高层建筑结构设计中的常见问题及对策

在高层建筑结构设计方面，我国起步较晚。近年来，各大城市出现了一些高层建筑，甚至超高层建筑。这些建筑的结构设计非常重要，决定了建筑的质量和寿命。业主日益增长的需求也对设计师提出了更多的要求。针对高层建筑结构设计中存在的问题，需要逐一解决，才能真正实现高品质建筑的运营。

1高层建筑结构设计特点

水平力是高层建筑结构设计的决定性因素。水平荷载对高层建筑结构的稳定性有很大影响。与普通建筑类似，高层建筑的竖向荷载多以重力来表示，但在水平荷载方面，高层建筑与普通建筑有很大不同。高层建筑的自重和荷载能在竖向构件中产生一定的轴力和弯矩，对建筑结构的稳定性起着决定性的作用。

在高层建筑结构设计中，必须严格控制侧向位移指标。当建筑高度增加时，结构在水平荷载作用下的侧向位移会被放大，威胁到高层建筑的稳定性，也对人的舒适度产生一定的影响。因此，需要将侧向位移控制在一定范围内，这已经成为结构设计的核心要素。

高层建筑设计中对抗震设计的要求明显提高。随着近年来地震的频繁发生，任何坡度偏差都可能造成稳定性破坏。当高层建筑竖向荷载增大时，柱内轴向受力严重，连续梁弯矩的变化使支座处的负弯矩减小，影响预制构件下料长度。因此，在高层建筑设计中应注意轴向变形；需要采取一定的措施保证建筑结构具有相当的延性。当高层建筑出现危险时，会避免倒塌问题。如果没有延性设计，对使用效率是有害的。

2高层建筑结构设计原则

2.1合理计算示意图

首先要保证计算简图合理，简图在结构中起决定性作用。为了保证计算图的安全，有必要采取相应的施工方法。除了注意钢接头和铰接接头外，还需要不断减小计算误差，将计算简图控制在一定范围内(见图1 -2)。

2.2基础设计的选择

其次，在基础设计中，要充分了解高层建筑所处的地质条件，并对高层建筑的结构类型和荷载分布进行综合分析，根据施工条件和相邻相互作用进行综合研究，在充分了解基础信息的前提下，确定科学合理的基础方案。在基础方案中，地基的潜力将发挥最大的作用，需要提前进行地基检测。

2.3结构方案选择

合理的结构方案需要满足高层建筑结构设计的总体要求，并尽可能达到经济的目的。在同一结构单元中，采用相同的结构体系，根据地理条件、工程要求、施工因素等综合确定结构选型，从而制定出最佳方案。

3高层建筑结构设计中存在的问题及改进方向分析

3.1的建筑结构超高

一些城市为了对比评价，不断更新建筑高度，仿佛楼层越高，城市地位越高。然而，建筑物不断的超高对抗震和建筑质量提出了更高的要求。相关建筑规范明确规定了建筑物的高度和抗震要求。建筑无论多高，都需要满足相应的抗震等级要求。针对目前很多地方超高层建筑的问题，建筑规范都会有所限制，规则也会不断细化与时俱进，使得高层建筑结构的设计方法和措施有了明显的改进。各施工单位的项目管理部应重视建筑超高问题，在审查设计图纸和施工组织时应及时发现潜在的风险问题，并不断进行论证，以免影响工程造价和工期。

3.2短肢剪力墙的设置

随着我国高层建筑结构设计的不断深入，短肢剪力墙的设置越来越受到重视。目前，我国相关建筑规范对其进行了严格定义，并限制其使用。短肢剪力墙主要是指建筑的墙肢截面高度和厚度在5-8左右的情况。根据经验，人们在高层建筑的结构设计中尽量使用一些结构墙体，所以在建筑设计中也要尽量避免。

3.3嵌入端的设置

高层建筑的嵌入端在二层以上的地下室顶板上，也可能设计在人防顶板上。预埋端设置时，结构设计工程师没有提前判断和预测预埋端带来的问题，如楼板的设计、上下楼板的刚度要求等。这些问题可能会在后期的设计中改变，造成不必要的损失和安全隐患。

3.4结构规律性问题规律性问题

在现行的《高层建筑结构设计规范》中，已经有了明确的限制。如果新规范规定了结构嵌固端上下层的刚度，则不适合现代建筑采用严重不规则的设计方案。不规范的设计会对建筑物的竖向荷载计算造成偏差，难以估计，可能存在安全隐患。但在目前的高层建筑结构设计中，这一问题依然存在，对建筑的整体质量产生了一定的影响。为了避免后续施工过程中图纸被更改，结构设计人员应提前分析结构设计中的规律性问题，遵守相关规范和规则，提高整体素质。

3.5消防结构设计

高层建筑结构本身的特点非常明显，其功能的复杂性决定了建筑结构的设计非常复杂，需要选择不同的建筑功能材料。传统建筑使用的材料多为可燃材料，无形中增加了高层建筑火灾的频率，增加了灭火的难度。高楼之间的气流很强，风很大。如果发生高楼火灾事故，救援难度可想而知。在传统高层建筑的结构设计中，消防线被设计成垂直的，这将使施工人员从火灾中疏散需要更多的时间，并对人身和财产安全造成更大的延迟。在消防结构设计中，还需要设计排烟结构，这对高层建筑的安全设计具有重要意义。在设计中，要保证在发生火灾时，烟气能够有效排出，避免不利条件的蔓延。

3.6抗风结构设计

在高层建筑的设计中，抗风研究非常重要。在设计和施工过程中，重视风的阻力对于有效的设计是非常重要的。随着高层建筑高度的增加，结构本身对风起着扰动和阻挡作用，不利于风量的及时移动。当风速较大时，会对静态的高层建筑产生振动作用，从而造成一定的动荷载力，威胁其稳定性，甚至可能导致主体结构的破坏，导致工程质量受到影响的危险，如玻璃幕墙的破损、装饰的破坏甚至墙体的破损。

4高层建筑结构设计策略概述

在高层建筑结构设计中，应注重设计原则，合理选择基本条件和结构设计方案，优化高层建筑的消防结构、抗震结构和抗风结构设计。

在防火结构设计方面，要设计合适的防火间距，准确计算建筑间距，根据地形条件设计合理的防火结构，增加疏散通道的设计，采取分隔设计，控制烟、火的蔓延；在抗震结构设计方面，要合理规划建筑结构的位置，充分发挥不同的结构承载功能，对地基进行抗震设计，简化建筑平面，划分高差，提高建筑物的刚度和强度，实现地基的稳定。另外，要注意剪力墙的设计，控制位移，对简化结构进行抗震设计，保证结构的整体性和对称性。在抗风结构设计的优化中，首先要进行基础设计，选用高级配砂石，使用结构意义上的抗拔锚杆稳定基础，在高层建筑结构中加入耗能减震体系设计，通过各种要素的综合和使用强粘弹性阻尼材料解决水平力和风荷载引起的荷载叠加问题，加固受力高压区，准确计算建筑的风荷载和承载能力。

5结论

在高层建筑的结构设计中，要充分认识超高、抗震、抗风、防火、规整性和嵌固端设置等问题，结合地质条件和地基条件，提前分析各种影响因素，不断优化设计，确保高层建筑的稳定性，提高其使用寿命和质量。结构设计不是孤立存在的，而是与其他设计相辅相成的。优化当前体验中发现的问题，避免影响质量。随着我国专家学者对高层建筑结构设计研究的深入，结构设计将更加完善，促进我国城市建设水平的提高。

参考

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