑结构具有良好的抗风性。在展开设计工作时，设计人员无疑要考虑到高空中风压与风速对建筑物造成的影响，并且在结构设计工作中，提高建筑的抗风性能，并且尽可能地减少建筑在大风天受到的影响。另外，设计人员在对针对建筑抗风性能展开的结构设计工作中，也要考虑到当地的环境情况，根据不同的气候、温度以及风荷载情况，决定建筑结构的设计工作。
        结语
        综上所述，在高层建筑主体结构施工前，先要做好技术资料、施工现场及机械设备等的准备工作；在实际施工过程中，需重点把握好放线测量技术、核心筒施工技术、钢结构施工技术、模板施工技术、混凝土施工技术等关键技术要点；此外在施工完毕后，还要有效开展好主体结构施工质量检测，如此才能够切实保证高层建筑主体结构施工质量。
        参考文献：
        [1]李季.高层建筑结构设计的关键性问题[J].建材发展导向（下），2018（11）.
        [2]魏亚超.浅谈高层建筑结构设计的关键性问题[J].建材与装饰，2018（22）.