广东中山建筑设计院股份有限公司
摘要：高层建筑高度和自重都较大，其在应用中会受到垂直负荷与水平荷载作用，所以整体结构的柔和性较强，再加上高层建筑功能空间较多，这增加了高层建筑结构设计难度。所以相关人员必须遵循相关的结构设计原则，落实设计流程，使每种结构之间相协调、相适应。但在实际中，结构设计经常会存在许多问题，影响了结构的合理性与规范化，相关人员还要制定优化方案，解决各种设计问题。
关键词：高层建筑；结构设计；问题；对策；
高层建筑结构设计问题主要出现在抗风结构、抗震结构、防火结构等设计中，相关人员要对这些结构的组成、特点及技术要点进行分析，找到容易出现问题隐患的原因，然后制定解决对策，如此高层建筑本身才能保持稳定可靠。现时期，高层建筑的功能空间正在增加，相关人员在设计结构时，也需要考虑到结构与功能要求之间的关系，使结构符合功能适应性、经济可行性等原则。本文主要针对高层建筑结构设计问题及对策进行分析。
一、高层建筑结构设计中存在的问题
1、抗风结构设计中的问题
高层建筑高度大，虽然能起到挡风作用，但其面临的风作用力会更大，风在建筑外表中的流动性以及风力引发的空气作用力会更大，如果高层建筑不具备抗风作用，建筑会摇摇欲坠，具有倒塌风险。在暴风作用下，风与空气结合起来，直接作用在楼层中的软弱部分，使该处同时受到动静力影响，其不再保持安然无恙，在震动过程中，相关的力会传递给墙体结构或其他支撑加固结构，最终整个楼层的安全可靠性便会下降，建筑会处于失稳状态[1]。由此可见抗风结构在高层建筑中很重要，也很关键，相关人员不仅要设计抗风结构，还要保证该结构的合理性与有效性，在设计中，还要做好抗风模拟实验，计算风与空气带来的作用力，然后设计结构的抗风能力，使其不会受到暴风影响。
2、抗震结构设计中的问题
抗震设计也是高层建筑结构设计中的重难点，相关人员需要将其作为必要解决问题。每个地区的地震发生几率以及严重程度不同，相关的抗震设计等级以及抗震设计参数都不同，所以高层建筑抗震结构设计不能照搬经验，只能参考当地类似建筑的相关抗震设计资料，然后从实际出发，结合高层建筑的特点，设计合理的抗震结构。相关的抗震设计参数只能重新计算，在计算过程中，相关的参考可能会存在偏差，再加上地质条件的多变性，抗震结构设计很容易出现问题，相关人员还需要完善设计方案。
3、防火结构设计中的问题
高层建筑内部功能空间较多，所用的建筑材料具有易燃特点，如果发生火灾事故，高楼层的人很难逃生。在结构设计中，相关人员会忽略疏散体系以及排烟系统的设计，这会使建筑结构的防火性能变差[2]。
4、高层建筑结构设计中的扭转问题
这种问题主要发生在平面布局中，主要指结构的刚度中心、重心以及结构几何形心没有重合为一点，这意味着在水平力作用下，结构抗拉力无法有效抵消该水平力，所以建筑结构很难保持整体性，会在不同作用力影响下四分五裂。
二、高层建筑结构设计问题解决对策
1、优化抗风结构设计
主要包括四方面，其一从基础部分入手，保证基础结构足够安全可靠，不会发生不均匀沉降。抗风结构不是单纯指某种结构，而是使每种结构都具有抗风抗拉能力，不易失稳。在基础结构设计中，相关人员要着重设计持力层，使其稳定可靠，相关人员可利用锚杆来增加其抗拔能力与支撑加固能力[3]。其二在暴风天气下，风能会全部作用在建筑中，如果建筑含有耗能结构，该结构便会吸收部分风能，使其产生的作用力减小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在耗能结构设计中，相关人员可直接在相关结构中施加耗能构件，以增加该结构的抗风能力。剪力墙以及楼板这种结构都可以作为耗能设计对象。其三在抗风设计中，风能会从水平和垂直两个方向直接作用在建筑中，垂直作用力可通过地基承载力来抵消，不会造成巨大影响，所以相关人员应将设计重点放在水平力控制中。除了要减少风带来的水平力，还要避免结构内力与风水平力的结合，因为这两者结合往往能产生更大的水平作用力，相关人员还要在设计中控制该隐患。其四高层建筑整体结构的承载能力与抗风能力都要以实际风能大小为参考，相关人员还要参考当地气候变化资料，了解当地气候环境，然后设计合理的抗风力数值，使其与相关的放大系数相乘，得到可靠的抗风力，使结构的抗风性能得到强化。
2、合理设计抗震结构
主要措施如下，其一整体性较强的高层建筑承载能力以及抗震性能更强，所以在设计中，要强调结构的连续性与整体性，如此结构稳定可靠性才强。在结构设计中，相关人员要利用抗侧力构件来抵抗部分地震作用力，主要将其设置在结构的合理位置处，使其形成相关的应力分布系统，专门抵抗地震带来的水平作用力。对于地震带来的垂直作用力，相关人员需要结合水平应力分布系统，建立专门的竖向抗侧力结构，使其与水平应力分布系统共同构成抗震性能较强的应力分布体系。其二在地震力作用下，建筑会发生变形或位移，相关人员要利用剪力墙结构，来减少建筑位移变形情况，使其刚度增大，抗震性能增强。剪力墙可以吸收部分地震作用力，属于耗能结构，相关人员还要着重设计剪力墙以及框剪结构。其三在地震灾害发生时，高层建筑基础要稳定可靠，相关人员可利用稳定性更强的桩基来加固基础，连接上部结构，使高层建筑整体性更强。在桩基设计中，还要控制其埋深，使相关深度数值满足抗震要求。其四抗震性能强的高层建筑整体性、连续性以及刚度都很大，相关人员还要根据这一点，简化结构构件，使其刚度增强，还要使结构保持良好连续性[4]。
3、制定合理的防火结构设计方案
防火结构应均匀分布在高层建筑中，基于这一点，相关人员应控制防火结构间距。相关的防火结构不论在布局还是在功能设计、面积大小、方便程度等方面都要满足防火安全性要求。相关人员要明确具体的防火材料，并规定具体的物品储存间，使易燃物品得到有效储存，储存环境以及建筑空间耐火性都要很强。在建筑防火设计中，相关人员还要考虑疏散体系设计，该体系包括走廊、安全门、楼梯道等，在这些疏散体系中，都要应用放火结构，确保人们逃生时不会遭遇火灾堵路。在合适的位置处还要设置隔离结构以及洒水装置、报警装置，这些装置还要具备联动效果，如此在建筑发生火灾时，相关结构装置会发挥作用，自动进行紧急救火。
4、做好平面布局工作
改善平面设计形式，使其简洁化，这些图形比价规则，分布也较均衡、对称，如此其在建筑结构应用中才不会导致三心未合一及扭转问题。在使用建筑结构时，还要注意其刚度中心、几何形心以及结构重心是否重合在一起。
结语
高层建筑功能要求增多，必然会给传统结构带来挑战，如果继续采纳传统结构设计方案和经验，必定不能满足建筑功能要求，所以相关人员需要从实际出发，了解高层建筑结构设计特点和要求，然后结合先进的设计技术，使结构设计更加合理规范。在结构设计中，必然还会遇到新的问题，相关人员要一直对结构设计方案进行优化改进，使其能有效规避各种设计问题。
参考文献
[1]罗昆.探析高层建筑结构设计的问题及对策[J].建材与装饰，2018（39）：127-128.
[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，2018（25）：58.
[3]陈钰婷.高层建筑结构设计存在问题及对策研究[J].建材与装饰，2018（36）：82-83.
[4]郝艳丽.高层建筑结构设计的问题及对策探讨[J].四川建材，2018，44（08）：55-56.
[5]郝鑫佳.高层建筑结构设计存在的问题及对策[J].工程建设与设计，2018（10）：4-5.
论文作者:蔡宏斌
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/28
标签：结构论文; 结构设计论文; 高层建筑论文; 人员论文; 作用力论文; 抗风论文; 使其论文; 《建筑学研究前沿》2018年第32期论文;