高层建筑结构设计的问题及对策探讨

1、    高层建筑结构设计的问题及对策探讨    王慧宇摘 要：国民经济水平与城市化进程的不断提升，使得高层建筑的规模与数量持续增加。与普通建筑相比，高层建筑在施工中的建设难度大，同时对于设计环节的要求也较高。在设计初期阶段，应对全局进行把控，以保证后期的施工作业活动能够顺利进行。高层建筑的结构设计是整个设计方案的核心内容，同时是确保建筑物整体安全的关键因素。因此，在高层建筑设计过程中，设计者应对结构设计给予更多的关注，并将其作为设计工作的重点。关键词：高层建筑;结构设计;问题分析;对策引言当前，高层建筑结构设计中存在着高层建筑结构方案选择失当、高层建筑结

2、构计算中传统工具应用不系统、高层建筑结构设计功能不足等问题，易导致高层建筑结构出现抗震能力、安全水平、使用性能等一系列不足和欠缺。一、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。所以在高層建筑结构设计中，需要综合考量多方面因素，以加强设计的合理性、科学性。二、高层建筑结构设计中的问题2.1消防结构设计问题

3、高层建筑装修中使用的可燃性材料相对较多，这为火灾事故的发生创造了条件。受到高层建筑自身结构特征的限制，消防结构在设计中存在一定的复杂性，消防系统的运行存在诸多阻碍;高层建筑中随着层高的增加，受到的风力也就越大，空气流通速度较快，一旦发生火灾，上层建筑的火势会快速蔓延，威胁人们的生命财产安全;对于高层建筑来说，在火灾发生时，电梯等设施无法正常使用，且建筑内部人员数量众多，这为人员疏散带来了困难，再加上很多消防设施的高度无法满足高层建筑需求，救援工作的开展受到阻碍，导致伤亡和损失的增大。2.2扭转问题扭转问题的产生主要是由于高层建筑三心设计存在偏离，导致建筑结构在水平力影响下出现不同程度的扭曲震动

4、，降低建筑安全性。高层建筑的三心指的是质量中心、刚度中心和几何中心这三项。所以在建筑结构设计中，要对三心进行合理把控和计算，减少偏差的产生。2.3抗震结构设计问题我国处在板块碰撞区域内，地震是最常出现的灾害现象，其对于建筑的破坏较为严重。所以在高层建筑结构设计中，应对其抗震性能和等级进行细致研究，保证设计的规范性。不过目前高层建筑结构的抗震设计中，由于设计人员重视力度不够，对区域以往数据研究的不充分，使得抗震等级无法满足建筑结构的具体需求，地震发生时，建筑出现不同程度的损毁，严重时还会出现坍塌。2.4抗风结构设计问题抗风结构设计是目前设计部门及人员经常忽视的一个问题，这种情况的产生使得建筑结构

5、在风力作用下很容易产生位移，破坏建筑结构的稳定性。另外，设计人员在抗风性能的验算中由于取值上的不合理，也导致建筑结构抗风性能达不到标准要求，降低了高层建筑的稳定性和安全性。三、高层建筑结构设计优化对策3.1消防结构设计优化首先，加强防火间距设计的合理性。防火间距的长短对于防火效果有着直接影响。对于高层建筑结构设计来说，防火间距要避免过长，以免阻碍应急处理措施的落实，降低防火效果。而防火间距过小则会造成费用的浪费及防火器材利用率低下等问题。针对不同形式的高层建筑，国家有相应的规范标准，必须严格执行。其次，安全疏散通道设计。安全疏散通道的设计要保证其合理性，且在条件允许情况下，尽可能保持2条以上的

6、安全疏散通道，从而提高火灾发生时人员疏散效率，减少伤亡的产生。在安全疏散通道内还要设置排烟系统，隔绝浓烟侵袭。最后，按照高层建筑结构特征，设置防火层、防火墙等设施。3.2扭转控制3.2.1控制结构平面宽度对于小型高层建筑框架结构来说，应结合工程专业条件具体选择合理的扭转控制措施。如果专业不允许，可以通过添加抗侧力刚度的方式进行扭转控制;如果专业允许，则可通过添加框架柱的方式完成扭转刚度的控制。对于相对小型的高层建筑框架剪力墙结构，剪力墙一般会设置在电梯、楼梯等位置上，为了更好实现扭转控制，可适当的削弱中间部分剪力墙，添加外侧剪力墙，不过相应的施工成本也会增加。由此可见，若建筑工程中能使用框架体

7、系，则尽量不使用框架剪力墙体系，以此满足控制扭转效应需求。3.2.2建筑结构周期比控制建筑结构周期比控制也是实现扭转控制的主要措施。在实际操作中，一方面可以通过增加剪力墙厚度的方式来延长扭转周期;另一方面可通过提升拉梁刚度的方式缩短扭转周期，增大抗扭转强度。3.2.3增大周边结构抗侧力刚度在保证抗侧力结构设计合理性的基础上，适当提升周边结构的抗侧力刚度，以此来实现扭转控制目标。首先，将单向剪力墙转变成形剪力墙，并尽可能延长其长度;其次，增加剪力墙厚度;最后，增大周边剪力墙连梁高度，利用楼板、下层门顶高度之间的距离来确定连梁高度，强化扭转控制效果。3.3抗震结构设计的优化抗震结构设计的优化可以从

8、四方面来实现，一是科学选址。高层建筑的选址需要做好前期勘察作业，了解区域的地质情况，地壳运行状态以及地质结构特征等内容，保证建筑基础结构的稳定性，减少沉降等问题的产生。二是建立有限元模型。该模型的建立主要是帮助设计人员分析高层建筑的抗震性能，加强各项数据指标的准确性，从而提升建筑的抗震性能，增强建筑结构承载能力。三是合理应用减隔震设计。在对重要建筑、超高建筑结构设计中，可通过减隔震设计来提升抗震水平。利用减隔震支座、阻尼器等设备，完善结构的横向抗震性能，延长结构的自振周期，避免与地震灾害产生共振现象。四是选择合适的结构形式。根据建筑功能性合理选择结构形式，增强其稳定性，增大抗扭能力。3.4抗风

9、结构设计优化高层建筑由于高度较高，对风力的振动也较为敏感，所以在高层建筑结构设计中，需要对建筑的抗风性能进行充分考虑。高层建筑的高度会对风力产生一定的干扰，阻碍自然风的流动，进而改变流动和动能效应，对高层建筑产生动力荷载。所以在设计过程中，设计人员需要先对高层建筑结构的材料予以检查，确保其抗压性能符合建筑要求，降低荷载压力对建筑结构的影响。当建筑周围的气流发生变化时，会受到建筑之间的间距、高度、数量等的影响而产生狭管效应，进而降低建筑结构质量。如果在建筑结构设计中，并未将这一情况考虑其中，势必会影响建筑结构的质量，威胁人们的生命安全。四、结束语综上所述，高层建筑结构的设计，要做好全面的把控，提出高质量的设计方案，保障建筑结构性能达标。设计工作的开展，从多个方面入手，做好结构水平力和稳定性等指标的把控，优化结构设计，为建筑施工提供高质量方案。参考文献：1刘焕访.高层建筑结构设计的问题及对策的探析j.住宅与房地产，2018（30）：56.2程兆君.高层建筑结构优化设计问题及对策的探讨j.住宅与房地产，20