高层建筑结构设计的相关问题

摘要：随着高层建筑的不断发展以及建筑内部的复杂性，给高层建筑结构设计带来更大难度。如何设计出经济☣合理可靠的高层建筑结构，是设计人员要面对的问题。而掌握高层建筑结构设计要点，正确合理地处理结构设计时所出现的问题，是结构设计人员必须具备的一项基本素质。

关键词：高层建筑；结构设计；问题

中图分类号：TU208 文献标识码： A

一、高层建筑结构设计所应遵循的原则

1、计算简图要合理准确

计算简图是高层建筑结构的一种较为准确详细的体现，是高层建筑结构设计计算的重要基础，对于高层建筑结构走向有着重要的决定作用，这也是高层建筑结构设计足够安全的前提。所以在实际设计过程中，需要对计算简图进行准确合理的选择，使计算简图的误差保持在规定范围以内。

2、合理选择结构设计方案

对于高层建筑而言合理的结构设计必须选择一个经济合理的结构方案，也就是要选择一个切实可行的结构形式和结构体系。结构体系应受力明确，传力简捷。同一结构单元不宜混用不同结构体系，地震区应力求平面和竖向规则。综合来说，结构设计在方案选择时必须综合多方面条件进行全面的考虑，对于项目所处的地理环境，项目所在位置的施工条件以及材料的供应和项目存在的具体设计要求等都应当有全盘考虑。

3、采取适当的构造措施来对结构进行设计

高层建筑结构设计需要遵循强柱弱梁、强压弱拉、强剪弱弯的设计原则，尤其要注意建筑物的薄弱部位，对其进行适当的加强，保证结构的延展性和稳定性，降低外界环境变化对结构的影响。

4、正确分析计算结果

在结构设计中普遍采用计算机技术，但是由于目前软件种类繁多，不同软件往往会导致不同的计算结果。因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。在计算机辅助设计时，由于结构实际情况与程序不相符合，或人工输入有误，或软件木身有缺陷均会导致错误的计算结果，因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析，慎重校核，做出合理判断。

二、高层建筑结构设计中存在的问题

随着高层建筑的不断兴建，我国很多高层建筑的结构设计中都暴露出了一些问题，对高层建筑的建设带来了不利的影响。

1、高层建筑结构的均衡关系不够合理

在高层建筑的结构布局上，设计人员在设计前应该先将街道的宽度和窄度测量清楚，再考虑高层建筑物的自身尺度。一个设计合理的高层建筑其主题、裙房和顶部之间应该是均衡的尺度空间。另外，高层建筑的地理¢位置应该以城市的街道布局为基础，与其相容，做到和谐，确保高层建筑的结构设计部不会坏周边建筑的美感，不阻碍车辆行人的出行，并且自身外形应该做到美观。然而，设计人员在该方面还存在一些薄弱意识。

2、高层建筑消防结构设计不够规范合理

高层建筑的结构设计是非常复杂的，因为其功能的多样化，就要求其内部结构设计的多样化。不同的结构设计又会需要不同性质的材料，这也给高层建筑的设计带来了障碍。换言之，材料的可燃性会加大火灾的风险，特别是在风力较大的高层建筑中，一旦发生了火灾，就会迅速扩张火势，对高层建筑的安全性造成了极大的威胁。此外，高层建筑的层数越多，越应该充分考虑到高层建筑材料的特性。

3、高层建筑结构的高度问题

不少建筑开发商家为了谋取自身高额的利润而一味地使高层建筑结构超高，这种在建筑物上私自增高的行为不仅违反规范操作，而且还会带来很多隐患。我国地质结构多样化，每一个地方的地质结构都有自己的特点。一般处在板块边缘交界处的地方就容易发生地震，如我国的西南地区，如果高层建筑的高度过高，就会降低它的抗震效果，对使用人群带来极大的生命安全威胁。

4、高层建筑结构设计体系不够合理

高层建筑的结构设计出了追求外观好看以外，还有注意设计的科学性和和合理性、体系化。对于高层建筑的设计并不是单一的，有剪力墙结构体系、筒体结构体系等等。另外，要想一个高层建筑达到一定的安全性，一定要将其整个结构设计系统化，既要考虑地震等带来的巨大载荷，也要考虑到水平方向的强风等，并且还有做好相关的预防措施。如果这些问题只是被单独拿出来解决，而忽视其他一连串的问题，就极容易给高层建筑埋下隐患，对突如其来的灾害不知所措。

三、解决高层建筑结构设计问题应采取的措施

1、提高建筑设计的合理性

设计者在设计的过程中不仅需要考虑建筑结构在设计上的美观性也需要重视建筑的安全性。设计者在结构体系的选取上需要结合建筑施工当地的具体环境来选取结构体系，并且在设计上重视防火系统以及防震系统的设计，结构设计要严格遵守国家建设规定。例如，在江西南昌这个英雄城市建设高层建筑需要结合南昌的地势结构以及施工具体环境来设计高层建筑的结构。南昌市是建设在相对平坦平地上建设起来的城市，城市建设是沿着赣江进行建设与发展，在城市的周边有一些较为低矮的山地，因此适合高层建筑的设计与建设。在南昌市内进行高层建筑需要在结构设计上针对结构体系进行合理科学的选取，是选择框架结构体系、框架剪刀力墙结构还是筒体结构都需要对南昌的高层建筑施工环境进行调研与考察来选取合适的结构体系。另外南昌城市是沿着赣江建设起来，在高层建筑结构设计上需要重视高层建筑的排水系统、供水系统以及防水系统进行设计。虽然南昌在历史上较少发生地震，但也有一些地震发生记录，因此高层建筑需要在结构设计上设计相应层级的抗震系统。对于高层建筑的防火系统也很重要，因为南昌也是一个火炉城市，夏季温度高，电量供应高峰期如果人们生活中的不慎重也容易引发火灾，因此需要重视防火系统的设计与建设。

2、建筑物的高度要控制在合理范围内

对于高层建筑物的建设主要是符合当地城市的发展要求，而不是为了建设一个城市地标或者®说是树立一个城市发展信心而在建筑结构设计上超过合理要求。建筑设计者在结构设计上也需要严格遵照建筑设计的规范进行设计，不能一味地追求建筑物的高度以及在设计上的视觉冲突。因为建筑物过高的话会带来一系列的技术难题需要攻克，在技术上无法攻克的话，就很难施工，设计图纸也无法真正在实践中应用起来。

3、尽量促使建筑结构设计上三心合一

三心合一的问题对于高层建筑物的稳定性与安全性具有重要的影响，需要设计者在设计中攻克技术难题，尽量促使建筑结构设计达到或者是无限靠近三心合一的要求。在设计中要确定建筑物达到合理的结构形式，在设计上对于平面的设计也需要进行合理设计。这样可以减少建筑物的水平作用力以及水平荷载的影响，减少建筑的ร扭转与振动对于建筑物结构的破坏。

4、重视建筑物的嵌固端设置

高层建筑结构设计中需要重视建筑在细节上的设计与应用，对于建筑物嵌固端的设置要进行合理设计。如果是在地面上进行设置的话，最好设计为刚性的地坪，这样可以保证建筑在传力上的可靠性；如果是在地下层进行设计，需要将嵌固端的水平移进行约束，对于转角是不需要进行约束设计的。

结束语

总之，结构工程师在设计高层建筑结构的过程中，不仅要对结构计算的准确性进行重视，同时还ณ要关注如何合理地选择结构方案，设计界现在对概念设计进行了大力的提倡，然而在实际的工程设计当中却具有千差万别的情况，所以设计人员必须要以工程中遇到的实际情况为根据进行科学合理的设计。