高層建筑結(jié)構(gòu)設計的問題與解決對策

1、高層建筑結(jié)構(gòu)設計的問題與解決對策 摘要：文章就高層結(jié)構(gòu)設計進行分析，并探討結(jié)構(gòu)設計中存在的問題及解決對策。 關(guān)鍵詞：高層建筑；設計；結(jié)構(gòu)設計 高層建筑作為時代高速發(fā)展的產(chǎn)物，其需求量不斷增大。為了滿足人們對建筑的外觀及功能性的需求，高層建筑結(jié)構(gòu)的復雜程度和施工難度也在逐漸增大，如何在滿足建設需求的同時，設計出科學性、合理性以及可行性較高的建筑，成為當前設計師重點關(guān)注的問題。下面就針對高層建筑結(jié)構(gòu)設計的作用及原則進行簡單的分析，并對其中存在的問題及對策進行探討。 1高層建筑結(jié)構(gòu)設計的作用 首先，滿足高層建筑架構(gòu)需要，隨著建筑層數(shù)的不斷增高，建筑結(jié)構(gòu)設計就需要考慮達到一定高度后建筑的應用需求問題，

2、考慮如何進行上層建筑結(jié)構(gòu)的架構(gòu)。結(jié)構(gòu)設計工作前期是對建筑的需求，如材料、結(jié)構(gòu)以及應用效果等方面對結(jié)構(gòu)進行設計和研究，但在確保滿足建筑整體結(jié)構(gòu)的合理性和完整性的基礎(chǔ)上，設計出符合高層建筑特點及功能性需求的結(jié)構(gòu)。其次，滿足高層建筑的安全性和穩(wěn)定性需求。對于任何建筑來說，其穩(wěn)定性和安全性是判定建筑是否合格的重要指標，隨著建筑層高的不斷提升，對安全性和穩(wěn)定性的要求也隨之提高。若建筑結(jié)構(gòu)設計方案具備科學性、合理性，則建筑的安全性和穩(wěn)定性就有了保障1。最后，滿足建筑的應用性能。建筑結(jié)構(gòu)設計應從用戶角度出發(fā)，豐富建筑的實用性和功能性，使得用戶能高效運用室內(nèi)空間。合理科學的結(jié)構(gòu)設計能夠影響其結(jié)構(gòu)空間的應用性能

3、，因此，在設計時應著重注意。 2高層建筑結(jié)構(gòu)設計的原則 2.1合理的簡圖設計。在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，簡圖設計尤為重要，對其要求也比較高。簡圖設計需要精確的數(shù)據(jù)作為支持，若數(shù)據(jù)不準確，將會導致設計出現(xiàn)偏差，不合理。因此，在設計前需要對項目場地進行細致的勘察，確保數(shù)據(jù)的精確性，提高簡圖設計合理性的同時，也為后續(xù)施工提供了良好的數(shù)據(jù)支持和依據(jù)。2.2合理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設計?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)設計是高層建筑施工的重要依據(jù)，其對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性有著十分重要的作用。在設計前，不僅需要對周邊環(huán)境、地質(zhì)條件、水文情況等進行勘探分析，還需要對周邊的建筑影響因素進行總結(jié)，然后選擇出最為合理的、可行性較高的設計方案。 3

4、高層建筑結(jié)構(gòu)設計中存在的問題及解決對策 高層建筑結(jié)構(gòu)設計仍存在諸多問題亟待解決，筆者只選定了其中較為重要的三點進行分析，其他不再一一贅述。3.1存在的問題。3.1.1超高問題。高層建筑從本質(zhì)上說，是為了節(jié)約建筑用地，將建筑空間得到最大限度的開發(fā)。我國現(xiàn)行建筑規(guī)范規(guī)定，超過10層且高度27m的建筑極為高層建筑，100m則為超高層建筑，高層設計和差高層設計之間的結(jié)構(gòu)設計具有較大的差別，如果高層建筑超過規(guī)范規(guī)定的線稿，就必須要按照超高層建筑標準進行結(jié)構(gòu)設計。在高層建筑設計中，超高是一種較為常見的現(xiàn)象，主要是由于業(yè)主方過度重視經(jīng)濟利潤，對相關(guān)制度的了解不夠，導致超高問題發(fā)生，甚至有些單位在明知建筑超高

5、，還按照高層建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范對其進行設計，以降低建筑成本，獲取更高利潤。這種情況下，超高建筑結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性以承重情況均會發(fā)生變化，超高后不僅影響建筑整體質(zhì)量，同時還導致建筑的抗震性能以及抵御外界環(huán)境影響的能力下降，給人們的生命財產(chǎn)安全帶來極大的安全隱患2。3.1.2沉降問題。高層建筑出現(xiàn)沉降，輕則建筑結(jié)構(gòu)整體下沉，重則建筑傾斜倒塌。造成建筑物沉降的主要原因有：第一，地質(zhì)條件引發(fā)的沉降。由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復雜，地基設計不合理，導致基礎(chǔ)斜面坡度較大，影響地基解耦股穩(wěn)定性，或是地基設計未能充分考慮地質(zhì)和地下水情況，導致建筑出現(xiàn)不均勻沉降；第二，結(jié)構(gòu)設計不合理，隨著高度的增加，建筑自重不斷增大，建筑物

6、各部位受重不均導致不均勻沉降出現(xiàn)；第三，地下室設計時，未能合理配置底板筋，導致地下室結(jié)構(gòu)承重能力下降，引發(fā)的不均勻沉降。3.1.3嵌固端設置問題。嵌固端的設置直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)能否與上下層結(jié)構(gòu)形成有機的整體，若設置不合理則會導致建筑結(jié)構(gòu)的安全性下降，甚至引發(fā)安全事故。嵌固端問題具有以下幾個方面：首先，嵌固端選擇缺乏合理性。高層建筑的嵌固端通常設置在地下室或人防結(jié)構(gòu)頂板上，本身就存在很大的安全問題。若地下結(jié)構(gòu)的頂板出現(xiàn)問題，將會直接影響上層建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。其次，設計剛度的大小控制不足，這是由于嵌固端上下層的剛度比例不合理，或是設計剛度計算誤差較大。最后，抗震設計不合理，導致抗震裂縫

7、處理不當，引發(fā)結(jié)構(gòu)安全問題。3.2解決對策。3.2.1優(yōu)化高層建筑設計方案，避免超高問題出現(xiàn)。在對高層建筑進行結(jié)構(gòu)設計之前，需要對施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境進行勘察，明確地下水分布、地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況、風雪荷載等，為建筑結(jié)構(gòu)設計提供可靠的數(shù)據(jù)支持，確保建筑結(jié)構(gòu)符合工程要求及現(xiàn)場實際情況。設計時需要嚴格按照我國現(xiàn)行設計標準及規(guī)范對高層建筑結(jié)構(gòu)進行設計，合理選擇設計方案，并驗證其科學性、合理性，在掌握各方數(shù)據(jù)的情況下對設計方案進行優(yōu)化，避免出現(xiàn)與實際情況不相符的現(xiàn)象，尤其避免超高。因此，在具體的結(jié)構(gòu)設計過程中，設計人員需要在建筑高度允許的情況下，精確相關(guān)設計參數(shù)，為高層建筑施工提供依據(jù)，保證施工質(zhì)量3。3.2.

8、2合理設計地基基礎(chǔ)，避免沉降發(fā)生。地基基礎(chǔ)設計過程中，設計人員需要全面掌握施工現(xiàn)場的地質(zhì)、水文及地下水分布情況，通過對地基基礎(chǔ)設計的優(yōu)化，可以有效提升建筑結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性。設計時通常采用天然地基、防水板與錨桿組合的形式進行，同時準確計算基礎(chǔ)配筋量，增加基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免因承載能力較差而導致建筑失穩(wěn)。若高層建筑設有地下室，可以采用褥墊方式設置不同持力層，提升地下室結(jié)構(gòu)的承載能力和強度，避免地下室頂板因持力不足而出現(xiàn)裂縫，影響地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。同時，在設計階段，設計人員還應對地下水水的分布情況進行監(jiān)測，對地基基礎(chǔ)做好防水排水設計，提高建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。針對地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復雜的地區(qū)，設計人

9、員應充分考慮地質(zhì)構(gòu)成，然后對地基基礎(chǔ)進行加固設計，增加土壤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保地基基礎(chǔ)能夠承載整個建筑荷載。3.2.3科學設置嵌固端。選取嵌固端設置位置時，需要從有效埋深基礎(chǔ)頂面及頂面兩部分進行選取。嵌固端選取位置高于頂面時，需要保證嵌固端與埋深位置一致，并控制好與室外地面的高度差。嵌固端選取位置的先決條件，就是需要該部位具備較高的強度和承載能力，能有效避免柱塑性鉸下移。高層建筑地下室嵌固端應設置在地下室頂板上，且頂板厚度16cm，且保證頂板具有較好的抗彎剛度，頂板設計不能留有孔洞，保證頂板結(jié)構(gòu)的整體性。 4結(jié)束語 高層建筑結(jié)構(gòu)設計直接關(guān)系到建筑工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性，因此，在設計過程中，設計人員需要遵循嚴謹、認真的態(tài)度，對高層建筑結(jié)構(gòu)設計中可能存在的問題進行分析，并針對這些問題制定行之有效的預防措施和解決方案。在進行結(jié)構(gòu)設計前，設計人員還需要深入到建設場地，對其周邊環(huán)境和地質(zhì)情況等進行細致的勘察，為結(jié)構(gòu)設計工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持，也為后續(xù)工程的施工給予正確的指導和規(guī)范。 參考文獻 1林再添.某高層商業(yè)建筑改造結(jié)構(gòu)設計J.福建建材，2018(11)：90-92. 2郝鑫佳.高層建