高层建筑结构设计问题及对策分析

高层建筑结构设计问题及对策分析

张吉虎

新疆建筑科学 研究 院 ( 有限责任公司 ) 新疆 830000

【摘 要】：高层建筑是我国建筑行业发展的必然趋势，在发展过程中，必须对建筑结构做到严格要求，确保高层建筑的质量和安全，这就需要在高层建筑结构设计方面充分考虑到施工的实际情况，做到更高的技术含量和精准的数据参数水平。但在目前的高层建筑结构设计中，仍然存在部分问题，需要进行深入的分析，找到更好的解决对策，使高层建筑结构设计质量得以提高。

【关键词】：高层建筑；结构设计；问题及对策

引言

高层建筑具有更高的危险性，所以在结构设计方面必须达到更好的质量，注重稳定性和安全性，结构设计的优劣将直接决定着高层建筑的整体质量。但在进行结构设计时，通常会存在部分考量的不足，使结构设计与高层建筑的实际情况不相符，甚至是出现质量问题，导致高层建筑的稳定性和安全性受到影响。所以本文将对于高层建筑的结构设计情况进行深入分析，并对问题进行解决对策的探讨。

一、高层建筑结构形式设计

现阶段的高层建筑结构设计，出于技术性和经济性的原因考量，主要是钢结构和钢筋混凝土结构形式。钢筋混凝土结构形式不仅有利于对不同的断面做好浇筑处理，还能够准确体现出不同的结构体系，更具有极强的防火和耐久性优势。除此之外，好的结构设计不仅能够更好的发挥出以上优势，还能够做到更好的抗震性能，但其缺点在于构件断面的自重较大。钢结构形式的设计优势主要体现在强度和韧性均较高，且结构断面的自重也轻，在抗震性能方面同样表现良好。在工期方面，钢结构可以通过工厂前期加工的方式使工期得到更大的缩减。但钢结构形式也由于大量钢材的应用，形成更高的造价。也由于钢结构的防火性能较差，需要采用大量的防火涂料，不仅会增加成本也会增加工期。所以在对高层建筑进行结构设计时，需要根据实际情况进行综合考量，选择适宜的结构形式。

二、高层建筑结构设计的原则

为了达到高层建筑结构设计的质量标准，根据过往高层建筑结构设计的经验，总结出了具有普适性的高层建筑结构设计原则，能够有效保障设计的合理性与精确性，进而保障高层建筑的质量。

1、合理性原则

合理性原则是保障高层建筑设计达到良好结构性能的基础原则，要求结构设计必须遵循高层建筑的相关情况，包括建筑环境、地质结构、气候条件、荷载分布等情况，尤其在结构地基基础的设计中，还涉及到变形验算等，使高层建筑结构在不同环境中都能够达到一定程度的稳定性和安全性。

2、精确性原则

在高层建筑结构经过合理性的考量和设计后，还需要对具体的结构和参数进行精确，使结构和参数的应用能够实现更高的质量。并且在设计中对于相关结构和参数要做好精确地记录，为建筑施工作出详细的标注，指导施工的顺利进行。

三、高层建筑结构设计问题及解决对策

1、结构设计图纸的合理性

图纸是高层建筑结构设计的重要载体，不仅是设计表现的重要载体，也是信息传递的重要载体，不仅能够准确无误的表现出结构设计具体内容和详细信息，还能够将结构设计的具体内容和详细信息传递给管理和施工人员，也是作为在结构设计中相关情况的标注和提示。但在部分高层建筑的结构设计中，存在图纸内容的缺失等情况，导致结构设计的不完整、不全面，有可能会造成结构设计与建筑情况的不符，无法满足建筑目的，或使建筑质量受到影响。高层建筑设计的结构设计图纸的合理性需要通过多方面的充分考量得以实现，通常可以从以下几个方面着手，第一个是对高层建筑的实际情况进行现场勘查，做好相关数据和信息的测量和记录，作为结构设计图纸中的主要依据；第二个是对勘查的数据和信息进行整理和分析，尤其是地质条件、周边环境等情况，再结合高层建筑的目的，进行综合与全面的考量；第三个是将考量的结果落实于结构设计中，通过专业技术的应用和相关数据的计算，对结构外形的受力、分布规划、承载力等问题进行系统的设计；第四个是对结构设计图纸进行整体的检验和复核，对于设计的合理性、存在问题等部分及时进行调整，确保结构设计图纸的质量。

2、结构基础体系的选型设计

高层建筑结构设计的基础选型是确保结构设计质量的重要前提，只有合理的基础选型才能够达到结构设计的有效性。但在部分高层建筑结构设计中，由于缺乏对建筑情况的掌握或缺乏足够的结构设计技术能力，在基础选型方面存在不合理的问题，导致最终的高层建筑结构设计根本无法达到地基的承载力要求、结构变形要求等，会在高层建筑的施工或长期使用的过程中，出现沉降或侧移等问题，对高层建筑的稳定性和安全性造成严重的影响。做好结构基础体系的选型设计关键在于，必须要符合建筑的实际情况，包括土质结构、地基承载力、地下水位等，通过前期的实地勘察和数据、信息的记录，或相关建模计算情况，做好详细的基础选型需求分析，以分析结果作为基础选型的依据。在选型的同时，还可以通过不同的角度，选择出不同优势的选型方案，包括在施工过程中可能会对周边环境造成的影响，也包括施工所需的技术水平和成本投入等情况，最后再根据整体的优势比较，作出更好的选择设计，能够有效保证基础选型的适用性。

3、结构设计参数的准确计算

高层建筑结构设计涉及到大量的参数信息，具有极为复杂的计算过程，且计算结果也会作为其他计算的参数依据，也具有极高的相互关联性，所以参数的不精确不仅会造成某一部分结构的问题，还会造成其他结构设计的计算结果出现误差，最终形成结构设计的整体参数误差，对于高层建筑结构设计质量和高层建筑整体质量的影响也极为严重。比如在部分高层建筑的结构设计中，对于楼板的设计部分，存在有效高度值过高的情况，而相对应的楼板弯矩没有得到各种情况的充分考虑和参数计算，这就会导致楼板结构存在安全隐患。结构设计的计算过程复杂，涉及到的数据量较大，所以必须在每个计算环节都要确保数据应用和计算结果的准确性，只有经过审核无误后才能够进行下一个环节的计算，能够有效避免当某一环节的计算参数出现误差而导致整体计算参数都无法应用的情况。并且在计算过程中，必须严格按照相关的技术和计算标准，确保引用的参考数据和信息的准确，绝对不能够以主观判断或不够严谨的推论作为计算依据，也不能对引用的参考数据、信息和计算过程进行简化，才能够更为有效的确保高层建筑结构设计参数的准确计算。

4、结构轴向变形的监测处理

高层建筑由于较高的竖向荷载，会导致较大可能性的轴向变形出现，对结构竖向构件和水平构件都具有一定的影响。一旦出现轴向变形的问题，连续梁支座负弯矩数值就会产生下降，并增大正弯矩值，改变构件剪力和侧移，对高层建筑的安全性和稳定性造成不利影响。所以对于轴向变形的问题必须要提前做好构件的对比工作，加强重视，对轴向变形情况做好密切的监测和计算，针对结果采用恰当的结构设计方法，减少轴向变形的发生及其造成的不利影响。

结语

高层建筑的结构设计是尤为重要的建筑环节，关系着建筑整体的稳定性和安全性，也是建筑施工的主要指导。虽然在高层建筑施工中对于结构设计具有较高的重视程度，但仍然会由于不同的原因导致不同的结构设计问题出现，使高层建筑的质量造成一定影响。本文对高层建筑结构设计的问题进行了深入的分析，并提出相应的解决对策，期望能够帮助高层建筑结构设计达到更好的质量提高作用。

参考文献

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