高层建筑结构设计中存在的问题与解决方法

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摘 要：以建筑规模来算，高层建筑在我国建筑总量中占比最大，而一般高层结构都具有复杂性和多变性等特点，这也直接导致了高层建筑结构设计工作成为了高层建筑的难点。

关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策

一、抗风结构设计

（一）高层建筑对风振十分敏感，因此抗风压成为了高层建筑结构设计的重点任务之一。由于高层建筑本身楼层建筑较高，其对上层风的阻隔作用也就变得十分明显，风由于高层建筑的阻挡，其空气动力效应也将随之改变，会产生对高层建筑的动力荷载。因此，风压对高层建筑具有较高的危害性，如若风压过大，也可能会直接导致高层建筑的主体结构承受过大的动力荷载，而遭到损坏，甚至发生墙体裂缝、内外装饰物脱落等现象。

（二）解决方法

1.抗高压风设计

高层建筑面临的高风压问题一直是高层建筑抗风设计的难点，由于高风压的作用，风荷载将加大对高层建筑物的内部构件压力，如果此压力超出建筑物本身的设计范围，加之与水平力的相互叠加必然对高层建筑产生结构性破坏。因此，高层建筑承受高压分的部位一定要进行结构加固设计，根据建筑物具体所在区域的高压风作用特点，设计不同强度的钢筋混凝土，增加高层建筑抗高压风部位的风荷载承受能力。

2.基础抗风设计

高层建筑抗风结构设计，首先要做到的就是基础结构设计的稳定性。主要在设计中着重注意两个方面：一，采用配比级别较高的沙石进行回填，且回填的要做到密实，切记不可留有空隙，防止风压的水平作用对高层建筑结构的威胁；二，在高层建筑基础持力层的底部一定要设置抗拔性锚杆，确保建筑整体具有足够的抗拔强度。

3.耗能减振抗风设计

耗能减震系统是高层建筑抗风优化设计中十分重要的部分，耗能减震系统最大程度上减少了风荷载对高层建筑的威胁，耗能减震系统主要就是由梁柱、楼板、支撑，以及剪力墙等构件共同组成，耗能减震系统就是各个部件采用合理的设计方式，采用具有高粘弹性的材料连接在一起，从而起到综合性耗能减振的结果。

二、抗震结构设计

（一）高层建筑结构十分复杂，往往在高层建筑中，结构设计人员无法全面的将抗震原理融入建筑结构设计之中。同时地震具有非常发性，高层建筑往往在结构设计上抗震数据分析简便，抗震系数难以得到保障。如若高层建筑在结构设计中不能够将地区地震特点融入总体规划布局之中，并合理设计结构局部，建筑物必将难以抵御地震危害，这对建筑物使用者造成的伤害也是巨大和难以挽回的。

（二）解决方法

1.剪力墙抗震设计

在剪力墙的设计中，要着重注意重点设计增加承重构件的抗侧力，必须要满足对建筑物承载的耗能能力和持续性，从而提高各构件的抗震能力。同时，剪力墙的截面设计也是抗震设计的重点所在：一方面，需要设计中确保剪力墙能够与连续梁组组成具有较强延续性的结构体系，从而确保楼板抗震刚度；另一方面，需要不断提高剪力墙结构侧面的强度，从而对建筑物水平位移进行控制，防止建筑为因地震导致移位现象的发生。

2.地基抗震设计

高层建筑在地震中的破坏主要来源与地基沉降，如果高层建筑地基出现沉降，其结构必然受到破坏。因此，高层建筑结构设计中，首先要对地基抗震进行针对性的设计。第一，要对建筑物得建筑平面进行简化设计，尽量减少在阴角部位的布局，将高度不同和形状不同的建筑物以栋为单位进行分割，从而提高地基的强度和刚度；第二，要将桩箱合理埋置在一定的深度，保持建筑物上部结构和群桩受力的合理分布。

三、消防结构设计

（一）高层建筑必然建筑规模庞大，因此其内部结构必然十分复杂，而为了满足各种不同的结构施工，必然采用各种各样的功能性材料，其中高层建筑的大部分材料均具有可燃性，这就大大增加了高层建筑的火灾发生可能性，也加重了火灾发生后的灭火难度。同时由于上层空气对流性较强，高空中的风力也十分强劲，一旦高层建筑发生火灾，可燃性的建筑材料必然借助风势越烧越大。此外，高层建筑的疏散线路必然处于垂直状态，很难以将大量人员及时疏散至地面。再者高层建筑发生火灾排烟也成为了一大难题，据相关统计显示，烟熏的致亡率比直接火烧高出许多。这也为高层建筑消防结构设计必须要严格把控，做到万无一失提出了硬性要求。

（二）解决方法

1.安全疏散设计

高层建筑物安全疏散结构的设计其主要困难，在于解决高层建筑的垂直疏散问题。由于高层建筑物的疏散属于垂直状态，而一旦发生火灾，电梯又会紧急断电而无法使用，因此楼梯也就成为了高层建筑的唯一安全疏散通道。所以楼梯必须要具有双重疏散功能，首先能够为楼内人群提供快捷的疏散通道，其次还应当具备防烟防火功能，避免在疏散途中对疏散人群造成二次伤害。另外在高层建筑设计中，还应当充分考虑主要可燃物的性质和具体数量，从而推断出高层建筑一旦发生火灾，火灾的最大蔓延速度，通过此速度在楼梯间合理设置火灾避难室，为无法及时撤离的人们提供避难场所。

2.防火间距设计

高层建筑的防火间距设计，应当根据每栋建筑物之间的相互间距设计，从每栋建筑物最突出的可燃物边缘作为计算始点，但是由于各个建筑物必然存在位置、功能、火灾承受能力、可燃物多少等内在特点，计算方式也可根据建筑物的具体情况灵活掌握。但是防火间距设计中，必须要最大限度的满足建筑物防火安全要求，尤其是为建筑物排烟留出足够间距。

四、结语

高层建筑的抗震、抗风和消防结构的设计关系到整个建筑物的安全性和使用寿命，这三个方面也是高层建筑物设计的难点所在，如若存在O计隐患，其后果必然是灾难性的。为了最大程度的消除高层建筑在抗震、抗风和消防结构中的设计缺陷。

参考文献：

[1]胡桂燕.关于高层建筑框架结构设计中常见问题的分析[J].中国高新技术企业.2008

[2]方浩波.高层建筑结构设计中的要点及问题[J].中华建设.2012.07