高层建筑设计问题及其必要的应对措施

【摘要】本文简要地介绍了高层建筑结构特征及相关原则，并着重分析了高层建筑结构设计中存在的问题并提出了相对应的对策措施建议。

【关键词】高层建筑；设计问题；原则分析；应对措施

一、高层建筑结构设计中存在的问题

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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。一般诸如我国西南的部分地区，处于大陆板块交接的边缘地带，这些地方属于地震易发区域，这些区域的建筑高度就不宜过高，过高的建筑会降低建筑本身的抗震效果，给建筑的居住以及使用者带来一定的安全隐患。

二、高层建筑结构设计的原则

随着我国城市化进程的不断加快，我国的建筑行业得到飞速发展，人们对于高层建筑的质量要求也越来越高，由于其结构设计的规范与否直接决定着高层建筑质量的优劣，所以结构设计在建筑工程中显得尤为重要。高层建筑的增多一方面体现着城市现代化建设进程的加快。但是随着数量的增多，对高层建筑的要求也随之提高。所以当务之急就是尽快地提高行业内高层建筑结构的设计能力，抓住其特点，遵循设计原则，寻求创新与突破。

2.1基础方案合理

高层建筑结构设计中基础方案的设计需要以实际的工程地质条件为前提，对其确立时应极大程度地发挥地基潜力，并配以详细的地质勘察报告，必要时进行地基的变形演算。并结合相邻建筑物的影响以及建筑物自身上部结构类型与载荷的分布情况等各种因素进行综合性分析，最后得出经济合理的基础方案。

2.2计算简图适当

计算简图是保证建筑结构稳定性与安全性的重要条件，结构设计的计算应在计算简图的基础上进行。实际结构的节点不是单纯的钢节点与铰结点，计算简图需要配合相应的构造措施，从而保证计算简图的误差在设计的允许范围之内。

2.3构造措施完善

建构结构的设计需要注意结构组件的延展性能如钢筋的锚固长度及其执行段的锚固长度等，还需考虑到薄弱部位的加强及温度对组件的影响，遵循“强剪弱弯、强柱弱梁、强压弱拉”的原则。

三、如何做好高层建筑的设计工作

建筑结构的合理性和科学性直接决定着建筑的整体质量，影响着人们的生命和财产安全，所以在建筑结构设计中为避免以上问题的出现，应注意以下几个方面的问题。

3.1 优化高层建筑的消防结构设计

随着建筑业的发展，高层建筑在城市中的应用越发普遍。除去自然灾害引发的地震以外，还要充分考虑人为因素引起的灾害，比如火灾。高层建筑结构越复杂越高，那么一旦引起了火灾，使用者的人身安全和财产安全就会受到极大的威胁。因此，在高层建筑结构的设计中注意防火是很关键的。首先，防火间距要合理，设计人员在进行设计时，要按照相关规定进行操作，精确地测出建筑物之间的实际距离。然后，对于设计要因地制宜，防火结构一定要符合实际的地形情况。除此之外还有安全疏散通道的设计也很重要。一般而言，安全疏散通道应该进行垂直结构设计，而且尽量多设计几条，利于慌乱人群的疏散。安全疏散通道中一定要设计防烟区，避免烟雾将疏散的人群呛晕。设计人员可以使用分隔式的设计，可以更好地控制火势和烟雾的蔓延。另外，防火门、防火墙以及其他防火设备等也需要设计人员注意。

3.2 增强高层建筑结构的刚度，尽量减少位移位移

对高层建筑结构的影响非常大，合适的结构体系、平面的体型、立面的改变等方面是探讨减少位移不可缺少的内容，只有综合考虑了上面的方面，才能有效控制位移。另外，在高层建筑的结构进行布置时，要适度地加强高层建筑楼盖的刚度，将各个构建连接好。在高层建筑结构相对薄弱的位置和应力较复杂的位置，要加强重视，不可忽略。对于高层建筑结构体系中的抵御复力矩的宽度、结构宽度，要进行适当有效地加大，减少高层建筑的侧向位移。如今高层建筑结构设计中使用的材料范围越来越广，采用的结构形式也越来越新颖，这也就随之对高层建筑结构设计的影响越来越大。然而随着混凝土材料性能的日趋完善，其在高层建筑结构中的使用也越加广泛。

3.3 优化建筑高度问题

我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）结合适用与经济的原则给出了多种结构体系最大的适宜高度，此高度是与我国整体土木工程规范体系相互协调的，也是与目前城市经济发展水平、建筑水平以及施工技术水平相吻合的。然而在实际中有许多的混凝土结构高层建筑物的高度却超过了规范高度限制，例如，高达322m混凝土结构体系的中信广场以及高达420.15m组合结构体系的金茂大厦等建筑物。随着建筑物高度的增加，建筑物自身的参考系数也会超出适宜的规定范围，例如延性要求、安全指标、荷载取值、材料性能以及力学模型的选取等。除此之外，在地震力的作用下超高建筑物的形态会发生极大变化从而产生变形破坏力，因此对于超过高度限制的建筑物应当保持科学谨慎的态度。

3.4 优化高层建筑的抗震性能

高层建筑结构的设计要保证各个地方的刚度对称且均匀，其平面形状也要尽量的规范和尽量的简单。如果能够保证以上要求达到标准，那么在计算地震应力时就会容易的多，处理起来也会容易很多。比如地震应力扭转和集中地方的处理等等。由此可见，在设计高层建筑的结构时，要尽量可能地将建筑刚度的中心点和地震力作用中心点设计到一起，正常情况下，偏心距e 要比与外力作用线垂直的建筑物边长的5%小。高层建筑物体积庞大，吨位也很大，如果抗震效果不好，那么一旦出现地震或者其他使之震动的因素，造成的损失将是巨大的。为了避免灾难的发生，必须要优化好高层建筑的抗震性能。

3.5 优化高层建筑自身的缺陷

高层建筑自身所带有的缺陷也是很多的，比如高层建筑的温度收缩问题、沉降问题等，除此之外，高层建筑因为其体型很庞大宏伟，内外部结构千变万化，十分复杂，所以极其容易对建筑物本身造成不利的影响。如果工作人员想要加强高层建筑物的安全工作，就不能忽略以上其自身的弱点，并且还要根据不同的问题进行不同的设计，妥善处理。现今，建筑行业的结构分析技术和其计算方法得到了更好的提高，在高层建筑的平面设计方面也出现了设计不规范、不对称以及曲线形设计等现象，在高层建筑实际中也应用到了耗能减震技术。

参考文献：

[1] 王竹君. 建筑工程中结构设计的相关问题探讨[J]. 科技创新与应用.2014

[2] 金铭. 有关高层建筑结构设计问题及对策的探讨[J]. 商品与质量・建筑与发展.2014